基于GSM模块的汽车报警系统

毕业论文

题目基于GSM模块的汽车报警系统

物理与信息工程学院通信工程专业 09 级 1 班学生姓名学号

指导教师职称高级工程师

完成日期 2013-4-11

教务处制

基于GSM模块的汽车报警系统

物理与信息工程学院通信工程专业

指导教师 xxx 高级工程师

【摘要】本文介绍一种基于GSM网络组建而成的远程汽车防盗报警系统。该系统主要由信号采集传感器、STC89C52单片机、GSM等组成，通过拨打电话和发送短信的方式实现远程报警。该系统从根本上弥补了传统汽车防盗报警系统报警范围过小的缺陷。有广泛的应用前景。

【关键词】单片机汽车报警 GSM AT命令

目录

1.绪论 (1)

1.1汽车防盗的现状 (1)

1.2课题研究的内容和意义 (1)

2.汽车报警系统总体结构设计 (2)

2.1系统的目标 (2)

2.2系统的总体结构 (2)

3.系统的硬件设计 (3)

3.1控制系统 (3)

3.1.1 STC89C52单片机 (3)

3.2信号采集系统 (4)

3.2.1振动传感器电路设计 (5)

3.2.2温度传感器DS18B20电路设计 (8)

3.2.3断线式传感器 (9)

3.3报警系统 (8)

3.3.1蜂鸣报警器设计 (10)

3.4 无线通讯模块 (10)

3.4.1 TC35I简介 (11)

4.系统软件的实现 (12)

4.1开发环境 (12)

4.1.1 A T命令 (13)

4.1.2短消息的编码方式 (13)

4.2总体程序流程 (15)

4.2.1数据采集 (15)

5.总结 (16)

致谢 (17)

参考文献 (17)

1.绪论

伴随人们经济和生活水平的提高,当今家庭中的汽车拥有量也随之飞快增长，汽车的防盗问题也理所当然成为了车主们最为关心的话题。目前市场上的汽车防盗系统还有着很多不足的地方,僻如报警距离短、报警器声音过于尖锐刺耳而造成噪声污染、红外报警器频繁误报现象等等。目前普遍使用的汽车防盗报警器主要为以下3种:第一种是机械式防盗器，机械式防盗器成本低、价格便宜，可适用于所有车辆且不需要提供电源系统的支持，但是它还只是防盗却没有报警这项功能，无法达到警示或提醒车主的目的；第二种便是遥控式防盗报警器，这种报警器是通过无线发射机来实现的，该报警的功能比较齐全，也很实用，但是这种报警器的在信号控制和接收的距离上有很大的限制，一旦距离超过，报警控制就失效了；最后一种便是利用GPS全球卫星定位系统来实时跟踪车辆情况，以达到汽车的防盗和监控的目的，通过GPS地面网络全面获取车辆信息，监控车辆状态，安全性很高，但是这种防盗报警器设备昂贵，并且后续的服务费较高，不适合于一般客户，这也是此种报警器没有推广开来的一个重要原因。

而目前GSM作为一种数字移动通信网络,其覆盖面积是我国所有移动通信网络中最广的，GSM技术的一项非常重要内容就是短消息服务(SMS),其实质便是在移动网络上传送简短信息。而且SMS具有以下多种优点：成本低廉、覆盖的有效范围广、系统架构灵活，这也使SMS得到了非常广泛的应用,利用SMS 可以更加灵活可靠的对汽车的现况进行远程监控，这对比于传统的防盗方式来说是一个质的飞跃。

本文设计了一种GSM网络和STC89C52单片机的汽车防盗报警系统, 介绍了基于GSM网络的汽车防盗报警系统的总体框架构建，硬件设计，系统的工作原理和软件流程等，通过用户的手机短消息的收发来实现系统报警功能，具有操作简捷方便、有效的工作范围广、使用费用低，适合大众化使用等特点，有很好的应用前景。

