汽车防盗器设计毕业论文.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.72M 资料格式：doc 举报版权申诉

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1 引言

1.1 汽车防盗器的定义

1.2 汽车防盗器的类型和特点[1]

1.2.1 机械式防盗器

1.2.2 机电式防盗装置

1.2.3 电子式防盗器

1.2.4 GPS卫星定位汽车防盗系统

1.3 国内外汽车定位防盗装置的研发现状及本设计的意义

1.3.1 国内外汽车定位防盗装置的研发现状

1.3.2 汽车防盗定位系统优化设计的意义

2 GPS、 GPRS及DSP芯片介绍

2.1 GPS的相关介绍

2.1.1 GPS的概念

2.1.2 GPS在汽车防盗中的应用

2.2 GPRS的相关介绍

2.2.1 GPRS业务

2.2.2 GPRS 所具有的新特点

2.3 TMS320F240 DSP芯片和GPRS Modem

2.3.1 TMS320F240 DSP芯片介绍[2]

2.3.2 TMS320F240芯片特点

2.4 GPRS Modem介绍

3 汽车防盗系统硬件组成及功能

3.1 传感器系统[3]

3.2 报警系统

3.3 控制系统

3.4 通讯系统

3.5 监控中心

3.6 智能防盗监测系统的两种工作模式

4 汽车防盗系统电路设计

4.1 系统电路原理总图

5 汽车防盗系统的软件设计

5.1 软件设计总述

5.2 DSP中央处理器流程绘图

5.3 告警系统启动软件设计

5.5 传感系统软件设计

5.5.1 振动传感器流程图

5.5.2 热传感器流程图

5.5.3 滚珠式触发传感器流程图

5.5.4 断线式传感器流程图

5.6 GPS系统工作流程图

5.6.1 移动目标—监控中心

5.6.2 监控中心—移动目标

5.7 汽车防盗系统中的检错系统

5.7.1 传感器系统错误检测流程图

5.7.2 报警系统错误检测流程图

5.8 设计中附加的其他系统

5.8.1 四轮锁死系统

5.8.2 临时更换车主系统

结论

本设计是利用DSP芯片技术，结合GPRS移动通信网络和全球定位系统的新型汽车防盗装置。该设计可实现车

在本设计的实现过程中遇到了很多想到和想不到困难，在老师和同学的帮助下都一个个得到了圆满的解决，但由于

本设计正是适应现代社会的发展需要应运而生的，充分利用了现代社会的高科技技术，实现了系统的智能化和网络

致谢

参考文献

1 引言 1.1 汽车防盗器的定义汽车防盗器是一种安装在车上，用来增加盗车难度，延长盗车时间的装置，是汽车的保护神。它与汽车上的电路配接在一起，从而可以起到防止车辆被盗、被破坏，以达到保护汽车的目的。 1.2 汽车防盗器的类型和特点[1] 随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车手段，人们研制出各种方式、不同结构的防盗器，目前防盗器按其结构可分四大类：机械式、机电式、电子式和网络式。下面本节将对各类防盗器进行简单介绍。 1.2.1 机械式防盗器早期的汽车防盗器材主要是机械式的防盗锁。机械锁发展至今经过了数次技术升级，钩锁、转向盘锁和变速档锁等基本属于机械式防盗器，它主要是通过锁定离合、制动、油门或转向盘、变速档来达到防盗的目的，只防盗不报警。其优点是价格便宜，只需几十元至几百元便可买到，且安装简便，可以在一定程度上阻止盗车贼，或增加盗贼盗车的难度。缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。目前市场上推出了一种护盘式方向盘锁。这种锁使用时较为隐蔽，它有一层防锯防钻的钢板保护，材质比传统的拐杖锁坚固，锁芯也设计得更加精密，因而可靠性更高。但它的缺点是太大而不易存放。排档锁是目前车主最欣赏的防盗装置之一，这种防盗装置简便而又坚固，材质采用特殊的高硬度合金钢制造，防撬、防钻、防锯，且采用同材质镍银合金锁芯和钥匙，没有原厂配备的钥匙极难打开。如果钥匙丢失，可用原厂电脑卡复制钥匙。 1.2.2 机电式防盗装置随着科学的进步，出现了机电一体式的防盗装置（中央门锁）。中央门锁是以电信号来控制门锁的开启或锁止，并由驾驶员集中控制所有车门门锁的锁止或开启功能。中央门锁系统具有下列功能：当锁住(或打开) 驾驶员一侧车门门锁时，其它几个车门及行李厢都能锁住（或打开）；如用钥匙锁门同时也可锁好（或打开）其它车门和行李厢；在车内个别门锁需要打开时，可分别拉开各自门锁的按钮。 1.2.3 电子式防盗器为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。汽车电子 1

