基于GSM网络汽车报警系统设计

0 引 言
    随着经济的迅速发展，社会上汽车的数量大幅度上升。同时，偷车案例数量也在逐年大幅增长。事实上，汽车完全可以通过安装报警器使窃贼无机可乘。然而，早期的车用报警器功能单一，误报率比较高，噪音大，有时候刮风下雨也会报警，真正遇到险情时却没有达到报警效果。
    目前报警器种类有很多，主要可分为声音报警器，无线报警器及GPS定位报警器。常用的声音报警器一般通过振动传感器感知被保护物体(如汽车或保险箱)的异常振动，然后驱动大功率声音报警，该报警方式缺点是报警距离短、对环境产生噪音污染、报警器易被拆卸或遭破坏。而GPS报警器入网成本高，监控范围小，稳定性差。
    基于GSM网络汽车报警系统，集GSM网络、无线遥控、数字信号处理技术于一身，采用当代最新的技术成果，具有双向通信、安装简单、使用方便、用途广泛、可靠性高的特点，可广泛应用于各类汽车防盗报警。

1 系统工作原理及结构组成
    本系统的工作原理如下：当汽车遭受盗窃时，由于车身的振动被传感器检测到，系统微控制器根据传感器检测的信号，通过系统分析、处理，生成报警信息；同时，通过微控器控制GSM模块拨打用户电话并发出短信报警。工作原理如图1所示。

2 系统硬件设计
    系统硬件电路主要由以下几个部分组成：继电器模块、微处理器模块、无线通信模块、GSM模块、电源模块、传感器模块。系统硬件结构如图2所示。

2．1 微处理器模块
    系统微处理器模块采用STC89C52系列单片机为核心，主要完成系统控制以及信号处理等功能。该单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰／高速／低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟／机器周期和6时钟／机器周期可任意选择，最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路；工作频率范围为：O～40 MHz，相当于普通8051的0～80 MHz，实际工作频率可达48 MHz；片上集成11280 B／512 B RAM；ISP(在系统可编程)／IAP(在应用可编程)，无需专用编程器／仿真器，可通过串口(P3．O，P3．1)直接下载用户程序，8KB程序3 s即可完成一片，适用于大规模产品开发。
2．2 GSM模块
    系统GSM模块采用SIM300C专用通信模块，主要负责报警器与用户之间的短信以及电话通信。该款模块内嵌TCP／IP协议，AT命令控制，实现数据传输非常方便。模块具有以下特点：
    (1)供电电压：3．4～4．5 V；
    (2)编码方案：CS-1，CS-2，CS-3 and CS-4；
    (3)SMS短信支持MT，MO，CB，Text and PDUmode；短信存储：SIM卡；
    (4)支持1．8 V，3 V的SIM卡。
    SIM300C以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和信息的高速传输，满足系统的设计要求。
2．3 无线模块
    系统采用无线接收模块3310A用于遥控器与报警器的短距离数据传输，实现对报警器的启动和停止功能。
    3310A接收模块是一片直接将芯片做在PCB板上具有较高性价比的超外差接收模块，具有体积小、免调试、无外围、性能稳定等特点，芯片内含射频放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、滤波器及限幅比较器，输出为数据电平信号，可直接至标准解码器或CPU解码，频率为315 MHz及433．92 MHz，适合于ASK方式的发射模块及遥控手柄配套。
    产品性能与优点：
    接收频率：315 MHz，433 MHz(免调试)；工作电压：2．5～6 VDC(典型5 V)；工作电流：2．5 mA／3 V，4．5 mA／5 V；接收灵敏度：-90 dBm(1．8μV)；接收方式：ASK；数据速率：4．8Kb／s；解调滤波器带宽：5 Kb／s；工作温度：-40～+80℃。其外围电路如图3所示。