1.1汽车防盗的现状

根据中国汽车工业协会2013年初公布的调查显示，2012年，我国汽车产销2077.18万辆和1930.64万辆，同比分别增长5.7%和6.1%，比上年同期分别提高4.1个百分点和2.3个百分点，增速稳中有进。

而当今我国政府警察机关处理的刑事案件之中，汽车失窃依旧是高居刑案发生数中的榜首。据报道，我国在2012年的总汽车失窃量达到了93．12万辆，平均每天2551.23辆，被盗汽车的总量占到2009年全国汽车产销量的22．06%。

令人欣慰的是新兴的汽车防盗防劫持手段也层次不穷的诞生, 但也还远远满足不了当今社会的需要，要么功能有限，要么费用昂贵……汽车安全隐患的根本问题仍未得到有效解决, 在我们身边或新闻当中，我们还是可以经常听到汽车被盗和被劫持事件，更有效低廉的汽车的防盗报警器的研发仍然是大家关注的焦点。现如今，市面上的汽车防盗设备按其功能和结构大致可分四大类: 机械式防盗器、电子式防盗系统、芯片式防盗系统、基于GSM和GPS的网络式防盗，这几类报警器各有各的特点。但这些传统的汽车报警器已远不能满足当今社会人们对汽车报警器的需求，车辆防盗产品的发展将向安全、稳定、实用、便宜、开放、操作简便等方面发展，只有满足市场要求的产品，才能开创车辆防盗产品的新发展潮流，并向逐渐的趋于成熟。

1.2课题研究的内容和意义

本课题研究的内容是基于单片机的汽车防盗报警并利用GSM网络来实现远程监控汽车，这是一个简单化，智能化，高效可靠并且成本低廉的系统。这个系统以单片机做为整个系统控制中心，利用GSM 网络使得用户的手机作为系统的监控终端，短消息可以说是车载报警模块与手机的沟通桥梁。整个系统的基本工作原理是这样的：当车辆正常停放在车库或路边时，我们可以开启系统，这时传感器会实时监

控采集车辆的一切外部情况，当系统检测到有效信号时(如车门非正常开启，发动机非正常发动，车辆受损等)，系统首先发出声光报警，然后将信息提供给GSM模块，GSM模块再将信息处理判断后，以短消息的形式将具体情况发送到用户手机，提醒用户以达到汽车防盗的目的。

本课题的意义在于：针对传统防盗器不足，加入了无线通信模块，大大的提高了报警器的工作距离，以GSM网络作为无线传输网络，让手机成为小终端控制，不增加用户额外的累赘，并且具有快捷方便，操作简单等优点，而短信业务经济实惠，大大降低了系统的成本，使得其可以适用于各普通经济家庭，具有广泛的应用和良好的前景。

2.汽车报警系统总体结构设计

2.1系统的目标

本系统主要目标是要实现基于GSM的汽车防盗报警功能。

根据对现如今市面上的汽车报警系统调查研究发现，在不同程度上存在报警效果差；报警准确率过低，经常误报；操作复杂；费用高昂；环保性能差等缺陷。考虑到上述问题，本系统利用GSM网络的，发挥其最大的优势实现了一个具有操作简单、成本低廉，安全可靠、报警速度快、节能省电等诸多优点的报警系统。

该系统利用STC89C52单片机控制作为控制中心，GSM网络作为无线传输网络，实现报警信息的远距离快速传输。GSM模块使得该的成本得到很好的控股，并保证了系统的广泛适用性，只要是有GSM网络覆盖的地方就可以使用。

本系统的主要功能如下：

1：快速报警。

本系统使用STC89C52作为中央控制，在系统确定检测到的为有效信号后，声光报警会立刻开启，发出警报声，吓退盗窃者。

2：远程报警

传统的报警器不能做到远程报警，该系统采用了GSM模块来传送报警信息，通过AT指令来实现对GSM模块的控制，事先设定好用户手机号码，当系统检测到有效报警信号会通过短信的方式将车辆的实时情况第一时间通知用户。只要是有GSM网络覆盖的地方，该系统就能使用，实现了远程报警3：自主防盗

