基于GPS-GSM的汽車(chē)短信防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

一、引言

隨著汽車(chē)數(shù)量的增加，汽車(chē)盜竊案件也呈上升趨勢(shì)。傳統(tǒng)的汽車(chē)防盜系統(tǒng)，如機(jī)械鎖、電子鎖等，雖然在一定程度上起到了防盜作用，但存在響應(yīng)速度慢、報(bào)警范圍有限等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，基于GPS（全球定位系統(tǒng)）和GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）的汽車(chē)短信防盜系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)利用GPS技術(shù)進(jìn)行車(chē)輛定位，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)警信息到車(chē)主手機(jī)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)報(bào)警。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于GPS-GSM的汽車(chē)短信防盜系統(tǒng)主要由車(chē)載終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心和用戶(hù)手機(jī)四部分組成。

1. 車(chē)載終端：包括微控制器、GPS模塊、GSM模塊、傳感電路等。

2. 傳輸網(wǎng)絡(luò)：利用GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3. 監(jiān)控中心：接收并處理來(lái)自車(chē)載終端的報(bào)警信息。

4. 用戶(hù)手機(jī)：接收來(lái)自監(jiān)控中心的短信報(bào)警信息。

2.2 系統(tǒng)功能

1. 實(shí)時(shí)定位：利用GPS模塊獲取車(chē)輛實(shí)時(shí)位置信息。

2. 遠(yuǎn)程監(jiān)控：通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將車(chē)輛位置信息發(fā)送到監(jiān)控中心或用戶(hù)手機(jī)。

3. 報(bào)警功能：當(dāng)車(chē)輛發(fā)生異常情況（如非法入侵）時(shí)，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)警信息到用戶(hù)手機(jī)。

4. 人機(jī)交互：用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)短信對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，如查詢(xún)車(chē)輛位置、設(shè)置報(bào)警參數(shù)等。

三、硬件設(shè)計(jì)

3.1 主控芯片型號(hào)及作用

在主控芯片的選擇上，本系統(tǒng)采用MSP430F149單片機(jī)。MSP430F149是TI公司推出的MSP430系列單片機(jī)中的一種，具有16位RISC結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到很高的代碼效率。其顯著特點(diǎn)包括：

• 強(qiáng)大的處理能力：MSP430系列單片機(jī)具有16位RISC結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)潔的內(nèi)核指令系統(tǒng)，當(dāng)工作在8MHz系統(tǒng)時(shí)鐘下時(shí)，指令周期為125μs。

• 穩(wěn)定的工作性能：MSP430單片機(jī)中，內(nèi)置看門(mén)狗，同時(shí)系統(tǒng)能夠在多個(gè)時(shí)鐘源之間切換，保證系統(tǒng)正常工作。

• 豐富的片內(nèi)資源：MSP430系列內(nèi)置了豐富的片內(nèi)資源模塊，主要包括看門(mén)狗（WDT）、定時(shí)器A（TimerA）、定時(shí)器B（TimerB）、比較器、串口0、串口1、硬件乘法器、模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、基本I/O口、基本定時(shí)器等。

• 工業(yè)級(jí)產(chǎn)品：MSP430系列單片機(jī)都是工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，具有-40度到+85度的工作溫度范圍，并具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

MSP430F149單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各模塊的工作，處理來(lái)自傳感器和GPS模塊的數(shù)據(jù)，并通過(guò)GSM模塊發(fā)送報(bào)警信息。

3.2 GPS模塊

GPS模塊用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的位置信息，并將其轉(zhuǎn)換為車(chē)輛的位置坐標(biāo)。本系統(tǒng)采用TARMINGPS25-LVC接收機(jī)作為GPS模塊的核心部件。該接收機(jī)由主機(jī)天線、運(yùn)算單元、輸出通道等部分組成，能夠接收、采集、放大、識(shí)別、存儲(chǔ)、處理衛(wèi)星信息，并輸出有用的定位信息、速度信息和時(shí)間信息。

3.3 GSM模塊

GSM模塊用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)（Short Message Service, SMS）和傳真。本系統(tǒng)采用Siemens公司推出的TC35模塊，該模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。TC35模塊通過(guò)串口與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)TC35模塊的控制，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

3.4 傳感電路

傳感電路用于檢測(cè)車(chē)輛的異常情況，如非法入侵、振動(dòng)等。本系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器和振動(dòng)傳感器。熱釋電紅外傳感器能夠檢測(cè)人體的紅外輻射，從而實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警；振動(dòng)傳感器能夠檢測(cè)車(chē)輛的振動(dòng)情況，當(dāng)車(chē)輛發(fā)生異常情況時(shí)，振動(dòng)傳感器會(huì)發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)報(bào)警。

