基于单片机的车辆远程防盗系统设计

姚展 郗艳华

摘要： 随着汽车产业不断进步，汽车防盗问题显得尤为重要。本设计采用单片机构建了汽车防盗系统。系统核心由检测模块、主控模块、报警模块和GSM短信模块构成，可以对汽车进行实时监控。当检测模块检测到发生盗窃的情况时，在进行声光报警，并发送GSM短信到用户的手机。本设计具有无线数据收发，远程报警的优点。

Abstract： With the continuous progress of the automobile industry， the problem of car theft is particularly important. This design uses single-chip microcomputer to build a car anti-theft system. The core of the system consists of detection module， main control module， alarm module and GSM SMS module， which can monitor the car in real time. When the detection module detects the theft， it makes an audible and visual alarm and sends A GSM message to the user's mobile phone. The design has wireless data transceiver， remote alarm advantages.

關键词： 防盗系统;单片机;GSM通信系统

Key words： anti-theft system;single chip microcomputer;GSM communication system

中图分类号：U472.43                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）24-0233-03

0  引言

随着经济的发展，人们的生活水平也日益提高，汽车的应用迅速发展，给人们的生活带来了极大的便利，随之我国家庭汽车的拥有量也不断提高。但是通过调查，在失窃的汽车中，一半以上都是装有汽车防盗系统的。在北京，被盗的机动车辆中装有防盗装置的占总数的68.6%。这些数据足以说明现有汽车防盗装置的防盗手段并不可靠[1]。现有的汽车防盗系统尚不能满足汽车防盗的需求，同时还存在着功耗高、作用距离短、误报率高等诸多缺欠。因此，设计一款的更为可靠汽车防盗系统，对于保障人们的财产安全具有一定的社会价值。

1  汽车防盗系统研究现状

目前国际上常见的汽车防盗方式有：机械式防盗、电子式防盗、芯片式数码防盗、GPS网络式防盗等[2]。

机械式防盗器主要起到限制车辆操作的作用。现有的主要是方向盘锁和排挡锁。这种方式成本低，安装简单，但在防盗方面作用有限，这种防盗器很难抵挡住利用钢锯等工具的盗窃方式。

电子式防盗是目前应用最广的防盗方式之一，分为单向和双向两种类型。单向防盗系统的主要功能是：无论是发动机盖、行李舱或车门的非法开启或车辆异常振动时，防盗系统会发出警报。双向防盗系统能让车主知道汽车的实时情况，当汽车有异动警报时，遥控器上的显示器会显示汽车的状况。电子防盗系统的缺陷：在于盗车贼可以用接收器或扫描器盗取遥控器发出的无线信号，经过解码，就可以破解汽车的防盗系统。同时，这种防盗器经常会有误报警的情形发生。

芯片式数码防盗是现代汽车防盗器发展的重点，大多数轿车均采用这种防盗方式作为原配防盗器。这种方式必须首先用密码钥匙接触车上的密码锁解锁，汽车的发动机、电路和油路才工作。这种方式的缺陷是控制距离有限，而且随着盗窃手段的更新，这种防盗方式也无法阻止被盗。

GPS网络式防盗是目前最先进，这种方式是在车上安装一个小型的GPS系统，通过无线通信网络和GPS监控中心连成一个整体，这种装置的优点是被盗车辆寻回率高，便于跟踪、控制车辆。缺点是此装置需要一套庞大完善的跟踪系统，成本较高。

以上几种方式，各有利弊，研究一款新的成本低，安全性高的汽车防盗系统，具有一定地社会应用价值。

2  汽车防盗系统设计

本设计是基于单片机实现汽车远程报警系统，通过对于采集到陌生人靠近车辆超过一定时间的信号，系统进入预报警，向车辆所有人发送预警提示信息，同时车辆振动模块采样到异常振动信号，实现对非法入侵做出判断，此时汽车报警电路报警，并发送报警短信到用户的手机[3]。本设计增加按键电路，用于启动防盗系统的布防和撤防等功能。

2.1 硬件电路设计

首先需要的利用采集模块对接近汽车的对象，进行监控，将采集到的信息，送到单片机中，判断是否非法入侵做出，如果有非法入侵，则通过报警系统进行报警，并发送短信到用户的手机。系统核心电路主要包括采集模块、主控模块和报警模块。系统框图如图1所示。

