基于GPS／GSM的汽车防盗报警系统设计

O 引言
    随着汽车等交通工具的普及，无线通信技术和全球卫星定位(GPS)技术逐步开始应用到车辆监控等领域。不论是对警车、运钞车等特种车辆的监控还是对普通轿车的防盗监控，无线通信和GPS技术都发挥着重要的作用。目前，移动无线通信方式主要有：a．集群移动通信方式；b．DSRC(专用短程)通信方式；c．GSM(全球移动通讯系统)方式。其中，GSM方式数据范围大，数据保密性好，使用方便，成本低。结合GPS系统，GSM系统可以将车辆的位置、速度、行驶方向以及其他状态信息通过无线通信链路传送到车主手持终端或监控中心，实现对车辆的监控。
在GSM系统所提供的业务中，话音业务和数据业务需要通过拨号建立连接，一旦建立连接后即开始计费。而GSM短消息业务不需要建立拨号连接，只需要把要发的信息加上目的地址发送到短消息中心，再由短消息中心转发到目标用户终端。短消息业务是按发送的短信条数收费，只要短消息每次限制在140个字节即可，这个数据长度足够传送GPS定位信息。可以看出，利用GSM短消息业务进行数据传送能够充分利用覆盖范围广阔的移动通信网络，以廉价的方式实现远程可移动目标的定位，比较适合用于汽车的防盗监控。本文采用PIC18F2450单片机、SIRF第三GPS接收模块和GSM模块TC35i设计车载防盗监控终端。

1 车载终端硬件设计
    车载终端主要由四部分组成，即GSM模块、GPS接收机模块、单片机控制电路和电源电路。GPS模块负责接收定位数据；GSM模块在单片机的控制下收发短信；单片机控制电路对GPS定位数据进行分析，并根据用户的设置做出相应的处理。电源电路由7805为单片机、GPS模块提供+5V直流电压，LM2941CS再将+5V直流电压稳压为+4．2V提供给GSM模块使用。该系统的结构框图如图l所示。

[page]

1．1 单片机控制电路
    系统选用Microchip公司的PICl8F2450作为MCU。该芯片为采用纳瓦技术的28脚高性能单片机，具有高可靠性、低成本、低功耗、体积小等优点。其内部有16k字节的Flash程序存储器和768字节的RAM，支持在线编程和调试。该单片机内部仅有一个通用异步串口。为了能够同时与GPS以及GSM模块通信，单片机需要两个串口。但如果选择具有双串口的单片机，将会增加成本，所以本系统利用PICl8F2450普通I／O口和该系列单片机的C语言编译器提供的库函数设计了一个软件串口。单片机内部的硬件串口通过17脚和18脚与GSM模块通信，软件串口通过25脚接收GPS信号。单片机的2脚作为GSM模块的启动脚。接口电路如图2所示。

1．2 GSM模块
    GSM模块负责在车载终端和监控用户之间传递信息。本系统采用德国西门子工业GSM模块TC35i。TC35i模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在GSM900和GSMl800双频段，可传输语音和数据信号。TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据，它支持Text和PDU格式的SMS(短消息)，并可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。
    TC35i模块有40个引脚，分为电源、数据输入／输出、SIM卡、音频接口和控制等5类。其工作电压为4．2V，模块的供电电压如果低于3．3V会自动关机。由于模块在发射信号时，电流峰值可高达2A。所以该模块对电源的要求较高，本系统采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片LM2941CS，它能够提供大电流稳定的电压输出。使用TC35i模块时，其启动脚IGT必须加一个时间长于100ms的低电平才可以使TC35i挂入工作状态。TC35i模块的数据输入／输出接口符合ITU-T RS232接口标准，支持标准的AT命令集。
    GSM模块与MCU的接口电路如图3所示。

[page]

1．1 单片机控制电路
    系统选用Microchip公司的PICl8F2450作为MCU。该芯片为采用纳瓦技术的28脚高性能单片机，具有高可靠性、低成本、低功耗、体积小等优点。其内部有16k字节的Flash程序存储器和768字节的RAM，支持在线编程和调试。该单片机内部仅有一个通用异步串口。为了能够同时与GPS以及GSM模块通信，单片机需要两个串口。但如果选择具有双串口的单片机，将会增加成本，所以本系统利用PICl8F2450普通I／O口和该系列单片机的C语言编译器提供的库函数设计了一个软件串口。单片机内部的硬件串口通过17脚和18脚与GSM模块通信，软件串口通过25脚接收GPS信号。单片机的2脚作为GSM模块的启动脚。接口电路如图2所示。

1．2 GSM模块
    GSM模块负责在车载终端和监控用户之间传递信息。本系统采用德国西门子工业GSM模块TC35i。TC35i模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在GSM900和GSMl800双频段，可传输语音和数据信号。TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据，它支持Text和PDU格式的SMS(短消息)，并可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。
    TC35i模块有40个引脚，分为电源、数据输入／输出、SIM卡、音频接口和控制等5类。其工作电压为4．2V，模块的供电电压如果低于3．3V会自动关机。由于模块在发射信号时，电流峰值可高达2A。所以该模块对电源的要求较高，本系统采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片LM2941CS，它能够提供大电流稳定的电压输出。使用TC35i模块时，其启动脚IGT必须加一个时间长于100ms的低电平才可以使TC35i挂入工作状态。TC35i模块的数据输入／输出接口符合ITU-T RS232接口标准，支持标准的AT命令集。
    GSM模块与MCU的接口电路如图3所示。

[page]

    用户设置及请求信息的格式如表1所示。

    单片机主程序流程图如图5所示。

    当用户收到定位短信时，即可确定车辆位置。采用S60和PPC的手机都支持谷歌手机地图，如NOKIA N82，启动谷歌地图，选择网络连接方式WAP，输入接收到的经纬度数据，即可在地图上定位车辆位置。

3 结语
    经测试，本系统可实现市区道路环境下10m精度以内的定位，并能根据用户的设置向用户提供报警定位服务。系统操作方便，便于安装。通过软硬件的扩展，可以实现其他一些功能，如可以通过增加振动检测电路扩展系统的功能，在汽车被撬或受到撞击时向用户发出报警信息。