系统跟汽车的总线连接，当汽车被盗或受到非法的破坏（如车门被打开或发动机被发动），传感器会将采集的信号传到控制中心，处理器会将汽车的电路和油路断开，并发出报警，达到保护汽车，防止被盗的目的。

2.2系统的总体结构

系统框图如下图所示，基于GSM的汽车报警系统主要由信号采集系统、报警系统、控制系统和通讯系统等组成。

图2-1系统总框图

该系统的主要工作原理：当汽车防盗器检测到汽车有被不正常移动，开关车门失火等危险信号以后，便触发报警系统，系统发出蜂鸣警报，考虑到车主可能不在车辆附近，这时通过该系统内的TC35I无线通信模块，借GSM网络将报警信号通过短信息传到用户手机，可同时设多个手机用户，用户可根据报警系统发来的警报短信决定对汽车采取各种措施，如监听车内动静，可清晰地听到现场的语音、人走动、挖、撬等动作声音；向车内喊话，吓阻窃贼；截停汽车，切断汽车的供油和电路等以达到防盗的目的。

3.系统的硬件设计

3.1控制系统

3.1.1 STC89C52单片机

该报警系统是基于STC89C52单片机，以其作为整个系统的控制中心。

STC89C52采用ATMEL高密度非易失存储器技术制造，功能强大，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，俗称单片机。它自身带有8K字节的闪烁可编程可擦除只读存储器，与工业标准的MCS-51指令和输出管脚相兼容。

图3-1单片机系统框图

STC89C52芯片的主要特性：

（1）工作电压宽，3..V-5.5V（5V单片机）

（2）512字节数据存储空间

（3）兼容MCS51指令系统

（4）8K可反复擦写Flash ROM

（5）可直接使用串口下载程序

选用STC89C52单片机作为控制芯片是因为该芯片支持串口下载程序，支持ISP在线编程，后台编程线路简单，而且内部资源丰富，满足该系统的需求，不需要进行外部存储的扩展。

图3-2 系统总体电路图

3.2信号采集系统

这个部分可以说是整个系统的先锋，通过利用各种传感器感受外界对汽车的作用，关键是对有效

的信号进行检测和收集，并及时将其反馈到中央控制系统，以触发报警模块。通常来说，车辆出现被盗受损主要有以下几种情况：

（1）汽车车身、车门、车窗等遭到撞击或者撬动

（2）汽车车门、后备箱、发动机盖、油箱盖等不正常开关

（3）汽车车内温度或者汽车周围温度过高

（4）汽车有不正常的移动或者升离地面等

为应对以上可能出现的各种突发情况，本系统设计使用了三种传感器来检测收集车辆信号，振动传感器、温度传感器和断线传感器，以确保汽车的安全。

3.2.1振动传感器电路设计

用于检测车辆是否有非正常的移动或被破坏，当振动值超过设定值时，便触发报警系统，同时GSM 短信通知用户，以达到报警目的。

图3-3振动传感器电路设计图

振动模块功能描述：

1 .震动传感器采用 MEC 原装震动开关 SW-18015P, 串口发送数据波特率：9600 ，灵敏度高且灵敏度可调（数字电位器调节），对环境震动敏感，一般用来检测周围环境的震动强度。

2 .模块在无震动或者震动强度达不到设定阈值时，DO 口输出高电平，当外界震动强度超过设定阈值时，模块 D0 输出低电平。

3. 模块数据脚输出 D0 与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的震动。

模块接口说明（3 线制）：模块 VCC 接开发板 VCC ，模块 GND 接开发板 GND ，模块 D0 接开发板 P1.7，接好 VCC 和 GND，模块电源指示灯会亮。

图3-4振动检测流程图

将模块轻放桌面上，调节板上蓝色电位器，直到板上开关指示灯亮，然后稍微回调电位器，让开关指示灯灭，再用手敲打桌面，使震动传感器有震感，此时，开关指示灯再会到亮状态。震动停止，开关指示灯也会灭。现象：模块有震动触发，串口不断发送 01，同时开关指示灯亮；模块无震动触发，串口不发送数据，同时开关指示灯灭。

