基于单片机的汽车防盗报警系统的设计与实现

摘要：针对汽车防盗及定位需求的日益增长，基于单片机微处理器、GPS、GPRS等技术，采用模块化的设计方案设计了汽车防盗报警系统，实现了实时定位、短信报警的功能，即系统采集到车辆被盗信息后，启动GPS定位模块，接收车辆位置信息(纬度、经度等)，单片机对该定位数据分析与处理后，通过GPRS网络以短信形式发送至车主手机。通过软硬件调试，系统运行数据显示，该系统实时性强、准确性高，车辆报警响应时间为秒级延时，定位误差在经纬度0.6度以内。

随着经济的高速发展，汽车已经开始进入千家万户。与此同时，汽车失窃事件也在逐日增加。汽车的失窃对于车主而言是一种巨大的损失。因此，汽车防盗系统和汽车定位系统拥有了巨大的市场需求。

当前市场上部分车辆防盗系统存在的功能单一，体积大，能耗高等缺点，使得车辆仍然存在一定安全隐患。因此，如何对现有汽车防盗报警装置进行改进，使其能更好地实现报警功能，保护人民的私有财产，引起了众多学者与电子产品厂商的关注。因此，文中基于单片机，利用GPS/GPRS技术设计了汽车防盗报警系统，实现了汽车定位功能的可靠性及报警功能的实时性。

1 总体设计

汽车防盗报警系统功能复杂，采用模块化的设计方案，主要由4个部分组成，如图1所示。防盗信息采集模块采集到报警信号时，GPS定位模块将立即启动，并开始接收定位信号(纬度，经度，高度等等)，同时，核心微处理器通过多种通讯方式连接各模块，控制其协同工作，并进行数据分析与处理，启动GPRS防盗报警模块将定位数据以短信形式发送至车主手机。

2 模块设计

2.1 防盗信息采集模块

本系统中选用红外对管传感器电路采集防盗信息，用于监测当汽车停放无人看管时，是否有人非法入侵。该传感器电路由红外发射与接收对管组成，可及时向微处理器发送准确的监测信号，使用简单，易于观察，灵敏度高。防盗信息采集模块不是本系统核心功能模块，在系统实现过程中仅用于模拟汽车是否被盗情景。

2.2 核心处理器模块

采用GPS/GPRS技术的汽车防盗报警系统功能复杂，为了保证系统的实用性和可扩展性，需要选用高性能的核心处理器协调各模块的工作，为了实现系统的体积小、集成度高、可靠性好等性能，设计中将采用高性价比的8位51系列单片机作为核心处理器。

2.3 GPS定位模块

1)硬件部分

GPS全球定位系统作为迄今最好的导航定位系统，在实际生活中被广泛应用，是当今信息时代发展中的重要组成部分。GPS系统由空间卫星、地面支撑系统、用户设备三个部分组成，其定位的基本原理参考文献。用户在使用GPS实现定位功能时只需设计用户设备部分，即图1中的GPS定位模块，该部分用于接收GPS卫星发射信号。

汽车定位选用GT-2525 GPS芯片。GT-2525 GPS具有12个独立的采用异步串行通信方式的接收通道，可以提供经度、纬度、速度、高度、世界协调时间、频率和GPS卫星轨道信息，具有低压供电，灵敏度高，精度高，可信度高，使用简单等特点。此外，为提高系统功能的可升级性，系统设计中应尽量减少占用核心处理器管脚资源，因此，本模块设计方案为：GT-2525 GPS接收到车辆位置信息后，利用8250芯片进行串并转换，并通过8255并行接口芯片实现与单片机的连接，单片机对该数据进行分析与处理后显示于OCMJ2X8(128X32)LCD上，其中，LCD显示并非系统功能模块，主要用于GPS定位模块调试。GPS定位模块结构如图1所示。

2)软件部分

GPS定位模块软件部分设计流程如图2所示，各部分具体设计详述如下。

①8250芯片初始化：设置8250传输线控制寄存器实现寻址除数锁存器;根据8250外部时钟频率1.843 2 MHz，波特率4800 BPS设置除数锁存器值;设置传输线控制寄存器实现字符数据格式为：8位数据位，2位停止位，无校验位。

②8255芯片初始化：通过写方式选择控制字，设置PA口为输出，实现PA口对LCD模块：DB0～DB7进行数据写入，同时置PC口为高4位输入，低4位输出，实现LCD模块的BUSY口及REQ口的控制。

③设置GPS输出格式：

GT-2525 GPS采用的是NMEA-0183协议，该协议格式要求严格。基本NMEA命令指令是一个ASCII字符串.以‘$’字符开始，以序列结束。根据文献可知，该GPS默认设置输出为：$PFST，NMEA，E003，4800，而本系统采用$GPGGA输出格式，则设置GPS输出格式命令为：$PFST，NMEA，2000。此外，由于该GPS串口默认参数为：4800BPS，1个起始位，无校验位，8个数据位，1个停止位，与8250设置的串口通讯参数一致，故不需重新设置。该部分软件设计流程如图3所示，单片机将ASCII字符串命令依次通过8250转换后以串行方式发送给GPS，实现GPS输出格式的设置。

④接收GPS模块定位数据存储于片外RAM

单片机在对GPS模块发送输出格式的设置命令后，单片机将首先接收到该命令的回显，即单片机先接收到$PFST，NMEA，2000各字符后，然后才会接收GPS模块发送的定位数据。

NMEA标准消息以“GP”开始，接着是3个字符的消息标识码。消息头和消息内容通过逗号进行分隔，消息以校检码结束(校检码由一个‘*’和两个16位的校验码组成。校验码计算方法为：自“$”符后开始，到“*”符以前，第一个字与第二个字进行异或后的结果，再与第三个字进行异或运算，如此循环后得到的结果)。

GPS输出的$GPGGA格式为$GPGGA，hhmmss.dd，xxmm.dddd，，yyymm.dddd，，v，ss，d.d，h.h，M，g.g，M，a.a，xxxx*hh，各部分含义参照表1所示。