《汽车工程系毕业论》word版.doc

辽宁交通高等专科学校 0 辽宁省交通高等专科学校 毕毕 业业 设设 计计 文文 件件 设计论文题目汽车防盗系统 系部汽车工程系专业汽车检测与维修 姓名班级学号 完成期限 指导教师职称教师 辽宁交通高等专科学校 1 摘摘 要要 汽车防盗系统由 GPRS 移动通讯网络的汽车智能防盗定位系统主要由信号采集系统、报警系统、控 制系统、通讯系统等组成。GPS 具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、遥控熄火、车内监听、抛锚救 援、人工导航等多种功能。. 关键词关键词: : 报警、控制、通讯、报警、控制、通讯、定位定位。 Abstract Car alarm system consists of GPRS mobile communications network intelligent anti-theft vehicle positioning system consists of signal acquisition system, alarm systems, control systems, communication systems and other components. GPS with the vehicle location, anti-robbery alarm, network security, remote shutdown, car monitor, anchored rescue, navigation and other functions manually. Keywords: the police, control and communication, positioning. 辽宁交通高等专科学校 2 目录目录 引 言 3 1. 汽车防盗系统硬件组成及功能 .5 2. 汽车防盗系统硬件设计 .6 2.1 DSP 中央处理器的选择及相应接口电路的设计 .6 2.2 传感器系统.8 2.3 报警系统11 2.4 控制系统12 2.5 通讯系统12 2.6 监控中心13 2.7 智能防盗监测系统的两种工作模式 14 3. 汽车防盗系统的软件设计 15 3.2 DSP 中央处理器工作流程的设计 16 3.3 报警系统软件设计17 3.5 传感系统软件设计19 3.6 GPS 系统软件设计 22 3.7 汽车防盗系统中的检错系统23 3.8 设计中附加的其他系统25 结 论 .27 致 谢 .28 参考文献 .29 引引 言言 辽宁交通高等专科学校 3 汽车日益成为人们生活中不可缺少的部分，然而，令汽车用户担忧的是车辆被盗现汽车日益成为人们生活中不可缺少的部分，然而，令汽车用户担忧的是车辆被盗现 象呈逐年上升趋势。本文旨在设计一个方便可靠，功能强大的汽车报警器。当汽车遭遇象呈逐年上升趋势。本文旨在设计一个方便可靠，功能强大的汽车报警器。当汽车遭遇 到危险情况时，立即启动警报，同时发送相应信息到指定的手机上，通知车主有异常情到危险情况时，立即启动警报，同时发送相应信息到指定的手机上，通知车主有异常情 况。车主可以通过手机监听车内情况并控制汽车，以有效地防止汽车被盗。此外，若在况。车主可以通过手机监听车内情况并控制汽车，以有效地防止汽车被盗。此外，若在 车内加一个紧急按钮，不仅可以在车主遇到抢劫或其他危险情况时，向外界求助，也可车内加一个紧急按钮，不仅可以在车主遇到抢劫或其他危险情况时，向外界求助，也可 以帮助警方对车子进行定位。考虑到时间和成本问题，本文仅针对振动信息的检测、车以帮助警方对车子进行定位。考虑到时间和成本问题，本文仅针对振动信息的检测、车 辆信息的传输与控制问题进行重点研究。辆信息的传输与控制问题进行重点研究。 辽宁交通高等专科学校 4 1. 汽车防盗系统硬件组成及功能 基于 GPRS 移动通讯网络的汽车智能防盗定位系统主要由信号采集系统、报警系统、 控制系统、通讯系统等组成。本系统的工作原理主要：传感器负责采集信号，在本设计 中每一种信号有两个或两个以上不同种类的传感器负责采集，以保证当一个传感器损坏 后不会影响系统的工作。当其中任何一个传感器检测到信号不正常时，传感器就会把信 息告知中央处理系统，当中央处理器判定为有用的告警信号后就会立刻启动报警系统。 当中央处理器发出启动报警系统的命令后，这三部分便会同时启动，其中 GPS 系统 负责判断并采集汽车的位置信息，视频系统负责记录偷车人的声音和相貌以给公安机关 破案提供线索和证据，声光告警系统则会发出刺耳的鸣叫和亮光以惊吓偷车人使其放弃 偷车。在本防盗系统中通讯系统起着重要的作用，它负责把 GPS 系统搜集到的汽车定位 信息和视频系统采集到的声音图像等信息传送给监控中心和车主，以使监控中心能及时 的采取措施，如查询汽车现在的位置，切断汽车油路等。本设计正是把以上的系统有机 的结合在一起而使防盗功能得以实现。其系统的逻辑框图如图 1-1 所示。