程序代码：

#include

unsigned char date;

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit DO=P0^1;

sbit beep=P1^7;

void delay(uint n) //延时程序

{while(n>0)n--;}

void main()

{if(DO==0)

{beep=0;

delay(100);}

else

{beep=1;

delay(100); }

3.2.2温度传感器DS18B20电路设计

该温度报警器采用单线数字温度传感器DS18B20。DS18B20是模拟/数转换器件。它可以将检测到的

温度信号转换成串行数字信号供给微机直接处理，而且读DS18B20的信息或写DS18B20的信息只需要单

线接口，使用起来非常的方便。

DS18B20传感器，可以直接将检测的温度转换成数字直接在LED显示屏上显示，我们可以十分直观的看到被检测处的温度。当发生火灾或其他情况温度超过设定值时，便触发警报器，通知车主。同时DS18B20的电路也十分简单，只需一个4.7K的上拉电阻即可。

图3-5 DS18B20电路图

接线：

1.GND 接地

2.DQ 数据输入/输出脚，接单片机P

3.2

3.Vcc 可选的Vcc引脚

图3-6温度报警流程图

主要程序代码：

void warn(uint tempwarn)//温度报警程序

{

if(tempwarn>=26)//如果温度大于**度并且启动报警

{beep=0;

uflag=1;

kongtiao=1; }

else

{beep=1;

uflag=0;

kongtiao=0;}

}

温度报警系统实时监测车内温度，当车内温度超过设定值时，蜂鸣报警器警报，并自动打开空调降温。

3.2.3断线式传感器

用于检测车门、后备箱，改动机箱和油箱等设备的开启状态。

该部分电路直接与汽车总线连接，当汽车正常停放时发生车辆车门、后备箱，改动机箱和油箱等设备被不正常开启，传感器将检测到的有效信号收集并传给微机处理，控制系统根据收到的信号采取相应的措施（如切断汽车的电路和油路，四轮锁死等）。

图3-7汽车CAN总线结构

因为此部分电路需要跟汽车can总线连接，电路比较复杂，所以这部分没有实现，在实验时直接用0和1来模拟车门等设备的开关状态，0代表设备关闭，1代表设备开启。当按键按下时，相当于车门等设备被非法打开，警报器响起。

3.3报警系统

包括蜂鸣报警和短信报警，当信号采集模块检测到有效信号，会传递给中央控制系统，这时系统首先启动声光报警器吓退盗窃者，同时启动GSM模块，发短信到指定的号码，通知车主车辆的情况，以达到防盗的目的。

3.3.1蜂鸣报警器设计

当传感器采集到有效信号并传给中央控制系统确定为报警信号时，就会启动声光报警器，以引起车主或旁人的注意和恐吓盗窃者，使其放弃偷车或损坏车辆。

图3-8报警电路

接线：Vcc脚接单片机Vcc，GND脚接地，检测脚接单片机P1.0。当检测脚为低电平时，蜂鸣器响起，即警报触发。

3.4 无线通讯模块

无线通讯负责为用户和车载模块之间传递信息，在此我们采用了操作简便、成本低、速度快的GSM 网络。

GSM模块使用SIEMENS公司的TC35模块，通过串口接入电路与单片机控制模块相连，主要负责实现远距离报警的功能。

图3-8 GSM模块

采用GSM的短信功能，可以使某些控制达到“零距离”。由于短信息的费用低廉，可以取代传统的无线遥控。因此本系统采用单片机控制GSM模块发送GSM短信，实现远距离报警的功能。

图3-9蜂鸣报警流程图

3.4.1 TC35I简介

TC35i模块是一个工业级并且支持中文短信息的GSM模块，有两个工作频段：GSM900和GSM1800，可以传输语音数据和短信数据，通过接口连接器连接SIM卡读卡器，通过天线连接器连接天线。通过AT命令其数据接口(CMOS电平)可以双向传输数据和指令，它支持PDU和Text格式的SMS，可通过关断信号划或AT命令来实现重启和故障恢复。

