基于單片機(jī)的汽車防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)【2張cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于單片機(jī)的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成 績 年 月 日 摘 要 為防止汽車被盜，防盜報(bào)警器的使用已非常普遍，在針對過去設(shè)計(jì)電子報(bào)警器僅用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，功能性單一且報(bào)警效果不佳的缺點(diǎn)。本文基于在成熟的GSM網(wǎng)絡(luò)平臺，設(shè)計(jì)了一套實(shí)用性強(qiáng)的防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳感器、微處理器、GSM模塊、GSM網(wǎng)絡(luò)、用戶手機(jī)等。當(dāng)防盜模式啟動后，系統(tǒng)中的傳感器便處于工作狀態(tài)。一旦檢測到相應(yīng)的干擾信號，防盜報(bào)警系統(tǒng)便被觸發(fā)，微處理器控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合判斷后，通過網(wǎng)絡(luò)將短消息發(fā)送至用戶手機(jī)，告知車輛正遭到外部入侵。 本文對汽車遠(yuǎn)程控制防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，然后論述了以89C51微控制器為核心地硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)包括GSM芯片外圍單元、單片機(jī)控制系統(tǒng)電路、傳感器的選型等等。軟件設(shè)計(jì)包括整體流程，若干子程序模塊。 關(guān)鍵詞：防盜報(bào)警； GSM； 傳感器； 短消息； Abstract In order to prevent the car from being stolen, the use of burglar alarm is very common, in the past, the design of electronic alarm only use single chip to achieve, the single function and the alarm effect is not good.This article is based on mature GSM network platform, design a practical anti-theft system. This system includes sensors, the microprocessor, the GSM module, the GSM network, the user handset peacefully and so on. After the security pattern start, in the system sensor examination module then is at the active status. Once examines the corresponding unwanted signal, the security alarm system is then triggered, after the microprocessor control system carries on the synthetic judgment, through the GSM network the short news transmission to the user handset, informs the vehicles to encounter exterior invasion. The article has carried on the project design to the automobile long-distance control security alarm system. Then it has discussed the hardware and software system designs that use 89C51 microcontroller as the center. The design of hardware circuit includes the peripheral unit of GSM chip, the monolithic integrated circuit control system electric circuit, the sensor shaping and so on. Software design including system software overall flow, several subprogram modules. Keywords: Guard against theft and alarm; GSM; sensor; Short Message 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 課題研究的目的及意義 1 1.1.1 汽車防盜報(bào)警設(shè)計(jì)的提出背景 1 1.1.2設(shè)計(jì)的意義及目的 1 1.2 防盜報(bào)警器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.2.1 國內(nèi)防盜報(bào)警研究現(xiàn)狀 1 1.2.2 國外防盜報(bào)警研究現(xiàn)狀與國內(nèi)的差別 2 1.2.3防盜報(bào)警器的發(fā)展趨勢 2 1.3 研究內(nèi)容和方法 4 第2章 系統(tǒng)構(gòu)建與方案設(shè)計(jì) 6 2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路和構(gòu)成 6 2.1.1 報(bào)警電路概述 6 2.1.2 報(bào)警器原理 7 2.2 系統(tǒng)的基本工作過程與說明 8 第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 10 3.1 震動電路的特性及設(shè)計(jì) 10 3.1.1 傳感器的選擇 10 3.1.2 ADXL202的測量原理及電路的設(shè)計(jì) 12 3.2 利用微波多普勒傳感器對入侵范圍進(jìn)行監(jiān)測 14 3.2.1微波多普勒傳感器的原理 14 3.2.2 微波多普勒傳感監(jiān)測應(yīng)用電路 14 3.3 利用霍爾開關(guān)對車門進(jìn)行監(jiān)控 16 3.3.1 霍爾傳感器 16 3.3.2 霍爾器件的選擇 17 3.3.3 霍爾器件的應(yīng)用 18 3.4 通信模塊的設(shè)計(jì) 18 3.4.1 GSM短信業(yè)務(wù) 18 3.4.2 GSM模塊的選擇 21 3.4.3 AT指令 22 3.4.4 串口RS-232 23 3.5 單片機(jī)的選擇及外圍電路的設(shè)計(jì) 27 3.5.1 單片機(jī)的選型及特點(diǎn) 27 3.5.2 存儲電路 28 3.5.3 語音報(bào)警電路 29 3.5.4 閃光報(bào)警電路 30 3.5.5 電源設(shè)計(jì) 31 3.5.6 鍵盤設(shè)計(jì) 34 第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 35 4.1 系統(tǒng)軟件流程 35 4.2 系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì) 35 4.2.1 主程序設(shè)計(jì) 35 4.2.2微波報(bào)警中斷子程序 36 4.2.3 GSM報(bào)警控制流程 37 第5章 系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 39 5.1 系統(tǒng)硬件抗干擾措施 39 5.2 系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù) 40 總結(jié)與展望 41 全文總結(jié) 41 展望 41 參考文獻(xiàn) 43 附錄 45 致 謝 53 第1章 緒論 1.1 課題研究的目的及意義 1.1.1 汽車防盜報(bào)警設(shè)計(jì)的提出背景 近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車己迅速成為人們的工作、生活中不可缺少的代步工具，但車輛的頻繁被盜又成為當(dāng)今普遍關(guān)注和急需解決的社會問題。