基于GSM短信模块的车载防盗系统
基于GSM短信模块的车载防盗系统[20191215154155]
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关键字:单片机;GSM模块;振动传感器;汽车防盗
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 IV
第一章 引言 1
1.1、 选题背景 1
1.2、 研究的现状与意义 1
1.3、 毕业设计任务 2
第二章 系统方案论证 4
2.1、方案一 4
2.2、方案二 5
2.3、方案选择 6
第三章 系统硬件设计 8
3.1、系统硬件框图 8
3.2、MCU模块的设计与实现 9
3.3、GSM模块的设计与实现 13
3.4、液晶显示模块的设计与实现 16
3.5、键盘输入模块的设计与实现 18
3.6、传感器检测模块的设计与实现 19
第四章 系统软件设计 22
4.1、系统软件流程图 22
4.2、GSM短信模块软件设计 22
4.2、液晶显示模块的软件设计 29
第五章 系统调试及问题解决 33
5.1、硬件调试 33
5.2、软件调试 33
5.3、系统软硬件联合调试 35
总结与展望 37
致 谢 39
参考文献 40
附录A 实物图 41
附录B 程序清单 43
附录C 外文翻译 64
第一章 引言
1.1、 选题背景
改革开放之后，人们的生活水平得到了很大的改善，人们日常生活中使用的交通工具也随着人们生活的提高也不断升级，所以汽车也俨然成为了人们日常生活中最常使用的交通工具。但随着汽车数量的上升，偷车这种犯罪行为在城市中也越来越常见。因此，随着车辆被盗的汽车数量的增加，用户的生活和工作带来了很大的麻烦，如车辆被盗的恐惧，或者他们自己的汽车的零件被盗，这成了的每个汽车用户的困扰。
基于上述原因，人们发明了汽车防盗器，汽车防盗器？就是当汽车发生状况时，可以及时通知车主采取措施，防止车辆被盗的一种装置。因此为了应对不断发生的盗车事件，汽车防盗器应运而生，这无疑是给汽车一族带来了福音。但是魔高一尺，道高一丈，随着汽车防盗系统的经常升级，小偷偷车手段也不断提高因此，为了加强其能力，防盗，汽车报警器需要持续改进和推广，以防止在最大汽车盗窃。
1.2、 研究的现状与意义
1.2.1、研究现状
汽车防盗器的发展历史由来已久，主要有三大类：机械式，电子式和网络式。这些汽车防盗器的产生，是随着科技的不断进步与盗车手段的不断升级而不断改进的。因此这些汽车防盗器的方式不同，结构也不同。
基本机械式防盗器，如我们常见的钩锁，变速挡锁等。这种防盗器一般是通过离合、转向盘、锁定制动或变档提速来防止汽车被盗，因此这种防盗器一般只能达到防盗而不能达到报警的作用。
电子式防盗器有以下几类：按键式、插片式和遥控式，它不仅可以通过发出声音来起到防盗报警的作用，而且还可以通过锁定点火或起动来防止车辆被盗。
网络式汽车防盗器，是日常生活中最常用的一中。其中因为GSM公众网的覆盖率最高，因此具有代表性的即是 GSM 无线通讯汽车防盗系统，而且这种防盗器可以使得汽车与车主互动，非常人性化。这种防盗器不仅拥有上述两种防盗器的所有功能，而且解决了车主对汽车监控在时间上和空间上的问题。更高级的车载防盗系统器还可以通过遥控器来遥控汽车，还带有振动侦测功能。随着汽车防盗器市场的不断扩大，人们对汽车防盗系统的更高的要求系统充分运用 GSM 移动通讯网络，通过数字通讯技术、数字通信技术，实现状态监控，调度，防盗报警，求助和报警，远程控制，跟踪和定位，移动目标的移动电话和其他功能。而更高科技一点的即是通过GPS卫星制作的GPS定位汽车防盗系统(或其他网络系统)，通过GPS定位之后，可以讲报警信息以及汽车的位置更加精准的传送给报警中心，但是这种报警器成本非常之高，设计非常之复杂，因此也只是未来汽车防盗器的一种高端发展趋势。