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 DSP 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 GPS 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 G P R S 、 、 、 、 、 、 、 、GPRS Modem、SIM 、 、 GPRS 、 、 、 Internet 、 、 图图 1-11-1 汽车防盗系统逻辑图汽车防盗系统逻辑图 辽宁交通高等专科学校 5 2.2. 汽车防盗系统硬件设计汽车防盗系统硬件设计 2.12.1 DSPDSP 中央处理器的选择及相应接口电路的设计中央处理器的选择及相应接口电路的设计 2.1.12.1.1 TMS320F240TMS320F240 DSPDSP芯片和芯片和GPRSGPRS ModemModem (1) TMS320F240 DSP芯片介绍 本设计中，系统选用了 TMS320F240 DSP 芯片，现对芯片简单介绍如下： TMS320F240是TI(Texas Instruments)公司DSP产品中的一位新成员，它把具有低功 耗、高性能处理能力的TMS320C2XX的核心CPU与为电机控制应用优化的几个先进外围设备 结合在一起，从而使TMS320F240成为应用于电机控制的理想微处理器。 (2) TMS320F240芯片特点 采用TMS320C2XX内核； 有32位中央逻辑运算单元 (CALU )； 内含32位累加器 (ACC)； 16位16位并行乘法器； 具有50ns(20MIPS)指令周期； 含544字节16位在片数据程序双向RAM； 双向10位串行数模转换器的采样速率可达166kHz； 具有28个独立可编程、复用I/O脚； 有串行外设接口 (SPI)和SCI接口； 强大的事件管理器； 12路比较PWM通道，其中9路为独立。 3个16位通用定时器，共有6种模式。 3个具有死区功能的全比较单元。 辽宁交通高等专科学校 6 4个捕获单元。其中两个具有直接连接正交编码器脉冲的能力。 TMS320F240采用哈佛结构 ，流水线操作 ，大大提高了指令执行速度。在加上优化 的 CPU结构，从而使指令执行速度更快的得到提高。TMS320F240 的指令系统与其它数字 信号处理器一脉相承，它提供了丰富的“乘累加”指令；这使得电机控制中的数字滤波 (如 IIR、FIR 等)的实现更加方便快捷。 2.1.22.1.2 DSPDSP串行接口串行接口 本系统以DSP为控制芯片，由GPS模块、GPRS无线通信模块以及必要的辅助电路组成 一个基于DSP芯片的具有汽车定位防盗功能的系统， 其电路原理框图如图2-1所示。在 此系统中DSP通过串口对GPS和GPRS 模块进行控制，在连接使用时，GPRS模块与DSP本身 的串口连接， GPS模块则利用8251 扩展一串口，通过这一串口与DSP芯片进行连接使用。 检测控制及其辅助电路都可以直接使用DSP的I/O口。TMS320F240的I/O端口都具有复用 功能，此时，只需要在控制器寄存器中设置使I/O做通用的I/O即可。 开机运行初始化后，系统将处于不停地接收汽车位置信息的状态中，同时系统也在 等待检测状态和接收用户查询的消息中断。一旦有中断产生，控制器就会转移到相应的 中断。 子程序中去处理该程序。若系统的设防信号无效，则控制系统不进行上述操作。 图图 2-12-1 DSPDSP 串行接口电路串行接口电路图框图框 CAP1 PWM7 CAP2 PWM8 CAP3 PWM9 TMS320F240 芯芯 片片 CAP4 SCI SPI 振动信号 热信号 发动机信号 电流变化信 号 GPR 网络模 块 本地报警 视频设备 8251GPS 模块 四轮锁死 驱动电路 辽宁交通高等专科学校 7 2.1.32.1.3 DSPDSP 芯片芯片存贮器存贮器的扩展电路的扩展电路 TMS320F240 有两种运行方式，即MP和MC方式。在MC方式下，片上FLASH 可以访问， 而在在MP方式下，片上FLASH不可访问，用户必须提供64K 的程序空间和64K的数据空间。 下面我们分析一下TMS320F240至外部存贮器的接口。TMS320F240与存贮器的外部接口的 关键信号见表3.1。其中程序选择信号PS 可以直接连到片选端。 本人选用了ISSI 公司的IS61C1024作为DSP芯片的外部存贮器，IS61C1024 是 128K8 位的高速SRAM，片选访问时间仅为12ns，完全满足TMS320F240的高速处理要求。 由于IS61C1024 数据宽度为8 位，因此选用2片并行使用。如图2-2所示。 图图 2-22-2 IS61C1024IS61C1024 接口电路图接口电路图 2.22.2 传感器系统传感器系统 信号采集是利用传感器感受外界对车辆的作用，对有效信号进行检测与采集，并报 告中央处理器进行判断处理以达到感知车辆受损和被盗状况的目的。