雖然汽車防盜器市場潛力很大，通過本人調(diào)查分析可知現(xiàn)有的防盜產(chǎn)品都有著一些缺點(diǎn)，如防盜效果差、安裝不方便、聲光污染大、維護(hù)不便和價(jià)格昂貴等。并且這類防盜產(chǎn)品的報(bào)警功能都是基于單純的“防盜”要求，但是隨著科技的發(fā)展，汽車防盜的發(fā)展方向是智能程度更高的芯片式和網(wǎng)絡(luò)式方面發(fā)展。微電子技術(shù)、汽車總線技術(shù)和無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展為我們在完善汽車防盜技術(shù)上提供了新思路。 1.1.2設(shè)計(jì)的意義及目的 此課題的研究意義在于利用GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，從而用于對汽車運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。重點(diǎn)探討通過采用單片機(jī)控制GSM模塊進(jìn)行短信息收發(fā)的實(shí)現(xiàn)過程，其低投人、高效率的特性帶動起一個(gè)全新的通訊技術(shù)的推廣應(yīng)用，而且隨著無線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，短消息的應(yīng)用將進(jìn)一步適用于3G網(wǎng)絡(luò)。因此，研究汽車遠(yuǎn)程防盜報(bào)警系統(tǒng)具有較好的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場前景。 1.2 防盜報(bào)警器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.2.1 國內(nèi)防盜報(bào)警研究現(xiàn)狀 改革開放以后咱們對外開放，國外的一些名牌產(chǎn)品，比如安定保、CK等，陸續(xù)打入了中國市場。對國內(nèi)的企業(yè)而言一方面是挑戰(zhàn)，另一方面是促進(jìn)。通過這二十幾年改革開放以來的發(fā)展情況，應(yīng)該說我們國家在這方面的發(fā)展速度還是很快的。目前我們國家在報(bào)警主機(jī)方面、視頻系統(tǒng)方面，出入口控制系統(tǒng)方面，都已經(jīng)達(dá)到了一定的規(guī)模。而且國產(chǎn)化的比例現(xiàn)在占的越來越大。在不久的將來我們會趕上發(fā)達(dá)國家的。而且從發(fā)展前景來看，我們的一些產(chǎn)品不僅會在國內(nèi)暢銷，而且還會打入國際市場。目前對于我們國家的出口量來講，電子產(chǎn)品大概占國內(nèi)整個(gè)出口的60％，所以，從這個(gè)角度來看，從國內(nèi)現(xiàn)在的發(fā)展趨勢來看，一旦這些產(chǎn)品達(dá)到了規(guī)模生產(chǎn)，質(zhì)量的可靠性、穩(wěn)定性更好的情況下會打入國際市場。所以，從這方面來看，前景是不錯(cuò)的。 1.2.2 國外防盜報(bào)警研究現(xiàn)狀與國內(nèi)的差別 一方面很多國外是規(guī)?；a(chǎn)。因?yàn)橐?guī)?；a(chǎn)，它的自動化、智能化程度很高。一個(gè)是成本降低，一個(gè)是質(zhì)量的可靠性提高了。目前我們生產(chǎn)規(guī)模這個(gè)角度還不如國外。第二方面管理上。國外在經(jīng)營管理的理念上，在某些方面比我們先進(jìn)一些。所以，我們在管理方面還是有待進(jìn)一步的提高。第三個(gè)人員的素質(zhì)問題。相對來看我們的人員素質(zhì)問題進(jìn)步很大，尤其是年輕一代，在國家的培養(yǎng)，在自己的努力下，應(yīng)該說在專業(yè)基礎(chǔ)能力方面來看還是實(shí)力很強(qiáng)，缺乏的是經(jīng)驗(yàn)。所以，我們從這三方面努力會很快縮短這、些差距，甚至在某些方面還要比國外先進(jìn)一些。從規(guī)模上來看，國內(nèi)的報(bào)警廠家非常多，國外的報(bào)警偏重于專業(yè)性場合，像文博、公安、銀行、證券，面向?qū)I(yè)性。而國內(nèi)廠家目前的開發(fā)更多面向民用市場，比如家庭、小區(qū)，這兩個(gè)定位不太一樣。畢竟國外做報(bào)警時(shí)間比較久，產(chǎn)品比較全，生產(chǎn)專業(yè)化，國內(nèi)跟國外比差距比較大。目前隨著量不斷增加，各方面的差距逐步縮短。尤其是今年中國安防行業(yè)有一個(gè)比較大的特點(diǎn)，因?yàn)槲覀円郧熬O(jiān)控都是國外進(jìn)口，但是隨著中國這些年十幾、二十年的消化以后，中國已經(jīng)初步具備了出口的趨勢。我國的產(chǎn)品已經(jīng)在報(bào)警方面做得相當(dāng)有特色，而且現(xiàn)在確實(shí)有些企業(yè)，比如廣東的一些企業(yè)已經(jīng)在批量出口，可能現(xiàn)在用的國外產(chǎn)品很多都是中國人造的。這也反映了內(nèi)外的趨勢，差距尤其是技術(shù)上的差距在縮小。大的差距還是在品牌運(yùn)作上，在管理，在整個(gè)公司執(zhí)行上有差距。技術(shù)上面越來越接近了。 1.2.3防盜報(bào)警器的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為對付不斷升級的盜車的手段，人們研制開發(fā)了不同方式結(jié)構(gòu)的防盜器[1]。 第一代是機(jī)械式防盜器： 主要分為方向盤鎖和排擋鎖兩大類。它主要是靠鎖定離合、制動、油門或轉(zhuǎn)向盤、變速擋來達(dá)到防盜的目的，但只防盜不報(bào)警。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，安裝簡便。缺點(diǎn)是防盜不徹底，每次拆裝比較麻煩，不用時(shí)還得找地方放置。有時(shí)車主會給車輛裝上數(shù)種機(jī)械式的防盜器，據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，這樣做可以在一定程度上嚇阻盜車賊，或增加盜賊被發(fā)現(xiàn)的可能性。此類產(chǎn)品防盜性能極低，現(xiàn)在市面上已經(jīng)很少單獨(dú)使用。 第二代是電子式防盜器： 為了克服機(jī)械鎖只防盜不報(bào)警的缺點(diǎn)，電子報(bào)警防盜器應(yīng)運(yùn)而生。它主要靠鎖定點(diǎn)火或起動來達(dá)到防盜的目的，同時(shí)具有防盜和聲音報(bào)警功能。遙控式汽車防盜器的特點(diǎn)是可遙控防盜器的全部功能，可靠方便，可帶有振動偵測門控保護(hù)及微波或紅外探頭等功能。現(xiàn)在市場上還出現(xiàn)有雙向功能的電子防盜器，這種防盜器在一定距離內(nèi)不僅能由車主遙控車輛，車輛還能將自身狀態(tài)傳送給車主，例如哪一側(cè)的車門被開啟或車窗玻璃破壞等。但是這類防盜器普遍存在誤報(bào)警現(xiàn)象，而且也沒有根本上解決車輛丟失問題。此類防盜器具有一定的防盜功能，超出有效距離和無人看管時(shí)，其防盜功能也將喪失貽盡。 第三代是芯片式數(shù)碼防盜器： 它多數(shù)用于汽車原配防盜器，雖然解決了第二代防盜器的防解碼功能，但還是擺脫不了距離的限制。小偷手段的升級，所以很多裝有原配防盜器的汽車被盜走，包括高擋轎車如寶馬、奔馳也時(shí)有被盜走的報(bào)道。 第四代是網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)： （1）GPS系統(tǒng)全稱為"全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)"。