汽車防盜系統論文

PAGE30PAGE31汽車防盜系統論文1．引言1.1汽車防盜器的定義汽車防盜器是一種安裝在車上，用來增加盜車難度，延長盜車時間的裝置，是汽車的保護神。它與汽車上的電路配接在一起，從而可以起到防止車輛被盜、被破壞，以達到保護汽車的目的。1.2汽車防盜器的類型和特點[1]隨著科學技術的進步，為對付不斷升級的盜車手段，人們研制出各種方式、不同結構的防盜器，目前防盜器按其結構可分四大類：機械式、機電式、電子式和網絡式。下面本節(jié)將對各類防盜器進行簡單介紹。1.2.1機械式防盜器早期的汽車防盜器材主要是機械式的防盜鎖。機械鎖發(fā)展至今經過了數次技術升級，鉤鎖、轉向盤鎖和變速檔鎖等基本屬于機械式防盜器，它主要是通過鎖定離合、制動、油門或轉向盤、變速檔來達到防盜的目的，只防盜不報警。其優(yōu)點是價格便宜，只需幾十元至幾百元便可買到，且安裝簡便，可以在一定程度上阻止盜車賊，或增加盜賊盜車的難度。缺點是防盜不徹底，每次拆裝比較麻煩，不用時還得找地方放置。目前市場上推出了一種護盤式方向盤鎖。這種鎖使用時較為隱蔽，它有一層防鋸防鉆的鋼板保護，材質比傳統的拐杖鎖堅固，鎖芯也設計得更加精密，因而可靠性更高。但它的缺點是太大而不易存放。排檔鎖是目前車主最欣賞的防盜裝置之一，這種防盜裝置簡便而又堅固，材質采用特殊的高硬度合金鋼制造，防撬、防鉆、防鋸，且采用同材質鎳銀合金鎖芯和鑰匙，沒有原廠配備的鑰匙極難打開。如果鑰匙丟失，可用原廠電腦卡復制鑰匙。1.2.2機電式防盜裝置隨著科學的進步，出現了機電一體式的防盜裝置（中央門鎖）。中央門鎖是以電信號來控制門鎖的開啟或鎖止，并由駕駛員集中控制所有車門門鎖的鎖止或開啟功能。中央門鎖系統具有下列功能：當鎖住(或打開)駕駛員一側車門門鎖時，其它幾個車門及行李廂都能鎖?。ɑ虼蜷_）；如用鑰匙鎖門同時也可鎖好（或打開）其它車門和行李廂；在車內個別門鎖需要打開時，可分別拉開各自門鎖的按鈕。1.2.3電子式防盜器為了克服機械鎖只防盜不報警的缺點，電子報警防盜器應運而生。汽車電子防盜系統是在原有中央門鎖的基礎上加設了防盜系統的控制電路，以實現汽車移動的同時能夠報警的目的。電子防盜是目前較為理想的防盜裝置。如果行竊者盜竊汽車或汽車上的物品時，防盜系統不僅具有切斷起動電路、點火電路、噴油電路、供油電路和變速電路、將制動鎖死等功能，同時，還會發(fā)出不同的求救聲光信號進行報警，給竊賊一個精神上的打擊，以阻止竊賊行竊。插片式、按鍵式和遙控式等都屬于電子式防盜器。遙控式汽車防盜器的特點是可遙控防盜器的全部功能，可靠而且方便。隨著科技的快速發(fā)展，遙控式汽車防盜器還增加了許多方便實用的附加功能，如：遙控中央控制門鎖、遙控送放冷暖風、遙控電動門窗及遙控開行李艙等?，F在市場上已有雙向功能的電子防盜器，這種防盜器不僅能由車主遙控車輛，車輛還能將自身狀態(tài)傳送給車主，例如車輛可以自動向車主報告車門被開啟或車窗玻璃被破壞等情況。但是電子防盜器普遍存在誤報警現象，因此它也沒有從根本上解決車輛丟失問題。1.2.4GPS衛(wèi)星定位汽車防盜系統GPS衛(wèi)星定位汽車防盜系統(或其他網絡系統)，能夠將報警信息和報警車輛所在位置無聲地傳送到報警中心，具有車輛定位、遙控熄火、網絡查詢及跟蹤、車內監(jiān)聽、路況信息查詢、人工導航等多種功能，是全方位的防盜系統。GPS衛(wèi)星定位汽車防盜系統屬網絡式防盜器，它主要靠鎖定發(fā)動機的點火或起動達到防盜的目的，同時還可通過GPS衛(wèi)星定位系統，將報警信息和報警車輛所在位置無聲地傳送到報警中心。GPS衛(wèi)星定位系統可以在全國范圍內實時監(jiān)測車輛位置，還可以通過車載移動電話監(jiān)聽車內聲音，必要時可以通過手機關閉車輛油路、電路并鎖死所有門窗。如果GPS防盜器被非法拆卸，它還能夠自己發(fā)出報警信息。從以上GPS衛(wèi)星定位系統的特點可以看出，它必將能夠在汽車防盜技術上展現出自己特有的才能。1.3國內外汽車定位防盜裝置的研發(fā)現狀及本設計的意義1.3.1國內外汽車定位防盜裝置的研發(fā)現狀目前,國際上流行的基本上是電子式汽車防盜產品，如汽車識別鑰匙、電子編碼點火鑰匙、生物特征電子鎖等,它具有很好的性價比，在市場上占有絕對優(yōu)勢。歐盟規(guī)定各廠商生產的所有新車從1997年開始都必須配備電子防盜裝置，并經過過渡期后，將此規(guī)定變成法律限期強制施行。據統計，未裝電子防盜裝置的汽車被盜率高達萬分之四十，而裝有電子防盜器汽車的被盜率僅為萬分之四點五！機械鎖是最早的汽車防盜鎖,現已很少單獨使用,主要與電子式、芯片式聯合使用，但目前我國汽車防盜還是以機械式為主。機械式防盜裝置是目前市面上最簡單、最廉價的防盜裝置,但存在使用復雜、容易被破壞的缺點。從20世紀70年代至今，以轎車為突破口，汽車鎖已由初期的機械控制發(fā)展成現在的電子密碼-遙控呼救-信息報警系統，且防盜功能有很大提高?？