防盗系统是在原有中央门锁的基础上加设了防盗系统的控制电路，以实现汽车移动的同时能够报警的目的。电子防盗是目前较为理想的防盗装置。如果行窃者盗窃汽车或汽车上的物品时，防盗系统不仅具有切断起动电路、点火电路、喷油电路、供油电路和变速电路、将制动锁死等功能，同时，还会发出不同的求救声光信号进行报警，给窃贼一个精神上的打击，以阻止窃贼行窃。插片式、按键式和遥控式等都属于电子式防盗器。遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠而且方便。随着科技的快速发展，遥控式汽车防盗器还增加了许多方便实用的附加功能，如：遥控中央控制门锁、遥控送放冷暖风、遥控电动门窗及遥控开行李舱等。现在市场上已有双向功能的电子防盗器，这种防盗器不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主，例如车辆可以自动向车主报告车门被开启或车窗玻璃被破坏等情况。但是电子防盗器普遍存在误报警现象，因此它也没有从根本上解决车辆丢失问题。 1.2.4 GPS卫星定位汽车防盗系统 GPS卫星定位汽车防盗系统(或其他网络系统)，能够将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心，具有车辆定位、遥控熄火、网络查询及跟踪、车内监听、路况信息查询、人工导航等多种功能，是全方位的防盗系统。GPS 卫星定位汽车防盗系统属网络式防盗器，它主要靠锁定发动机的点火或起动达到防盗的目的，同时还可通过GPS卫星定位系统，将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心。GPS卫星定位系统可以在全国范围内实时监测车辆位置，还可以通过车载移动电话监听车内声音，必要时可以通过手机关闭车辆油路、电路并锁死所有门窗。如果GPS防盗器被非法拆卸，它还能够自己发出报警信息。从以上GPS卫星定位系统的特点可以看出，它必将能够在汽车防盗技术上展现出自己特有的才能。 1.3 国内外汽车定位防盗装置的研发现状及本设计的意义 1.3.1 国内外汽车定位防盗装置的研发现状目前,国际上流行的基本上是电子式汽车防盗产品，如汽车识别钥匙、电子编码点火钥匙、生物特征电子锁等,它具有很好的性价比，在市场上占有绝对优势。欧盟规定各厂商生产的所有新车从1997年开始都必须配备电子防盗装置，并经过过渡期后，将此规定变成法律限期强制施行。据统计，未装电子防盗装置的汽车被盗率高达万分之四十，而装有电子防盗器汽车的被盗率仅为万分之四点五！机械锁是最早的汽车防盗锁,现已很少单独使用,主要与电子式、芯片式联合使用，但目前我国汽车防盗还是以机械式为主。机械式防盗装置是目前市面上最 2