其主要用于汽車的導(dǎo)航與定位而衍伸出來的輔助防盜功能，它的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)了解集團(tuán)車隊(duì)內(nèi)每臺車輛所處位置，以便有效監(jiān)督。它主要是車輛被盜后通過服務(wù)中心來控制或定位來尋獲車輛，是在警情發(fā)生后的"追盜"手段。GPS防盜的缺陷主要有：一是沒有建立衛(wèi)星定位地面監(jiān)控中心的地區(qū)GPS無法工作；二是由于衛(wèi)星數(shù)量有限，信息掃描覆蓋存在一定"盲區(qū)"，從而使監(jiān)控實(shí)際上經(jīng)常處于間斷"丟失"狀態(tài)；三是價(jià)格一般都在數(shù)千元以上，而且每年還得支付幾百至上千元的服務(wù)費(fèi)，使車主增加額外負(fù)擔(dān)，令普通百姓望而卻步。因其是通過信息報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全和警情傳達(dá)不直接，使其防盜性能大大降低，所以裝了GPS汽車被盜屢屢發(fā)生。 （2）GSM網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)（以廣東深安GSM汽車防盜器為代表）是利用GSM全球移動網(wǎng)絡(luò)對汽車進(jìn)行24小時(shí)即時(shí)無限距離監(jiān)控，并能在發(fā)生警情的幾秒鐘內(nèi)撥通車主手機(jī)或電話進(jìn)行語音報(bào)告，車主可立即通過來電進(jìn)行監(jiān)聽、喊話、鎖定車輛，系統(tǒng)將自動切斷油路、電路，使車子無法啟動，具有真正意義的"防"盜功能，防盜于未然，從根本上杜絕了盜車的可能；遭遇搶劫過后，則可憑電話鎖定車輛，通過GSM網(wǎng)絡(luò)定位尋回失車。GSM的移動數(shù)碼通信技術(shù)及全球移動通信的普及應(yīng)用，使用任何的移動、固定電話通信對車輛進(jìn)行管理和監(jiān)護(hù),也可無鑰匙對車輛進(jìn)行操作啟動和駕駛，實(shí)現(xiàn)不限時(shí)間、地點(diǎn)的全球遠(yuǎn)程遙控與監(jiān)控，使人、車相處"形影不離"。人性化的產(chǎn)品及人性化的功能，以語音作為產(chǎn)品功能設(shè)置、操作、使用、通信的平臺，實(shí)時(shí)、清晰、明了的語音傳送遙控與報(bào)警信息，完全拋開人車分離時(shí)的擔(dān)憂。摒棄傳統(tǒng)產(chǎn)品的被動報(bào)警、距離隔閡、遠(yuǎn)程無知與失控的弊端，將愛車隨時(shí)處于自己的掌控之中，是最新汽車高科技配套產(chǎn)品GSM網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)有效的克服了GPS防盜系統(tǒng)的成本高、網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全、防盜性能低、報(bào)警不直接等缺陷，而且無需支付服務(wù)費(fèi)，已迅速成為新的主流防盜系統(tǒng)。 一些報(bào)警專用的傳感模塊已成批生產(chǎn)，這些模塊把傳感器、放大器、信號處理器電路和輸出電路集于一體，具有靈敏度高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高及使用方便等特點(diǎn)，如溫度檢測模塊、熱釋電紅外探測模塊、超聲波模塊以及微波雷達(dá)模塊等。除了專用報(bào)警傳感模塊外，一些專用報(bào)警集成電路也已問世，如熱釋電紅外傳感器集成電路專用控制集成電路、多路編碼/解碼集成電路、車輛多功能專用報(bào)警集成電路、防盜報(bào)警專用集成電路、防盜報(bào)警專用集成電路、超聲波倒車專用集成電路等。這些專用器件的問世對簡化整機(jī)電路、增加功能及提高可靠性起到了重要的作用。 隨著市場經(jīng)濟(jì)的全球化普及和進(jìn)一步發(fā)展，消費(fèi)者對電子產(chǎn)品的要求也越來越高。因此提高報(bào)警器的功能和穩(wěn)定性，將是報(bào)警器研究者在未來一段時(shí)間需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。本設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)紅外信號的良好檢測，消除外界干擾因素對紅外信號檢測的干擾，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的信號，并實(shí)現(xiàn)正確信號的準(zhǔn)確傳輸為目的，制定出一套合理的方案。 1.3 研究內(nèi)容和方法 第一部分是緒論部分。論述本課題的提出背景和研究意義。而后論述了國內(nèi)外報(bào)警器設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并提出了與國外的差距，從而詳細(xì)論述了防盜報(bào)警器的發(fā)展趨勢。 第二部分主要論述了總體的設(shè)計(jì)思路和框架，并說明了其工作過程和原理。 第三部分主要論述了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括各種報(bào)警器電路設(shè)計(jì)的原理，通信模塊，單片機(jī)及外圍電路的選擇。這些報(bào)警器主要包括加速度傳感器、多普勒傳感器和霍爾傳感器。本章的核心是報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)這也是本課題的核心。 第四部分主要是系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。 第五部分主要論述了系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)，分別說明了硬件的抗干擾的措施和軟件的抗干擾的措施。 第六部分是對課題的總結(jié)和對未來的展望?？偨Y(jié)本文的研究內(nèi)容，并給出文章的不足之處和以后需再研究的內(nèi)容。 根據(jù)本課題擬實(shí)現(xiàn)的功能和所要研究的內(nèi)容，應(yīng)采取以下研究步驟來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能分析與可行性研究、劃分功能模塊、各功能模塊的電路原理設(shè)計(jì)、元器件芯片選擇與特性測試、各功能模塊的軟件調(diào)試、各功能模塊的整體調(diào)試、系統(tǒng)整體電路調(diào)試、系統(tǒng)整體軟件調(diào)試、最后進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試?？垢蓴_設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)過程之中。另外，在滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的前提下，不僅要考慮到系統(tǒng)的易用性，還要努力降低成本，使其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在保證靈敏度的情況下，盡量降低誤報(bào)率，確保在同類產(chǎn)品中的競爭地位。 9 第2章 系統(tǒng)構(gòu)建與方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路和構(gòu)成 本文分析了現(xiàn)有汽車的安防報(bào)警系統(tǒng)中存在的不足，設(shè)計(jì)了一種操作方便、運(yùn)行可靠的智能型防盜報(bào)警系統(tǒng)。它不僅可以發(fā)出報(bào)警信號嚇走盜車者，而且可以利用手機(jī)給車主短信息報(bào)警通知。當(dāng)汽車的設(shè)定為布防狀態(tài)下，一旦有人入侵想盜車，則與之相應(yīng)的震動報(bào)警和霍爾報(bào)警電路則發(fā)出報(bào)警信號并立即向主人發(fā)出報(bào)警信號。其框圖見圖2-1。 