图3-10 GSM模块原理图

测试说明：模块不支持3G网络，使用时必须插入SIM卡，给模块通电后需等待模块初始化完成后才可以开始下一步，接上电源，按下电源开关，电源指示灯 D4 点亮，指示灯 D6 闪烁，说明 TC35 开始工作。等待 D6 指示灯 75ms 开/3s 灭的时候，说明注册网络成功。接线：模块RXD接单片机TXD，

模块TXD接单片机RXD，GND脚接地，这时可以开始我们的实验工作。

图3-11 GSM短信报警流程图

部分程序代码：

uchar TransmitText(uchar *dialnum,uchar *text)

{ uchar i=1;

uchar *p;

while(i--)

{ RxPoint=0; //buffer指针清0

SendString("AT+CMGS="); //信息发送指令AT+CMGS="+86137********"

Send_PhoneNum(dialnum); //号码

SendASC(0x0d); //回车

while(flag==0);

flag=0;

delay_ms(300);

p=LookFor_Str(RxBuf,">"); //">"

if(p!=0) //如果接受到 > 发送text

{ RxPoint=0; //清空接收缓冲区

SendString(text); //发送短信内容

SendASC(0x1a); //'\x1a'结束符(相当CTRL+Z) '\r'回车符

while(flag==0);

flag=0;

delay_ms(5000); //这里要延时足够长时间，否则会读取错误

p=LookFor_Str(RxBuf,"OK"); //查找OK

if(p!=0) //发送成功

{return 1;}

else

{ delay_ms(1000);} } }

return 0; } //完整的短信发送函数//dialnum:手机号码 text:短信内容void Send_Message(uchar *dialnum,uchar *text)

{

Send_AT(); //发送AT

Set_Mode(1); //设置短信模式:text

TransmitText(dialnum,text); //设置

receive_ok=0;

RxPoint=0;

changkoutag=0;

}

4.系统软件的实现

4.1开发环境

本系统的设计和调试采用的是单片机的C语言编程，使用KEIL C51软件对程序进行编辑、编译、调试。C语言是一种通用的计算机程序语言，它提供高效的程序代码，使编程结构化，拥有丰富的操作符和简洁语言可供编程，使用起来灵活方便，可移植性好，有很强的表达能力，具有直接访问机器物理地址的能力。C虽然算不上是一种大语言，但一般来说它限制会少一点，可以为许多软件任务提供简捷快速的编程。并且KEIL C51编译器直接就可以对51系列单片机的内部特殊功能寄存器和I／O口进行操作，还可以直接访问片内或片外存储器、进行各种位操作等。

C语言无法直接实行的操作都需要操作系统的支持，如：输入输出等。因为语言本身和这些函数是没有关系的，因此C语言很适合对多平台提供代码。KEIL C51作为一个交叉编译器，可以改变或增强C

语言的一些方面和标准库，来适应一个嵌套的目标处理器各种复杂的特性。

4.1.1 A T命令

AT控制指令是目前控制手机通讯中最常用到，通过它可以对手机进行呼叫控制、发送短消息等各种行为

在实验过程须特别注意的是，它所发送的指令与接收到的响应都是字符的ASCII码。

表4-1主要的AT指令

4.1.2短消息的编码方式

目前对短消息的控制主要有3种途径可以实现：BLOCK模式、TEXT模式和PDU模式。第一种BLOCK 模式在发展过程中被逐渐取代了；对TEXT模式，它具备许多优点：程序实现较为容易、收发短信原理简单等，但其却有一个很大缺陷，就是只能收发中文短信息而不能收发英文短信；这个问题在PDU模式得到了很好的解决，它不仅支持英文信息的收发，同时也能支持中文，因此应用十分广泛。

(1)BLOCK模式

BLOCK模式使用的是二进制编码来传输用户数据。为了它的提高可靠性，通常带有差错保护，所以适合于链接不完全可靠地方。因为使用这种模式需要乃至生产厂家提供驭动，所以现在已很少使用。