简单、最廉价的防盗装置,但存在使用复杂、容易被破坏的缺点。从20世纪70年代至今，以轿车为突破口，汽车锁已由初期的机械控制发展成现在的电子密码- 遥控呼救- 信息报警系统，且防盗功能有很大提高。总体来看，国内的汽车防盗技术水平仅为国际20世纪90年代后期水平，国内制动器防盗装置的开发实验技术并形成大批量生产的厂商只有几家，且防盗装置一般都存在报警范围小、只能实现本地报警；不能实现远程控制，只能实现单纯报警，不能实现跟踪控制等缺点。除此之外，国内制定的汽车防盗法规不够健全，执行不够严格；生产企业对汽车防盗的认识不够重视，资金投入不足，这些都造成国内汽车防盗水平相对落后，不能适应我国汽车发展对汽车防盗技术的需求。因此，我国汽车防盗产品的升级换代势在必行，汽车防盗必将进入一个调整发展的新时期。在网络式防盗方面，美国、日本、德国、加拿大等国家和地区在开发轿车导航系统方面已广泛采用了GPS技术，在汽车防盗方面应用GPS技术也已取得很好效果。GPS具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、遥控熄火、车内监听、抛锚救援、人工导航等多种功能；GPS具有技术先进、市场潜力大、社会和经济效益高等特点。同发达国家相比，我国在汽车网络式防盗方面的研究已经起步并已取得较快进展，但目前一些公司还只是利用GPS的定位功能，将GPS技术应用于汽车防盗的研究仍有待进一步的发展。 1.3.2 汽车防盗定位系统优化设计的意义随着经济的飞速发展，汽车作为人类重要的交通工具正在迅速增加。然而，现代科技的发展促使犯罪分子的作案手段不断提高，汽车被盗事件也越来越多。为了防止汽车被盗，科研工作者们研制开发了很多汽车防盗新产品，各种防盗装置相继产生并被广泛运用。目前,防盗技术已与安全、环保、节能一起被列为汽车技术发展的四大课题。20世纪90年代以来,汽车防盗技术得到了迅速发展，而汽车定位防盗系统作为一种全新的定位概念则应运而生，它成功地依托GPS系统与GPRS通讯网络，进行手机与汽车的智能联动来实现定位与防盗，从而使汽车的安全系数大幅度提高。相信本设计经过更换芯片、增加功能等进一步优化后会给汽车的安全问题带来巨大的改观。 2 GPS、 GPRS 及 DSP 芯片介绍 2.1 GPS 的相关介绍 GPS是一个网络系统，它由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成，卫星星座连续不断的发送动态目标——汽车的三维位置、速度和时间信息给用户接收机。接收机从接收到的反馈信息来获知汽车当时所处的位置。 3

2.1.1 GPS 的概念 GPS 是 Global Positioning System 的缩写，意思为全球定位系统，包括 24 颗人造卫星与五个地面站，从而提供精确定位。在此基础上，在融合不同的功能，最终实现跟踪、防盗和导航的功能。 2.1.2 GPS 在汽车防盗中的应用全球定位系统（GPS）防盗技术可以说是汽车防盗史上的里程碑。因为GPS 一改传统防盗器的被动、孤立无助的被动式服务，能为车主提供全方位的主动式服务。监控中心的服务人员为车主提供2 4 小时全天候服务。GPS具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、遥控熄火、车内监听、抛锚救援、人工导航等多种功能；除了提供安全服务外，GPS还可以为车主提供增值服务，如紧急救援、送水、送油、订票等。专家们认为，具有网络报警功能的GPS反劫防盗产品将是未来汽车防盗产品发展的主流方向。 2.2 GPRS的相关介绍 2.2.1 GPRS业务 GPRS( General Packet Radio Service 通用无线分组业务) 作为第二代移动通信技术( GSM) 向第三代移动通信(3G) 的过渡技术，是由英国BTCellnet 公司早在1993 年提出的，是GSMPhase2+(1997年) 规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。GPRS 在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在软件和硬件上都进行了升级，形成了一个新的网络逻辑实体，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，它以分组交换技术为基础，用户通过 GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E- mail、进行Internet 浏览等。GPRS 是一种新的GSM数据业务，它在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25服务。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效地利用。GPRS技术提供的160 kb/s的极速传送功能几乎能让无线上网达到公网ISDN的效果，从而使 “ 随身携带互联网”的功能得以实现。 2.2.2 GPRS 所具有的新特点第一，永远在线。GPRS Modem开机就能自动附着到GPRS网络上，并与数据中心建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据，具有很高的实时性。第二，按流量计费。GPRS Modem一直在线，并按照接收和发送数据包的数 4