傮w來看，國內的汽車防盜技術水平僅為國際20世紀90年代后期水平，國內制動器防盜裝置的開發(fā)實驗技術并形成大批量生產的廠商只有幾家，且防盜裝置一般都存在報警范圍小、只能實現本地報警；不能實現遠程控制，只能實現單純報警，不能實現跟蹤控制等缺點。除此之外，國內制定的汽車防盜法規(guī)不夠健全，執(zhí)行不夠嚴格；生產企業(yè)對汽車防盜的認識不夠重視，資金投入不足，這些都造成國內汽車防盜水平相對落后，不能適應我國汽車發(fā)展對汽車防盜技術的需求。因此，我國汽車防盜產品的升級換代勢在必行，汽車防盜必將進入一個調整發(fā)展的新時期。在網絡式防盜方面，美國、日本、德國、加拿大等國家和地區(qū)在開發(fā)轎車導航系統方面已廣泛采用了GPS技術，在汽車防盜方面應用GPS技術也已取得很好效果。GPS具有車輛定位、反劫報警、網絡防盜、遙控熄火、車內監(jiān)聽、拋錨救援、人工導航等多種功能；GPS具有技術先進、市場潛力大、社會和經濟效益高等特點。同發(fā)達國家相比，我國在汽車網絡式防盜方面的研究已經起步并已取得較快進展，但目前一些公司還只是利用GPS的定位功能，將GPS技術應用于汽車防盜的研究仍有待進一步的發(fā)展。1.3.2汽車防盜定位系統優(yōu)化設計的意義隨著經濟的飛速發(fā)展，汽車作為人類重要的交通工具正在迅速增加。然而，現代科技的發(fā)展促使犯罪分子的作案手段不斷提高，汽車被盜事件也越來越多。為了防止汽車被盜，科研工作者們研制開發(fā)了很多汽車防盜新產品，各種防盜裝置相繼產生并被廣泛運用。目前,防盜技術已與安全、環(huán)保、節(jié)能一起被列為汽車技術發(fā)展的四大課題。20世紀90年代以來,汽車防盜技術得到了迅速發(fā)展，而汽車定位防盜系統作為一種全新的定位概念則應運而生，它成功地依托GPS系統與GPRS通訊網絡，進行手機與汽車的智能聯動來實現定位與防盜，從而使汽車的安全系數大幅度提高。相信本設計經過更換芯片、增加功能等進一步優(yōu)化后會給汽車的安全問題帶來巨大的改觀。2GPS、GPRS及DSP芯片介紹2.1GPS的相關介紹GPS是一個網絡系統，它由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成，衛(wèi)星星座連續(xù)不斷的發(fā)送動態(tài)目標——汽車的三維位置、速度和時間信息給用戶接收機。接收機從接收到的反饋信息來獲知汽車當時所處的位置。2.1.1GPS的概念GPS是GlobalPositioningSystem的縮寫，意思為全球定位系統，包括24顆人造衛(wèi)星與五個地面站，從而提供精確定位。在此基礎上，在融合不同的功能，最終實現跟蹤、防盜和導航的功能。2.1.2GPS在汽車防盜中的應用全球定位系統（GPS）防盜技術可以說是汽車防盜史上的里程碑。因為GPS一改傳統防盜器的被動、孤立無助的被動式服務，能為車主提供全方位的主動式服務。監(jiān)控中心的服務人員為車主提供24小時全天候服務。GPS具有車輛定位、反劫報警、網絡防盜、遙控熄火、車內監(jiān)聽、拋錨救援、人工導航等多種功能；除了提供安全服務外，GPS還可以為車主提供增值服務，如緊急救援、送水、送油、訂票等。專家們認為，具有網絡報警功能的GPS反劫防盜產品將是未來汽車防盜產品發(fā)展的主流方向。2.2GPRS的相關介紹2.2.1GPRS業(yè)務GPRS(GeneralPacketRadioService通用無線分組業(yè)務)作為第二代移動通信技術(GSM)向第三代移動通信(3G)的過渡技術，是由英國BTCellnet公司早在1993年提出的，是GSMPhase2+(1997年)規(guī)范實現的內容之一，是一種基于GSM的移動分組數據業(yè)務，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。GPRS在現有的GSM網絡基礎上疊加了一個新的網絡，同時在軟件和硬件上都進行了升級，形成了一個新的網絡邏輯實體，提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項高速數據處理的科技，它以分組交換技術為基礎，用戶通過GPRS可以在移動狀態(tài)下使用各種高速數據業(yè)務，包括收發(fā)E-mail、進行Internet瀏覽等。GPRS是一種新的GSM數據業(yè)務，它在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25服務。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效地利用。GPRS技術提供的160kb/s的極速傳送功能幾乎能讓無線上網達到公網ISDN的效果，從而使“隨身攜帶互聯網”的功能得以實現。