基于GPS-GSM的汽車短信防盜系統(tǒng)設計方案

一、引言

隨著汽車數(shù)量的增加，汽車盜竊案件也呈上升趨勢。傳統(tǒng)的汽車防盜系統(tǒng)，如機械鎖、電子鎖等，雖然在一定程度上起到了防盜作用，但存在響應速度慢、報警范圍有限等問題。為了解決這些問題，基于GPS（全球定位系統(tǒng)）和GSM（全球移動通信系統(tǒng)）的汽車短信防盜系統(tǒng)應運而生。該系統(tǒng)利用GPS技術進行車輛定位，通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送報警信息到車主手機，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控和實時報警。

二、系統(tǒng)總體設計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于GPS-GSM的汽車短信防盜系統(tǒng)主要由車載終端、傳輸網(wǎng)絡、監(jiān)控中心和用戶手機四部分組成。

1. 車載終端：包括微控制器、GPS模塊、GSM模塊、傳感電路等。

2. 傳輸網(wǎng)絡：利用GSM網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。

3. 監(jiān)控中心：接收并處理來自車載終端的報警信息。

4. 用戶手機：接收來自監(jiān)控中心的短信報警信息。

2.2 系統(tǒng)功能

1. 實時定位：利用GPS模塊獲取車輛實時位置信息。

2. 遠程監(jiān)控：通過GSM網(wǎng)絡將車輛位置信息發(fā)送到監(jiān)控中心或用戶手機。

3. 報警功能：當車輛發(fā)生異常情況（如非法入侵）時，通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送報警信息到用戶手機。

4. 人機交互：用戶可以通過手機短信對系統(tǒng)進行控制，如查詢車輛位置、設置報警參數(shù)等。

三、硬件設計

3.1 主控芯片型號及作用

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

• 強大的處理能力：MSP430系列單片機具有16位RISC結(jié)構(gòu)，簡潔的內(nèi)核指令系統(tǒng)，當工作在8MHz系統(tǒng)時鐘下時，指令周期為125μs。

• 穩(wěn)定的工作性能：MSP430單片機中，內(nèi)置看門狗，同時系統(tǒng)能夠在多個時鐘源之間切換，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，主要包括看門狗（WDT）、定時器A（TimerA）、定時器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、基本定時器等。

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

MSP430F149單片機作為系統(tǒng)的控制核心，負責協(xié)調(diào)各模塊的工作，處理來自傳感器和GPS模塊的數(shù)據(jù)，并通過GSM模塊發(fā)送報警信息。

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)換為車輛的位置坐標。本系統(tǒng)采用TARMINGPS25-LVC接收機作為GPS模塊的核心部件。該接收機由主機天線、運算單元、輸出通道等部分組成，能夠接收、采集、放大、識別、存儲、處理衛(wèi)星信息，并輸出有用的定位信息、速度信息和時間信息。

3.3 GSM模塊

GSM模塊用于實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務（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模塊通過串口與單片機連接，實現(xiàn)單片機對TC35模塊的控制，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

3.4 傳感電路

傳感電路用于檢測車輛的異常情況，如非法入侵、振動等。本系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器和振動傳感器。熱釋電紅外傳感器能夠檢測人體的紅外輻射，從而實現(xiàn)防盜報警；振動傳感器能夠檢測車輛的振動情況，當車輛發(fā)生異常情況時，振動傳感器會發(fā)出信號，觸發(fā)報警。

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。在設計電源電路時，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、軟件設計

4.1 系統(tǒng)初始化

系統(tǒng)初始化包括單片機的初始化、GPS模塊的初始化、GSM模塊的初始化等。在單片機初始化過程中，需要設置單片機的時鐘源、串口波特率、中斷優(yōu)先級等；在GPS模塊初始化過程中，需要配置GPS接收機的參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)格式等；在GSM模塊初始化過程中，需要配置GSM模塊的參數(shù)，如短信中心號碼、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GPS接收機實現(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)的采集通過傳感電路實現(xiàn)，采集到的數(shù)據(jù)包括紅外信號、振動信號等。單片機對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，判斷車輛是否發(fā)生異常情況，并根據(jù)判斷結(jié)果采取相應的措施，如發(fā)送報警信息等。

4.3 短信報警

當車輛發(fā)生異常情況時，單片機通過GSM模塊發(fā)送報警信息到用戶手機。報警信息包括車輛的位置信息、異常情況類型等。為了實現(xiàn)短信報警功能，需要在GSM模塊中配置短信中心號碼和短信格式，并編寫相應的短信發(fā)送程序。

4.4 人機交互

用戶可以通過手機短信對系統(tǒng)進行控制，如查詢車輛位置、設置報警參數(shù)等。為了實現(xiàn)人機交互功能，需要在系統(tǒng)中編寫相應的短信接收和解析程序，并根據(jù)解析結(jié)果執(zhí)行相應的操作。例如，當用戶發(fā)送查詢車輛位置的短信時，系統(tǒng)會將車輛的位置信息發(fā)送到用戶手機；當用戶發(fā)送設置報警參數(shù)的短信時，系統(tǒng)會根據(jù)短信內(nèi)容修改報警參數(shù)。

五、系統(tǒng)測試與優(yōu)化

5.1 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試包括單元測試、集成測試和系統(tǒng)測試。單元測試是對單個模塊進行測試，驗證其功能是否正確；集成測試是將多個模塊組合在一起進行測試，驗證模塊之間的接口是否正確；系統(tǒng)測試是對整個系統(tǒng)進行測試，驗證系統(tǒng)的功能、性能和穩(wěn)定性是否滿足設計要求。

在系統(tǒng)測試過程中，需要模擬各種異常情況，如非法入侵、車輛振動等，并觀察系統(tǒng)的響應情況。同時，還需要對系統(tǒng)的定位精度、報警響應時間等指標進行測試和評估。

5.2 系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)系統(tǒng)測試的結(jié)果，可以對系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進。例如，可以提高GPS模塊的定位精度和穩(wěn)定性；可以優(yōu)化短信報警的發(fā)送速度和成功率；可以改進人機交互界面的友好性和易用性等。

六、結(jié)論

基于GPS-GSM的汽車短信防盜系統(tǒng)利用GPS技術進行車輛定位，通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送報警信息到車主手機，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控和實時報警。該系統(tǒng)具有定位準確、報警及時、操作簡便等優(yōu)點，能夠有效地提高汽車的安全性。

在主控芯片的選擇上，本系統(tǒng)采用了MSP430F149單片機。該單片機具有強大的處理能力、穩(wěn)定的工作性能、豐富的片內(nèi)資源和工業(yè)級的產(chǎn)品特性，能夠滿足系統(tǒng)的設計要求。同時，通過合理的硬件設計和軟件設計，實現(xiàn)了系統(tǒng)的各項功能，并保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

未來，隨著技術的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)還可以進一步擴展和優(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；可以優(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)的響應速度和數(shù)據(jù)處理能力；可以加強系統(tǒng)的安全防護措施，防止惡意攻擊和破解等。這些優(yōu)化和改進將進一步提高系統(tǒng)的性能和安全性，為汽車防盜領域的發(fā)展做出更大的貢獻。