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作者：湖南文理学院 李燕军 曾晓阳 易红红
指导教师：王文虎 伍宗富

　　作品简介　　

　　成本低。结合GPS系统，GSM系统可以将车辆的位置、速度、行驶方向以及其它状态信息通过无线通信链路传送到车主手持终端或监控中心，实现对车辆的监控。
　　在GSM系统所提供的业务中，话音业务和数据业务需要通过拨号建立连接，一旦建立连接后即开始计费。而GSM短消息业务不需要建立拨号连接，只需要把要发的信息加上目的地址发送到短消息中心，再由短消息中心转发到目标用户终端。短消息业务是按发送的短信条数收费，只要短消息每次限制在140个字节即可，这个数据长度足够传送GPS定位信息。可以看出，利用GSM短消息业务进行数据传送能够充分利用覆盖范围广阔的移动通信网络，以廉价的方式实现远程可移动目标的定位，比较适合用于汽车的防盗监控。
　　系统利用GPS定位技术获得车辆的位置，判断车辆是否移动，并可通过GSM网络，回复数字“1”查看车辆位置信息。系统内部的控制是通过单片机完成的，其接收GPS数据和来自用户的命令，在分析后给出相应的处理。系统的定位精度在10米以内，能够在车辆被盗后及时通知用户，经过扩展能够增加更多的功能。在GPS技术和短消息业务快速发展的背景下，汽车防盗报警系统的设计具有广阔的应用前景。

　　三、结构说明
　　基于STC15系列单片机车辆防盗系统主要由GSM模块、GPS接收机模块、单片机控制电路和电源电路四部分组成。GPS模块负责接收定位数据;单片机控制电路对GPS定位数据进行分析，GSM模块在单片机的控制下收发短信;电源电路采用电源芯片为系统提供+5V和+4V直流电源。方案原理框图如图2所示。　　

　　四、功能与使用说明
　　系统利用GPS定位技术获得车辆的位置，判断车辆是否移动，如果发现车辆发生移动，则可通过GSM网络，向车主发送报警信息，但报警信息只发送一次，报警信息的内容为：“警告!发现车辆移动，回复数字‘1’查看车辆经纬度。”同时车主可以随时回复数字“1”，收到车辆当前的经纬度值，通过卫星地图就可以找到车辆所在位置等信息。

　　平台选型说明

　　宏晶公司最新的STC15系列IAP15F2K61S2芯片，在系统可编程和在应用可编程中，无需编程器，无需仿真器，可充当仿真器使用。其具有增强型的8051CPU，1T，单时钟周期，单机器周期，速度比普通8051快8-12倍。61K字节片内Flash程序存储器，擦写次数在10万次以上。共8通道10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM还可以当3路D/A使用。内部具有可靠复位，8级可选复位门槛电压，彻底省掉外部复位电路。内部高精度R/C时钟，内部时钟从5MHz-35MHz可选，相当于普通8051的60MHz-420MHz。两组高速异步串行通信端口(可同时使用)，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可当5组串口使用。还有一组高速异步串行通信端口SPI。各种接口扩展齐全，配有一根优质USB线实现系统供电、程序下载、通信功能。
　　以该单片机高速高精度等优点，配合使用两组高速异步串口通信，能完成GPS与GSM相关功能的结合。车辆防盗系统的设计，使用STC15F2K61S2单片机具有廉价、性能优越等特点，是该系统设计的最佳选择。

　　设计说明

　　一、原理图
　　基于STC15F2K61S2单片机设计的车辆防盗系统电路原理图如图3所示。　　

　　车辆防盗系统主要由GSM模块、GPS模块、单片机控制电路和电源电路四部分组成。

　　二、接口定义　　

　　三、系统工作原理
　　当车主离开车辆时，启动防盗系统。首先车主需设置手机号，以备接收车辆的定位信息。此时，单片机控制GPS模块，不断获取GPS定位数据，并对获取的GPS数据进行分析，从而获取包括车辆的经、纬度以及速度等信息。系统通过车辆的速度或经、纬度的变化来判断车辆是否被移动，如果车辆被非法移动，单片机将控制GSM模块将车辆的定位信息通过短消息发送警报信息到车主指定的手机中，车主第一时间知道车辆被盗后，可通过回复短信“1”来获取车辆当前位置，之后也同样可以通过给单片机发送短信“1”来获得车辆实时位置。同时，车主将车辆定位信息提供给警方，通过警方找回自己的车辆，惩治盗车的犯罪分子。