1.2.2、研究意义
选择本课题的研究意义如下所述：
1．相较于传统的汽车防盗报警器，这是一种新型的利用当今互联网资源的汽车报警器，引入单片机系统的理念，依靠GSM网络广泛的覆盖率，使得人们的生活更加与互联网相关。
2．将GSM模块添加到防盗报警系统中去，使得防盗报警更加迅速，从而也避免了以往传统报警器不断发出声音报警影响到居民生活的困扰。
能够将较高的系统能力在较低的硬件系统中得以完成，因此给网络式汽车防盗市场开辟出一条新路，更为完善和提高网络式汽车的功能打下坚实的基础。
1.3、 毕业设计任务
本课题来自移动公司，设计一种以单片机AT89S52为控制核心，采用 GSM通信模块，采用SW-18020P震动传感器的车载防盗系统。本系统具有极强的经济效益和现实意义。以下即是本文的主要任务以及主要学习技术：
1．深入解析和学习KEIL C 8.05 集成开发环境,并学习该软件设计的结束和要领。
2．仔细学习华为GTM900-B相关的AT指令命令集，并学习如何使用 AT89C52发送 AT 命令控制 GSM 短信模块，如何使用GSM模块发送短信进行报警。
3．学习Nokia5110显示屏的使用，以及复习单片机中的键盘的线翻转法的使用。
4．学习在硬件调试和软件调试中发现问题，并且调试整体系统使其达到所需要的目的。
第二章 系统方案论证
在上文我们论述了基于GSM车载防盗系统的背景和研究意义，下面我们队系统的方案选择进行论证。系统大致可以分为中心控制模块，GSM短信模块，液晶显示模块，键盘输入模块与汽车检测模块，而其中最重要的即是中心控制模块，中心控制模块负责了整个系统所检测到的信息处理和信息传递，因此是整个系统中至关重要的一部分，因此中心模块的芯片选择对于整个系统硬件部分是否能够运行良好非常重要，因此为了保证系统运行的可靠性，并且保证系统成本低廉，使用灵活，而且能够很好地发挥GSM无线通信网的优势，我们需要与其优势相配合的中心系统芯片，下文将对选定的两个方案进行讨论，并选出最终方案。
2.1、方案一
可以采用FPGA芯片作为中央处理控制电路，FPGA具备如下的优点：集成度高、体系结构和逻辑单元灵活、以及适用范围宽等特点。 不仅可以与PLD和通用门阵列兼容，而且还可在较大规模的电路中得以实现，灵活地编程。与门阵列等其它ASIC相比，它又具备设计制造成本低、设计开发周期短、开发工具先进、质量稳定、标准产品无需测试以及可实时在线检验等优点，它被广泛应用于产品的原型设计和产品生产（一般低于10000）。几乎所有的应用程序逻辑阵列，数字PID和中小规模集成电路的应用程序可以使用FPGA。
FPGA可以通过编程向GSM短信模块写入AT指令命令，来完成发送短信的功能，如GSM网络中心注册成功，预置SIM短信发送的内容，读取SIM卡上的电话号码等。而且许多淘汰的手机中也使用的是FPGA的芯片，因此使用起来方便又便宜。如下我们可以看到如图2-1所示，使用FPGA作为中心处理芯片的功能框图：
图2-1 基于FPGA芯片的系统总体功能框图
2.2、方案二
在这个方案中我们可以采用单片机来作为系统的中心控制模块，不同于FPGA，单片机设计的特点是以工业测控对象、环境、接口特点为设计点的，不仅能够增强系统的控制功能、使得工业环境下的可靠性有所提高、计算机系统的界面接口方便灵活。而且单片机有着许多优点：
1) 种类繁多，型号多样。模型来适应需求逐年扩大品种，使得该系统的开发有很大的自由选择。CPU可以分为4、8、16、32和64位，有些还采用RISC技术；