單 片 機(jī) 多普勒傳感電路 霍爾傳感電路 通信模塊 手機(jī)用戶 輸入輸出電路 震動報(bào)警電路 2-1 報(bào)警系統(tǒng)組成框圖 2.1.1 報(bào)警電路概述 防盜報(bào)警系統(tǒng)是一種利用電子器件和線路構(gòu)成的設(shè)備系統(tǒng)，用以監(jiān)控非法闖入者，并當(dāng)原監(jiān)控場發(fā)生變化時(shí)，能準(zhǔn)確并及時(shí)的產(chǎn)生特定信號的裝置。具體地說，防盜報(bào)警系統(tǒng)利用各種功能的傳感器對車的周邊、空間、環(huán)境以及人進(jìn)行整體防衛(wèi)的系統(tǒng)，它通常是由報(bào)警主機(jī)、探測端和信號傳輸三部分構(gòu)成；探測端負(fù)責(zé)對防范區(qū)域的監(jiān)控，并隨時(shí)把探測到的信號傳送給主機(jī)；主機(jī)是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對系統(tǒng)的控制，根據(jù)接收到的報(bào)警信號或用戶指令信號作出相應(yīng)的報(bào)警反應(yīng)等。 2.1.2 報(bào)警器原理 防盜報(bào)警系統(tǒng)通常由:探測器（又稱報(bào)警器）、傳輸通道和報(bào)警控制器三部分構(gòu)成。 報(bào)警探測器是由傳感器和信號處理組成的，用來探測入侵者入侵行為的，由電子和機(jī)械部件組成的裝置，是防盜報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵，而傳感器又是報(bào)警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途、達(dá)到不同探測目的的報(bào)警探測裝置。 目前市場上的報(bào)警器種類繁多，其功能大致相同，它們的核心器件是傳感器。采用不同類型的傳感器可以構(gòu)成不同種類、不同用途、達(dá)到不同探測目的的報(bào)警探測裝置。常用的報(bào)警器有紅外報(bào)警探測器、微波報(bào)警探測器、被動式紅外/微波報(bào)警探測器、玻璃破碎報(bào)警探測器、振動報(bào)警探測器、超聲波報(bào)警探測器、激光報(bào)警探測器、磁控開關(guān)報(bào)警探測器、開關(guān)報(bào)警探測器、視頻運(yùn)動檢測報(bào)警器聲音探測器和電場畸變報(bào)警探測器等許多種類。 （1）按工作原理分 ①主動式報(bào)警探測器：主動式報(bào)警探測器是探測器本身向布防現(xiàn)場發(fā)射具有一定能量的探測信號，再由探測器接收這個(gè)信號進(jìn)行分析判斷的探測裝置。在正常狀態(tài)下，主動式報(bào)警探測器發(fā)出并接收到的是一個(gè)穩(wěn)定的探測信號，這個(gè)穩(wěn)定的探測信號不觸發(fā)報(bào)警電路，當(dāng)有入侵事件發(fā)生時(shí)，入侵者破壞了這個(gè)穩(wěn)定信號，報(bào)警器接收到發(fā)生變化的信號，于是就出發(fā)報(bào)警信號，然后報(bào)警探測器對這個(gè)信號進(jìn)行判斷處理，當(dāng)信號變化達(dá)到一定數(shù)值以后就發(fā)出報(bào)警信號。 ②被動式報(bào)警探測器：被動式報(bào)警探測器本身不發(fā)送能量，它是依靠接收安全防范現(xiàn)場能量的變化來進(jìn)行探測工作的。在正常情況下，安全防范現(xiàn)場的所有物體都會產(chǎn)生一個(gè)相對恒定的能量輻射，被動報(bào)警探測器在現(xiàn)場接收到一個(gè)相對穩(wěn)定的輻射信號。一旦有入侵事件發(fā)生時(shí)，穩(wěn)定的輻射信號被破壞，報(bào)警探測器接收到不穩(wěn)定的輻射信號，這個(gè)不穩(wěn)定信號經(jīng)過探測器分析后，發(fā)出報(bào)警信號。 （2）按探測范圍又可分 按報(bào)警探測器探測范圍又可分為：點(diǎn)、線、面、和空間范圍的報(bào)警探測器。 ①點(diǎn)控報(bào)警探測器通常是對某一點(diǎn)進(jìn)行防范，如微動開關(guān)、磁控開關(guān)、緊急報(bào)警開關(guān)等。 ②線控報(bào)警探測器是一條直線路徑作為防范區(qū)域，當(dāng)在這種防范路徑上任意位置出現(xiàn)異常，就會發(fā)出報(bào)警信號。通常用于周界防范，如主動式紅外報(bào)警探測器、激光探測器等。 ③面控報(bào)警探測器是以一個(gè)面作為防范區(qū)域。當(dāng)在這個(gè)面上產(chǎn)生異常時(shí)，報(bào)警探測器產(chǎn)生報(bào)警信號輸出。例如玻璃破碎報(bào)警探測器。 ④空間防范報(bào)警探測器是以一個(gè)空間范圍作為防范區(qū)域。當(dāng)這個(gè)空間范圍內(nèi)發(fā)生異常時(shí)，探測器產(chǎn)生報(bào)警信號輸出。它一般用于內(nèi)部防范。如被動紅外報(bào)警探測器、被動紅外/微波報(bào)警探測器等。 在實(shí)際應(yīng)用過程中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報(bào)警器，才能滿足不同的安全防范要求。 報(bào)警探測器要求具有防拆動、防破壞功能。報(bào)警探測器還應(yīng)具有一定的抗干擾措施，以防止各種誤報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生，例如：防寵物和小動物騷擾、抗因環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的誤報(bào)干擾等。 報(bào)警探測器的靈敏度和可靠性是相互影響的。合理選擇報(bào)警探測器的探測靈敏度和采用不同的抗外界干擾的措施，可以提高報(bào)警探測器性能。了解各種報(bào)警探測器的性能和特點(diǎn)，根據(jù)不同使用環(huán)境，合理放置不同的報(bào)警器是防盜報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 2.2 系統(tǒng)的基本工作過程與說明 各單元模塊的功能如下： 各前端探測器完成對汽車各種參數(shù)的檢測，如震動傳感器，霍爾傳感器等監(jiān)測工作，所謂智能報(bào)警系統(tǒng)，就是采用高可靠性的，性價(jià)比較高的智能傳感器，它將數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、比較判斷等功能集成在一體，輸出報(bào)警開關(guān)量，然后通過無線傳輸?shù)姆绞剿徒o自動報(bào)警器主機(jī)。 自動報(bào)警主機(jī)的核心器件是單片機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”，由它來接收報(bào)警信號并控制、協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作。 輸入輸出設(shè)備包括鍵盤、報(bào)警蜂鳴器、按鈕或開關(guān)、各類指示燈等。鍵盤用于用戶預(yù)存電話號碼的輸入等。 系統(tǒng)的基本工作過程： 各探測器安裝在車身上，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定為布防狀態(tài)時(shí)，一旦有人入侵，相應(yīng)的報(bào)警探測器立即向用戶端自動報(bào)警主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號，發(fā)送到用戶手機(jī)。 57 第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 震動電路的特性及設(shè)計(jì) 3.1.1 傳感器的選擇 本設(shè)計(jì)采用加速度傳感器對車身受到的震動，移動，傾斜等盜竊行為監(jiān)控。即此傳感器選用ADXL202，其是一種低成本、低功耗、功能完善的雙軸加速度傳感器[2]。其測量范圍為±2g ，ADXL202既能測量動態(tài)加速度(如振動加速度) ，又能測量靜態(tài)加速度(如重力加速度) 。ADXL202可輸出數(shù)字信號, 其脈寬占空比與兩根傳感軸各自所感受到的加速度成正比。這些信號可直接傳輸給微處理器，而不需A/ D 轉(zhuǎn)換或附加其電路。