電動車防盜系統(tǒng)設(shè)計

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目電動車防盜系統(tǒng)設(shè)計院（系部）專業(yè)名稱電子信息工程年級班級學生姓名指導教師2009年06月2日PAGEPAGE42摘要電動車具有環(huán)保，快捷，方便的優(yōu)良特點。隨著電動車的普及，防盜問題越來越突出。為了很好地解決防盜問題，應(yīng)用新技術(shù)對防盜系統(tǒng)的設(shè)計非常必要。本系統(tǒng)主要由單片機，振動傳感器以及GSM短信模塊組成，借助最可靠、最成熟的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息形式，直接把電動車的遇險情況反映到車主的手機屏幕上，以便車主在第一時間發(fā)現(xiàn)險情，從而進行必要的防范。它主要是采用振動傳感器進行檢測，把感應(yīng)到的振動信號轉(zhuǎn)換為電信號，單片機是該系統(tǒng)的主要部件，通過GSM模塊發(fā)送信息。該基于GSM模塊的電動車防盜系統(tǒng)較之以往傳統(tǒng)的防盜系統(tǒng)有很多優(yōu)點。首先，本防盜系統(tǒng)報警準確，誤報率低，避免車主不必要的擔心；其次，本防盜系統(tǒng)無噪音，避免了傳統(tǒng)報警器報警聲不斷，吵人，擾民的情況；再次，本防盜系統(tǒng)借助的是最可靠、最成熟的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，由于GSM全球無線移動通訊網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋面積廣，真正實現(xiàn)了低價優(yōu)質(zhì)的超遠距離方便、靈活的智能無線控制及報警，解決了固定電話或有線寬帶網(wǎng)絡(luò)有線報警的局限性。關(guān)鍵詞：單片機;GSM模塊;振動傳感器;防盜。AbstractThefinefeaturesofelectricbicycleareenvironmentallyfriendly,efficient,convenient.Withthepopularityofelectricbicycle,securityissuesbecomemoregrave.Inordertosolvesecurityissues,applicationofnewtechnologiesonthedesignofanti-theftsystemhasbecomeverynecessary.Thissystemconsistsofsingle-chipmicrocomputer,pressuresensorsandGSMmodem.Itusesthemostreliable,mostmatureGSMmobilenetwork,inordertotellthestateofelectricbicycletotheownerintheformofshortmessageinChinese.Thiswillhelpownersfindthefirsttimedangerofelectricvehiclesinordertocarryoutpreventive.Itusessensorstodetectvibration,thevibrationsignalisconvertedtoelectricalsignal.Single-chipmicrocomputeristhemaincomponentsofthesystem.ThissystemdispatchesashortmessagebyGSMmodem.Theanti-theftsystemofelectricvehiclescomparedtothetraditionalanti-theftsystemhasmanyadvantages.Firstofall,theanti-theftalarmsystemisaccurate,falsealarmrateislow,toavoidunnecessaryworryoftheowner;Secondly,thisalarmsystemisnonoise,toavoidthetraditionalalarmsoundsunceasingly;onceagain,thesystemusesthemostreliable,mostmatureGSMmobilenetwork,asthesignaloftheGSMglobalwirelessmobilecommunicationnetworkisthebroadcoverage,trulycompletelow-cost,long-distancehigh-qualityultra-convenient,flexibleandintelligentwirelesscontrolandalarm,tosolvethelimitationsoffixed-linetelephoneandcableAlarmCablebroadbandnetwork.Keyword:single-chipmicrocomputer；GSMmodem；vibrationsensor；anti-theft.