3.5 電源電路

電源電路為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓和電流。本系統(tǒng)需要采用汽車(chē)電瓶供電，要求輸入電壓為12V左右，輸出電壓有3種：TC35需要供電電壓3.3～5.5V（本系統(tǒng)選擇3.5V），MSP430F149需要供電電壓3.3V，其他器件需要的5V供電電壓。在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要考慮輸出電壓的穩(wěn)定性、輸出電流的大小、溫度漂移和發(fā)熱量等因素。

四、軟件設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)初始化

系統(tǒng)初始化包括單片機(jī)的初始化、GPS模塊的初始化、GSM模塊的初始化等。在單片機(jī)初始化過(guò)程中，需要設(shè)置單片機(jī)的時(shí)鐘源、串口波特率、中斷優(yōu)先級(jí)等；在GPS模塊初始化過(guò)程中，需要配置GPS接收機(jī)的參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)格式等；在GSM模塊初始化過(guò)程中，需要配置GSM模塊的參數(shù)，如短信中心號(hào)碼、短信格式等。

4.2 數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集與處理包括GPS數(shù)據(jù)的采集與處理、傳感器數(shù)據(jù)的采集與處理等。GPS數(shù)據(jù)的采集通過(guò)GPS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)，采集到的數(shù)據(jù)包括經(jīng)度、緯度、速度等信息；傳感器數(shù)據(jù)的采集通過(guò)傳感電路實(shí)現(xiàn)，采集到的數(shù)據(jù)包括紅外信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)等。單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷車(chē)輛是否發(fā)生異常情況，并根據(jù)判斷結(jié)果采取相應(yīng)的措施，如發(fā)送報(bào)警信息等。

4.3 短信報(bào)警

當(dāng)車(chē)輛發(fā)生異常情況時(shí)，單片機(jī)通過(guò)GSM模塊發(fā)送報(bào)警信息到用戶(hù)手機(jī)。報(bào)警信息包括車(chē)輛的位置信息、異常情況類(lèi)型等。為了實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警功能，需要在GSM模塊中配置短信中心號(hào)碼和短信格式，并編寫(xiě)相應(yīng)的短信發(fā)送程序。

4.4 人機(jī)交互

用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)短信對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，如查詢(xún)車(chē)輛位置、設(shè)置報(bào)警參數(shù)等。為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，需要在系統(tǒng)中編寫(xiě)相應(yīng)的短信接收和解析程序，并根據(jù)解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作。例如，當(dāng)用戶(hù)發(fā)送查詢(xún)車(chē)輛位置的短信時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將車(chē)輛的位置信息發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)；當(dāng)用戶(hù)發(fā)送設(shè)置報(bào)警參數(shù)的短信時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)短信內(nèi)容修改報(bào)警參數(shù)。

五、系統(tǒng)測(cè)試與優(yōu)化

5.1 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)測(cè)試包括單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。單元測(cè)試是對(duì)單個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證其功能是否正確；集成測(cè)試是將多個(gè)模塊組合在一起進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證模塊之間的接口是否正確；系統(tǒng)測(cè)試是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證系統(tǒng)的功能、性能和穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

在系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中，需要模擬各種異常情況，如非法入侵、車(chē)輛振動(dòng)等，并觀察系統(tǒng)的響應(yīng)情況。同時(shí)，還需要對(duì)系統(tǒng)的定位精度、報(bào)警響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。

5.2 系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。例如，可以提高GPS模塊的定位精度和穩(wěn)定性；可以?xún)?yōu)化短信報(bào)警的發(fā)送速度和成功率；可以改進(jìn)人機(jī)交互界面的友好性和易用性等。

六、結(jié)論

基于GPS-GSM的汽車(chē)短信防盜系統(tǒng)利用GPS技術(shù)進(jìn)行車(chē)輛定位，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)警信息到車(chē)主手機(jī)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)報(bào)警。該系統(tǒng)具有定位準(zhǔn)確、報(bào)警及時(shí)、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地提高汽車(chē)的安全性。

在主控芯片的選擇上，本系統(tǒng)采用了MSP430F149單片機(jī)。該單片機(jī)具有強(qiáng)大的處理能力、穩(wěn)定的工作性能、豐富的片內(nèi)資源和工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品特性，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，通過(guò)合理的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，并保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)還可以進(jìn)一步擴(kuò)展和優(yōu)化。例如，可以引入更多的傳感器和智能算法，提高系統(tǒng)的智能化水平；可以?xún)?yōu)化系統(tǒng)的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)處理算法，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)處理能力；可以加強(qiáng)系統(tǒng)的安全防護(hù)措施，防止惡意攻擊和破解等。這些優(yōu)化和改進(jìn)將進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能和安全性，為汽車(chē)防盜領(lǐng)域的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。