通常车辆受损坏和 被盗有以下几种形式： 车身、车门、车窗遭到碰撞或者敲击。 车门、发动机盖、后货箱门、油箱盖遭到非正常开启。(包括撬动、防盗功能未解除 时用钥匙开启) 电气线路受损，是指盗车者进入车后， 通过破坏电器线路来启动车辆。 A0A15 SRAM1 PS IS61C102 4 D0- D7 OE A0-A15 CE1 D0D7 R/W WE IS61C102 4 D8- D15 OE A0-A15 WE CE1 A16 D8-D15 R/W WE PSDS DS 辽宁交通高等专科学校 8 未解除防盗功能时车辆启动，或是用偷配钥匙开启车辆。 未解除防盗功能时拖动车辆或使车辆升离地面。 根据以上车辆受损坏和被盗的几种形式，本设计特采用振动传感器、断线式传感器、 滚珠式触发传感器和热传感器等来检测汽车车身的安全状况，且每种状况均由两种或两 种以上传感器检测负责检测，因此做到了某种传感器的损坏不会影响系统正常的工作。 在本防盗系统中，传感器是系统中的关键器件，起着感知车辆状况的重要作用。现把各 传感器检测电路在车中的功能和作用简单介绍如下： （1）振动传感器检测电路 该传感器的功能是将车辆所受外界作用的机械能转换为电信号。其作用是感受车身 或车窗是否受到外界机械碰撞；汽车是否被非法升起，监测轮胎与轮毂之间的压力状态; 监测驾驶座是否受压。本设计使用的是 YD69 正反转测量霍尔双通道传感器。如图 2-3 所 示。 图图2-3YD692-3YD69正反转测量霍尔双通道传感器正反转测量霍尔双通道传感器 （2）断线式传感器报警检测电路 用于检测车门、后货箱门、发动机盖和油箱盖开启状态。 本设计用的是断线式传感器如图 2-4 所示。 辽宁交通高等专科学校 9 图图 2-42-4 断线式传感器断线式传感器 （3）电磁继电器检测电路 （包含在四轮锁死系统） 用于控制发动机点火。继电器的开关可方便地切换到正常启动和防盗报警两种状态。 同时对电气线路进行监测。本设计使用的是通用继电器类-842，如图 2-5 所示。 图图 2-52-5 通用继电器类通用继电器类-842-842 （4）滚珠式触发传感器检测电路 监测车辆是否被拖动，当车辆被非法拖动时，传感器中的滚珠会发生振动或者滚动， 进而产生电信号。本设计使用的是霍尔转速传感器，如图 2-6 所示。 图图 2-62-6 霍尔转速传感器霍尔转速传感器 （5）热传感器检测电路 辽宁交通高等专科学校 10 车内失火报警。本设计使用的是温度传感器，如图 2-7 所示。 图图 2-72-7 温度传感器温度传感器 2.32.3 报警系统报警系统 本设计中的报警系统包括 GPS 定位系统和声光报警系统二部分，现把这二部分的功 能和作用介绍如下： （1） GPS 定位系统 GPS 定位系统用于汽车被盗后确定汽车所在的位置。在汽车上安装有 GPS 接收机， GPS 接收机通过接收任意 4 颗卫星播发的导航信息，便能够换算出自身的位置和时间信息。 接收机将换算出的信息以输出时间误差小于 50ns 的 1Hz 脉冲信号并通过 RS-232 接口传 送给监控计算机。 （2） 声光报警系统 当传感器采集到有用信号并经中心系统处理判定为报警信息时，声光报警系统便会 启动以引起过路人的注意和恐吓偷车人，使偷车人放弃偷车。 RT0100 是一个可以产生单一报声的晶体电路。工作电压 2-5V，CMOS 技术制造，内建 RC 振荡电路，低静态电流。1、2 脚是振荡电路输入；3 脚控制 7、8 脚频率的输出，如果 接低则不输出频率，如果接高输出； 4 脚为地端；7、8 报警信号频率输出端，可接两个 报警源；6 脚电源，并通过单片机的引脚 SP 来控制；5 脚悬空。如图 2-8 所示。 辽宁交通高等专科学校 11 图图 2-82-8 声音报警控制电路声音报警控制电路 2.42.4 控制系统控制系统 当车内出现火灾或有人非法打开车门等情况时，传感器将信号送给控制系统(DSP 系 统)，该系统进行数据判断、处理等操作后决定是否发短消息、(含报警信息和汽车位置 息等)图片或视频信息给用户手机或者控制中心。然后，用户或者控制中心可以远程控制 车辆，也可以利用 GPRS 通过互联网进行数据传输，还可以不通过互联网而通过移动的数 据中心进行数据的转发。 2.52.5 通讯系统通讯系统 通讯系统包括车载通讯装置(包括 GPRS Modem 和 SIM 卡)，该装置利用 GPRS 通讯网 络和 Internet 网络进行信息传送。该系统主要功能是将车辆状况信息及时传达给车主或 控制中心，以便于及时采取适当的措施来保证车辆的安全。 车载通讯装置主要有两种功能：其一，按照预先设定好的报警模式将信息发送至用 户或控制中心。其二，接收用户或控制中心发出指今，进而控制车辆。GPRS 通讯网络和 INTERNET 网络作为数据传输的载体，应符合 AT 指令和 TCP/IP 协议。 