浅谈汽车智能防盗报警系统设计

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关键词：智能；防盗报警系统；SW-18020P；STM32F407ZGT6；UBLOX-NEO-6M；SIM900A

引言

随着社会科技的发展和人们生活水平的提高，汽车作为现代最普遍的交通工具逐渐进入普通家庭。汽车防盗的问题也引起了人们的关注和重视。汽车一般会定在车库或是停车场，每天的使用频率是它不能像住宅一样安装一个牢固不动的安全网，所以，要解决汽车防盗问题应该从汽车本身的特点出发，结合现代科技网络的发展和现实需求，设计符合汽车自身特性的防盗报警方案和系统。本系统试图设计一个基于震动和定位传感的汽车防盗系统和简易模型。本文设计的汽车智能防盗报警系统，由震动传感器SW-18020P、单片机STM32F407ZGT6、GPS定位模块UBLOX-NEO-6M、通信模块SIM900A及系统电源构成。该系统可以在汽车熄火后对汽车进行实时监控。当发生盗劫情况时，车身的异常震动触发主控芯片，将定位模块获取的定位信息通过移动通信网络发送至车主。如果汽车位置异常或者车主主动发送位置获取指令，也可以让报警器上报汽车位置信息。从而实现了一种具备异常震动检测、可发送实时位置的防盗报警系统。

1系统构成

本次汽车智能防盗报警系统的设计的主要控制部分是型号为STM32F407ZGT6的单片机，震动的检测与识别利用SW-18020P来实现，定位系统采用UBLOX-NEO-6M定位模块，通信采用SIM900A模块，它们构成一个完整的汽车智能防盗报警系统，达到异常震动检测、可发送实时位置的目的。系统设计框图如图1所示，震动信号由SW-18020P进行检测和识别，然后将所得数据传输给主控单元STM32F407ZGT6，单片机读取到数据后将定位模块获取的定位信息通过移动通信网络发送至车主。

2硬件设计

硬件包括震动感知识别模块、定位模块、通信模块、单片机控2制模块和系统电源。

2.1震动感知识别模块

震动感知识别模块是一个非常重要的部分，相当于整个报警系统的触发开关。当汽车发生被盗窃情况的时候，车身必然产生震动，那么车内的震动感知识别模块会产生触发信号。震动传感器的灵敏度高低是决定报警器能否及时准确地触发的重要因素。本模块选用SW-18020P作为震动传感器，其电路原理图如图2所示。震动感知识别模块内部采用了LM393作为电压比较器。当发生震动的时候，震动传感器就会输出电压，当反向端的电压高于同相端时，LM393就能输出低电平，当反向端的电压低于同相端时，LM393就能输出高电平。反相端接入一个10K的电位器进行调整传感器灵敏度，当反相端电压越高，震动传感器灵敏度越迟钝，反之，灵敏度就越高。

2.2定位模块

定位模块的核心是UBLOX-NEO-6M，对于整个GPS定位系统的硬件进行模块化设计，其需求主要在于能够接收GPS信号并能对接收信号进行放大处理，同时提供完备的外部接口，方便与智能仪器等其它设备连接，要能对误差进行有效的控制，有提高精度的作用，系统要求体积小，移动方便，功耗低[1]。模块和单片机连接仅仅需要四个引脚：TXD、RXD、VCC、GND。其中TXD和RXD是与单片机进行串行通信的[1]，VCC和GND是用来给模块供电的，图3所示为其原理图。

2.3通信模块

通信模块采用的是一款高性能工业级GSM模块SIM900A，它的功能完善且接口丰富还非常小巧利于安装，非常适用于需要GPRS数据服务、语音和短信的各个领域，原理图如图4所示。该通信模块采用SMT封装形式，性能稳定，性价比很高，工作频率是900MHz/1800MHz；载有RTC后备电池，尺寸小，容量大，可反复充电，能维持RTC的长时间掉电运行；还装有一个3.6mm麦克风接口和一个3.6mm耳机接口，用于语音通话；选择接口用于选择RS232串口连接到通信端口，还是调试端口；RS232串口用于连接PC或工控机等设备的串口，实现控制；还有该模块已将所有I/O口引出，方便使用[2]。

2.4单片机控制模块

本设计直接使用STM32F407ZGT6核心板，其核心芯片具有114个I/O口，4个通用同步/异步串行接收发传输器，2个通用异步收发传输器，符合本设计的需求，可以保证GPS和SIM900A模块可同时使用[3]。

2.5系统电源

本系统由AS1117-3.3和4个电容组成的电源电路，正电压稳压器AS1117-3.3内部含有限流保护电流和高温过热保护电路，可以防止负载短路和结温过热烧毁器件，此种稳压器不需外接补偿元件[4]。要是电路能够正常稳定地工作，必须要对工作电压为2.0V～3.6V的主控芯片STM32F407ZGT6和工作电压为3.1V～4.6V的通信芯片SIM900A进行分别供电[5]。电路原理图如图5所示。

3软件设计

图6简单明了地介绍了本次设计的实现过程：在日常生活中，报警系统就是关闭的，当汽车停止之后，自动开启报警器，就可以对车辆进行实时监控。当车身发生异常震动时候，震动传感器感受到非法外作用力的作用而发生形变，向主控器传输震动触发信号；或者当汽车位置与初始位置有初入时，也可想主控器传输触发信号，从而对汽车进行实时监控，一旦发生上述两种情况，就可以通过GPS获取实时位置，通过GSM模块发送汽车试试位置短信给车主，从而确定汽车的具体位置[6]。车主还可以随时发送短信指令来在任意时间内获取汽车的经纬度，更好的保证汽车安全。

4系统调试

本设计自身不带显示屏，但为便于调试和直接观看结果，在调试时，加入了液晶屏用来显示各项信息。为方便测试，使用了移动电源模拟汽车电源，图7为本设计的完整实物图。经过联调，当震动发生时，系统能将实时位置和时间通过通信模块发送至用户设定的接收终端，如手机。

5结论与展望

本设计由STM32F407ZGT6单片机、UBLOX-6M模块、SIM900A模块和震动感知识别模块构成，实现了汽车智能防盗报警和简易模型。图7汽车智能防盗报警器未来的汽车防盗系统还会朝着更网络化、更智能化方向发展，成为物联网的典型应用场景。

参考文献

[1]李斌,贾巍,赵奇.基于MSP430单片机的GPS定位系统设计[J].制造业自动化,2010,06:61-63+239.

[2]徐娟娟.基于GSM的汽车远程防盗系统设计[D].曲阜师范大学,2012.

[3]朱刚.基于GSM/GPS汽车防盗系统的设计[D].武汉理工大学,2012.

[4]余亚东,周佳,叶森钢,潘张鑫.基于GPS/GSM的汽车防盗报警系统设计[J].电子技术,2010,v.37;No.41002:75-76+72.

作者：刘仕奇 李逸飞 于梅 卢新祥 单位：绍兴文理学院数理信息学院