2) 高性能，大容量。一体化已经达到2000000以上的晶体管。总线速度已达几十微秒。总线工作速度已达数十微秒。工作频率在30MHz到40MHz 之间。指令执行周期甚至可以达到数十微秒。RAM发展到1K、2K的存储容量，RO M的存储容量也已发展到32K、64K；
3) 控制功能多，外部的借口得到延伸。本芯片内的功能已经概括了原属外围芯片的功能。当今除嵌入RAM、ROM存储器和I／O接口外，单片机已发展已经集成到一块CPU的芯片上，另外A／D、PWM、U ART、Timer／Counter、DMA、Watchdog、Serial Port、Sensor、driver、还有显示驱动、键盘控制、函数发生器 、比较器等，构成一个完整的功能强的计算机应用系统；形成一个具有强大功能的完整的计算机应用系统。
4) 低功耗。电源电压从5V降到3V、2V甚至1V左右。工作电流从mA级降到μA级。在生产工艺上NMOS用CMOS代替，并过渡到HCMOS；
5) 系统可以扩展与配置。对外部扩展电路与DB，AB，CB三总线结构，以促进各种应用系统。。专门开发的串行总线根据计算机网络系统的特点，多机系统。此外，还配有传感器，人机对话，多渠道的网络接口，以形成一个网络和多机系统。
由上可知，我们熟知单片机的优点，且单片机的市场价格便宜实用，选择多样，应用广泛，做系统的中心控制系统非常实用，如图2-2，我们可以看到单片机作为系统中心控制模块的系统功能图：
图2-2 基于单片机的系统功能图
2.3、方案选择
上文我们已经列出了系统的两种方案选择，对于中心控制模块的芯片可以分别选用FPGA芯片和单片机芯片，两种芯片都有自己的优点。对于FPGA而言，其最大的特征就是可以实现各种复杂的逻辑功能，但是对数据处理速度不够快。随着FPGA相比，单片机进行数据处理的要求都很高，特别是51单片机的编程软件，无需程序员，通过串行口或并行端口，你可以下载到单片机的程序，使用方便。因此从系统不需要复杂的逻辑功能，而且要求数据处理迅速，操作方便，经济使用等几个方面综合考虑，系统的中心控制模块选用单片机，因此系统选定的是方案二。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机;GSM模块;振动传感器;汽车防盗
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 IV
第一章 引言 1
1.1、 选题背景 1
1.2、 研究的现状与意义 1
1.3、 毕业设计任务 2
第二章 系统方案论证 4
2.1、方案一 4
2.2、方案二 5
2.3、方案选择 6
第三章 系统硬件设计 8
3.1、系统硬件框图 8
3.2、MCU模块的设计与实现 9
3.3、GSM模块的设计与实现 13
3.4、液晶显示模块的设计与实现 16
3.5、键盘输入模块的设计与实现 18
3.6、传感器检测模块的设计与实现 19
第四章 系统软件设计 22
4.1、系统软件流程图 22
4.2、GSM短信模块软件设计 22
4.2、液晶显示模块的软件设计 29
第五章 系统调试及问题解决 33
5.1、硬件调试 33
5.2、软件调试 33
5.3、系统软硬件联合调试 35
总结与展望 37
致 谢 39
参考文献 40
附录A 实物图 41
附录B 程序清单 43
附录C 外文翻译 64
第一章 引言
1.1、 选题背景
改革开放之后，人们的生活水平得到了很大的改善，人们日常生活中使用的交通工具也随着人们生活的提高也不断升级，所以汽车也俨然成为了人们日常生活中最常使用的交通工具。但随着汽车数量的上升，偷车这种犯罪行为在城市中也越来越常见。因此，随着车辆被盗的汽车数量的增加，用户的生活和工作带来了很大的麻烦，如车辆被盗的恐惧，或者他们自己的汽车的零件被盗，这成了的每个汽车用户的困扰。