2.2.2GPRS所具有的新特點第一，永遠在線。GPRSModem開機就能自動附著到GPRS網絡上，并與數據中心建立通信鏈路，隨時收發(fā)用戶數據設備的數據，具有很高的實時性。第二，按流量計費。GPRSModem一直在線，并按照接收和發(fā)送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量傳遞時不收費用。第三，高速傳輸。GPRS網絡的傳輸速度最快能達到160kb/s，速率的高低取決于移動運營商的網絡設置，根據中國移動的網絡情況，目前可提供20kb/s～40kb/s的穩(wěn)定數據傳輸。第四，組網簡單、迅速、靈活。GPRS無線DDN系統可以通過Internet網絡隨時隨地構建覆蓋全中國的虛擬移動數據通信專用網絡，為廣大中小用戶提供安全、穩(wěn)定的服務。第五，防雷擊。由于采用中國移動的GPRS數據業(yè)務，該業(yè)務在不影響上網的前提下，GPRSModem的發(fā)射功率非常小，天線非常短，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電臺傳輸容易受到雷擊而使設備損壞的缺點。2.3TMS320F240DSP芯片和GPRSModem2.3.1TMS320F240DSP芯片介紹[2]本設計中，系統選用了TMS320F240DSP芯片，現對芯片簡單介紹如下：TMS320F240是TI(TexasInstruments)公司DSP產品中的一位新成員，它把具有低功耗、高性能處理能力的TMS320C2XX的核心CPU與為電機控制應用優(yōu)化的幾個先進外圍設備結合在一起，從而使TMS320F240成為應用于電機控制的理想微處理器。2.3.2TMS320F240芯片特點采用TMS320C2XX內核；有32位中央邏輯運算單元(CALU)；內含32位累加器(ACC)；16位×16位并行乘法器；８個16位輔助寄存器；具有50ns(20MIPS)指令周期；含544字節(jié)16位在片數據／程序雙向RAM；帶有16ｋ字節(jié)FlashEEPROM；雙向10位串行數模轉換器的采樣速率可達166kHz；具有28個獨立可編程、復用I/O腳；有串行外設接口(SPI)和SCI接口；強大的事件管理器；（1）12路比較PWM通道，其中9路為獨立。（2）3個16位通用定時器，共有6種模式。（3）3個具有死區(qū)功能的全比較單元。（4）4個捕獲單元。其中兩個具有直接連接正交編碼器脈沖的能力。帶有實時中斷的看門狗電路；支持JTAG硬件仿真；TMS320F240采用哈佛結構，流水線操作，大大提高了指令執(zhí)行速度。在加上優(yōu)化的CPU結構，從而使指令執(zhí)行速度更快的得到提高。TMS320F240的指令系統與其它數字信號處理器一脈相承，它提供了豐富的“乘累加”指令；這使得電機控制中的數字濾波(如IIR、FIR等)的實現更加方便快捷。2.4GPRSModem介紹本系統選用了西門子的MC35i模塊。MC35i是新一代GSM/GPRS雙模模塊，它采用緊湊型設計，完全兼容上一代的TC35產品，為用戶提供了簡單、內嵌式的無線GPRS連接。MC35i的GPRS永久在線功能提供了最快的數據傳輸速率,其體積小、功耗低,能提供數據、語音、短信、傳真功能,可廣泛用于遙感測量記錄傳輸、遠程信息處理、電話。MC35i作為理想解決方案的高速數據傳輸能廣泛應用于POS終端機和掃描器、安全系統、遠程遙測和信息處理系統、跟蹤管理系統、交通控制和導航系統、便攜式控制裝置、GPRSModem支持GSM900/GSM1800雙頻，支持GRPSClass8/ClassB，AT指令直接控制，CSD狀態(tài)下最大速率14.4kb/s，GPRS狀態(tài)下行最大速率85.6kb/s。3汽車防盜系統硬件組成及功能基于GPRS移動通訊網絡的汽車智能防盜定位系統主要由信號采集系統、報警系統、控制系統、通訊系統等組成。另外，本設計增加了一個四輪鎖死系統，該四輪鎖死系統由DSP芯片進行控制，當芯片輸出控制信號后，繼電器根據控制信號控制電機，使電機帶動抱閘而達到四輪鎖死的目的，該系統在開啟防盜系統后便自動啟動，從而實現了多重防盜，使汽車的安全系數得已提高。本系統的工作原理主要是：傳感器負責采集信號，在本設計中每一種信號有兩個或兩個以上不同種類的傳感器負責采集，以保證當一個傳感器損壞后不會影響系統的工作。當其中任何一個傳感器檢測到信號不正常時，傳感器就會把信息告知中央處理系統，當中央處理器判定為有用的告警信號后就會立刻啟動報警系統。在本設計中，報警系統由GPS系統、視頻系統和聲光告警系統三部分組成。當中央處理器發(fā)出啟動報警系統的命令后，這三部分便會同時啟動，其中GPS系統負責判斷并采集汽車的位置信息，視頻系統負責記錄偷車人的聲音和相貌以給公安機關破案提供線索和證據，聲光告警系統則會發(fā)出刺耳的鳴叫和亮光以驚嚇偷車人使其放棄偷車。