基于GPRS和GPS的汽车防盗系统设计

随着中国经济的迅猛发展，购车的家庭越来越多，但随之而来的是盗车案件的增加。虽然目前大多数车辆都装有防盗系统，但一般为声光警告，一旦人与车距离过远，车主将不能及时得知车辆被盗消息，因而失去很多报警的机会。如果车主有一部收发短消息的GSM手机，防盗系统就可以实现实时报警，并且GPS可确定具体车辆的方位信息，便于查找丢失的汽车。

1 控制器部分

1.1 STR710F微控制器介绍

　　STR71X是片上集成Flash和RAM的微控制器。它基于高性能的ARM7TDMI内核，拥有丰富的外设和增强的I／O功能。该系列的所有器件都包含片上高速单电压Flash存储器和高速RAM存储器。由于内嵌ARM内核，所以STR71X与ARM的所有工具和软件兼容。

1.2 STR710F微控制器总体结构

　　STR710F微控制器总体结构如图1所示，内部总线和2条APB总线将片上系统和外设资源紧密地连接起来。其中，内部总线是主系统总线，连接CPU、存储器和系统时钟等；APB1总线接高速外设，APB2总线连接系统通用外设和中断控制。I／O端口包括P0、P1、P2三个16位端口，其他的外设接口引脚都与I／O端口的引脚功能复用。此款处理器支持CAN总线功能，这在汽车电子中有着很重要的应用。

2 GPRS Modem介绍

　　开发系统选用了Wavecom公司的pj_q2403新一代GSM／GPRS双模模块，采用紧凑型设计，完全兼容上一代的TC35产品，为用户提供了简单、内嵌式的无线GPRS连接。该模块的GPRS在线功能提供了的数据传输速率，且体积小、功耗低，能提供数据、语音、短信、传真功能，可广泛用于遥感测量记录传输、远程信息处理、电话。该模块作为理想解决方案的高速数据传输，广泛应用于POS终端机和扫描器、安全系统、远程遥测和信息处理系统、跟踪管理系统、交通控制和导航系统、便携式控制装置、GPRS；支持EGSM900／GSM1800双频，支持GPRSClass8／GPRSClassB、AT指令直接控制；CSD状态下速率为14.4 kbps，GPRS状态下速率为86.5 kbps。

2.1 GPRS业务

　　GPRS是由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+规范实现的内容之一。它是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在网络上增加一些硬件设备和软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，它以分组交换为基础，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括E-mail进行Internet浏览等。GPRS是一种新的GSM数据业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25服务；由于采用分组交换技术，每个用户可同时占有多个无线信道，同一无线信道可以由多个用户共享，资源被有效地利用。GPRS技术160 kbps的极速传送几乎能让无线上网达到公司ISDN的效果，实现随身携带互联网。

2.2 GPRS连接GPRS原理

　　GPRS提供的指令接口符合GSM07.05(短消息服务和小区广播服务数据终端设备与数据电路终端设备之间的接口)和GSM07.07(GSM移动设备的AT指令系统)规范。ARM7处理器通过串口发出的AT指令建立通信链路。AT指令集的指令格式都以AT开头，下面是几个常用连接GPRS业务的AT指令。

以上命令成功后，即建立了与GPRS的通信业务，并与数据中心建立了通信链路，可随时收发用户数据设备的数据。

3 汽车防盗系统组成结构及功能

　　汽车防盗系统主要由基于ARM7的开发板、GPRS模块、GPS模块和检测电路组成。

3.1 信号采集

　　信号采集系统是利用传感器检测电路感受外界对汽车的作用，并对有效信号进行采集与检测。通常车辆损坏和被盗有以下几种形式：①车身、车门、车窗遇到碰撞或是敲击；②车门、发动机盖、后货箱门遭到非正常的开启；③电器线路受损；④盗车者侵入车内，或用偷配的钥匙开启车辆；⑤未解除防盗功能时拖动车辆或使车辆升离地面。