2.1.1 采集电路

本设计采用HC-SR501采集信息，感知范围大概有七米左右。在有人接近该系统的感知范围时该系统会一直保持高电平，直到感知到的人体离开该系统的感应范围才会变为低电平，进而停止一切报警操作。HC-SR501的电源接口可以与单片机电源连接，而RSD接口与单片机端口连接，再通过系统判断是否有人入侵，并将检测到的信号反馈到单片机中交由单片机进行处理。采集电路如图2

所示。本设计采用压电式传感器采集振动信息，当车辆被盗时，车门的振动信号具有连续性，通过一定时间间隔采集两次振动信号，来确认车辆是否受到非法外力的作用。

2.1.2 报警电路

防盗系统的报警模块由两部分组成，一部分是声光报警模块，一部分是GSM短信报警模块[4]，声光报警模块由蜂鸣器与黄色LED灯组成，与单片机相连，当传感器检测到车辆被盗窃时，由单片机控制其进行报警，系统的控制终端将首先通过蜂鸣器和LED闪光灯来完成本地报警。报警电路如图3所示。

對SIM900A通信模块的控制可与通过编程实现，使用编程实现控制具有灵活性等优点，同时可以避免硬件信号的干扰。SIM900A模块的电源管脚并在一起，SIM900A是一个功能完整的模块，所以不需要做信号处理与射频处理。其次SIM900A模块需要与SIM卡座相连，这样才能完整实现一个独立的GSM模块。

2.1.3 按键电路

按键分为四个按键，1号键：系统的复位按键，按下单片机重新开机。2号键：布防按键，系统正常开机后，按下此按键，板子上的绿灯闪烁，绿灯闪烁的时间段用户可以撤离布防区，热释电的检测范围可以达到7m，当绿灯熄灭，系统就进入布防模式，热释电此时会检测周围是否有人。3号键：撤防按键，按下布防按键后绿灯闪烁时、进入布防状态时、系统正在报警时，都可以按下撤防按键撤防，撤防后，热释电不会检测，蜂鸣器不会报警。4号键：紧急报警按键，按下此按键就会发送一条报警短信到指定手机上。紧急报警可用于用户在驾驶车辆中，如果遇到紧急情况，可以和指定用户进行联系，以便进行下一步的紧急情况处理。结构如图4所示。

2.2 防盗系统软件设计

防盗系统软件设计主要包括短信报警子程序，键盘扫描子程序，计时子程序和主程序等，主程序需要进行识别人体入侵并完成报警，计时程序保证用户在按下布防键后，可以及时撤出，报警程序完成给用户的手机进行短信报警的任务。

2.2.1 报警子程序

防盗系统最重要的部分就是远程防盗部分，通过GSM短信模块实现远程防盗系统，发送短信函数包括定义发短信的内容，发送至哪一个用户。

核心程序如下：

布防状态且热释电有信号时：if（rsd==0&&flag_BF==1）

报警变量置1：flag_alam=1;

布防状态且热释电有信号时且不在一分钟等待时间内或者手动按下紧急按键：if（（rsd==0&&flag_BF==1&&again==1）||SOS==1）

打开发送短信指示灯：LED_S=0;

关闭蜂鸣器：BUZZ=1;

设置文本模式：SendString（"AT+CMGF=1＼r＼n"）;

延时，让GSM模块有一个反应时间：delay（1000）;

设置短信格式，发送汉字模式：SendString（"AT+CSCS=＼"UCS2＼"＼r＼n"）;

短信文本模式设置：SendString（"AT+CSMP=17，0，2，25＼r＼n"）;

发送信息命令：“AT+CMGS=”：SendString（"AT+CMGS="）;

接收手机号码：SendASC（PhoneNO[send_number]）;

发送短信内容：SendString（somebody）;

确定发送短信：SendASC（0x1a）;

不是紧急按键发送短信：if（SOS==0）

进入一分钟等待，当计时到一分钟后，该变量重新置一：again=0;

开始计时：flag_time_start=1;

报警：flag_alam=1;

紧急按键发送短信后：else if（SOS==1&&flag_time_

start==1）

点亮布防指示灯：LED_B=0;

2.2.2 键盘扫描子程序

键盘扫描子程序用来判断防盗系统的四个按键的状态，布防键，撤防键，以及手动报警按键和复位按键是否按下，如果按下，则执行相应地布放、撤防、报警等操作。

核心程序如下：

确认布防键是否按下：if（key1==0&&flag_BF==0）

二次次确定布防键是否按下if（key1==0）

点亮布防LED灯：LED_B=0;

开始计时：if（flag_time_start==1）

调用计时函数：TIME（）;

