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基于GSM的汽车防盗报警器设计解析
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2017-11-27
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随着社会的发展，家庭及公用汽车越来越多，而被盗车辆的数量也在逐年增长。传统的汽车防盗器存在很多弊端，如作用距离短，可产生噪声污染，不能远程报警，需要安装等。这些弊端给居民生活带来了很大的不便，一些居民区甚至禁止安装汽车防盗报警器。
GSM（Global System for Mobile Communication）网络技术成熟，覆盖范围广是已被广泛应用的通信网络体系。近几年来，GSM网络的短信、通话等基础服务技术也得到越来越多的电路设计工程师的重视［1］。将目前汽车防盗器的设计思想和GSM网络的功能相结合，便可实现防盗器的远程报警功能，解决传统防盗器的弊端。
1 防盗系统与防盗器的总体方案设计
1.1 防盗系统结构
防盗系统有遥控器、防盗器、GSM网络以及用户手机组成。其系统结构如图1所示。
防盗器可置于汽车内任意位置，通过专用遥控器控制防盗器的开关状态。开启状态下，当传感器检测到异常信号时，防盗器可通过GSM网络给用户拨打电话，达到远程防盗的目的。
1.2 防盗器内部结构设计
防盗器内部由5个模块组成：主控模块、GSM模块、检测模块、遥控模块与电源模块。防盗器的结构如图2所示。
主控模块负责接收、处理遥控模块、GSM模块和检测模块发送的信号以及向GSM模块发送控制指令等。
遥控模块用来控制整个系统的工作状态。当遥控器有按键按下时，接收模块相应管脚会输出信号，该信号通过单片机的外部中断接口发送给CPU，CPU接收到信号后进入中断程序进行开、关操作。
GSM模块负责按照CPU的指令向用户手机发送呼叫信号进行报警。
检测模块负责检测汽车的异常振动信号。
电源模块负责给整个防盗器供电，设计时需要解决电源模块的工作时间长短问题。
2 硬件电路的设计
针对各个模块的功能以及设计要求，对系统各模块的主要元件进行了选型，并设计了具体电路。
2.1 主控模块
系统对CPU的要求为：2个支持掉电唤醒的中断； 一对串口以便与GSM模块通信；4个I/O端口以控制声光以及GSM模块的使能；一定容量的EEPROM空间以存储用户电话号码等信息，及一个带A/D转换的I/O端口以测量电池充电的完成状态。
为了在达到以上要求的同时尽量缩小防盗器体积，设计选用了宏晶科技的SOP型芯片STC12LE5402AD作为防盗器的CPU。它只有20个管脚，工作电压为2.2 V～3.8 V，工作频率为0～35 MHz，1 KB的EEPROM，2个支持掉电唤醒的外部中断，一对串口，15个I/O端口，8路10位A/D转换I/O端口，内置复位电路且功耗低，完全符合设计要求。系统主控模块的电路如图3所示。
遥控接收模块检测遥控器的开启信号，并将信号通过外部中断口传送给CPU，防盗器进入工作状态。当振动检测模块检测到异常振动信号时，CPU通过I/O端口将SIM900B开启，并向GSM模块发送AT指令，将SIM900B模块初始化。GSM模块通过GSM网络向用户发送呼叫提示信号。
遥控接收模块检测到遥控器的关闭信号时，CPU将通过特定指令使系统进入低功耗模式。遥控器发送开关信号时，遥控信号指示电路会进行声光提示。
GSM（Global System for Mobile Communication）网络技术成熟，覆盖范围广是已被广泛应用的通信网络体系。近几年来，GSM网络的短信、通话等基础服务技术也得到越来越多的电路设计工程师的重视［1］。将目前汽车防盗器的设计思想和GSM网络的功能相结合，便可实现防盗器的远程报警功能，解决传统防盗器的弊端。
1 防盗系统与防盗器的总体方案设计
1.1 防盗系统结构
防盗系统有遥控器、防盗器、GSM网络以及用户手机组成。其系统结构如图1所示。
防盗器可置于汽车内任意位置，通过专用遥控器控制防盗器的开关状态。开启状态下，当传感器检测到异常信号时，防盗器可通过GSM网络给用户拨打电话，达到远程防盗的目的。
1.2 防盗器内部结构设计
防盗器内部由5个模块组成：主控模块、GSM模块、检测模块、遥控模块与电源模块。防盗器的结构如图2所示。
主控模块负责接收、处理遥控模块、GSM模块和检测模块发送的信号以及向GSM模块发送控制指令等。
遥控模块用来控制整个系统的工作状态。当遥控器有按键按下时，接收模块相应管脚会输出信号，该信号通过单片机的外部中断接口发送给CPU，CPU接收到信号后进入中断程序进行开、关操作。
GSM模块负责按照CPU的指令向用户手机发送呼叫信号进行报警。
检测模块负责检测汽车的异常振动信号。
电源模块负责给整个防盗器供电，设计时需要解决电源模块的工作时间长短问题。
2 硬件电路的设计
针对各个模块的功能以及设计要求，对系统各模块的主要元件进行了选型，并设计了具体电路。
2.1 主控模块
系统对CPU的要求为：2个支持掉电唤醒的中断； 一对串口以便与GSM模块通信；4个I/O端口以控制声光以及GSM模块的使能；一定容量的EEPROM空间以存储用户电话号码等信息，及一个带A/D转换的I/O端口以测量电池充电的完成状态。
为了在达到以上要求的同时尽量缩小防盗器体积，设计选用了宏晶科技的SOP型芯片STC12LE5402AD作为防盗器的CPU。它只有20个管脚，工作电压为2.2 V～3.8 V，工作频率为0～35 MHz，1 KB的EEPROM，2个支持掉电唤醒的外部中断，一对串口，15个I/O端口，8路10位A/D转换I/O端口，内置复位电路且功耗低，完全符合设计要求。系统主控模块的电路如图3所示。
遥控接收模块检测遥控器的开启信号，并将信号通过外部中断口传送给CPU，防盗器进入工作状态。当振动检测模块检测到异常振动信号时，CPU通过I/O端口将SIM900B开启，并向GSM模块发送AT指令，将SIM900B模块初始化。GSM模块通过GSM网络向用户发送呼叫提示信号。
遥控接收模块检测到遥控器的关闭信号时，CPU将通过特定指令使系统进入低功耗模式。遥控器发送开关信号时，遥控信号指示电路会进行声光提示。
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