汽车防盗控制系统的设计毕业设计.doc
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1、摘 要随着人们生活水平的提高,汽车已逐步进入家庭,对汽车防盗的要求越来越高,并且无线技术的不断发展,使得防盗系统的设计更加灵活、安全、方便、可靠。本系统由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。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;主机能够检测多个触发源自动报警并且同步通知GPRS手机,能根据GPRS手机的设定执行相应的功能,还具有自动上下锁、中控锁自动化、自动恢复、紧急解除等功能。自定义无线通信协议,协议数据采用PWM编码,使用 FSK调制和解调方式。关键词: 报警 控制 通讯 定位
2、AbstractWith peoples living standard has gradually improved. the car into the family, for the theft of becoming more and more, and wireless technology are developing steadily, the design of the system more flexible, safe, convenient and reliable. this system by gprs mobile communications networks of
3、 the intelligent the location of the signal collecting systems, alarm systems and control systems, communication, consisting. Gps with the location, the police, the network, the remote control and surveillance and sputter when the car broke down, and navigation of the manual function ; host can dete
4、ct a source of auto alarm triggered the phone, and synchronous GPRS from GPRS the set of functions carried out, with the lock and lock up in the automation, automatic control, disarmament and other features. the custom wireless communications protocol agreement, the data used, the use of pwm code mo
5、dulation, and demodulation fsk way.Keywords: To alarm Control Communication Location目录第一章 绪论1第一节 选题背景1第二节 汽车防盗系统硬件组成及功能1第二章 汽车防盗系统硬件设计3第一节 DSP中央处理器的选择及相应接口电路的设计3第二节 传感器系统5第三节 报警系统8第四节 控制系统9第五节 通讯系统9第六节 监控中心10第七节 智能防盗监测系统的两种工作模式11第三章 汽车防盗系统的软件设计12第一节 系统软件总体设计12第二节 DSP中央处理器工作流程的设计13第三节 报警系统软件设计14第四节 通
6、信系统软件设计15第五节 传感系统软件设计16第六节 GPS系统软件设计19第七节 汽车防盗系统中的检错系统20结 论23致 谢24参考文献25第一章 绪论第一节 选题背景汽车日益成为人们生活中不可缺少的部分,然而,令汽车用户担忧的是车辆被盗现象呈逐年上升趋势。本文旨在设计一个方便可靠,功能强大的汽车报警器。当汽车遭遇到危险情况时,立即启动警报,同时发送相应信息到指定的手机上,通知车主有异常情况。车主可以通过手机监听车内情况并控制汽车,以有效地防止汽车被盗。此外,若在车内加一个紧急按钮,不仅可以在车主遇到抢劫或其他危险情况时,向外界求助,也可以帮助警方对车子进行定位。考虑到时间和成本问题,本文
7、仅针对振动信息的检测、车辆信息的传输与控制问题进行重点研究。第二节 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。本系统的工作原理主要: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。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
8、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1.1所示。图1.1 汽车防盗系统逻辑图第二章 汽车防盗系统硬件设计第一节 DSP中央处理器的选择及相应接口电路的设计一、 TMS320F240 DSP芯片和GPRS Modem (1) TMS320F240 DSP
9、芯片介绍本设计中,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) 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;具有50ns(20MIPS)指令周期;含544字节16位在片数据程序双向RAM;双向1
10、0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;12 路比较PWM通道,其中9路为独立。3个16位通用定时器,共有6种模式。3个具有死区功能的全比较单元。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。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。
