WT588D在汽车远程防盗系统中的应用

徐娟娟，赵建平

(曲阜师范大学 物理工程学院，山东 曲阜 273165)

0 引言

近几年，盗车团伙、汽车偷盗案件越来越多，给人们带来巨大的经济损失。市面上随之出现了各种各样的汽车防盗器，语音提醒应用在汽车远程防盗系统上充分体现了产品的人性化。语音芯片U6295已经形成了一定的市场规模，但编程和应用方面较为复杂，寻找这一芯片的替代品已经迫在眉睫。广州唯创电子开发的WT588D语音模块在硬件上兼容U6295语音芯片产品，使用电压范围广，体积小，静态电流低，外围电路简洁，有更大的应用价值。

防盗系统控制器采用意法半导体公司生产的STM32F103R8T6单片机，其功能强大，实时性好。系统可以实现以下功能:如果有异常情况(车剧烈震动、车门或者前后备箱被非法打开、有人进入车内)发生时，汽车在声光报警的同时进行相应的语音提醒，并发送短信告知车主;如果有人盗车，车主可以通过手机发送指令让汽车断油断电。语音模块中可以录入自己或者家人的语言，这样听起来更加形象逼真。

1 系统硬件电路设计

1.1 汽车远程防盗系统总体框架

汽车远程防盗系统主要包括单片机最小系统、信息采集模块、语音模块、GSM模块、控制电路和电源模块几个部分。一旦有偷盗汽车的行为，多路传感器(红外线传感器、震动传感器、薄型压力开关)采集到信号，送入到STM32F103R8T6。单片机根据送入的信号，启动语音模块进行语音提醒[1]，并将信息通过GSM模块发送到车主手机。单片机如果接收到车主发送的断油断电指令，则启动控制模块进行断油断电。系统总体框图如图1所示。

1.2 STM32F103R8T6单片机系统

单片机最小系统由STM32F103R8T6单片机，晶振，JTAG接口和复位电 路 组 成。STM32F103R8T6增强型单片机使用高性能的ARM Cortex－M3，32位的RISC内核，工作频率为72 MHz，内置64 K字节的闪存和20 K字节的 SRAM，64个增强 IO端口，3个通用16位定时器。多达两个 I2C和 SPI、3个 USART，方便GSM模块和GPS模块的接入。STM32F103R8T6采用64管脚的LQFP封装，供电电压在2.0 V到3.6 V，省电模式保证低功耗的要求，性价比高。单片机采用8 MHz和32.768 KHz的外部晶振，复位电路设计成按键复位和上电自动复位的方式。电路图如图2所示。

图1 防盗系统总体框图

1.3 WT588D语音模块

WT588D语音模块采用WT588D－20SS作为核心控制电路，内部包含WT588D－20SS外围所需的SPI－FLASH、震荡电路、复位电路。支持2M－32Mbit的SPI－Flash存储器，系统语音提醒有DAC/PWM两种输出方式，PWM输出可直接推动0.5 W/8 Ω扬声器，推挽电流充沛。模块可设置为按键控制模式、一线串口控制模式或者三线串口控制模式，外围电路简单。完全支持6～20 kHz的音频加载[2]，并且可以将加载的音频音质完整无损的播放出来，对于同样容量的存储器，采样率越大，录音时间越短。语音模块的内部电路如图3所示。

图2 单片机最小系统硬件电路

图3 WT588D模块内部电路图

本系统选用容量为32 Mbit存储器容量的语音模块，用8 kHz(音频常用的采样率)采样时，录音时间长达790 s，满足语音提醒的要求。报警系统中，语音提醒需要较高分贝，为了驱动大功率的扬声器，输出用DAC接功放的形式，电路图如图4所示，R21和C18并联到地接功放。功率放大器选用TDA2030，额定功率达14 W，价格实惠，应用广泛。语音模块与单片机的连接采用三线串口控制模式，和标准的四线SPI不同，WT588D只接收单片机发送来的数据、指令和时钟信号，而不需要发送数据。在这种三线串口模式下，P01为 DATA数据口，P02为片选 CS，P03为 CLK时钟，分别与单片机的 SPI1_MOSI、SPI1_NSS、SPI1_SCK连接。WT588D语音模块占用单片机的一个SPI端口，丰富的其他端口可以控制其他外设。模块供电电压2.8 V－3.6 V，选用3.3 V，此时，短接VCC和VDD。BUSY忙信号输出端，当输出低电平时，发光二极管亮，此时为放音状态。WT588D模块应用范围广，几乎可以涉及到所有的语音场所，如报站器、报警器、闹钟、智能家