(2)TEXT模式

TEXT模式是使用AT指令来传输文本数据的接口协议。在文本模式下，发送短信只需输入对方的手机号码和要传输的消息内容就可以了，但它只能发送ASCll码，中文的Unicode码它就不能发送了。

GSM模块跟计算机模拟TEXT发送模式：

发送：AT <回车>

返回：AT <回车>

OK

发送：AT + C M G F = 1 <回车>

返回：AT + C M G F = 1 <回车>

OK

发送：AT+CSCA=+86138********<回车>（本地中心号）

返回：AT+CSCA=+86138********<回车>

OK

发送：AT+CMGS=151********<回车>（目标手机号）

返回：AT+CMGS=151********<回车>

>

发送：XXXXXX(0-9，A-Z)[XXXXX是指阿拉伯数字0-9，英文26个字母A-Z]

返回：XXXXXX(0-9，A-Z) [XXXXX是指阿拉伯数字0-9，英文26个字母A-Z]

发送：1A(十六进制发送)<回车>

返回：+CMGS: XXX

OK

图4-1 txt模式短信发送

(3)PDU模式

PDU模式是使用AT命令传送十六进制编码的二进制用户数据。发送中文的需要采用Unicode编码，数字和标点采用16进制的ASCII码格式。汉字的Unicode编码可以查表，如下图：

图4-2 unicode编码查询

4.2总体程序流程

图4-3系统主程序流程图

系统开始工作前，需要先初始化各个系统模块，初始化完成后系统进入工作状态。这是各个传感器开始实时监测车辆自身的状况，并采集数据；单片机可对采集的数据进行综合分析；当采集到有效信号时，警报器触发，发出蜂鸣声恐吓盗窃者；同时GSM模块向事先设定好的号码发送短信，提醒车主车辆当前情况。

4.2.1数据采集

当防盗传感器检测到信号后，经信号传送和A\D转换后，系统判断是否为有效信号，如果为有效信号，将其存入存储器中，并触发报警系统。

图4-4信号采集流程图

5.总结

如今的汽车防盗技术发展迅速，而基于GSM和GPS网络的技术产品也成为研究的热点，技术也越来越成熟，随着科技的进步和新兴技术的出现，我相信未来会有更加安全可靠并且高性价比的产品出现。本设计实现将GSM通信技术语音和SMS业务应用于汽车防盗报警中去，大大降低了产品的成本，解决传统报警器的距离限制问题，并可提供快速可靠的报警功能。

在本设计的实现过程中遇到了很多想不到的困难，从最开始的GSM收发短信；传感器系统的信号采集不准确，经常出现误报等；在老师和同学的帮助下都一个个得到了较圆满的解决，但由于技术原因，时间紧迫等原因，个别部分实现难度较高，系统的部分流程，如检错系统，四轮锁死系统的实现难以完成，以后本人还需要做进一步的改进和设计。

四年的大学生活一晃而过，学到了很多知识，课堂上的、课外的，但更重要的是有了较快的自学和掌握新知识的能力，还有待人处事的原则等。四年来我的思想也成熟了许多，性格更坚毅了，这四年终将成为我人生道路一段难以忘怀的旅程！

致谢

时间如白驹过隙，转眼即将毕业。回顾大学四年，心中除了无限的感慨与怀念便是感激之情了。

第一个要感谢当然是母校，学校为我们提供了一个良好的学习环境，远离城市的喧嚣和社会的复杂，让我们能在学校里认真学习，修身养性，提高素质。经过两个多有的学习研究，毕业论文也基本完成了。作为一个本科生，专业知识和经验都相当有限，思维上也有许多盲点，在这里要特别感谢指导老师陈老师和我班的同学。从选题到查阅资料，论文提纲的确定，硬件的总体设计等各个环节，陈老师都给予我悉心的指导。陈老师渊博的知识，严谨的治学态度和科学研究的精神也是我永远的学习榜样，并将这种精神带到我今后的学习和工作。

参考文献

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