2.5.12.5.1 GPSGPS 的相关介绍的相关介绍 GPS是一个网络系统，它由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成，卫 星星座连续不断的发送动态目标汽车的三维位置、速度和时间信息给用户接收机。 接收机从接收到的反馈信息来获知汽车当时所处的位置。 1 2 3 4 5 6 7 8 U1 RT0100 Q3 8550 D1 1N5819 C1 104uF C2 104uF R6 100K R4 10K R5 10K R3 47K 3.6V SP Q2 8050 R2 220K R1 10K Q18550 12V F1 500mA LS1 Speaker 辽宁交通高等专科学校 12 2.5.22.5.2 GPSGPS 的概念的概念 GPS 是 Global Positioning System 的缩写，意思为全球定位系统，包括 24 颗人造 卫星与五个地面站，从而提供精确定位。在此基础上，在融合不同的功能，最终实现跟 踪、防盗和导航的功能。 （1） GPRS Modem 介绍 本系统选用了西门子的 MC35i 模块。MC35i 是新一代 GSM/GPRS 双模模块，它采用紧 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。 MC35i 的 GPRS 永久在线功能提供了最快的数据传输速率, 其体积小、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。 MC35i 作为理想解决方案的高速数据传输能广泛应用于 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 Modem 支持 GSM900/GSM1800 双频，支持 GRPS Class8/ClassB，AT 指令直接控制， CSD 状态下最大速率 14.4 kb/s， GPRS 状态下行最大速率 85.6 kb/s （2） GPS 在汽车防盗中的应用 全球定位系统（GPS）防盗技术可以说是汽车防盗史上的里程碑。因为GPS 一改传统 防盗器的被动、孤立无助的被动式服务，能为车主提供全方位的主动式服务。监控中心 的服务人员为车主提供2 4 小时全天候服务。GPS具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、 遥控熄火、车内监听、抛锚救援、人工导航等多种功能；除了提供安全服务外，GPS还可 以为车主提供增值服务，如紧急救援、送水、送油、订票等。专家们认为，具有网络报 警功能的GPS反劫防盗产品将是未来汽车防盗产品发展的主流方向。 2.62.6 监控中心监控中心 监控中心设计为一个网站，其计算机可通过 GPRS Modem 与互联网相联，使计算机作 为服务器或数据终端。 因特网是按 IP 地址进行寻址的，所以设备连接到网络上都需要有一个唯一的 IP，关 于 IP 地址问题的解决，用户可以申请专用 IP 地址，也可在网上取得 IP 地址后通过短消 息发给对方，当防盗装置发现紧急情况时， 辽宁交通高等专科学校 13 报警系统就会通过 GPRS 网络，联接到 Internet 网络上的数据中心的计算机上。在数据 传输的过程中，用户和控制中心相互之间必须知道对方的 IP 地址，才能进行数据交换， 并且双方的 IP 地址都应该能够在互联网可以直接访问，这就要求控制中心计算机的 IP 是互联网上唯一的，而不是局域网内的 IP 地址。 一般情况下，控制中心计算机与 Internet 网络连接有很多种，其主要区别在于通过 拨号上网时所获取的 IP 地址是否为动态的。因此，如果数据中心的 IP 地址每次都不同， 这就要求在通讯前将数据中心的计算机的 IP 地址告知防盗装置系统。告知防盗系统 IP 地址时，可以利用短消息业务将数据中心的计算机的 IP 以约定形式发送给 SIM，系统从 SIM 卡读取 IP 值。如果数据中心的计算机的 IP 是固定的，在防盗装置系统初始化时固化 进去就可以了。 2.72.7 智能防盗监测系统的两种工作模式智能防盗监测系统的两种工作模式 根据汽车被盗时距离车主远近的不同，该系统有使用 Internet 网络和不需使用 Internet 网络两种工作模式： （1）当车主驾车外出，车辆停放位置与车主比较近时，防盗监测系统只需通过 GPRS 网络发短消息给用户的手机，报告给车主汽车现在的安全状况，而不需要上 Internet 网 络，这样用户在短时间内（通常为几秒钟）便可以采取补救措施。 （2）当用户车辆在公用车库或者距离车主很远时，此时防盗系统就将信息经 GPRS 和 INTERNET 网络传送给监控中心计算机，监控中心计算机分析现场传输的图片、声音等 资料后，就会采取相应的措施，并将 GPS 系统监测到的有效信息提供给公安机关，帮助 其快速破案。 辽宁交通高等专科学校 14 3.3. 