撤防键按下：if（key2==0）

二次确认按键是否按下：if（key2==0）

关闭蜂鸣器：BUZZ=1;

报警变量清零：flag_alam=0;

布防变量清零：flag_BF=0;

开始计时变量清零：flag_time_start=0;

关闭发送短信指示灯：LED_S=1;

关闭布防指示灯：LED_B=1;

按键释放：while（key2==0）;

紧急按键按下：if（key3==0）

再次判断按键是否按下：if（key3==0）

手动发送短信变量置1，准备发送短信：SOS=1;

报警变量置1：flag_alam=1;

按键释放：hile（key3==0）;

2.2.3 计时子程序

计时子程序的功能是，当按下布防键后，用户需要撤出，防盗系统设置20秒时间供用户撤出，用户撤出后正式进入布防状态，此时盗车贼靠近车辆，就会触发热释电传感器，根据采样得到的数据，随之进行相应的处理。

核心程序如下：

布防计时模式：if（flag==0）

50ms计时：delay（50）;

50ms变量加1：TIME_50ms++;

每500ms（50ms*10）：if（TIME_50ms%10==0）

布防指示灯取反一次：LED_B=！LED_B;

加到400次，也就是50ms*400=20000ms=20s：if（TIME_50ms>=400）

计时变量清零：TIME_50ms=0;

进入布防状态：flag_BF=1;

布防指示灯长亮：LED_B=0;

停止计时：flag_time_start=0;

关闭一分钟等待：again=1;

布防指示灯闪烁：LED_B=！LED_B;

报警：if（flag_alam==1）

进入报警时：if（flag_continue==0）

此标志位置一，防止报警时进入：flag_continue=1;

将进入报警时的计时数据暂存：time_continue=TIME_50ms;

蜂鸣器取反，也就是闪烁响：BUZZ=！BUZZ;

当报警时间达到5s时：if（TIME_50ms>=time_continue+100）

关闭蜂鸣器：BUZZ=1;

2.2.4 防盗系统主程序

主程序设计中需要对于定时计数器进行设置，根据采集的数据进行判断是否有人盗窃车辆，如果有人盗窃车辆，调用报警子程序向用户发送报警短信，同时启动报警器，进行声光报警。主程序流程如图5所示。

3  結果分析

当接入电源时，按下布防键后，绿灯开始闪烁，当绿灯停止闪烁时，热释电红外传感器预热完毕进入工作状态，短信报警模块此时也进入工作状态，如图6所示。

当车辆被盗窃时，系统进入报警工作状态，首先触发短信报警模块，黄色LED灯亮起，并发送短信至用户手机，同时蜂鸣器响起、红色LED灯闪烁。进行声光报警，如图7所示。

经仿真及硬件测试，当汽车防盗系统采集到有人恶意侵入时，系统启动报警电路实现了向用户发送报警短信，同时启动声光报警电路进行报警。

本设计相比于现有汽车防盗系统，首先，成本低，利于产品的推广。本设计由于采用现有的GSM网络，有效地降低了成本。其次，有效地降低了误触发报警。由于本设计采用热释电传感和压电式传感采集信号，只有当热释电传感和压电式传感同时采样到异常信号时，系统才进行报警，以避免误触发报警。

4  结论

安全问题与人们的生活息息相关，如何有效地保障人们的财产安全问题十分重要的，汽车是家庭财产很重要的一项。因此，设计一款汽车防盗系统有一定地社会价值。

本设计采用单片机，通过HC-SR501传感器感应信号，研究了GSM移动通信网络下远程防盗报警系统的应用。结合系统和用户需求对现有的汽车防盗报警系统进行仔细分析，设计了一款汽车防盗报警系统，通过GSM模块与用户建立通信，实现了远程监控和远程防盗的功能。经实验证明，系统测试良好，可以及时有效地实现车主对汽车的实时监控和控制，且硬件简单、成本低。

参考文献：

[1]肖建，孙长勇，宋佳，徐长钊.汽车防盗技术的发展与分析[J].汽车实用技术，2021，7.

[2]王弈麟，张青青，杨沐，王又可，刘祎东，董守鸿.基于STM32F103的汽车防盗系统设计[J].山西电子技术，2021，8.

[3]甘令，唐岚.基于51单片机的某汽车防盗系统设计[J].汽车实用技术，2021，2.

[4]曹彦杰.一种GPS和GPRS技术的汽车防盗系统设计与实现[J].微型电脑应用，2021，3.