基于上述原因，人们发明了汽车防盗器，汽车防盗器？就是当汽车发生状况时，可以及时通知车主采取措施，防止车辆被盗的一种装置。因此为了应对不断发生的盗车事件，汽车防盗器应运而生，这无疑是给汽车一族带来了福音。但是魔高一尺，道高一丈，随着汽车防盗系统的经常升级，小偷偷车手段也不断提高因此，为了加强其能力，防盗，汽车报警器需要持续改进和推广，以防止在最大汽车盗窃。
1.2、 研究的现状与意义
1.2.1、研究现状
汽车防盗器的发展历史由来已久，主要有三大类：机械式，电子式和网络式。这些汽车防盗器的产生，是随着科技的不断进步与盗车手段的不断升级而不断改进的。因此这些汽车防盗器的方式不同，结构也不同。
基本机械式防盗器，如我们常见的钩锁，变速挡锁等。这种防盗器一般是通过离合、转向盘、锁定制动或变档提速来防止汽车被盗，因此这种防盗器一般只能达到防盗而不能达到报警的作用。
电子式防盗器有以下几类：按键式、插片式和遥控式，它不仅可以通过发出声音来起到防盗报警的作用，而且还可以通过锁定点火或起动来防止车辆被盗。
网络式汽车防盗器，是日常生活中最常用的一中。其中因为GSM公众网的覆盖率最高，因此具有代表性的即是 GSM 无线通讯汽车防盗系统，而且这种防盗器可以使得汽车与车主互动，非常人性化。这种防盗器不仅拥有上述两种防盗器的所有功能，而且解决了车主对汽车监控在时间上和空间上的问题。更高级的车载防盗系统器还可以通过遥控器来遥控汽车，还带有振动侦测功能。随着汽车防盗器市场的不断扩大，人们对汽车防盗系统的更高的要求系统充分运用 GSM 移动通讯网络，通过数字通讯技术、数字通信技术，实现状态监控，调度，防盗报警，求助和报警，远程控制，跟踪和定位，移动目标的移动电话和其他功能。而更高科技一点的即是通过GPS卫星制作的GPS定位汽车防盗系统(或其他网络系统)，通过GPS定位之后，可以讲报警信息以及汽车的位置更加精准的传送给报警中心，但是这种报警器成本非常之高，设计非常之复杂，因此也只是未来汽车防盗器的一种高端发展趋势。
1.2.2、研究意义
选择本课题的研究意义如下所述：
1．相较于传统的汽车防盗报警器，这是一种新型的利用当今互联网资源的汽车报警器，引入单片机系统的理念，依靠GSM网络广泛的覆盖率，使得人们的生活更加与互联网相关。
2．将GSM模块添加到防盗报警系统中去，使得防盗报警更加迅速，从而也避免了以往传统报警器不断发出声音报警影响到居民生活的困扰。
能够将较高的系统能力在较低的硬件系统中得以完成，因此给网络式汽车防盗市场开辟出一条新路，更为完善和提高网络式汽车的功能打下坚实的基础。
1.3、 毕业设计任务
本课题来自移动公司，设计一种以单片机AT89S52为控制核心，采用 GSM通信模块，采用SW-18020P震动传感器的车载防盗系统。本系统具有极强的经济效益和现实意义。以下即是本文的主要任务以及主要学习技术：
1．深入解析和学习KEIL C 8.05 集成开发环境,并学习该软件设计的结束和要领。
2．仔细学习华为GTM900-B相关的AT指令命令集，并学习如何使用 AT89C52发送 AT 命令控制 GSM 短信模块，如何使用GSM模块发送短信进行报警。
3．学习Nokia5110显示屏的使用，以及复习单片机中的键盘的线翻转法的使用。
4．学习在硬件调试和软件调试中发现问题，并且调试整体系统使其达到所需要的目的。
第二章 系统方案论证