汽车防盗系统的软件设计汽车防盗系统的软件设计 3.13.1 系统软件总体设计系统软件总体设计 本系统主要由中央处理器、信号采集系统、报警系统和通信系统组成，各部分之间 的相互关系如图3-1所示： 图 3-1 系统逻辑图 从上图我们可以直观的看出各系统之间的关系如下：传感器将检测到的信号传给 DSP 中央处理器，当处理器检测到信号并判定信号为有用的告警信号后便会发出命令给报警 系统，报警系统收到命令后便会启动 GPS 接收机和视频设备同时发出声光告警，同时， GPS 系统和视频系统会将采集到的位置信息通过 GPRS 网络以信息的形式通知给监控中心， 监控中心便会通过 GPRS 网络采取相应的措施，如断掉汽车的油路，通知警察局等。 本系统不同于其它汽车防盗系统的地方就是增加了一个四轮锁死系统。它在车主离 开汽车启动防盗系统时同时启动，使汽车四轮锁死，以保证汽车处于非常安全的状态。 另外本系统还装有无线遥控装置，当偷车贼解除四轮锁定时，监测中心还可以通过网络 重新将其进行锁定且此时不在受人为控制。 、 (001) 、 (010) 、 、 (011) 、(1) GPRS、 、 、 (000) 、 DSP 、 GPRS、 、 辽宁交通高等专科学校 15 本系统为实现数字化，规定传感系统用数字“0”表示，告警系统用数字“1”表示， 传感系统中各传感器用两位数字表示，以便区分。例如：“000”表示传感系统中的热传 感器。具体表示数字如上图所示。 3.23.2 DSPDSP中央处理器工作流程中央处理器工作流程的设计的设计 DSP芯片是该系统的核心，起着至关重要的作用。在本设计中选用了TMS320F240DSP 芯片作为系统处理器，与原有的单片机作为处理器相比从本质上改变了数据的处理方式， 加快了系统的处理速度，并且使信号的接收和处理更加准确。该芯片的工作流程如图3-2 所示： 图图3-23-2 DSPDSP中央处理器流程图中央处理器流程图 DSP芯片工作流程描述如下： 系统启动后首先要对相应的变量和模块进行初始化，初始化采用子程序调用形式来 完成，这样可以增强程序的可读性。初始化和主程序流程图如图5.2所示。系统初始化主 要包括以下几个方面： （1）对TMS320F240的初始化：如CPU工作方式、时钟输出方式、中断系统初始化（屏 蔽中断）和I/O寄存器以及串口初始化等； （2）确定初始化变量如预置短消息，设置位置数据结构等； （3）各模块的初始化：对MC35i模块如检查SIM卡、网络情况，设置短消息格式等； 对扩展口8251模块如设置工作方式和波特率；对GPS模块如设置协议方式工作频率； 、 、 、 、 、D S P 、 、 、 、 、G P S 、 G P R S 、 、 、 、 、8251、 G P S 、 、 、 N Y Y N 、 、 辽宁交通高等专科学校 16 （4）关中断进入主程序； （5）中断的应用5。本系统中固有的和扩展的端口引起的中断分别属于可屏蔽的内 部硬件中断和外部硬件中断。高优先级的外部引脚中断和串行通信SCI引发的接收中断触 发INT1，低优先级的外部引脚中断和串行通信SCI引发的接收中断触发INT5。在本系统中， 传感器产生的外部中断设置为高优先级，GPRS接收模块串行通信使用外部中断则为低优 先级。由此可见处理汽车遭破坏时的信号传送以及车主通过无线GPRS网络和控制器之间 进行信息交换均利用了TMS320F240的中断系统。 当开中断后系统将不断的查询8251状态寄存器判断GPS是否接收新数据，当确认接收 新数据后将调用电文数据处理子程序对其数据进行相应的处理，并判定是否将电文数据 经GPRS网络发送给监控中心。 3.33.3 报警系统软件设计报警系统软件设计 本设计中报警系统的作用是采集汽车的位置信息和偷车人的情况，并发出声光告警， 它由 GPS 系统、视频系统和声光告警系统三部分组成。具体流程如图 3-3 所示： 在本流程图中，GPS 系统、视频系统、声光报警系统分别用两位数字加以区分，在本 设计中规定 GPS 系统用数字“00”表示，视频系统用数字“01”表示，声光报警系统用 数字“10”表示。在图中各系统数字前面都有一个数字“1”表示整个系统为总报警系统。 具体表示方法如图 3.3 所示。对本流程的描述如下： 、 G P S 、 ( 100) 、 ( 101) 、 、 ( 110) 、 、 、 、 、 Y ( 0 0) N 1 0 1 1 、G P R S 、 、 、 0 1 图图 3-33-3 启动报警系统流程图启动报警系统流程图 辽宁交通高等专科学校 17 （1）首先判断从传感器传来的信号是否正常，如果正常则判断是否为有用信号，如果不 正常则进行错误检测。 （2）如果上面的报警信号为有用信号则启动报警系统，如信号不是有用信号则返回。 （3）判断各系统是否能正常启动，如果不能则进行错误检测。并可根据检测出来的 数字信息判断出错误来自哪个系统。 （4）将 GPS 系统和视频系统采集到的信息经 GPRS 系统发送出去。 