　　四、硬件系统设计
　　(1)单片机控制核心
　　本系统的控制部分采用的是STC生产的单时钟STC15F2K61S2系列单片机。它是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密计数，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8—12倍。内部集成高精度R/C时钟，±1%温漂，常温下温漂5‰，5MHz~35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵晶振和外部复位电路(内部已集成高可靠复位电路，8级可选复位门槛电压)。本机有两组高速异步串行通讯口，满足能同时跟GSM模块和GPS模块通讯的条件。单片机的9脚和10脚与GSM模块通讯，单片机的21脚和22脚与GPS模块通讯。
　　(2)GPS数据采集部分
　　GPS模块采用的芯片是IT500。IT500GPS 接收模块在非常苛刻的应用中也能实现高性能的导航，在较恶劣的GPS卫星可见度环境下也能稳定定位。市场领先的冷启动灵敏度(-148dBm)使得它在其它模块不能定位的环境中也能捕获卫星并开始导航。该芯片为串口通讯，波特率9600bps;电平数据输出，格式为TTL。iT500具有66个捕获通道和22个跟踪通道，确保了最高的接收灵敏度，使定位精度小于10m。iT500模块的定位率可以根据客户的要求设置到最高10Hz，这样iT500 非常适合高动态的应用。非常高的灵敏度也能补偿主系统EMI可能的负面影响，适合多种后装应用。
　　单片机与GPS模块采用了串口通讯的方式，模块在上电后，会实时接收GPS数据包，数据包的类型有：GPCSV：可见卫星信息;GPGLL：地理定位信息;GPRMC：推荐最小定位信息;GPVTG：地面速度信息;GPGGA：GPS定位信息;GPGSA：当前卫星信息等。设计中，只对GPPMC型数据包进行解析，数据包的内容为：$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>*hh
　　<1>UTC时间，hhmmss(时分秒)格式
　　<2>定位状态，A=有效定位，V=无效定位
　　<3>纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
　　<4>纬度半球N(北半球)或S(南半球)
　　<5>经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
　　<6>经度半球E(东经)或W(西经)
　　<7>地面速率(000.0～999.9节，前面的0也将被传输)
　　<8>地面航向(000.0～359.9度，以正北为参考基准，前面的0也将被传输)
　　<9>UTC日期，ddmmyy(日月年)格式
　　<10>磁偏角(000.0～180.0度，前面的0也将被传输)
　　磁偏角方向，E(东)或W(西)
　　<12>模式指示(仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效)
　　(3)GSM模块部分
　　本系统采用的G600是M2M专家FIBOCOM为物联网应用推出的GSM/GPRS模块。该模块是RS232数据口，并符合ETSI标准GSM0707和GSM0705.它含有射频电路和基带，且提供标准的AT命令接口，实现双向传输指令和数据，并可通过关断信号或AT命令实现故障恢复和重启。它的工作电压为4.2V，当模块的供电电压低于3.3V会自动关机。因为模块在发射信号时，电流最大值高达2A，所以采用高要求的电源给其供电。G600模块引脚，可分为电源、SIM卡、数据输入/输出、音频接口和控制等5类。
　　GSM模块采用德国西门子公司的TC35I，可以实现单片机控制GSM模块接收和发短信等功能。单片机通过向GSM模块发送AT指令，控制GSM运行。发送短消息用到的部分AT指令有：
　　AT：握手命令
　　AT+CPIN?：查询SIM卡状态
　　AT+CMGF=1：设置短信模式为中文模式
　　AT+CSMP=17，169，0，0：设置编码类型和字符集
　　AT+CMGS=：设置短信长度
　　模块与单片机的连接如图3所示，采用了串口通讯的方式，当需要发送短消息时，就按顺序给模块发送AT指令和数据，将信息发送给车主。

　　作品特色

　　新时代汽车作为重要的交通工具得到了迅速发展，随之而来的汽车被盗事件也日益增多，目前市场上的车辆防盗系统大多存在一定的局限性。因此，具有较高可靠性和安全性的网络式防盗系统逐渐进入了人们的视野。网络式防盗主要是突破了距离的限制，解决了传统物理防盗器的被动防盗方式，本系统集成了先进的GPS定位系统和GSM通信系统。利用SMS(短消息业务)向车主收发短信，实现了与用户间的双向交流。互动式、主动型的报警模式，能在汽车被非法移动时通知车主，车主通过GPS定位来迅速找到车辆，通过公安机关打击不法分子。本项目利用GSM手机模块的移动通信技术，与GPS技术相结合，配合单片机控制技术，开发的一种适合大众的、更加可靠安全的汽车智能防盗系统。采用最直观的中文短消息形式，能够直接把多个报警地点的情况反映到手机上，完成了汽车防盗定位系统的设计，实现了车辆远程监控的智能化、安全化。根据车辆智能防盗的具体要求，本系统还可以进行软、硬件的升级。由于模块间采用无线网络技术，增加了本系统的隐秘性，降低了系统被彻底破坏的可能性。进一步改进后，能与手机定位系统软件相结合，方便用户使用，而且适合批量生产以及推广应用。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2486