輸出信號周期在0.5ms～10ms 范圍內(nèi)?？捎猛饨与娮鑂SET調(diào)節(jié)。如果需要與加速度成正比的模擬電壓輸出, 則可從XFILT和YFILT管腳輸出信號，或者使用對脈寬占空比輸出信號濾波后的信號。ADXL202的帶寬可以通過電容CX 和CY 在0. 01Hz～5kHz的范圍內(nèi)設(shè)定。 ADXL202采用14 引腳表面封裝。有兩種工作溫度范圍: 商業(yè)溫度范圍為0 ℃～70 ℃，工業(yè)溫度范圍為- 40 ℃～ + 85 ℃。 ADXL 202 具有以下特點(diǎn)[3]： ●ADXL 202 是集雙軸加速度傳感器于一體的單塊集成電路； ●它既可測量動態(tài)加速度，又可測量靜態(tài)加速度； ●具有脈寬占空比輸出； ●低功耗( < 0. 6mA)； ●比電解質(zhì)、水銀、熱能、斜度測量儀響應(yīng)快； ●每根軸的帶寬均可通過電容調(diào)整； ●60Hz 帶寬時(shí)的分辨率為5mg ； ●直流工作電壓為+ 3V～ + 5. 25V； ●可承受1000g 的劇烈沖擊。 圖3-1和圖3-2是ADXL202的功能結(jié)構(gòu)圖和引腳排列。 圖3-1 ADXL202的功能結(jié)構(gòu)圖 圖3-2 引腳排列 表3-1 ADXL202引腳功能 管腳序號 名稱 功能 1 6 8 NC 空置端 2 VTP 檢測端 3 ST 自我測試端 4 7 COM 公共接地端 5 T2 外接ROUT,可設(shè)T2周期 9 Yout Y軸脈寬信號輸出端 10 Xout X軸脈寬信號輸出端 11 YFILT 連接Y濾波電容 12 XFILT 連接X濾波電容 13 電源端,接+3V～+5.25V, 與14引腳相連 14 電源端,接+3V～ + 5.25V 與13 引腳相連 3.1.2 ADXL202的測量原理及電路的設(shè)計(jì) ADXL202利用先進(jìn)的MEMS技術(shù)構(gòu)成了基于單塊集成電路的雙軸加速度測量系統(tǒng)。傳感器采用硅片上經(jīng)表面微加工的多晶硅結(jié)構(gòu)，用多晶硅的彈性元件支撐它并提供平衡加速度所需的阻力。結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)是通過由獨(dú)立的固定極板和附在移動物體上的中央極板組成的可變電容來測量的。加速度計(jì)受到加速度力后中央極板和固定極板之間的距離產(chǎn)生變化，從而改變可變電容的平衡，使輸出方波的振幅與加速度成正比。而相位解調(diào)技術(shù)用來提取信息，用來判斷加速度方向。解調(diào)器的輸出時(shí)通過模塊中的32K的固定電阻來實(shí)現(xiàn)的，然后再利用一個(gè)可以設(shè)定帶寬的濾波電路濾波，提高測量的精確度并有效的防止頻率混疊。通過低通濾波后，輸出的模擬電壓信號通過DCM轉(zhuǎn)換為占空比與加速度成正比的方波，方波的周期T2可以通過一個(gè)電阻Rset設(shè)定，這個(gè)方波可以直接送給單片機(jī)處理從而得到加速度的值。 ADXL202的應(yīng)用設(shè)計(jì)主要包括選擇信號周期，濾波電容（決定信號的帶寬），PWM的周期T2通過電阻Rset設(shè)定，計(jì)算公式： (3-1) 可以選擇RSET的不同阻值把T2設(shè)定0.5ms～10ms。濾波器的設(shè)定是通過改變電容CX和CY的大小來設(shè)置輸出信號的帶寬。在需要從XFILT 和YFILT 輸出時(shí)，RSET的阻值可選取在500kΩ和2MΩ之間。RSET應(yīng)安裝在靠近T2引腳處,以使分布電容最小。 表3-2 CX，CY與信號帶寬的關(guān)系 帶寬 電容值 10Hz 0.47uF 5Hz 0.10uF 100Hz 0.15uF 200Hz 0.027uF 500Hz 0.01uF 5KHz 0.001uF 引腳連接 （1）VDD : ADXL 202 有兩個(gè)電壓輸入引腳13 和14。這兩個(gè)引腳應(yīng)直接與電源相連。 （2）COM : ADXL 202 有兩個(gè)接地引腳4 和7。它們應(yīng)直接相連并接地。 （3）VTP : 該管腳應(yīng)保持開路, 不與其它任何管腳相連。 （4）VDD與COM引腳: 其間連接退耦電容CDC,推薦使用0.1μF，形成電源退耦電路。 （5）ST : 自檢輸入端，當(dāng)ST接VDD時(shí),將加一個(gè)靜電壓使傳感器的中心電容極板發(fā)生偏轉(zhuǎn), 等效于施加一個(gè)加速度力, 幫助用戶檢查加速度計(jì)的功能。輸出信號脈寬占空比為10%,相當(dāng)于80mg的加速度。平時(shí)該引腳可開路,亦可與COM引腳相連。 圖3-3 ADXL202電路接線圖 3.2 利用微波多普勒傳感器對入侵范圍進(jìn)行監(jiān)測 3.2.1微波多普勒傳感器的原理 微波是電磁波輻射的一種形式，在電磁波譜中微波就介于無線電波和紅外線之間，頻率為300MHz到300GHz，相應(yīng)波長lmm到lm。它以波的形式向四周輻射，當(dāng)波長遠(yuǎn)小于物體尺寸時(shí)，微波具有似光性;當(dāng)波長和物體尺寸有相同量級時(shí)，微波又近似于聲學(xué)特性[4]。 微波傳感器的基本原理是根據(jù)微波反射、透射、散射、干涉等物理特性的改變以及被測材料的電磁特性的相對變化，通過對微波基本參數(shù)變化的測量，實(shí)現(xiàn)對非電量的轉(zhuǎn)換。由于波源或觀察者的相對運(yùn)動，而出現(xiàn)的觀測頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象被稱為多普勒效應(yīng)[5]。多普勒效應(yīng)可以發(fā)生在波的各個(gè)頻段，如光波、聲波以及微波頻段等，其主要現(xiàn)象是:當(dāng)波源與觀測者靠近時(shí)頻率升高，兩者遠(yuǎn)離時(shí)頻率降低。 微波多普勒傳感器是利用微波的反射特性和多普勒效應(yīng)制成的傳感器件。當(dāng)波源的發(fā)射波投射到運(yùn)動的物體上時(shí)，由于多普勒效應(yīng)，反射波或散射波的頻率會發(fā)生變化。若將發(fā)射波與反射波混頻，取出頻差，即可檢測物體的運(yùn)動狀態(tài)。 由于微波相干性好，多普勒法測量在原則上沒有死區(qū)的存在，可對360度的一個(gè)圓區(qū)域進(jìn)行探測。利用微波多普勒測速傳感器可以測量電磁場中物體的運(yùn)動，將檢測到的人運(yùn)動引起的電磁波頻率之變化量作為控制信號，進(jìn)而對步行的人進(jìn)行非接觸式的有效監(jiān)控。 3.2.2 微波多普勒傳感監(jiān)測應(yīng)用電路 微波多普勒傳感器采用Agilis通訊技術(shù)公司的HB100微波運(yùn)動傳感器模塊HB100[6]的多普勒效應(yīng)收發(fā)機(jī)模塊利用介質(zhì)諧振振蕩器和微帶接插天線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低電流消耗、高溫穩(wěn)定性、高靈敏度和扁平外形，HB100的主要技術(shù)參數(shù)如表3-3所示。 表3-3 HB的技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 最小值 典型值 最大值 單位 頻率 10.520 10.525 10.530 GHz 輻射功率 12 15 20 dBm 建立時(shí)間 - 3 6 uSec 接受信號強(qiáng)度 100 - 250 uV 噪聲 - - 5 uV 電源電壓 4.75 5.00 5.25 V 供電電流 - 30 40 mA 脈沖重復(fù)頻率 - 2 3 KHz 脈寬 10 - - uSec 使用溫度 -15 - 55 ℃ 重量 - 8 - g HB100的工作原理：微波探測傳感器應(yīng)用 Doppler Radar原理，發(fā)射一個(gè)低功率微波并接受物體反射過來的能量。一旦物體的運(yùn)動被其探測到。發(fā)射頻率就被反射回的微波頻率所替代，替代的微波與發(fā)射的微波混合在一起，結(jié)果一個(gè)低 頻率的電壓從傳感器輸出，原理圖如圖3-4： 圖3-4 HB100原理圖 微波多普勒監(jiān)測模塊的電路原理如圖3-5所示：HB100信號采集及處理電路，U1為微波多普勒發(fā)勿接收模塊，U2及相關(guān)阻容器件構(gòu)成濾波、放大電路，Rd5, Rd6, Cd5用于設(shè)定輸出電壓信號的中心值，并將監(jiān)測電路的上電時(shí)間進(jìn)行延遲以防止系統(tǒng)由于過早而啟動引起誤報(bào)警。