量来收取费用，没有数据流量传递时不收费用。第三，高速传输。GPRS网络的传输速度最快能达到160 kb/s，速率的高低取决于移动运营商的网络设置，根据中国移动的网络情况，目前可提供20 kb/s ～ 40 kb/s 的稳定数据传输。第四，组网简单、迅速、灵活。GPRS无线DDN系统可以通过Internet网络随时随地构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络，为广大中小用户提供安全、稳定的服务。第五，防雷击。由于采用中国移动的GPRS数据业务，该业务在不影响上网的前提下，GPRS Modem的发射功率非常小，天线非常短，而且无需高架，克服了有线传输和无线电台传输容易受到雷击而使设备损坏的缺点。 2.3 TMS320F240 DSP芯片和GPRS Modem 2.3.1 TMS320F240 DSP芯片介绍[2] 本设计中，系统选用了 TMS320F240 DSP 芯片，现对芯片简单介绍如下： TMS320F240是TI(Texas Instruments)公司DSP产品中的一位新成员，它把具有低功耗、高性能处理能力的TMS320C2XX的核心CPU与为电机控制应用优化的几个先进外围设备结合在一起，从而使TMS320F240成为应用于电机控制的理想微处理器。 2.3.2 TMS320F240芯片特点采用TMS320C2XX内核；有32位中央逻辑运算单元 (CALU )；内含32位累加器 (ACC)； 16位×16位并行乘法器；８个16位辅助寄存器；具有50ns(20MIPS)指令周期；含544字节16位在片数据／程序双向RAM；带有16ｋ字节FlashEEPROM；双向10位串行数模转换器的采样速率可达166kHz；具有28个独立可编程、复用I/O脚；有串行外设接口 (SPI)和SCI接口；强大的事件管理器；（1）12 路比较PWM通道，其中9路为独立。（2）3个16位通用定时器，共有6种模式。（3）3个具有死区功能的全比较单元。 5

（4）4个捕获单元。其中两个具有直接连接正交编码器脉冲的能力。带有实时中断的看门狗电路；支持JTAG硬件仿真； TMS320F240采用哈佛结构，流水线操作，大大提高了指令执行速度。在加上优化的 CPU结构，从而使指令执行速度更快的得到提高。TMS320F240 的指令系统与其它数字信号处理器一脉相承，它提供了丰富的“乘累加”指令；这使得电机控制中的数字滤波(如 IIR、FIR 等)的实现更加方便快捷。 2.4 GPRS Modem 介绍本系统选用了西门子的MC35i模块。MC35i是新一代GSM/GPRS双模模块，它采用紧凑型设计，完全兼容上一代的TC35产品，为用户提供了简单、内嵌式的无线GPRS 连接。MC35i的GPRS永久在线功能提供了最快的数据传输速率, 其体积小、功耗低, 能提供数据、语音、短信、传真功能, 可广泛用于遥感测量记录传输、远程信息处理、电话。MC35i作为理想解决方案的高速数据传输能广泛应用于POS终端机和扫描器、安全系统、远程遥测和信息处理系统、跟踪管理系统、交通控制和导航系统、便携式控制装置、GPRS Modem支持GSM900/GSM1800 双频，支持GRPS Class8/ClassB，AT指令直接控制，CSD状态下最大速率14.4 kb/s， GPRS状态下行最大速率85.6 kb/s。 3 汽车防盗系统硬件组成及功能基于 GPRS 移动通讯网络的汽车智能防盗定位系统主要由信号采集系统、报警系统、控制系统、通讯系统等组成。另外，本设计增加了一个四轮锁死系统，该四轮锁死系统由 DSP 芯片进行控制，当芯片输出控制信号后，继电器根据控制信号控制电机，使电机带动抱闸而达到四轮锁死的目的，该系统在开启防盗系统后便自动启动，从而实现了多重防盗，使汽车的安全系数得已提高。本系统的工作原理主要是：传感器负责采集信号，在本设计中每一种信号有两个或两个以上不同种类的传感器负责采集，以保证当一个传感器损坏后不会影响系统的工作。当其中任何一个传感器检测到信号不正常时，传感器就会把信息告知中央处理系统，当中央处理器判定为有用的告警信号后就会立刻启动报警系统。在本设计中，报警系统由 GPS 系统、视频系统和声光告警系统三部分组成。当中央处理器发出启动报警系统的命令后，这三部分便会同时启动，其中 GPS 系统负责判断并采集汽车的位置信息，视频系统负责记录偷车人的声音和相貌以给公安机关破案提供线索和证据，声光告警系统则会发出刺耳的鸣叫和亮光以惊吓偷车人使其放弃偷车。在本防盗系统中通讯系统起着重要的作用，它负责把 GPS 系统搜集到的汽车定位信息和视频系统采集到的声音图像等信息传送给监控中心和 6

