汽车仪表与报警系统
据了解，2009年国内汽车防盗系统产量达3 000万套以上 现在鑫达驾校小编就为大家讲述基于单片机汽车防盗报警系统设计与实现［图］的具体情况。在市场销售方面，国内市场销量以每年20%~30%的增长幅度上升，据专家预测，2011年市场需求总量超过1120万套；汽车防盗系统的另一主要销售渠道是出口，2010年的出口量达到1 600万套，而且未来汽车市场的进一步发展，将为汽车防盗器市场带来成倍的增长空间。常用的汽车防盗系统按其结构可分为4大类：机械式防盗系统、电子式防盗系统、芯片式防盗系统和网络式防盗系统。
其存在的主要问题有机械式防盗器难抵挡住铁撬、钢锯、强力剪等重型工具的盗窃；电子防盗报警装置利用电子技术，它克服了机械式防盗装置不能报警的缺点，但是容易产生误报；网络式防盗系统费用较高。文中介绍了一种基于单片机的汽车防盗报警系统，采用两个STC89C52单片机作为控制核心，实现声光报警的同时，通过GSM模块拨打车主电话或通过短信方式通知车主。
1、系统结构和工作原理
系统结构框图如图1所示，主要由两个单片机控制模块、震动传感器模块、声光报警模块、遥控摸块、GSM，模块、无线发射与接收模块组成。其工作原理为车主启动防盗模式后，信号采集系统中的传感器检测模块便处于工作状态，传感器放置在4个车门和车前后盖6个位置，一旦检测到相应的外界干扰信号，防盗系统便被触发。单片机控制模块进行综合判断后，一方面发出报警声阻吓盗车者；另一方面利用GSM移动通讯网络将短信发送至车主的手机，告知车辆遭受外部侵入或盗窃。同时，查找被盗的汽车并通过GSM移动通讯网络对车载通讯装置的讯号进行基站搜索，以确定车辆的位置。采用51系列单片机作为主控单元，并且能够通过传感器把模拟信号通过A/D信号转换为数字信号。单片机主控制模块检测到低电平信号时，启动声光报警电路和GSM报警，声光报警电路由高亮LED和扬声器组成，GSM模块采用西门子TC35I，GSM模块向车主发送短信或者打电话报警。
图1 汽车防盗系统结构框图
2、系统硬件设计
2. 1、主机控制模块
主控制模块由按键与上电复位电路、晶振电路组成。其连接如图2所示，主机控制模块负责处理传感器信号、声光报警，SPI接收发射模块的数据包和TC35IGSM模块串口通信报警。
图2 主机控制模块
2.2 震动传感器模块
震动传感器模块的电路如图3所示，其工作原理为当震动传感器受到外界震动干扰时，接触片S2则变为接触状态，使得比较器U3A的输出端1得到低电平，输出一个低电平信号给单片机的P3.0口，单片机得到信号后便进行相应的处理。
图3 震动传感器模块
2.3、声光报警模块
声光报警模块的电路如图4所示，其工作过程由单片机的输出口P1.6输出连续40 s的高平信号经过ULN2003反相器后输出低电平驱动蜂鸣器同时发光二极管开始闪烁。
图4 声光报警模块
2.4、遥控模块
遥控模块的电路主要单片机电路和无线发射模块组成，其遥控流程如图5所示。主要控制输入口为单片机的P3.2与P3.3口，在程序中分别设置其值为“1”和“2”，当报警器受到外界不良干扰发出警报时，主人可通过该遥控器远程按下按键K2，相当于向P3.2口输入一个低电平，通过SPI串行接口传送给单片机得到一个中断程序，进而向无线模块输送值“1”，当报警器上的无线接收模块得到“1”时，便将其输送给报警器上的单片机处理，单片机得到中断信号则停止报警。同理，当按下K3按键时，报警器上的无线模块得到数据并传给单片机执行，其功能设定为防范系统关闭。
图5 遥控电路流程图
2.5、GSM报警模块
当震动传感器检测到低电平后，单片机通过串口通信电路TXD和RXD接口TTL电平与单片机进行串口线通信，同时发送AT指令实现单片机与GSM模块的通信，这样就可以发送短信或打电话到用户主，实现汽车的防盗报警。TC35I是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块自带RS232通讯接口，可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务（Short Message Service）和传真。TC35I模块的工作电压为3.3~5.5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz两个频段，所在频段功耗分别为2 W（900 M）和1 W（1800 M）。模块有丰富的AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4 k，4.8 k，9.6 k的非透明模式。
3、系统软件设计
系统软件设计采用模块化设计，由主程序、初始化子程序、中断服务与定时器T1设量程序、NRF2401遥控发射程序、GSM拨打电话程序和停止报警程序等模块组成。
3.1、主程序
主程序流程图如图6所示。先进行硬件的初始化，让硬件处于就绪工作状态，nrf24110无线接收模块配置为接收模式，初始化后，电源处于低功耗节能状态，当系统检测到震动传感器信号后，启动声光报警或GSM拨打电话报警，这是两种报警方式，可以按下功能键进行切换。
图6 主程序流程图
3.2、初始化程序
初始化程序如图7所示。首先初始化串口，包括选择串口工作方式和波特率的设定。初始化单片机IO电平，配置NRF2401为接收模式，初始化GSM手机模块，使GSM处于待机状态，打开总中断，打开外部中断。
图7 初始化程序流程图
3.3、外部中断INT0服务程序与定时器T0程序
外部中断INT0服务程序与定时器T0程序如图8所示。外部中断INT0服务程序，主要检测振动传感器的电平信号，进入中断服务程序后要关闭总中断和外部INT0中断，若检测到低电平，则启动定时器T0，T0的工作方式为16位计数，定时1秒，定时1秒主要用于LED灯在1秒间隔内闪烁和蜂鸣器的报警。
图8 外部中断INT0服务程序与定时器T0程序流程图
3.4、NRF2401遥控发射程序
NRF2401遥控发射程序如图9所示，NRF2401配置为发送模式，当有按键按下时，NRF2401进入中断模式，NRF2401把数据打包，单片机和NRF2401进行SPI通信，循环移位发送数据到NRF2401接收模块。
图9 NRF2401遥控发射程序流程图
3.5、NRF2401遥控接收程序
NRF2401遥控接收程序如图10所示，配置NRF2410为接收模式，主控制系统和NRF2410进行SPI通信，当NRF2410接收模块接收到数据时，定时器停止计数，LED灯灭，蜂鸣器停止鸣叫，通信结束。
图10 NRF2401遥控接收程序流程图
3.6、GSM拨打电话程序
GSM拨打电话程序如图11所示。初始化单片机串口，设置串口工作方式及波特率，打开总中断和外部中断，以便检测到传感器低电平信号，若检测到传感器低电平信号，单片机和GSM模块进行串口通信，单片机通过串口发送AT指令，控制GSM，若单片机和GSM握手成功，即单片机成功发数据到GSM，GSM成功接收来自单片机的数据后，但单片机再发送ATD拨打电话指令控制GSM拨打电话，车主接收到报警电话后，即可处理报警。
图11 GSM拨打电话程序流程图
4、结论
文中设计制作汽车防盗报警系统采用STC89C52单片机作为主控芯片，可以同时实现实时的声光防盗报警，通过GSM模块及时拨打车主电话或短信方式通知车主。试验表明系统可在0~70 m的空旷范围内实现对报警系统的准确的启动与关闭。汽车防盗报警系统的成本可控制在几百元以内，通过更换通讯模块可在3G网络上使用，并且若在汽车上安装摄像头可将实时的图片传送给车主，为以后报警提供有力的证据。
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