U2C和U2D組成了電壓比較電路，即將HB100輸出的電壓信號與設(shè)定的閩值相比較，比較的結(jié)果是把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送入中央處理模塊；該信號可以作為其它傳感器的開啟信號，與開關(guān)電源聯(lián)合使用能夠?qū)崿F(xiàn)降低系統(tǒng)功耗的功能。微波多普勒監(jiān)測模塊是整個(gè)防盜系統(tǒng)的第一級模塊，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)定的預(yù)警范圍內(nèi)運(yùn)動物體的監(jiān)測。當(dāng)預(yù)警范圍內(nèi)有特定速率的運(yùn)動物體時(shí)，模塊向中央輸出警報(bào)信號，由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 圖3-5 微波傳感器的電路圖 系統(tǒng)首先將微波多普勒傳感器作為第一級監(jiān)測器件。由于微波多普勒傳感器可以確定移動物體的距離，并且該傳感器在理論上可側(cè)量范圍為360°無監(jiān)測死角，所以可以作為其它傳感器件的觸發(fā)器件使用。其作用是當(dāng)有人進(jìn)入到監(jiān)測范圍時(shí)，傳感器觸發(fā)信號，由中央處理模塊開啟其它傳感器模塊，以便進(jìn)行防盜監(jiān)測。 3.3 利用霍爾開關(guān)對車門進(jìn)行監(jiān)控 3.3.1 霍爾傳感器 霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻杺鞲衅饕曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器?；魻杺鞲衅髟诠I(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。 由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個(gè)芯片上，稱之為霍爾傳感器。 根據(jù)霍爾效應(yīng)[7]，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測量、自動化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 3.3.2 霍爾器件的選擇 在本設(shè)計(jì)中采用A3210E，采用數(shù)字信號輸出，在南、北磁極的作用下均能產(chǎn)生霍爾效應(yīng)：磁極靠近時(shí)，開關(guān)打開，輸出電平為低；磁極遠(yuǎn)離時(shí)，開關(guān)關(guān)閉，輸出電平為高。文獻(xiàn)[8]認(rèn)為A3210E與一般的霍爾開關(guān)不一樣，該系列無論對Ｎ極還是對Ｓ極磁場，只要垂直于器件且磁通密度達(dá)到其動作點(diǎn)Bopn或Bops以上，都會使器件開關(guān)導(dǎo)通,輸出為低,此時(shí)器件可以吸收1mA的電流。只要磁通密度降低到釋放點(diǎn)Brpn或Brps以下，都會使器件開關(guān)斷開,輸出為高。磁通密度動作點(diǎn)和釋放點(diǎn)的差異稱為器件的磁滯Bhys。該磁滯特性可保證即使出現(xiàn)外部振動和電氣噪聲，器件的開關(guān)過程均無抖動。該傳感器是在單一硅芯片上集成霍爾電壓發(fā)生器、微小信號放大器、斬波電路、鎖相器，以及場效應(yīng)管器件。當(dāng)外加磁場場強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)，霍爾電壓發(fā)生器產(chǎn)生微小的電壓變化，經(jīng)斬波處理后送入放大器，再經(jīng)鎖相器鎖相后，由場效應(yīng)管輸出高低電平信號。其內(nèi)部電路的原理圖如3-6與其電氣性能參數(shù)如表3-4 圖3-6 內(nèi)部原理圖 表3-4 電器性能參數(shù) 項(xiàng)目 符號 最小值 典型值 最大值 單位 電源電壓 VDD 2.5 2.75 3.5 V 漏電流 IOFF -- <1.0 1.0 uA 輸出電壓 VOUT -- 105 300 mA 喚醒時(shí)間 TAWAKE 30 60 90 uS 信號周期 TTEPIOD 30 60 90 mS 信號占空比 d.c. -- 0.10 -- % 供電電流 IDD（EN） 0.1 -- 3.0 uA IDD（DIS） 1.0 10 50 uA IDD（AVG） -- 8.8 25 uA 3.3.3 霍爾器件的應(yīng)用 單個(gè)霍爾開關(guān)器件的原理圖如圖3-7所示。這也是其典型的連接方式由于A3210E的功耗極低，最大工作電流小于3mA，可以由微處理器的YO口直接驅(qū)動。在輸入端靠近芯片A3210E的位置處，應(yīng)設(shè)置C1=0.10F的旁路電容，可以減小外部噪聲和內(nèi)部斬波對傳感器信號的影響。輸出旁路電容C2為輸出的跳變信號提供能量。R1用于器件的保護(hù)。 圖3-7單個(gè)霍爾器件原理圖 3.4 通信模塊的設(shè)計(jì) 3.4.1 GSM短信業(yè)務(wù) （1）GSM系統(tǒng) GSM系統(tǒng)即一個(gè)完整的數(shù)字移動通信網(wǎng)主要由網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)和基站子系統(tǒng)組成，除此以外還有大量移動臺作為用戶接入移動通信網(wǎng)的用戶設(shè)備[13]。移動臺(Mobile Station, MS)是整個(gè)移動通信系統(tǒng)中直接由用戶使用的設(shè)備。其類型可分為車載臺、便攜臺和手機(jī)，其中，手機(jī)本身小型、輕巧，而且功能也較強(qiáng)因此手機(jī)的用戶將占移動用戶的絕大多數(shù)。其主要功能除了要能通過無線接入進(jìn)入通信網(wǎng)絡(luò)，完成各種控制和處理以提供主叫或被叫通信以外，還必須具備與使用者之間的人機(jī)接口或與其它終端設(shè)備相連接的適配裝置，或兩者兼有。移動臺由兩部分組成，移動終端(MS)和客戶識別卡((SIM )。移動終端就是“機(jī)”，可完成話音編碼、信道編碼、信息加密·信息的調(diào)制和解調(diào)、信息的發(fā)射和接收。SIM卡就是“身份卡”，它類似于我們現(xiàn)在所用的IC卡，因此也稱作智能卡，存有認(rèn)證客戶身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。SIM卡還存儲與網(wǎng)路和客戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM后移動終端才能接入進(jìn)網(wǎng)，是用戶進(jìn)入GSM網(wǎng)絡(luò)的登記憑證。它是由CPU(8位)、程序存儲器(3-8bit)、工作存儲器(6-I6bit)、數(shù)據(jù)存儲器(128-256kbit)和串行通信單元五部分組成。 基站子系統(tǒng)(Base Station Subsystem, BSS)是GSM的基本組成部分?？煞譃橥ㄟ^無線接口與移動臺一側(cè)相連的基站收發(fā)信臺((BTS)和另一側(cè)與交換機(jī)相連的基站控制器((BSC)兩部分。從功能上看，它們之間的分工是BTS負(fù)責(zé)無線傳輸，執(zhí)行固定網(wǎng)與移動用戶間的接口功能，提供移動臺MS和GSM網(wǎng)絡(luò)間無線信令和話音、數(shù)據(jù)信息交換，并處理這些信道數(shù)字化發(fā)射的全部無線功能，而BSC負(fù)責(zé)控制和管理，包括無線電資源的管理、無線電網(wǎng)絡(luò)功能的管理、BSS的操作與維護(hù)等。 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(Network Switching Subsystem, NSS)負(fù)責(zé)管理GSM系統(tǒng)內(nèi)部的用戶之間以及與其它電信網(wǎng)用戶之間的通信。