3.43.4 通信系统软件设计通信系统软件设计 本设计采用GPRS网络进行通信，它的优点是可以短时间内不受盲区的限制，因为它 传递信息主要是以短信息的方式，而信息如果发送不出去可以在24小时之内自动保留在 移动台上，当有信号出现时便可再次重新发送给车主，因此本系统对时间的实时性要求 不高，在本设计中通信设备选用了西门子的MC35i 模块，其模块的流程如图3-4所示： 、 、G P R S 、 、 、G P R S 、I P 、 、 、 、 、 、 YN 图图 3-43-4 gprsgprs 模块原理流程图模块原理流程图 对 GPRS 模块的工作原理描述如下： （1）首先 GPRS 模块要设置 IP 地址及端口号。 （2）对 GPRS 网络情况检查是否良好，如果不好再次返回重新设置 IP 地址及端口号。 辽宁交通高等专科学校 18 （3）如果 GPRS 网络情况检查良好，则可进行数据的发送或接收，并对发送或接收的 数据进行处理。 3.53.5 传感系统软件设计传感系统软件设计 3.5.13.5.1 振动传感器流程图振动传感器流程图 本设计中振动传感器工作流程如图 3-5 所示： 图图 3-53-5 振动传感器流程图振动传感器流程图 振动传感器的工作流程描述如下： （1）当汽车车身发生振动时，振动传感器就会把振动的能量转换为电流并传给A/D转 换器。 （2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号，并发给信号比较器进行比较。 （3）在信号比较器里以预先设定好一数字化的信号强度，并与A/D转换器传过来的信 号进行比较，当小于预设强度时系统返回重新接受振动信号，当大于或等于预设强度时 便产生报警信号指令发给中央处理单元。 3.5.23.5.2 热传感器流程图热传感器流程图 本设计中热传感器工作流程如图3-6所示： 、 、 、 A / D 、 、 、 、 辽宁交通高等专科学校 19 图图3-63-6 热传感器流程图热传感器流程图 热传感器工作流程描述如下： （1）当汽车内温度忽然升高或车内着火时热传感器就会把热信号转换为电流并传给 A/D转换器。 （2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号，并发给信号比较器。 （3）在信号比较器里以预先设定好一数字化的信号强度，并与A/D转换器传过来的信 号进行比较，当小于预设强度时则系统返回重新接受热信号，当大于或等于预设强度时 则产生报警信号指令并发给中央处理单元。 3.5.33.5.3 滚珠式触发传感器流程图滚珠式触发传感器流程图 本设计中滚珠式传感器用来检测汽车是否被拖动或者是否有强烈的振动，其流程图 如图3-7所示： 、 、 、 A / D 、 、 、 、 辽宁交通高等专科学校 20 图图3-73-7 滚珠式触发传感器流程图滚珠式触发传感器流程图 滚珠式传感器工作流程描述如下： （1）当汽车被非法拖动或脱离地面时传感器就会把滚珠的滚动信号转换为电流并传 给A/D转换器。 （2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号，并发给信号比较器。 （3）在信号比较器里以预先设定好一数字化的信号强度，并与A/D转换器传过来的信 号进行比较，当小于预设强度时则系统返回重新接受滚珠的滚动信号，当大于或等于预 设强度时便产生报警信号指令发给中央处理单元。 3.5.43.5.4 断线式传感器流程图断线式传感器流程图 本设计中用断线式传感器来判断车门、后货箱门、发动机盖和油箱盖开启状态，其 作流程如图3-8所示： 图图3-83-8 断线式触发传感器绘图断线式触发传感器绘图 、 、 、 、 A / D 、 、 、 、 、 、 A / D 、 、 、 、 、 辽宁交通高等专科学校 21 断线式传感器工作流程描述如下： （1）当汽车车门、后货箱门、发动机盖或油箱盖被非法打开时，传感器的检测电流 就会忽然消失，传感器就会把这一信号的变化记录下来并传递给A/D转换器。 （2）A/D转换器把传过来的模拟信号转换为数字信号。 （3）在信号比较器中只需判断有无信号即可，当信号忽然消失时便会发出告警信号 并把此信号传递给中央处理器。 3.63.6 GPSGPS系统系统软件设计软件设计 3.6.13.6.1 移动目标移动目标监控中心监控中心 当汽车被盗时，GPS系统便会自动启动并确定汽车当前的位置，并把这些位置状态信 息发给监控中心。其流程如图3-9所示： 图图3-93-9 GPSGPS系统工作流程图系统工作流程图 对上图的工作流程描述如下： （1）GPS接收机启动后，便会自动接收卫星信号，若此时汽车处在盲区时接收机便会 重复接收直到有信号出现时为止。 （2）当GPS接收机接收到卫星信号时就会对汽车进行定位，并产生相关位置信息发送 到附近的基站。 （3）当汽车没有网络信号时，短信也可正常发送，但此时车主不能收到，如车主在 、G P S 、 、 G P S 、 、 、 、 、 G P R S 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 N Y N Y 、 、 、24、 、 N Y 、 辽宁交通高等专科学校 22 24小时内收不到信息，则移动台存储的信息将会消失，所以该系统设置为每隔24小时重 复发送一次，直到车主收到短信时为止。 （4）基站经GPRS网络把信息发送到监控中心，监控中心将判断是否对汽车进行相关 的控制，如对切断汽车油路，询问汽车位置等。 3.6.23.6.2 监控中心监控中心移动目标移动目标 当监控中心接收到汽车防盗系统发过来的信息后，便会通过网络对汽车采取相关的 措施，其工作流程如图3-10所示： 图图3-103-10 GPSGPS系统工作流程图系统工作流程图 对上图的工作流程描述如下： （1）首先当监控中心收到汽车的报警信号后，产生相关的指令，并准备经网络发送。 （2）当监控中心把命令发送到基站后，基站将判断汽车是否能收到信息，如收不到， 移动台将暂存且此时监控中心将会每隔24小时重复发射一次。 （3）当信息经基站发射出去后，汽车便会做出相应的回映，如报告具体位置信息， 切断汽车油路等。 3.73.7 汽车防盗系统中的检错系统汽车防盗系统中的检错系统 3.7.13.7.1 传感器系统错误检测流程图传感器系统错误检测流程图 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 Y 、24、 、 N 辽宁交通高等专科学校 23 当发现从传感器过来的信号不正常时，就要对各个传感器进行检错，其流程 图如图3-11所示： 图3-11传感器系统错误检测流程图 对传感器系统的检错流程描述如下： （1）首先判断错误信号来自哪个传感器，图中的两个代表的是传感器的种类， 规定“00”代表热传感器， “01”代表振动传感器， “10”代表断线式传感器， “11”代表 滚珠式触发传感器。例如当检测到错误信号为“000”时则表示错误信号来自热传感器。 （2）判断出错误信号来自哪个传感器后就要进一步对传感器进行错误判定，首先判 定传感器是否损坏，如没有损坏，则转入下一步判断错误类型。例如：当错误信号为 “00010”时则表示热传感器损坏，当信号为“00011”时则对热传感器作进一步的错误 类型判断。 （3）传感器错误类型分为两类，一类是信号失真错误，另一类是人为的误操作。本 系统中对这两类错误都进行了数字化编码。例如当编码为“000110”时则表示是热传感 器的信号失真错误，当编码为“000111”时为热传感器的人为误操作。 3.7.23.7.2 报警系统错误检测流程图报警系统错误检测流程图 当报警系统非正常启动时，就要对各报警系统进行错误检测，其流程如图3-12所示： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 0 11 0 10 0 0 1100 111 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、0000、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、000000、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 0000、 、GG PP SS 、 、 、 、0011、 、 、 、 、 、 、 、1100、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、110000、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、GG PP SS 、 、 、 1 001 01 辽宁交通高等专科学校 24 图图3-123-12 报警系统错误检测流程图报警系统错误检测流程图 对上图的错误检测流程描述如下： （1）首先判断错误信号来自哪个系统，图中代表系统种类，规定“00”为GPS 系统，“01”为视频系统，“10”为声光告警系统。例如当错误信号为“100”时则表 示错误系统来源为报警系统中的GPS系统。 （2）当判定错误系统来自哪个系统后，则近一步判断错误类型，本系统对错误类型 用编码加以区分和表示，如当编码为10000时则表示GPS接入电路损坏，当编码为10001 时则表示GPS系统损坏，且当两种错误发生时，系统都会自动产生损坏报警。 3.83.8 设计中附加的其他系统设计中附加的其他系统 3.8.13.8.1 四轮锁死系统四轮锁死系统 四轮锁死系统的功能是当总系统启动时，该系统随即启动，使汽车的四轮被锁死， 从而又给汽车增加了一层安全屏蔽。该系统的开关安装在汽车的隐蔽处，可人为控制， 当总系统损坏时，可人工开启抱闸后将车开走。