3 系统软件设计
    根据工作原理，程序设计主要由以下三大模块组成：启动模块、控制模块、监控模块。启动模块对部件进行必要的设置；控制模块接收用户指令，分配工作，进行相应处理；监控模块，对传感器实时监控，被触发后发送短信报警。
3．1 启动模块
    启动模块包含两个部分：初始化STC89微控制器和初始化SIM300C通信模块。首先，必须对微控制器的定时器和中断、串口、系统变量等进行初始化。
    微控制器处理速度快，串口速率慢，这对报警器实时监控带来了很大的隐患，微控制器不能一直等待接收完全部数据。为了提高实时监控能力，通信模块引入缓存，把不完整的信息暂存在缓存内，待信息完整后再进行处理。缓存结构加入读指针和写指针，对缓存进行读、写操作，保证了在读数据的同时，也可以进行写操作，两指针互不干扰。初始化SIM300C通信模块通过拉低IGT启动SIM300C，并通过串口发送AT指令进行必要的初始化设置。表1是初始化SIM300C使用的AT命令。

    根据AT指令回答的格式“<CR><LF>回答<CR><LF>”，<CR><LF>ACSII码分别0DH，0AH。短消息的发送和接收控制模式有三种：Block模式、PDU(Protocol Data unit，协议数据单元)模式和Text模式。使用Block模式需要手机生产厂家提供驱动支持。目前，PDU模式已取代Block模式，而Text模式不支持中文。因此，为了系统的通用性，兼容中英文短消息的发送接收，本系统使用PDU模式来处理短消息。为了减少程序的复杂性，系统不对信息进行储存，因为如果采用信息储存方式，需对信息读取，读取完再删除信息，过程比较繁琐。
    本系统则是利用信息提示的方法对信息内容进行读取的。最后设置来电显示，主要为了确认用户的身份，便于用户启动、关闭监控功能，整个启动代码的设置主要是对后续的工作做好准备。
3．2 控制模块
    根据程序设计需求，只需提取被叫号码和用户数据(Unicode字符串)，被叫号码用来确认是否机主手机号码，当不是主手机号码时不进行下一步操作，清空缓存，继续监控，确认后，根据用户短消息内容不同，做相应设置。
    其中“设置”命令的功能是将报警器中车主的手机号码进行修改；“修改”命令是将报警器中的密码进行修改，密码的作用是防止任何人都可以修改报警手机号码。发送相应短消息内容，完成各种设置：
    (1)“启动”短消息，启动报警器。
    (2)“关闭”短消息，关闭报警器。
    (3)“设置”短消息，替换拥有控制权的手机号码。
    (4)“修改”短消息，修改登陆密码。
    (5)“查询”短消息，查询报警器的工作状态。

3．3 检测模块
    该模块由高精度振动传感器组成。模块被触发后，发送一个低电平信号到微控制器。
    控制器检测到低电平信号，发送短信到机主手机报警。由图4可以看到发完信息后，低电平还未跳到高电平时，又被微控器检测监控设备为低电平，又重复发了一条信息。为解决此问题，发送报警信息继续检测监控设备，当为高电平时才跳出，这样避免了产生信息重发，增强了系统的稳定性。

4 结 语
    与现有汽车报警系统相比，本系统的主要功能和优点有以下几方面：
    (1)由于采用专用高精度可调震动传感器检测方式，当触碰汽车产生的震动作用产生报警信号，传感器精度可调，能够有效地避免现有汽车震动报警器容易产生误报警的缺陷。
    (2)报警系统安装了移动通信模块和采用单片机智能控制，当报警信号产生时，移动通信模块自动拨叫车主移动电话或向车主移动电话发送短信息，这样报警信号就可以传送到移动通信服务覆盖的任何地方，克服了普通报警系统信号传送距离近的不足。车主接到报警信号后可以采取必要措施，如电话报警，打电话询问，亲自察看等。
    (3)与现有报警器相比，该报警器可通过使用车主移动电话拨叫报警器SIM卡所包含的移动通信电话号码，双方号码吻合后自动解除报警。也可以使用遥控器激活或解除报警。
    (4)基于GSM网络的报警系统解决了GPS入网成本高，监控范围小，稳定性差以及一般汽车报警器距离限制等问题。