隨著社會的發(fā)展,，家庭及公用汽車越來越多，而被盜車輛的數(shù)量也在逐年增長,。傳統(tǒng)的汽車防盜器存在很多弊端,，如作用距離短,可產(chǎn)生噪聲污染,不能遠程報警,需要安裝等。這些弊端給居民生活帶來了很大的不便，一些居民區(qū)甚至禁止安裝汽車防盜報警器,。
　GSM(Global System for Mobile Communication)網(wǎng)絡技術成熟,，覆蓋范圍廣是已被廣泛應用的通信網(wǎng)絡體系。近幾年來,，GSM網(wǎng)絡的短信,、通話等基礎服務技術也得到越來越多的電路設計工程師的重視[1]。將目前汽車防盜器的設計思想和GSM網(wǎng)絡的功能相結(jié)合,便可實現(xiàn)防盜器的遠程報警功能,，解決傳統(tǒng)防盜器的弊端,。
1 防盜系統(tǒng)與防盜器的總體方案設計
1.1 防盜系統(tǒng)結(jié)構
　防盜系統(tǒng)有遙控器、防盜器,、GSM網(wǎng)絡以及用戶手機組成,。其系統(tǒng)結(jié)構如圖1所示。

　防盜器可置于汽車內(nèi)任意位置,，通過專用遙控器控制防盜器的開關狀態(tài),。開啟狀態(tài)下，當傳感器檢測到異常信號時,，防盜器可通過GSM網(wǎng)絡給用戶撥打電話,，達到遠程防盜的目的。
1.2 防盜器內(nèi)部結(jié)構設計
　防盜器內(nèi)部由5個模塊組成：主控模塊,、GSM模塊,、檢測模塊、遙控模塊與電源模塊,。防盜器的結(jié)構如圖2所示,。

   主控模塊負責接收、處理遙控模塊,、GSM模塊和檢測模塊發(fā)送的信號以及向GSM模塊發(fā)送控制指令等,。
　遙控模塊用來控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。當遙控器有按鍵按下時,，接收模塊相應管腳會輸出信號,，該信號通過單片機的外部中斷接口發(fā)送給CPU，CPU接收到信號后進入中斷程序進行開,、關操作,。
　GSM模塊負責按照CPU的指令向用戶手機發(fā)送呼叫信號進行報警。
　檢測模塊負責檢測汽車的異常振動信號,。
　電源模塊負責給整個防盜器供電,，設計時需要解決電源模塊的工作時間長短問題。
2 硬件電路的設計
　針對各個模塊的功能以及設計要求,，對系統(tǒng)各模塊的主要元件進行了選型,，并設計了具體電路,。
2.1 主控模塊
　系統(tǒng)對CPU的要求為：2個支持掉電喚醒的中斷； 一對串口以便與GSM模塊通信,；4個I/O端口以控制聲光以及GSM模塊的使能,；一定容量的EEPROM空間以存儲用戶電話號碼等信息，及一個帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O端口以測量電池充電的完成狀態(tài),。
　為了在達到以上要求的同時盡量縮小防盜器體積,，設計選用了宏晶科技的SOP型芯片STC12LE5402AD作為防盜器的CPU。它只有20個管腳,，工作電壓為2.2 V～3.8 V,，工作頻率為0～35 MHz，1 KB的EEPROM,，2個支持掉電喚醒的外部中斷,，一對串口，15個I/O端口,，8路10位A/D轉(zhuǎn)換I/O端口,，內(nèi)置復位電路且功耗低，完全符合設計要求,。系統(tǒng)主控模塊的電路如圖3所示,。

    遙控接收模塊檢測遙控器的開啟信號,，并將信號通過外部中斷口傳送給CPU,，防盜器進入工作狀態(tài)。當振動檢測模塊檢測到異常振動信號時,，CPU通過I/O端口將SIM900B開啟,，并向GSM模塊發(fā)送AT指令，將SIM900B模塊初始化,。GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡向用戶發(fā)送呼叫提示信號,。
　遙控接收模塊檢測到遙控器的關閉信號時，CPU將通過特定指令使系統(tǒng)進入低功耗模式,。遙控器發(fā)送開關信號時,，遙控信號指示電路會進行聲光提示。
2.2 GSM模塊簡介
　GSM模塊選用的是SIMCOM公司的SIM900B模塊,，該模塊體積小巧,、性能穩(wěn)定，自帶天線扣,，性價比高,，有四種工作頻率：GSM/GPRS 850/900/1800/1900 MHz，可以實現(xiàn)語音,、SMS,、數(shù)據(jù)和傳真信息的低功耗傳輸[2],，滿足系統(tǒng)對GSM模塊的要求。
　SIM900B的電路連接簡圖如圖4所示,。U3為SIM卡,，SIM900B通過自有的SIM卡接口為SIM卡提供電源并向其發(fā)送指令，實現(xiàn)SMS,、呼叫等功能,。D4～D7是為了防止靜電損害，而在SIM卡座附近放置的瞬變電壓抑制二極管,。

