淺談基於嵌入式的汽車防盜系統的設計論文

0 引言

當今社會人民生活日益富足,普通百姓的生活水平不斷提高,汽車成為了大眾普遍的代步工具。尤其是在那些較發達的國家，幾乎每户就有一輛汽車,其國內汽車總量過億。同時隨着我國生活水平的提高，私家車的數量也日益增多,但是伴隨着汽車的增多，汽車偷竊案件也隨着上升，甚至已經成為城市犯罪數目最多的行為之一。每輛汽車價格不菲，一旦丟失將會帶來巨大的經濟損失，同樣為社會帶來了不穩定因素。因此，關於汽車防盜的設計已經日益迫切。

1 系統的總體設計

該系統主要由控制模塊、警情檢測模塊、警情響應模塊以及指紋鎖模塊。在系統中，控制模塊以S3C2440A 為處理器;警情檢測模塊主要由霍爾傳感器、震動傳感器以及人體紅外傳感器組成;警情響應模塊由GPS模塊和GSM模塊組成。系統的具體工作原理是：警情檢測模塊檢測汽車是否被盜，通過霍爾傳感器、震動傳感器和紅外傳感器的合理配置檢測車輛是否被盜，一旦車輛被盜，系統則通過GSM、GPS向車主發送車輛被盜短信以及位置信息，車主可以通過手機發送短信強制停車。同時系統還增加了指紋鎖以及指紋點火功能，提高了汽車自身防盜的安全性。

2 系統的硬件設計

2.1 控制器模塊

本系統選用的S3C2440A 採用ARM9 20T 內核，集成了1.2V內核，1.8V / 2.5V /3.3V儲存器，3.3V擴展I/O，16KB指令/16KB 數據;4 路擁有外部請求引腳的DMA 控制器;3 路URAT(IrDA1.0 64-Byte Tx FIFO，64Byte Rx FIFO); 2 路USB主機控制/1路USB期間控制;8路10位ADC和觸摸屏接口;130個通用I/O，24個外部中斷源;電源控制：正常，慢速，空閒，睡眠模式。

基於S3C2440A的以上特點，以此作為汽車防盜系統的核心處理器，保證了整個控制系統工作的穩定性，可靠性，快速性。

2.2 警情監測模塊

本模塊是用來檢測汽車是否被盜，主要由霍爾傳感器模塊、振動傳感器模塊以及人體紅外傳感器模塊組成。霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高，磁場越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。

本設計中採用的霍爾傳感器是體積小、靈敏度高、響應速度快、精度高的A3144E。A3144E霍爾傳感器是開關型，無觸點，在開關狀態時無火花，不產生干擾，使用壽命長。在基於嵌入式的汽車防盜系統中霍爾傳感器模塊是用來檢測車門是否被打開，如果車門關閉，磁極靠近霍爾開關管平面，輸出端輸出低電平：如果車門被打開，磁極遠離霍爾開關管平面，輸出端輸出高電平，觸發報警。

振動傳感器對於其所安裝的系統受到的振動狀態進行採集，傳感器非常敏感。當安裝本系統的車輛遇到碰撞、被撬門、被拖行或異常行駛時，傳感器就可以根據以上行為發出報警提示信號。本設計所採用的振動傳感器包括電壓比較芯片LM393和振動開關SW-18015P，體積小，靈敏度高，且無方向性，任何角度均可觸發，適用性強。當震動傳感器的振動強度未達到設定閾值，此時電壓比較器同相輸入電壓大於基準電壓，比較器的輸出端輸出高電平;當震動傳感器的震動強度很大，超出了設定的閾值，震動開關閉合，此時電壓比較器同相輸入電壓小於基準電壓，比較器輸出端輸出低電平，觸發報警。

人體紅外傳感器模塊採用的HC-SR501,具有靈敏度高、可靠性、強超低電壓工作模式等優點，當人進入感應範圍時輸出高電平，當人不在感應範圍時，輸出低電平，從而觸發報警。

2.3 GSM模塊

GSM模塊[3]是用來向車主發送報警信息的，本設計採用的是SIM公司的SIM300。SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻/四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業標準界面，使得具備GSM/GPRS 900/1800/190。

0MHz 功能的SIM300C 以小尺寸和低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸。SIM300不僅具有調試和數據輸出兩個串口，有利於在此開發產品，而且還包含兩個麥克風輸入和兩個話筒輸出。

2.4 GPS模塊

GPS模塊作為全球定位系統用的用户終端即GPS定位系統的接收機，是作為全球定位系統的一個必不可少的組成成分。本系統就是通過GPS定位系統對被盜汽車狀態進行定位。而GPS接收機由接受天線以及接受單元組成。天線單元的主要作用是：當GPS衞星從地平線上升起時，能捕獲、跟蹤衞星，接收放大GPS信號，接收單元的主要作用是：記錄GPS信號並對信號進行解調處理，還原出GPS衞星發送的導航電文，解出信號在星站間的傳播時間和載波相位差，實時地獲得導航定位數據或採用側後處理的方式，獲得定位、測速、定時等數據。

2.5 指紋鎖模塊

系統採用指紋鎖來開車門和點火，指紋鎖模塊採用R308指紋模塊，當指紋對比不匹配時，觸發報警。

3 軟件設計

系統的'軟件設計主體思路是現將系統使用相關的模塊進行初始化操作，其後分別對霍爾傳感器、人體紅外傳感器、振動傳感器以及指紋識別模塊進行數據採集，根據最先進的DS證據融合理論對數據進行處理來判斷汽車當前是否處於被盜竊的狀態。如果檢測結果為汽車沒有被盜，系統將繼續監測，反之即為汽車被盜狀態，此時系統將調取地理位置檢測模塊即全球定位系統GPS模塊對汽車當前處於的位置進行定位，然後將獲取的地理位置信息通過手機GSM模塊發送至指定的用户手機上，直到車主主動解除報警狀態，以此來實現汽車防盜的實時監控。這樣一來，車主就可以根據發來的信息配合人民警察同志對汽車進行追蹤並抓捕犯罪嫌疑人，實現了汽車的防盜設計。

4 結束語

本文研究的是基於嵌入式的汽車防盜系統，具體就是要實現一個智能化高，可靠性強的汽車防盜系統。也就是通過多傳感器檢測汽車是否被盜，確認被盜後向車主發送短信，同時通過GPS獲取被盜車輛的位置信息，便於車主報警和查找，車主還可以通過手機短信方式強制停車，從而實現了對汽車的防盜功能。該系統還增加了指紋鎖以及指紋點火功能，從而增加了汽車的安全性。系統由於使用了傳輸速率高、通訊時延小的GSM通信網絡，大大提升了系統的響應效率以及系統精準度，繼而可以在任何時間與地點都可以實現實時的監控，設備製造成本低，可以被廣大羣眾接受，同時設備具有可擴展性以及很高的兼容性，除了用於汽車防盜之外還可以應用於其他類似平台。