包括移動交換中心(MSC)和存儲用戶數(shù)據(jù)和移動管理信息的數(shù)據(jù)庫，即訪問用戶位置寄存器(VLR)、歸屬用戶位置寄存器(HLR)，鑒權(quán)中心(AUC)、移動設(shè)備識別寄存器(EIR)和操作維護(hù)中心(OMC)六個(gè)功能單元，各功能實(shí)體間以及NSS與BSS之間通過符合CCITT信令系統(tǒng)No.7協(xié)議規(guī)范的7號信令網(wǎng)絡(luò)互相通信。 ①移動交換中心(MSC): MSC是NSS的核心，主要處理和協(xié)調(diào)GSM系統(tǒng)內(nèi)部用戶的通信連接，完成基本的交換功能?？蓮腣LR, HLR, AUC獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)，并根據(jù)其最新獲取的信息請求更新數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)。MSC提供面向系統(tǒng)其它功能實(shí)體的接口功能，把移動用戶與移動用戶、移動用戶與固定網(wǎng)用戶互相連接起來，可為移動用戶提供電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等一系列服務(wù)。 ②訪問用戶位置寄存器(VLR): VLR是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶的，存儲著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)己登記的移動用戶相關(guān)信息。它從該移動用戶的HLR處獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)，為已經(jīng)登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR是一個(gè)動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫，一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè)VLR登記，原VLR將取消臨時(shí)記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。VLR和MSC之間有大量的數(shù)據(jù)需要存取，為提高移動管理和呼叫建立速度，VLR總是和MSC實(shí)現(xiàn)功能綜合，以MSCIVLR形成NSS的一個(gè)物理實(shí)體。 ③歸屬用戶位置寄存器(HLR): HLR是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲著移 動用戶業(yè)務(wù)信息。它的主要任務(wù)是存儲登記歸屬用戶的檔案、位置信息以及用戶 的VLR地址。 ④鑒權(quán)中心(AUC): AUC存儲鑒權(quán)算法和加密密鑰，用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線接口的移動用戶通信的安全。 ⑤移動設(shè)備識別寄存器((EIR): EIR存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼(IMEI )AUC依據(jù)MSC的要求檢驗(yàn)IMEI及其狀態(tài)，并將結(jié)果報(bào)告MSC，確保注冊用戶的安全性。 ⑥操作維護(hù)中心(OMC): OMC用于對GSM系統(tǒng)的集中操作與維護(hù)，允許遠(yuǎn)程集中操作和維護(hù)管理，并能支持高層網(wǎng)絡(luò)管理中心(NMC)接口。操作維護(hù)子系統(tǒng)(Operation Support System OSS): OSS由操作維護(hù)中心(OMC)及操作和支持系統(tǒng)軟件組成。它是相對獨(dú)立的對GSM系統(tǒng)提供管理和服務(wù)功能的單元，包括移動用戶管理、移動設(shè)備管理和網(wǎng)絡(luò)操作和控制等三塊功能。移動戶管理包括對HLR和SIM卡的數(shù)據(jù)管理以及計(jì)費(fèi)管理。OSS通過對EIR控制實(shí)現(xiàn)對移動設(shè)備管理。網(wǎng)絡(luò)操作和控制是通過對BSS和NSS的操作和維護(hù)中心(OMC)來完成的[14]。 （2）GSM系統(tǒng)的信道 GSM系統(tǒng)采用的是頻分多址((FDMA)和時(shí)分多址((TDMA)的混合多址技術(shù)，并采用跳頻方式。文獻(xiàn)[15][16]認(rèn)為GSM信道分為物理信道和邏輯信道。一個(gè)物理信道為一個(gè)時(shí)隙，通常被定義為給定TDMA幀上的固定位置上的時(shí)隙(TS)。邏輯信道是根據(jù)BTS和MS之間傳遞的消息種類不同而定義不同邏輯信道。 ①物理信道。物理信道相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道，GSM系統(tǒng)每個(gè)載頻上的TDMA幀包括8個(gè)時(shí)隙，也就是8個(gè)物理信道。在一個(gè)TS中發(fā)出的信息稱為個(gè)突發(fā)脈沖序列。 ②邏輯信道。按功能劃分的信道稱為邏輯信道，根據(jù)傳遞信道的種類，GSM統(tǒng)定義不同的邏輯信道，這些邏輯信道又映射到物理信道上。 3.4.2 GSM模塊的選擇 本系統(tǒng)采用的是北京經(jīng)緯星航科技發(fā)展有限公司的WAVECOM智能透傳模塊見圖3-9 [17]，塊內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)字庫，實(shí)現(xiàn)短信透明傳輸無需編碼，無需指令，這樣使用戶可以更加專注系統(tǒng)功能的開發(fā)，而不是繁瑣的指令。其系統(tǒng)為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)信息的透明傳輸。 圖3-9智能透傳模塊 GSM DTU全稱GSM數(shù)據(jù)終端單元，在軟件設(shè)計(jì)上，它封裝了標(biāo)準(zhǔn)漢字字庫/PDU編解碼并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，完成PDU編解碼/國標(biāo)碼與PDU碼的轉(zhuǎn)換和透明傳輸，硬件上可看作是嵌入式PC加無線接入部分的結(jié)合；GSM MODEM是接入GSM網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)物理通道，它本身不具有操作系統(tǒng)，不具有標(biāo)準(zhǔn)漢字字庫/PDU編解碼功能，必須依附于計(jì)算機(jī)（在功能類似與有線MODEM），在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)之上才能實(shí)現(xiàn)收發(fā)短信，短信群發(fā)，短信收發(fā)，短信互發(fā)等，通常是與PC結(jié)合使用。從某種角度來說，GSM DTU是嵌入式PC與GSM MODEM的結(jié)合，但它不能單獨(dú)當(dāng)作MODEM使用，它完成PDU編解碼/國標(biāo)碼與PDU碼的轉(zhuǎn)換和透明傳輸這樣一個(gè)功能。 注意點(diǎn)： （1）任何對GSM DTU的設(shè)置只需一次，掉電后會自動保存。 （2）短信內(nèi)容可以是漢字/英文/數(shù)字/標(biāo)點(diǎn)符號/二進(jìn)制/16進(jìn)制等 （3）短信息內(nèi)容結(jié)束標(biāo)志，0x1a(CTRL+Z)，或者\(yùn)R（回車）或者自定義，或者無結(jié)束標(biāo)志。 （4）短信發(fā)送成功，回應(yīng)MSG OK，失敗之后為MSG FAIL。 （5）當(dāng)改變短信息的格式之后，設(shè)備會重新開始初使化，輸出The Terminal Start!信息。 （6）系統(tǒng)工作正常時(shí)，大約15秒鐘紅燈閃一次，表示當(dāng)前程序工作正常。 （7）終端重新上電的間隔應(yīng)大于45S，否則可能初使化不成功。 3.4.3 AT指令 AT命令[17]是調(diào)制解調(diào)器的控制命令，在調(diào)制解調(diào)器中幾乎所有的操作都是通過 AT來完成的。