在本防盜系統中通訊系統起著重要的作用，它負責把GPS系統搜集到的汽車定位信息和視頻系統采集到的聲音圖像等信息傳送給監(jiān)控中心和車主，以使監(jiān)控中心能及時的采取措施，如查詢汽車現在的位置，切斷汽車油路等。本設計正是把以上的系統有機的結合在一起而使防盜功能得以實現。其系統的邏輯框圖如圖3.1所示：傳感器系統傳感器系統熱傳感器振動傳感器斷線式傳感器滾珠式觸發(fā)傳感器DSP中央處理器四輪鎖死系統報警系統GPS系統視頻系統聲光告警系統通訊息統系統監(jiān)控中心GPRS手機車載通訊裝置（包括GPRSModem和SIM卡）GPRS無線網Internet網絡圖3.1汽車防盜定位系統邏輯圖3.1傳感器系統[3]信號采集是利用傳感器感受外界對車輛的作用，對有效信號進行檢測與采集，并報告中央處理器進行判斷處理以達到感知車輛受損和被盜狀況的目的。通常車輛受損壞和被盜有以下幾種形式：（1）車身、車門、車窗遭到碰撞或者敲擊。（2）車門、發(fā)動機蓋、后貨箱門、油箱蓋遭到非正常開啟。(包括撬動、防盜功能未解除時用鑰匙開啟)（3）電氣線路受損，是指盜車者進入車后，通過破壞電器線路來啟動車輛。（4）未解除防盜功能時車輛啟動，或是用偷配鑰匙開啟車輛。（5）未解除防盜功能時拖動車輛或使車輛升離地面。根據以上車輛受損壞和被盜的幾種形式，本設計特采用振動傳感器、斷線式傳感器、滾珠式觸發(fā)傳感器和熱傳感器等來檢測汽車車身的安全狀況，且每種狀況均由兩種或兩種以上傳感器檢測負責檢測，因此做到了某種傳感器的損壞不會影響系統正常的工作。在本防盜系統中，傳感器是系統中的關鍵器件，起著感知車輛狀況的重要作用?，F把各傳感器檢測電路在車中的功能和作用簡單介紹如下：（1）振動傳感器檢測電路

該傳感器的功能是將車輛所受外界作用的機械能轉換為電信號。其作用是感受車身或車窗是否受到外界機械碰撞；汽車是否被非法升起，監(jiān)測輪胎與輪轂之間的壓力狀態(tài);監(jiān)測駕駛座是否受壓。（2）斷線式傳感器報警檢測電路

用于檢測車門、后貨箱門、發(fā)動機蓋和油箱蓋開啟狀態(tài)。（3）電磁繼電器檢測電路

（包含在四輪鎖死系統）用于控制發(fā)動機點火。繼電器的開關可方便地切換到正常啟動和防盜報警兩種狀態(tài)。同時對電氣線路進行監(jiān)測。（4）滾珠式觸發(fā)傳感器檢測電路監(jiān)測車輛是否被拖動，當車輛被非法拖動時，傳感器中的滾珠會發(fā)生振動或者滾動，進而產生電信號。（5）熱傳感器檢測電路

車內失火報警。3.2報警系統本設計中的報警系統包括視頻設備、GPS定位系統和聲光告警系統三部分，現把這三部分的功能和作用介紹如下：（1）視頻設備當任何一種報警信號產生時該設備將會被啟動，以進行全程拍攝，并將拍攝到的照片或視頻資料通過GPRSModem以短信或視頻的形式發(fā)送至用戶手機或車輛監(jiān)控中心聯網的計算機上，便于向警方提供盜賊的線索，有利于公安機關盡快破案。（2）GPS定位系統GPS定位系統用于汽車被盜后確定汽車所在的位置。在汽車上安裝有GPS接收機，GPS接收機通過接收任意4顆衛(wèi)星播發(fā)的導航信息，便能夠換算出自身的位置和時間信息。接收機將換算出的信息以輸出時間誤差小于50ns的1Hz脈沖信號并通過RS-232接口傳送給監(jiān)控計算機。（3）聲光告警系統當傳感器采集到有用信號并經中心系統處理判定為告警信息時，聲光告警系統便會啟動以引起過路人的注意和恐嚇偷車人，使偷車人放棄偷車。3.3控制系統當車內出現火災或有人非法打開車門等情況時，傳感器將信號送給控制系統(DSP系統)，該系統進行數據判斷、處理等操作后決定是否發(fā)短消息、(含報警信息和汽車位置息等)圖片或視頻信息給用戶手機或者控制中心。然后，用戶或者控制中心可以遠程控制車輛，也可以利用GPRS通過互聯網進行數據傳輸，還可以不通過互聯網而通過移動的數據中心進行數據的轉發(fā)。3.4通訊系統通訊系統包括車載通訊裝置(包括GPRSModem和SIM卡)，該裝置利用GPRS通訊網絡和Internet網絡進行信息傳送。該系統主要功能是將車輛狀況信息及時傳達給車主或控制中心，以便于及時采取適當的措施來保證車輛的安全。車載通訊裝置主要有兩種功能：其一，按照預先設定好的報警模式將信息發(fā)送至用戶或控制中心。其二，接收用戶或控制中心發(fā)出指今，進而控制車輛。GPRS通訊網絡和INTERNET網絡作為數據傳輸的載體，應符合AT指令和TCP/IP協議。3.5監(jiān)控中心監(jiān)控中心設計為一個網站，其計算機可通過GPRSModem與互聯網相聯，使計算機作為服務器或數據終端。因特網是按IP地址進行尋址的，所以設備連接到網絡上都需要有一個唯一的IP，關于IP地址問題的解決，用戶可以申請專用IP地址，也可在網上取得IP地址后通過短消息發(fā)給對方，當防盜裝置發(fā)現緊急情況時，報警系統就會通過GPRS網絡，聯接到Internet網絡上的數據中心的計算機上。