车主，以使监控中心能及时的采取措施，如查询汽车现在的位置，切断汽车油路等。本设计正是把以上的系统有机的结合在一起而使防盗功能得以实现。其系统的逻辑框图如图 3.1 所示：传感器系统热传感器四轮锁死系统通讯息统系统振动传感器 DSP 中央处理器断线式传感器 GPS 系统滚珠式触发传感器视频系统声光告警系统报警系统车载通讯装置（包括 GPRS Modem 和 SIM GPRS 无线网 Internet 网络监控中心 G P R S 手机图 3.1 汽车防盗定位系统逻辑图 3.1 传感器系统[3] 信号采集是利用传感器感受外界对车辆的作用，对有效信号进行检测与采集，并报告中央处理器进行判断处理以达到感知车辆受损和被盗状况的目的。通常车辆受损坏和被盗有以下几种形式：（1）车身、车门、车窗遭到碰撞或者敲击。（2）车门、发动机盖、后货箱门、油箱盖遭到非正常开启。(包括撬动、防盗功能未解除时用钥匙开启) （3）电气线路受损，是指盗车者进入车后，通过破坏电器线路来启动车辆。（4）未解除防盗功能时车辆启动，或是用偷配钥匙开启车辆。（5）未解除防盗功能时拖动车辆或使车辆升离地面。根据以上车辆受损坏和被盗的几种形式，本设计特采用振动传感器、断线式传感器、滚珠式触发传感器和热传感器等来检测汽车车身的安全状况，且每种状况均由两种或两种以上传感器检测负责检测，因此做到了某种传感器的损坏不会影响系统正常的工作。在本防盗系统中，传感器是系统中的关键器件，起着感知车辆状况的重要作用。现把各传感器检测电路在车中的功能和作用简单介绍如下： 7

（1）振动传感器检测电路该传感器的功能是将车辆所受外界作用的机械能转换为电信号。其作用是感受车身或车窗是否受到外界机械碰撞；汽车是否被非法升起，监测轮胎与轮毂之间的压力状态;监测驾驶座是否受压。（2）断线式传感器报警检测电路用于检测车门、后货箱门、发动机盖和油箱盖开启状态。（3）电磁继电器检测电路（包含在四轮锁死系统）用于控制发动机点火。继电器的开关可方便地切换到正常启动和防盗报警两种状态。同时对电气线路进行监测。（4）滚珠式触发传感器检测电路监测车辆是否被拖动，当车辆被非法拖动时，传感器中的滚珠会发生振动或者滚动，进而产生电信号。（5）热传感器检测电路车内失火报警。 3.2 报警系统本设计中的报警系统包括视频设备、GPS 定位系统和声光告警系统三部分，现把这三部分的功能和作用介绍如下：（1）视频设备当任何一种报警信号产生时该设备将会被启动，以进行全程拍摄，并将拍摄到的照片或视频资料通过 GPRS Modem 以短信或视频的形式发送至用户手机或车辆监控中心联网的计算机上，便于向警方提供盗贼的线索，有利于公安机关尽快破案。（2） GPS 定位系统 GPS 定位系统用于汽车被盗后确定汽车所在的位置。在汽车上安装有 GPS 接收机，GPS 接收机通过接收任意 4 颗卫星播发的导航信息，便能够换算出自身的位置和时间信息。接收机将换算出的信息以输出时间误差小于 50ns 的 1Hz 脉冲信号并通过 RS-232 接口传送给监控计算机。（3）声光告警系统当传感器采集到有用信号并经中心系统处理判定为告警信息时，声光告警系统便会启动以引起过路人的注意和恐吓偷车人，使偷车人放弃偷车。 3.3 控制系统当车内出现火灾或有人非法打开车门等情况时，传感器将信号送给控制系统 (DSP 系统)，该系统进行数据判断、处理等操作后决定是否发短消息、(含报警信 8

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