在上文我们论述了基于GSM车载防盗系统的背景和研究意义，下面我们队系统的方案选择进行论证。系统大致可以分为中心控制模块，GSM短信模块，液晶显示模块，键盘输入模块与汽车检测模块，而其中最重要的即是中心控制模块，中心控制模块负责了整个系统所检测到的信息处理和信息传递，因此是整个系统中至关重要的一部分，因此中心模块的芯片选择对于整个系统硬件部分是否能够运行良好非常重要，因此为了保证系统运行的可靠性，并且保证系统成本低廉，使用灵活，而且能够很好地发挥GSM无线通信网的优势，我们需要与其优势相配合的中心系统芯片，下文将对选定的两个方案进行讨论，并选出最终方案。
2.1、方案一
可以采用FPGA芯片作为中央处理控制电路，FPGA具备如下的优点：集成度高、体系结构和逻辑单元灵活、以及适用范围宽等特点。 不仅可以与PLD和通用门阵列兼容，而且还可在较大规模的电路中得以实现，灵活地编程。与门阵列等其它ASIC相比，它又具备设计制造成本低、设计开发周期短、开发工具先进、质量稳定、标准产品无需测试以及可实时在线检验等优点，它被广泛应用于产品的原型设计和产品生产（一般低于10000）。几乎所有的应用程序逻辑阵列，数字PID和中小规模集成电路的应用程序可以使用FPGA。
FPGA可以通过编程向GSM短信模块写入AT指令命令，来完成发送短信的功能，如GSM网络中心注册成功，预置SIM短信发送的内容，读取SIM卡上的电话号码等。而且许多淘汰的手机中也使用的是FPGA的芯片，因此使用起来方便又便宜。如下我们可以看到如图2-1所示，使用FPGA作为中心处理芯片的功能框图：
图2-1 基于FPGA芯片的系统总体功能框图
2.2、方案二
在这个方案中我们可以采用单片机来作为系统的中心控制模块，不同于FPGA，单片机设计的特点是以工业测控对象、环境、接口特点为设计点的，不仅能够增强系统的控制功能、使得工业环境下的可靠性有所提高、计算机系统的界面接口方便灵活。而且单片机有着许多优点：
1) 种类繁多，型号多样。模型来适应需求逐年扩大品种，使得该系统的开发有很大的自由选择。CPU可以分为4、8、16、32和64位，有些还采用RISC技术；
2) 高性能，大容量。一体化已经达到2000000以上的晶体管。总线速度已达几十微秒。总线工作速度已达数十微秒。工作频率在30MHz
3) 控制功能多，外部的借口得到延伸。本芯片内的功能已经概括了原属外围芯片的功能。当今除嵌入RAM、ROM存储器和I／O接口外，单片机已发展已经集成到一块CPU的芯片上，另外A／D、PWM、U ART、Timer／Counter、DMA、Watchdog、Serial Port
4) 低功耗。电源电压从5V降到3V、2V甚至1V左右。工作电流从mA级降到μA级。在生产工艺上NMOS用CMOS代替，并过渡到HCMOS；
5) 系统可以扩展与配置。对外部扩展电路与DB，AB，CB三总线结构，以促进各种应用系统。。专门开发的串行总线根据计算机网络系统的特点，多机系统。此外，还配有传感器，人机对话，多渠道的网络接口，以形成一个网络和多机系统。
由上可知，我们熟知单片机的优点，且单片机的市场价格便宜实用，选择多样，应用广泛，做系统的中心控制系统非常实用，如图2-2，我们可以看到单片机作为系统中心控制模块的系统功能图：
图2-2 基于单片机的系统功能图
2.3、方案选择
上文我们已经列出了系统的两种方案选择，对于中心控制模块的芯片可以分别选用FPGA芯片和单片机芯片，两种芯片都有自己的优点。对于FPGA而言，其最大的特征就是可以实现各种复杂的逻辑功能，但是对数据处理速度不够快。随着FPGA相比，单片机进行数据处理的要求都很高，特别是51单片机的编程软件，无需程序员，通过串行口或并行端口，你可以下载到单片机的程序，使用方便。因此从系统不需要复杂的逻辑功能，而且要求数据处理迅速，操作方便，经济使用等几个方面综合考虑，系统的中心控制模块选用单片机，因此系统选定的是方案二。
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