    PWKEY管腳為SIM900B的使能端,，軟件使該管腳拉低至少100 ms后，SIM900B進入使能狀態(tài),此時CPU可通過串口向SIM900B發(fā)送指令,。
2.3檢測模塊
　考慮到大部分車被盜時會出現(xiàn)異常振動,，設計選用振動傳感器為信號檢測器件。振動傳感器也稱振動開關,，它一般有滾珠式與彈簧片式兩種,。滾珠式振動開關帶有傾斜感應且只能單方向性觸發(fā)；彈簧片式振動開關無方向性限制,，任何角度均可觸發(fā)[3],。針對以上問題，設計選用了彈簧片式振動開關SW-58010S作為振動檢測器件,。
　彈簧片式振動開關在靜止時為開路OFF狀態(tài),， 當受到外力碰觸而達到相應振動力，或移動速度達到適當離(偏)心力時,，導電接腳會瞬間導通呈瞬間ON狀態(tài),；當外力消失時，開關恢復為開路OFF狀態(tài),。電路中振動開關一端接地,，另一端經(jīng)上拉接單片機的I/O口，振動開關受到外力振動時,，I/O口接收到低電平信號,，系統(tǒng)對信號進行判斷并執(zhí)行相應程序[4]。
2.4 遙控模塊
　系統(tǒng)采用XD-YK04無線收發(fā)模塊實現(xiàn)防盜器的開關控制,。遙控器采用SC2260芯片固定碼編碼,，遙控距離為30 m～50 m。遙控接收模塊工作電壓為3 V～5 V,，解碼芯片采用的是SC2272-M4,。當遙控器按鍵按下時，遙控接收模塊會將信號通過外部中端口傳送給CPU,。由于CPU中斷采用下降沿觸發(fā),，而遙控模塊輸出為高電平信號,因此必須對遙控接收模塊的輸出信號進行反相操作,。
　遙控接收模塊信號處理電路圖如圖5所示。當遙控器“開”鍵被按下時,，D0口輸出高電平,，三極管Q4導通，模塊輸出端由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?，CPU外部中斷觸發(fā)并執(zhí)行中斷程序,，系統(tǒng)被喚醒進入工作狀態(tài)。同理,，當“關”鍵下被按下時,，防盜器會進入掉電狀態(tài)。

2.5電源模塊
　考慮到防盜器體積小,、待機時間要求較長以及內(nèi)部元件在3.7 V以下均可正常工作,，設計選用手機鋰電池作為系統(tǒng)電源。手機電池容量比一般紐扣電池大,，體積相對小,，供電時間長。因此,，當電池容量為1 500 mA/h時,，一次充電可使用20天左右。
　防盜器內(nèi)CPU工作電壓為2.2 V～3.8 V,，其他模塊工作電壓為3.7 V左右,，因此鋰電池經(jīng)過降壓處理后才可給CPU及其外圍電路供電。
　外部充電器可提供5 V電壓對防盜器內(nèi)電池進行充電并給各模塊供電,。具體電源電路如圖6所示,。圖中,，3.7 V電池為鋰電池,。如虛線框內(nèi)電路所示，當有外接5 V電源時,，電池經(jīng)過R13,、R16分壓得到4.3 V電壓，此電壓給截止電壓為4.2 V的鋰電池充電,此時Q2導通,，LED1亮紅燈以指示系統(tǒng)處于充電狀態(tài),。通過R14、R15組成的電位器可測知電池的充電完成狀態(tài),，電池充滿后,，CPU控制電源充電指示燈變?yōu)榫G色。無外接電源時,鋰電池供防盜器用電,此時Q2不導通,，LED1燈滅,。

　工作狀態(tài)下,，鋰電池輸出的電壓為3.7 V。二極管D2與D3為鍺二極管,工作時壓降為0.2 V～0.3 V,，3.7 V電壓經(jīng)過降壓后,可得3.1 V～3.3 V的電壓,此電壓為CPU供電,。
3 軟件設計
　系統(tǒng)有開、關兩種狀態(tài),。系統(tǒng)程序流程如圖7所示,。系統(tǒng)處于“開”工作狀態(tài)下，按下“關”鍵,，系統(tǒng)執(zhí)行“關”鍵的中斷程序,。在程序中將寄存器PCON賦值為0x02后系統(tǒng)便會進入掉電模式。該模式下CPU外部時鐘停振,，CPU,、定時器、串行口全部停止工作,，但外部中斷仍正常工作,，可將CPU從掉電模式中喚醒，從而節(jié)省了防盜器的功耗,。

　系統(tǒng)處于掉電模式時,，遙控器“開”鍵按下后，系統(tǒng)由外部中斷被喚醒進入工作狀態(tài),。系統(tǒng)從掉電模式被喚醒后,，首先執(zhí)行掉電命令后的指令然后才會進入中斷服務程序。因此在編寫程序時一般會在使系統(tǒng)進入掉電模式的指令后面加一條nop指令,，例如：
　　PCON=0X02;
　　_nop_();
    防盜器存儲單元可儲存一個電話號碼,。用戶用手機撥打防盜器號碼一次，用戶的手機號碼便會將防盜器之前所存儲的號碼覆蓋,。工作狀態(tài)下,，防盜器周圍出現(xiàn)異常振動信號后，CPU將控制GSM模塊,并利用SIM卡通過GSM網(wǎng)絡向系統(tǒng)存儲的號碼自動撥號以提示用戶,，用戶獲知后掛斷即可,。
    本文以STC12LE5402AD為主控芯片，以SIM900B為GSM模塊,，以振動傳感器為信號檢測器設計了一個小型汽車防盜器,。該防盜器可實現(xiàn)的功能有：車輛被非法啟動或挪移時可及時通知車主，有效防止車輛被盜情況,；車輛被盜后,，只要汽車被啟動，公安部門便可以通過GSM網(wǎng)絡實時監(jiān)控被盜車輛的位置,。防盜器體積小,、無需安裝,無噪音污染且成本低,，易于推廣。
參考文獻
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