在數據傳輸的過程中，用戶和控制中心相互之間必須知道對方的IP地址，才能進行數據交換，并且雙方的IP地址都應該能夠在互聯網可以直接訪問，這就要求控制中心計算機的IP是互聯網上唯一的，而不是局域網內的IP地址。一般情況下，控制中心計算機與Internet網絡連接有很多種，其主要區(qū)別在于通過撥號上網時所獲取的IP地址是否為動態(tài)的。因此，如果數據中心的IP地址每次都不同，這就要求在通訊前將數據中心的計算機的IP地址告知防盜裝置系統。告知防盜系統IP地址時，可以利用短消息業(yè)務將數據中心的計算機的IP以約定形式發(fā)送給SIM，系統從SIM卡讀取IP值。如果數據中心的計算機的IP是固定的，在防盜裝置系統初始化時固化進去就可以了。3.6

智能防盜監(jiān)測系統的兩種工作模式根據汽車被盜時距離車主遠近的不同，該系統有使用Internet網絡和不需使用Internet網絡兩種工作模式：（1）當車主駕車外出，車輛停放位置與車主比較近時，防盜監(jiān)測系統只需通過GPRS網絡發(fā)短消息給用戶的手機，報告給車主汽車現在的安全狀況，而不需要上Internet網絡，這樣用戶在短時間內（通常為幾秒鐘）便可以采取補救措施。（2）當用戶車輛在公用車庫或者距離車主很遠時，此時防盜系統就將信息經GPRS和INTERNET網絡傳送給監(jiān)控中心計算機，監(jiān)控中心計算機分析現場傳輸的圖片、聲音等資料后，就會采取相應的措施，并將GPS系統監(jiān)測到的有效信息提供給公安機關，幫助其快速破案。4汽車防盜系統電路設計4.1系統電路原理總圖本系統以DSP為控制芯片，由GPS模塊、GPRS無線通信模塊以及必要的輔助電路組成一個基于DSP芯片的具有汽車定位防盜功能的系統，其電路原理框圖如圖4.1所示。在此系統中DSP通過串口對GPS和GPRS模塊進行控制，在連接使用時，GPRS模塊與DSP本身的串口連接，GPS模塊則利用8251擴展一串口，通過這一串口與DSP芯片進行連接使用。檢測控制及其輔助電路都可以直接使用DSP的I/O口。TMS320F240的I/O端口都具有復用功能，此時，只需要在控制器寄存器中設置使I/O做通用的I/O即可。開機運行初始化后，系統將處于不停地接收汽車位置信息的狀態(tài)中，同時系統也在等待檢測狀態(tài)和接收用戶查詢的消息中斷。一旦有中斷產生，控制器就會轉移到相應的中斷子程序中去處理該程序。若系統的設防信號無效，則控制系統不進行上述操作。CAP1PWM7CAP1PWM7CAP2PWM8CAP3PWM9TMS320F240芯片CAP4SCISPI振動信號熱信號發(fā)動機信號電流變化信號GPR網絡模塊本地報警視頻設備8251GPS模塊四輪鎖死驅動電路圖4.1系統電路原理總框圖4.2DSP芯片存貯器的擴展電路TMS320F240有兩種運行方式[2]，即MP和MC方式。在MC方式下，片上FLASH可以訪問，而在在MP方式下，片上FLASH不可訪問，用戶必須提供64K的程序空間和64K的數據空間。下面我們分析一下TMS320F240至外部存貯器的接口。TMS320F240與存貯器的外部接口的關鍵信號見表4.1。其中程序選擇信號PS可以直接連到片選端。表4.1TMS320F240至外部存貯器接口的關鍵信號信號說明A15-A016位雙向地址總線BR總線請求D15-D016位雙向數據總線PS程序存貯器選擇DS數據存貯器選擇READY存貯器準備完畢R/W讀/寫信號WE寫允許信號W/R寫/讀信號本人選用了ISSI公司的IS61C1024作為DSP芯片的外部存貯器，IS61C1024是128K×8位的高速SRAM，片選訪問時間僅為12ns，完全滿足TMS320F240的高速處理要求。由于IS61C1024數據寬度為8位，因此選用2片并行使用。IS61C1024的接口電路見圖4.2A0-A15A0-A15SRAM1PSIS61C1024D0-D7OEA0-A15WECE1D0-D7R/WWEIS61C1024D8-D15OEA0-A15WECE1A16D8-D15R/WWEPSDSDSSRAM2圖4.2IS61C1024接口電路圖5汽車防盜系統的軟件設計5.1軟件設計總述本系統主要由中央處理器、信號采集系統、報警系統和通信系統組成，各部分之間的相互關系如圖5.1所示：圖5.1系統總流程圖從上圖我們可以直觀的看出各系統之間的關系如下：傳感器將檢測到的信號傳給DSP中央處理器，當處理器檢測到信號并判定信號為有用的告警信號后便會發(fā)出命令給報警系統，報警系統收到命令后便會啟動GPS接收機和視頻設備同時發(fā)出聲光告警，同時，GPS系統和視頻系統會將采集到的位置信息通過GPRS網絡以信息的形式通知給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心便會通過GPRS網絡采取相應的措施，如斷掉汽車的油路，通知警察局等。