电等各种自动控制场所，工艺上达到工业应用的要求。

图4 WT588D的外围电路图

1.4 信息采集模块和GSM模块

信息采集部分采用6路薄型压力开关采集车门和前后备箱的状态分别送入单片机的PC0～PC3、PA0和PA1口。用振动传感器来感知车是否发生了剧烈震动，若有异常情况，震动传感器输出低电平信号，送入单片机PC5口。将采集的信息传入单片机进行处理。若有人进入了车内，红外线传感器能够检测到这一信息，经过处理，送进单片机PB0管脚。

GSM模块选用华为的EM310，EM310 GSM支持串行接口，通过UART接口与外界进行串行通信，和 STM32F103单片机的RXD0和TXD0连接，AT指令输入［3］。UART支持可编程的数据宽度、可编程的数据停止位、可编程的奇偶校验或者没有校验。最高支持115.2 kbit/s波特率，最低支持 300 bit/s的波特率，默认支持9 600 bit/s的速率，支持波特率掉电保存。GSM模块有标准的SIM卡接口(3 V，1.8 V)，GSM 模块连接电路图如图5。

图5 GSM模块的连接框图

1.5 汽车断油控制电路和系统电源模块

系统检测到异常情况，由单片机处理后，通过 GSM模块发送到车主手机，车主发送指令控制汽车发动机停止转动从而实现了被盗。在汽油喷射系统的电源线上加装常闭型汽车断电继电器，控制汽油喷射系统的供电电源[4]。电路图如图6所示，R43、R44起到限流的作用，当 CONT2为高电平时，Q5导通，继电器打开，从而实现了断油断电。正常情况下，CONT2输出低电平，Q5截止，继电器闭合，汽车可以供油供电。继电器线圈由导通变截止时，会感生出较大的自感电动势，容易击穿三极管，因此在继电器两端反向并联二极管IN4007，吸收该电动势，保护三极管。

汽车由发动机供电，供电电压为12 V，单片机、语音模块和GSM模块所需电压为3.3 V，需要设计由12 V电压转为3.3 V的电源电路，选用LM2596固定输出稳压芯片，输出电流达3 A，满足系统设计要求，电源电路设计可参考LM2596数据手册。

图6 控制断油电路

2 软件设计

防盗系统中的软件部分主要包括单片机初始化、对GSM模块的控制、继电器的驱动和语音模块的控制几个部分，此处介绍语音模块的软件设计。

表1 语音文件在WT588D模块中对应的地址

图7 控制时序图

首先，将语音写进语音模块。在电脑上的WT588D VioceChip软件上新建一个工程文档，在工程文档里加载语音提醒语句，WT588D语音模块有220个可控地址位，每个地址加载一段语音，如果想重复播放可以加载两遍同样的语音，也可以通过编写程序设置重复播放。表1是部分语音文件对应在语音模块中的地址。把软件上相应的选项设置为三线串口控制方式，DAC音频输出，BUSY端设置为高(无语音播放时BUSY为高，发光二极管不亮)。然后将装有语音的工程文档编译成 BIN文件后，使用WT588D Mini Download下载器，通过USB数据线，将工程信息下载到WT588D模块中。

然后，由程序控制单片机发送地址数据。按照SPI通信标准，复位信号在发码前先拉低5 ms，然后拉高等待17 ms，工作时RESET一直高电平。片选信号CS拉低5 ms以唤醒WT588D语音芯片。单片机从EEPROM中读取要发送数据的地址送到语音芯片。语音模块接收数据低位在先，上升沿触发。时钟周期为 300 us。数据成功接收后，语音播放忙信号BUSY输出在1 ms后做出响应。

00H～DBH为地址指令，D0～D7表示一个地址。比如有人打开了车门，单片机检测到这一信息后，就把第2段语音的地址00000001发送到语音芯片，00000001即对应时序图中的D0～D7。接收到语音地址，语音芯片就可以进行相应的语音提醒。另外，E0H～E7H为音量调节命令，F2H为循环播放命令，FEH为停止播放命令。控制时序图如图7所示。

使用IAR MDK软件编写程序，控制器根据检测到的情况向语音芯片发送地址数据。单片机控制语音模块的程序流程如图8所示。

图8 单片机控制语音模块的程序流程图

3 结束语

在实验室环境下测试，以按键代替异常情况发生。系统在检测到有不同按键按下时，能够准确实时的进行语音提醒，并且能够将这一情况发送到用户手机，使整个防盗系统更加人性化、智能化。

[1]余皓，苏全.语音控制机器人的设计与实现[J].电气自动化，2007，29(5):129－131.

[2]李琳，王茂海.基于AT89C2051单片机和WT588D－U语音模块的语音报价系统设计[J].科技信息，2011，28(15):525 －526.

[3]刘成岩，孙晶华.EM310无线模块与PIC单片机的接口设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2011，11(9):46－48.

[4]尹东至.基于GSM/GPS的汽车防盗系统设计[D].武汉.武汉理工大学.2007.