絕大多數(shù)調(diào)制解調(diào)器命令是以AT作為前綴的，如撥號命令 ATD、設(shè)置波特率命令A(yù)T+IPR 等。因此這些命令被稱為AT命令，由這些命令所構(gòu)成的命令集叫做AT命令集。 GSM模塊提供的指令符合GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。GSM07.07中定義AT Command接口提供了一種移動平臺與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口，GSM07.05對知消息作了詳細(xì)的規(guī)定。在知消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的知消息時(shí)，能夠通過串口發(fā)送指短消息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)送各種指令。GSM，AT指令集是由諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP等幾家共同為GSM系統(tǒng)研制的，其中包含了對 SMS(Short Message Service)的控制。計(jì)算機(jī)和單片機(jī)可以發(fā)送AT指令來控制調(diào)制解調(diào)器，發(fā)送AT指令給調(diào)制解調(diào)器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[21]]： （1）每個(gè)AT指令字符串的最后面必須加上CR(也就是鍵盤上的Enter鍵)字符，否則調(diào)制解調(diào)器將不識別此指令。這個(gè)字符就是結(jié)束符。 （2）除了“A/”及“+++”指令外，其它的指令必須加上AT兩個(gè)字符。 （3）令字符串可以合成一個(gè)字符串后再一次送給調(diào)制解調(diào)器，但總的字符串長度不得超過40個(gè)字符，而且所有的字符必須一律大寫或小寫。 （4）集分成AT標(biāo)準(zhǔn)指令集、AT高級指令集、S緩存器指令集、AT+F傳真指令集及AT+V語言指令集等與短消息有關(guān)常見的AT指令如表3-7 表3-7 AT指令表 FUNCTIONS AT COMMADS DETAILS 重復(fù)操作 A/ 重復(fù)最后一次設(shè)置 切換模式 +++ 從數(shù)據(jù)模式切換到指令模式 保存設(shè)置 AT+CSAS 保存+CSCA and +CSMP參數(shù)模式 選擇短消息服務(wù) AT+CSMS 選擇是否打開短消息或廣播服務(wù) 短消息存儲 AT+CPMS 選擇短消息優(yōu)先存儲區(qū)域 短消息格式 AT+CMGF 選擇短消息支持格式 新消息提示 AT+CNMI 選擇有短消息時(shí)提示方式 讀短消息 AT+CMGL 讀取短消息 列短消息 AT+CMGL 將存儲的短消息列表 發(fā)送短消息 AT+CMGS 發(fā)送短消息 寫短消息 AT+CMGW 寫短消息并保存在存儲器中 從內(nèi)存中發(fā)短消息 AT+CMSS 將存儲器中的短消息發(fā)送 設(shè)置TEXT參數(shù) AT+CSMP 設(shè)置在TEXT模式下的條件參數(shù) 刪除短消息 AT+CMGD 刪除保存的短消息 服務(wù)中心地址 AT+CSCA 提供短消息服務(wù)中心的號碼 選擇廣播類型 AT+CSCB 選擇系統(tǒng)廣播短消息的類型 3.4.4 串口RS-232 主控端主要由裝有主控端監(jiān)控軟件的上位機(jī)和GSM模塊組成，上位機(jī)和GSM模塊通過串口相連。此外還可通過GSM手機(jī)，直接利用短消息來監(jiān)控。操作時(shí)，直接發(fā)送相關(guān)命令，來對監(jiān)控目標(biāo)實(shí)施監(jiān)控。標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口RS-232是在任何時(shí)候都常用的接口之一。它不僅己經(jīng)被內(nèi)置于上位機(jī)，而且已被內(nèi)置于從微控制器到主機(jī)等多種類型的電腦和與它們連接的設(shè)備。RS-232接口的最通常的用處是連接到一個(gè)Modem上，其他擁有RS-232接口的設(shè)各包括打印機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊等。RS-232串行通信以±9V代表0、1狀態(tài)[23]。 串行通信有兩種最基本的通信方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行通信方式是指在相同的數(shù)據(jù)傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴(yán)格同步。由于不需要使用起始位和停止位，可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，但發(fā)送器和接受器的成本較高。異步串行通信是指發(fā)送端和接受端在相同的波特率下不需要嚴(yán)格地同步，允許有相對的時(shí)間時(shí)延，即收、發(fā)兩端的頻率偏差在10％以內(nèi)，就能保證正確實(shí)現(xiàn)通信。異步通信在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)信號線上總是呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，稱為空閑狀態(tài)（又稱MARK 狀態(tài)）。當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，信號線變成低電平，并持續(xù)一位的時(shí)間，用于表示發(fā)送字符的開始，該位稱為起始位，也稱SPACE 狀態(tài)。起始位之后，在信號線上依次出現(xiàn)待發(fā)送的每一位字符數(shù)據(jù)，并且按照先低位后高位的順序逐位發(fā)送。采用不同的字符編碼方案，待發(fā)送的每個(gè)字符的位數(shù)不同，在5、6、7 或8 位之間選擇。數(shù)據(jù)位的后面可以加上一位奇偶校驗(yàn)位，也可以不加，由編程指定。最后傳送的是停止位，一般選擇1 位、1.5 位或2位。 本系統(tǒng)選用的是RS-232串行接口[24]，目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。典型的RS-232信號在正負(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5～+15V，負(fù)電平在-5～-15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL電平，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL 電平。接收器典型的工作電平+3～+12V與-3～-12V。RS-232是為點(diǎn)對點(diǎn)（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通信而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動器負(fù)載為3～7kΩ。由于RS-232發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約30 米，最高速率為20kb/s。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。可以通過測量DTE 的Txd（或DCE 的Rxd）和Gnd 之間的電壓了解串口的狀態(tài)，在空載狀態(tài)下，它們之間應(yīng)有約-10V 左右（-5---15V）的電壓，否則該串口可能已損壞或驅(qū)動能力弱。 （1）圖如3-10管腳定義見表格3-8 RS-232 物理接口標(biāo)準(zhǔn)可分成25 芯和9 芯D 型插座兩種，均有針、孔之分。其中T X（發(fā)送數(shù)據(jù)）、R X（接受數(shù)據(jù)）和GND（信號地）是三條最基本的引線，就可以