本系統不同于其它汽車防盜系統的地方就是增加了一個四輪鎖死系統。它在車主離開汽車啟動防盜系統時同時啟動，使汽車四輪鎖死，以保證汽車處于非常安全的狀態(tài)。另外本系統還裝有無線遙控裝置，當偷車賊解除四輪鎖定時，監(jiān)測中心還可以通過網絡重新將其進行鎖定且此時不在受人為控制。本系統為實現數字化，規(guī)定傳感系統用數字“0”表示，告警系統用數字“1”表示，傳感系統中各傳感器用兩位數字表示，以便區(qū)分。例如：“000”表示傳感系統中的熱傳感器。具體表示數字如上圖所示。5.2DSP中央處理器流程繪圖DSP芯片是該系統的核心，起著至關重要的作用。在本設計中選用了TMS320F240DSP芯片作為系統處理器，與原有的單片機作為處理器相比從本質上改變了數據的處理方式，加快了系統的處理速度，并且使信號的接收和處理更加準確。該芯片的工作流程如圖5.2所示[4]：圖5.2DSP中央處理器流程圖DSP芯片工作流程描述如下：系統啟動后首先要對相應的變量和模塊進行初始化，初始化采用子程序調用形式來完成，這樣可以增強程序的可讀性。初始化和主程序流程圖如圖5.2所示。系統初始化主要包括以下幾個方面：（1）對TMS320F240的初始化：如CPU工作方式、時鐘輸出方式、中斷系統初始化（屏蔽中斷）和I/O寄存器以及串口初始化等；（2）確定初始化變量如預置短消息，設置位置數據結構等；（3）各模塊的初始化：對MC35i模塊如檢查SIM卡、網絡情況，設置短消息格式等；對擴展口8251模塊如設置工作方式和波特率；對GPS模塊如設置協議方式工作頻率；（4）關中斷進入主程序；（5）中斷的應用[5]。本系統中固有的和擴展的端口引起的中斷分別屬于可屏蔽的內部硬件中斷和外部硬件中斷。高優(yōu)先級的外部引腳中斷和串行通信SCI引發(fā)的接收中斷觸發(fā)INT1，低優(yōu)先級的外部引腳中斷和串行通信SCI引發(fā)的接收中斷觸發(fā)INT5。在本系統中，傳感器產生的外部中斷設置為高優(yōu)先級，GPRS接收模塊串行通信使用外部中斷則為低優(yōu)先級。由此可見處理汽車遭破壞時的信號傳送以及車主通過無線GPRS網絡和控制器之間進行信息交換均利用了TMS320F240的中斷系統。當開中斷后系統將不斷的查詢8251狀態(tài)寄存器判斷GPS是否接收新數據，當確認接收新數據后將調用電文數據處理子程序對其數據進行相應的處理，并判定是否將電文數據經GPRS網絡發(fā)送給監(jiān)控中心。5.3告警系統啟動軟件設計本設計中告警系統的作用是采集汽車的位置信息和偷車人的情況，并發(fā)出聲光告警，它由GPS系統、視頻系統和聲光告警系統三部分組成。具體流程如圖5.3所示：在本流程圖中，GPS系統、視頻系統、聲光報警系統分別用兩位數字加以區(qū)分，在本設計中規(guī)定GPS系統用數字“00”表示，視頻系統用數字“01”表示，聲光報警系統用數字“10”表示。在圖中各系統數字前面都有一個數字“1”表示整個系統為總告警系統。具體表示方法如圖5.3所示。對本流程的描述如下：（1）首先判斷從傳感器傳來的信號是否正常，如果正常則判斷是否為有用信號，如果不正常則進行錯誤檢測。（2）如果上面的報警信號為有用信號則啟動報警系統，如信號不是有用信號則返回。（3）判斷各系統是否能正常啟動，如果不能則進行錯誤檢測。并可根據檢測出來的數字信息判斷出錯誤來自哪個系統。（4）將GPS系統和視頻系統采集到的信息經GPRS系統發(fā)送出去。圖5.3啟動報警系統流程圖5.4GPRS通信模塊原理的軟件設計本設計采用GPRS網絡進行通信，它的優(yōu)點是可以短時間內不受盲區(qū)的限制，因為它傳遞信息主要是以短信息的方式，而信息如果發(fā)送不出去可以在24小時之內自動保留在移動臺上，當有信號出現時便可再次重新發(fā)送給車主，因此本系統對時間的實時性要求不高，在本設計中通信設備選用了西門子的MC35i模塊，其模塊的流程如圖5.4所示[6]：圖5.4GPRS模塊通信原理流程圖對GPRS模塊的工作原理描述如下：（1）首先GPRS模塊要設置IP地址及端口號。（2）對GPRS網絡情況檢查是否良好，如果不好再次返回重新設置IP地址及端口號。（3）如果GPRS網絡情況檢查良好，則可進行數據的發(fā)送或接收，并對發(fā)送或接收的數據進行處理。5.5傳感系統軟件設計5.5.1振動傳感器流程圖本設計中振動傳感器工作流程如圖5.5所示：圖5.5振動傳感器流程圖振動傳感器的工作流程描述如下：（1）當汽車車身發(fā)生振動時，振動傳感器就會把振動的能量轉換為電流并傳給A/D轉換器。（2）A/D轉換器把傳過來的模擬信號轉換為數字信號，并發(fā)給信號比較器進行比較。（3）在信號比較器里以預先設定好一數字化的信號強度，并與A/D轉換器傳過來的信號進行比較，當小于預設強度時系統返回重新接受振動信號，當大于或等于預設強度時便產生報警信號指令發(fā)給中央處理單元。