此外，该系统还可由监控中心控制，如 果偷车人知道本系统的开关在车中的位置而人为的把系统开启把车偷走时，还可由监控 中心遥控该系统再次关闭，且此时不在受人为控制。在设置方面只要把无线遥控功能设 为高优先级而人为控制设置为低优先级便可实现。其系统流程如图3-13所示： 图图3-133-13 四轮锁死流程图四轮锁死流程图 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 Y N Y N Y N Y 辽宁交通高等专科学校 25 该系统的无线控制流程描述如下： （1）首先检查锁是否正常，如正常则进行锁状态检测，不正常则进行故障处理。 （2）检查锁状态是否达到要求，若达到要求，系统则发出自动报警，以警示小偷汽 车将被逐步锁死，若锁状态未达到要求，则近一步进行判定，看是否由于人为的误操作 引起，若是人为因素则进行开锁状态检测，否则将再次进入锁控制状态，直到把汽车逐 步锁死。 （3）考虑到由于可能是人为误操作开启报警系统，所以该系统有一个自动询问过程， 当在一定时间内得不到车主回复时，汽车就会进入四轮锁死状态，而逐步地将汽车锁死。 （4）汽车在逐步锁死的过程中，会有一定的延时，以防止汽车在行驶过程中忽然停 止而造成交通事故。 （5） 当汽车进入锁死状态后，便会一直处于开锁询问状态，当确认非安全状态解除 时，监控中心便会发出解锁状态，使锁状态解除。 （6） 本系统是基于车辆刹车系统的防盗控制，通过机械、液压、电气与无线控制相 结合，完美地实现了对四个车轮的锁死，从而确保车辆的安全。 结结 论论 本设计是利用 DSP 芯片技术，结合 GPRS 移动通信网络和全球定位系统的新型汽车防 盗装置。该设计可实现车辆停车后的安全状态监测，非安全状态下的人车对话，以及车 辆失窃后的跟踪定位，而且具有网络覆盖范围广、信息传播速度快、成本和使用费用较 低、盲区限制较小、具有多重防盗功能等优点，为汽车防盗提供了一种新的途径与思路。 在本设计的实现过程中遇到了很多想到 辽宁交通高等专科学校 26 和想不到困难，在老师和同学的帮助下都一个个得到了圆满的解决，但由于本设计的系 统较大，个别部分实现难度较高，时间紧迫等原因，系统的部分流程，如检错系统，四 轮锁死系统的实现情况跟预期效果还有一定的差距，以后本人还需要做进一步的改进和 设计。 本设计正是适应现代社会的发展需要应运而生的，充分利用了现代社会的高科技技 术，实现了系统的智能化和网络化，对汽车安全问题的提高具有重大的意义，相信本系 统的出现必将开辟一个汽车防盗史上的新纪元。 致致 谢谢 感谢我的指导老师金雷，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜 样；他循循善诱的教导和不拘一格地思路给了我无尽的启迪。 在 2 个月中，我得到了金雷老师的精心指导。老师治学严谨，思想深邃，为我营造 了一种良好的精神氛围。在老师那里，我不 辽宁交通高等专科学校 27 仅接受了全新的思想观念，学会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明 白了许多待人接物与为人处世的道理。相信他们的思想和工作作风会给我以后的工作和 学习带来重大的帮助。再此，请允许我对老师再次表示我深深的谢意。 如今，大学将尽，我们即将离开母校，踏上新的征程。回顾大学历程，老师和同学 给予我太多的支持，太多的帮助。在此，我对所有的学院的老师表示感谢，并祝你们身 体健康，工作顺利! 也祝我的所有同学事业早成，万事如意！ 参考文献参考文献 1 杨波. 浅谈汽车防盗器的应用与发展.大众科技，2006, (1): 2425. 2 刘小虎，谢顺依. TMS320F240 开发板的研制. 湖北:海军工程大学, 2006. 3 王昌锋,任作新. 基于 GPRS Modem 与 GPRS 的智能汽车防盗系统.科技情报开发与经济, 2006, (2): 213214 4 王庆香 孙炳达 基于 DSP 芯片的汽车定位防盗系统设计 . 工业控制计算机， 2006, (19): 辽宁交通高等专科学校 28 12. 5 Kaplan E D. Understanding GPS: principles and applications .Boston : Artech House , 1996. 75132 6 池保忠. 基于单片机的汽车防盗报警系统设计. 科教文汇，2006, (4): 170171. 7 王峰. 汽车四轮锁死防盗系统的设计. 科研设计，2006, (8): 3133. 8 孙惠娟,朱瑞祥. 汽车防盗装置的现状及展望.公路与汽车, 2005, (6): 1315 9 张雄伟，贾冲等. DSP 芯片原理与应用 . 北京: 机械工业出版社, 2005. 3037 10 郭梯云，李建东等. 移动通信（第四版）. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2006. 270276