11、二、DSP串行接口本系统以DSP为控制芯片,由GPS模块、GPRS无线通信模块以及必要的辅助电路组成一个基于DSP芯片的具有汽车定位防盗功能的系统, 其电路原理框图如图2.1所示。在此系统中DSP通过串口对GPS和GPRS 模块进行控制,在连接使用时,GPRS模块与DSP本身的串口连接, GPS模块则利用8251 扩展一串口,通过这一串口与DSP芯片进行连接使用。检测控制及其辅助电路都可以直接使用DSP的I/O口。TMS320F240的I/O端口都具有复用功能,此时,只需要在控制器寄存器中设置使I/O做通用的I/O即可。开机运行初始化后,系统将处于不停地接收汽车位置信息的状态中,同时系统也在等
12、待检测状态和接收用户查询的消息中断。一旦有中断产生,控制器就会转移到相应的中断子程序中去处理该程序。若系统的设防信号无效,则控制系统不进行上述操作。图2.1 DSP串行接口电路图框 三、DSP芯片存贮器的扩展电路TMS320F240 有两种运行方式2,即MP和MC方式。在MC方式下,片上FLASH 可以访问,而在在MP方式下,片上FLASH不可访问,用户必须提供64K 的程序空间和64K的数据空间。下面我们分析一下TMS320F240至外部存贮器的接口。TMS320F240与存贮器的外部接口的关键信号见图2.2。其中程序选择信号PS 可以直接连到片选端。本人选用了ISSI 公司的IS61C10
13、24作为DSP芯片的外部存贮器,IS61C1024 是128K8 位的高速SRAM,片选访问时间仅为12ns,完全满足TMS320F240的高速处理要求。由于IS61C1024 数据宽度为8 位,因此选用2片并行使用。图2.2 IS61C1024接口电路图第二节 传感器系统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:车身、车门、车窗遭到碰撞或者敲击。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)。电气线路受损,是指盗车者进入车后,
14、通过破坏电器线路来启动车辆。未解除防盗功能时车辆启动,或是用偷配钥匙开启车辆。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:(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
15、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。本设计使用的是YD69正反转测量霍尔双通道传感器。如图2.3。图2.3 YD69正反转测量霍尔双通道传感器(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。本设计用的是断线式传感器如图2.4。图2.4断线式传感器(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。本设计使用的是通用继电器类-842,如图2.5。图2.5通用继电器类-842(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
16、中的滚珠会发生振动或者滚动,进而产生电信号。本设计使用的是霍尔转速传感器,如图2.6。图2.6霍尔转速传感器(5)热传感器检测电路车内失火报警。本设计使用的是DOCOROM温度传感器,如图2.7图2.7 DOCOROM温度传感器第三节 报警系统本设计中的报警系统包括GPS定位系统和声光告警系统二部分,现把这二部分的功能和作用介绍如下:(1) 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
17、传送给监控计算机。(2) 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。RT0100是一个可以产生单一报声的晶体电路。工作电压2-5V,CMOS技术制造,内建RC振荡电路,低静态电流。1、2脚是振荡电路输入;3脚控制7、8脚频率的输出,如果接低则不输出频率,如果接高输出; 4脚为地端;7、8报警信号频率输出端,可接两个报警源;6脚电源,并通过单片机的引脚SP来控制;5脚悬空。如图2.8所示。图2.8声音报警控制电路第四节 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
18、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、(含报警信息和汽车位置息等)图片或视频信息给用户手机或者控制中心。然后,用户或者控制中心可以远程控制车辆,也可以利用GPRS通过互联网进行数据传输,还可以不通过互联网而通过移动的数据中心进行数据的转发。第五节 通讯系统通讯系统包括车载通讯装置(包括GPRS Modem和SIM卡),该装置利用GPRS通讯网络和Internet网络进行信息传送。该系统主要功能是将车辆状况信息及时传达给车主或控制中心,以便于及时采取适当的措施来保证车辆的安全。车载通讯装置主要有两种功能:其一,按照预先设定好的报警模式将信息发送至用户或控制中心。其二,接收用户
19、或控制中心发出指今,进而控制车辆。GPRS通讯网络和INTERNET网络作为数据传输的载体,应符合AT指令和TCP/IP协议。一、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。二、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。(1) GPRS Modem介绍 本系统选
20、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
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