　　本系统主要针对非正常形式的开门(例如利用假钥匙打开车门，或者强行的敲开车门等状况)对车体产生的震动进行检测，之后对系统产生电信号。这时由GPS确定的方位信号可通过GPRS模块向车主或者中心控制台传送具体的车辆位置信息，有利于失主找到丢失的车辆。同时，通过遥控器控制可实现开关车门，设防、撤防、控制开启后备箱、控制寻车、控制震动报警功能，并且车主离车时可没置温馨的提示音。当非法开动或者遭受破坏时，车控CPU向车主和服务中心发送短信及打电话，汽车报警器发出语音报警，且4个转向灯不断地闪，同时可实现汽车的自动熄火。

3.2 监控中心

　　监控中心设计为一个网站，其汁算机可通过GPRSModem与因特网相连，作为服务器或数据终端。关于IP地址问题的解决，可以申请专用IP地址，也可在网上取得IP地址后通过短消息发给对方。防盗装置发现紧急情况后，通过GPRS网络连接到Internet网络上数据中心的计算机上。在数据传输的过程中，双方必须知道对方的IP地址才能进行数据交换，并且双方的IP地址都应该在因特网可以直接访问。这就要求控制中心计算机的IP地址在因特网上是独立的，而不是局域网的IP地址。

　　一般情况下，控制中心计算机与因特网连接有很多种，通过拨号上网时获得的IP是动态的，每次都不一样，这就要求在通信前将数据中心计算机的IP告知防盗装置系统。可以利用短消息业务，将数据中心计算机的IP以约定形式发送给SIM卡，系统从SIM卡读取IP值。如果数据中心计算机的IP是固定的，在防盗装置系统初始化时写入就可以了。

3.3 振动检测

　　振动检测传感器接口电路如图3所示。STR710FZ2T控制器的定时器具有捕捉功能。使用TimerA的捕获脚(该引脚连接到R2上)，首先设置为下降沿捕捉；进入下降沿捕捉中断后，记录下降沿的捕捉时间作为计算低电平时间起始；然后设置为上升沿捕捉，再次进入捕捉中断即可计算出低电平持续时间。由于该时间可能会超过时钟溢出的时间，因此需要在溢出中断中记录溢出次数，在计算低电平时间宽度时计算入内即可。

　　当求得低电平时间宽度后，就可根据时间宽度判断是否需要报警。如果时间宽度过窄，则不予理会；如果低电平时间宽度进入报警范围，则进行加权，并不马上报警，而是将加权后的值进行累加，若加权和达到报警限度就报警，并关闭捕捉中断。经过这样处理，以往防盗系统经常出现的误报情况会大大减少。

3.4 霍尔传感器检测

　　单个霍尔开关器件的应用原理图如图4所示．由于A3210ELH的功耗极低，工作电流小于3 mA，可以由微处理器的I／O口直接驱动。在输入端靠近芯片A3210ELH的位置处，应设置旁路电容C1为0.1μF，可以减小外部噪声和内部斩波对传感器信号的影响。输出旁路电容C2为输出的跳变信号提供能量，R1用于其间的保护。

4 系统软件设计

　　软件部分采用微控制器嵌入式C语言进行编写，如图5所示。软件流程图重点在于振动(防盗)检测部分和GPRS通信的编写。

5 结 论

　　综上所述，基于GPRS、GPS的汽车智能防盗监测系统是利用日益完善的移动通信网络和ARM控制技术的一种全新汽车防盗装置。掌握了这项技术后，很容易将其推广应用到楼宇设备安全监控、车辆监控调度、野外数据采集及监控、水利水情监控、环境远程监测、供热系统监测、自来水管网监测与管道煤气监测等对现场数据实时性要求不高的地方。它的优点是利用了公用的移动通信网，能快速建网，通信可靠，投资少。随着我国移动通信网的发展，其应用前景良好。

  

参考文献:

[1]. ARM7TDMI datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/ARM7TDMI_139812.html.
[2]. GPRS datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/GPRS_1594650.html.
[3]. A3210ELH datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/A3210ELH_1243989.html.