5.5.2熱傳感器流程圖本設計中熱傳感器工作流程如圖5.6所示：圖5.6熱傳感器流程圖熱傳感器工作流程描述如下：（1）當汽車內溫度忽然升高或車內著火時熱傳感器就會把熱信號轉換為電流并傳給A/D轉換器。（2）A/D轉換器把傳過來的模擬信號轉換為數字信號，并發(fā)給信號比較器。（3）在信號比較器里以預先設定好一數字化的信號強度，并與A/D轉換器傳過來的信號進行比較，當小于預設強度時則系統返回重新接受熱信號，當大于或等于預設強度時則產生報警信號指令并發(fā)給中央處理單元。5.5.3滾珠式觸發(fā)傳感器流程圖本設計中滾珠式傳感器用來檢測汽車是否被拖動或者是否有強烈的振動，其流程圖如圖5.7所示：圖5.7滾珠式觸發(fā)傳感器流程圖滾珠式傳感器工作流程描述如下：（1）當汽車被非法拖動或脫離地面時傳感器就會把滾珠的滾動信號轉換為電流并傳給A/D轉換器。（2）A/D轉換器把傳過來的模擬信號轉換為數字信號，并發(fā)給信號比較器。（3）在信號比較器里以預先設定好一數字化的信號強度，并與A/D轉換器傳過來的信號進行比較，當小于預設強度時則系統返回重新接受滾珠的滾動信號，當大于或等于預設強度時便產生報警信號指令發(fā)給中央處理單元。5.5.4斷線式傳感器流程圖本設計中用斷線式傳感器來判斷車門、后貨箱門、發(fā)動機蓋和油箱蓋開啟狀態(tài)，其工作流程如圖5.8所示：圖5.8斷線式觸發(fā)傳感器繪圖斷線式傳感器工作流程描述如下：（1）當汽車車門、后貨箱門、發(fā)動機蓋或油箱蓋被非法打開時，傳感器的檢測電流就會忽然消失，傳感器就會把這一信號的變化記錄下來并傳遞給A/D轉換器。（2）A/D轉換器把傳過來的模擬信號轉換為數字信號。（3）在信號比較器中只需判斷有無信號即可，當信號忽然消失時便會發(fā)出告警信號并把此信號傳遞給中央處理器。5.6GPS系統工作流程圖5.6.1移動目標—監(jiān)控中心當汽車被盜時，GPS系統便會自動啟動并確定汽車當前的位置，并把這些位置狀態(tài)信息發(fā)給監(jiān)控中心。其流程如圖5.9所示：圖5.9GPS系統工作流程圖(移動目標—監(jiān)控中心)對上圖的工作流程描述如下：（1）GPS接收機啟動后，便會自動接收衛(wèi)星信號，若此時汽車處在盲區(qū)時接收機便會重復接收直到有信號出現時為止。（2）當GPS接收機接收到衛(wèi)星信號時就會對汽車進行定位，并產生相關位置信息發(fā)送到附近的基站。（3）當汽車沒有網絡信號時，短信也可正常發(fā)送，但此時車主不能收到，如車主在24小時內收不到信息，則移動臺存儲的信息將會消失，所以該系統設置為每隔24小時重復發(fā)送一次，直到車主收到短信時為止。（4）基站經GPRS網絡把信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將判斷是否對汽車進行相關的控制，如對切斷汽車油路，詢問汽車位置等。5.6.2監(jiān)控中心—移動目標當監(jiān)控中心接收到汽車防盜系統發(fā)過來的信息后，便會通過網絡對汽車采取相關的措施，其工作流程如圖5.10所示：圖5.10GPS系統工作流程圖(監(jiān)控中心-移動目標)對上圖的工作流程描述如下：（1）首先當監(jiān)控中心收到汽車的報警信號后，產生相關的指令，并準備經網絡發(fā)送。（2）當監(jiān)控中心把命令發(fā)送到基站后，基站將判斷汽車是否能收到信息，如收不到，移動臺將暫存且此時監(jiān)控中心將會每隔24小時重復發(fā)射一次。（3）當信息經基站發(fā)射出去后，汽車便會做出相應的回映，如報告具體位置信息，切斷汽車油路等。5.7汽車防盜系統中的檢錯系統5.7.1傳感器系統錯誤檢測流程圖當發(fā)現從傳感器過來的信號不正常時，就要對各個傳感器進行檢錯，其流程圖如圖5.11所示：圖5.11傳感器系統錯誤檢測流程圖對傳感器系統的檢錯流程描述如下：（1）首先判斷錯誤信號來自哪個傳感器，圖中的兩個××代表的是傳感器的種類，規(guī)定“00”代表熱傳感器，“01”代表振動傳感器，“10”代表斷線式傳感器，“11”代表滾珠式觸發(fā)傳感器。例如當檢測到錯誤信號為“000”時則表示錯誤信號來自熱傳感器。（2）判斷出錯誤信號來自哪個傳感器后就要進一步對傳感器進行錯誤判定，首先判定傳感器是否損壞，如沒有損壞，則轉入下一步判斷錯誤類型。例如：當錯誤信號為“00010”時則表示熱傳感器損壞，當信號為“00011”時則對熱傳感器作進一步的錯誤類型判斷。（3）傳感器錯誤類型分為兩類，一類是信號失真錯誤，另一類是人為的誤操作。本系統中對這兩類錯誤都進行了數字化編碼。例如當編碼為“000110”時則表示是熱傳感器的信號失真錯誤，當編碼為“000111”時為熱傳感器的人為誤操作。5.7.2報警系統錯誤檢測流程圖當報警系統非正常啟動時，就要對各報警系統進行錯誤檢測，其流程如圖5.12所示：圖5.12告警系統錯誤檢測流程圖對上圖的錯誤檢測流程描述如下：（1）首先判斷錯誤信號來自哪個系統，圖中××代表系統種類，規(guī)定“00”為GPS系統，“01”為視頻系統，“10”為聲光告警系統。例如當錯誤信號為“100”時則表示錯誤系統來源為報警系統中的GPS系統。（2）當判定錯誤系統來自哪個系統后，則近一步判斷錯誤類型，本系統對錯誤類型用編碼加以區(qū)分和表示，如當編碼為10000時則表示GPS接入電路損壞，當編碼為10001時則表示GPS系統損壞，且當兩種錯誤發(fā)生時，系統都會自動產生損壞報警。5.8設計中附加的其他系統5.8.1四輪鎖死系統四輪鎖死系統的功能是當總系統啟動時，該系統隨即啟動，使汽車的四輪被鎖死，從而又給汽車增加了一層安全屏蔽。該系統的開關安裝在汽車的隱蔽處，可人為控制，當總系統損壞時，可人工開啟抱閘后將車開走。此外，該系統[7]還可由監(jiān)控中心控制，如果偷車人知道本系統的開關在車中的位置而人為的把系統開啟把車偷走時，還可由監(jiān)控中心遙控該系統再次關閉，且此時不在受人為控制。在設置方面只要把無線遙控功能設為高優(yōu)先級而人為控制設置為低優(yōu)先級便可實現。其系統流程如圖5.13所示：該系統的無線控制流程描述如下：（1）首先檢查鎖是否正常，如正常則進行鎖狀態(tài)檢測，不正常則進行故障處理。（2）檢查鎖狀態(tài)是否達到要求，若達到要求，系統則發(fā)出自動報警，以警示小偷汽車將被逐步鎖死，若鎖狀態(tài)未達到要求，則近一步進行判定，看是否由于人為的誤操作引起，若是人為因素則進行開鎖狀態(tài)檢測，否則將再次進入鎖控制狀態(tài)，直到把汽車逐步鎖死。（3）考慮到由于可能是人為誤操作開啟報警系統，所以該系統有一個自動詢問過程，當在一定時間內得不到車主回復時，汽車就會進入四輪鎖死狀態(tài)，而逐步地將汽車鎖死。（4）汽車在逐步鎖死的過程中，會有一定的延時，以防止汽車在行駛過程中忽然停止而造成交通事故。（5）當汽車進入鎖死狀態(tài)后，便會一直處于開鎖詢問狀態(tài)，當確認非安全狀態(tài)解除時，監(jiān)控中心便會發(fā)出解鎖狀態(tài)，使鎖狀態(tài)解除。（6）本系統是基于車輛剎車系統的防盜控制，通過機械、液壓、電氣與無線控制相結合，完美地實現了對四個車輪的鎖死，從而確保車輛的安全。圖5.13四輪鎖死流程圖5.8.2臨時更換車主系統考慮到汽車的主人有時可能會把汽車轉借或者轉交給他人，所以該防盜系統增加了人性化的設計，可以允許臨時設置一手機號碼供另外一人使用，且該功能的使用時間權限有一定限制，時間到時，臨時號碼將自動失效，且當臨時車主在使用該功能時，原車主仍可使用該系統的任何功能。圖5.14臨時更換車主系統流程圖當車的主人決定把汽車轉借或轉交給其他人時，車主可使用該系統。對上圖的流程描述如下：（1）首先，車主要輸入系統密碼進行驗證。（2）為防止密碼被破解，規(guī)定一小內錯誤輸入不得超過三次，當輸入密碼正確時，系統便提示是更改系統密碼還是輸入臨時車主的手機號碼。（3）當選擇更改系統密碼時，車主只需將新密碼輸入，并重復確定一次即可。當選擇輸入臨時車主手機號碼時，車主便可把臨時的手機號碼輸入且重復操作一次，若兩次操作相同，系統將提示操作成功。此時，臨時車主在規(guī)定時限內便可使用該車的任何功能了。致謝感謝我的指導老師王和楊，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格地思路給了我無盡的啟迪。在整個大四下半學期，我得到了王和楊老師的精心指導。老師們治學嚴謹，思想深邃，為我營造了一種良好的精神氛圍。在老師那里，我不僅接受了全新的思想觀念，學會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。相信他他們的思想和工作作風會給我以后的工作和學習帶來重大的幫助。再此，請允許我對老師們再次表示我深深的謝意。另外，在此期間，我的室友王也給了我極大的支持和幫助，他和我共同討論文中的疑點、難點，共同解決遇到的困難，分享突破難點后的快樂。在此我對他表示我誠摯的感謝。如今，大學四年將盡，我們即將離開母校，踏上新的征程?；仡櫞髮W四年歷程，老師和同學給予我太多的支持，太多的幫助。在此，我對所有的信息工程學院的老師表示感謝，并祝你們身體健康，工作順利!也祝我的所有同學事業(yè)早成，萬事如意！參考文獻[1]楊波.淺談汽車防盜器的應用與發(fā)展[J].大眾科技，2006,(1):24—25.[2]劉小虎，謝順依.TMS320F240開發(fā)板的研制[D].湖北:海軍工程大學,2006.[3]

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