目錄第一章緒論 51.1電動車防盜器的現(xiàn)狀 51.2本電動車防盜系統(tǒng)設(shè)計的意義 61.3本電動車防盜系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容 71.4本論文的組織結(jié)構(gòu) 7第二章電動車防盜系統(tǒng)總體設(shè)計 82.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 82.2硬件總體設(shè)計和分析 92.2.1主控系統(tǒng) 92.2.2無線通信部分 102.2.3報警信息的檢測電路 102.2.4遙控器電路設(shè)計 112.3軟件總體設(shè)計與分析 112.4本章小結(jié) 11第三章電動車防盜系統(tǒng)硬件詳細設(shè)計與實現(xiàn) 123.1系統(tǒng)的構(gòu)成 123.2AT89S52單片機模塊設(shè)計 123.2.1AT89S52單片機的功能特性 133.2.2AT89S52單片機的主要性能 133.2.3AT89S52單片機的P0、P1、P2、P3口功能 133.2.4AT89S52的管腳排列如下圖 163.2.5ECU系統(tǒng)部分 163.3無線GSM通信模塊設(shè)計 183.3.1TC35i總體描述 183.3.2TC35i主要特點 183.3.3TC35i的工作原理圖 193.3.4TC35i的硬件設(shè)計 193.3.5短消息服務(wù)的通信接口建立 213.3.6短消息的發(fā)送和接收 223.3.7短消息檢測與控制電路部分 233.4振動傳感器ZD25 243.4.1振動傳感器ZD25工作原理 243.4.2振動傳感器ZD25電路原理圖 253.4.3振動傳感器ZD25的主要性能指標 253.4.4振動傳感器ZD25的主要工作參數(shù) 263.5電動車防盜系統(tǒng)遙控器設(shè)計 273.5.1調(diào)幅遙控器的主要優(yōu)點 273.5.2調(diào)幅遙控器的工作原理 273.5.3發(fā)射、接收電路無解碼電路圖分別如下： 283.6本章小結(jié) 28第四章電動車防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計 294.1系統(tǒng)軟件流程 294.2GSM模塊軟件設(shè)計 294.2.1西門子TC35i模塊的AT指令 294.2.2PDU格式簡介 314.2.3漢字編碼 324.3本章小結(jié) 32第五章電動車防盜系統(tǒng)總結(jié)與展望 335.1系統(tǒng)總結(jié) 335.2系統(tǒng)展望 33參考文獻 34附錄1 35附錄2 36致謝 41第一章緒論1.1電動車防盜器的現(xiàn)狀當今社會，電動車由于其環(huán)保，快捷，方便的優(yōu)良特點，已經(jīng)逐漸深受消費者的喜愛，在國內(nèi)大街小巷到處可見各式各樣的電動車。隨著電動車的使用用戶的增多，電動車被盜的數(shù)量也逐年上升，這給社會帶來極大的不安定因素，擔心車輛被盜，成為困擾每一位汽車用戶的難題。丟車事件層出不窮，給車主們造成了經(jīng)濟上和精神上的雙重損失，因此電動車的防盜問題異常嚴峻。隨著科學技術(shù)的進步，為對付不斷升級的盜車手段，人們研制出各種方式、不同結(jié)構(gòu)的防盜器，目前防盜器按其結(jié)構(gòu)可分為兩大類：機械式防盜器和電子式防盜器。（1）機械式防盜器。早期的電動車防盜器材主要是機械式的防盜鎖。機械鎖發(fā)展至今經(jīng)過了數(shù)次技術(shù)升級，鉤鎖、轉(zhuǎn)向盤鎖和電機鎖，它主要是通過鎖定車把，輪胎和電機來達到防盜的目的，只防盜不報警。其優(yōu)點是價格便宜，只需幾十元，且安裝簡便，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。缺點是防盜不徹底，破解的手段眾多，由于核心是一把鎖，這就當不住溜門撬鎖之徒，更擋不住如液壓剪之類的粗暴手段。（2）電子式防盜器。為了克服機械鎖只防盜不報警的缺點，電子報警防盜器應(yīng)運而生。電子式防盜器是目前應(yīng)用最廣泛的防盜器，分為單向和雙向的兩種。這兩種防盜器都是車主通過遙控器來控制車輛，雙向防盜器可以把車輛的真實狀況反饋給車主。單向防盜器主要是用遙控器向主機發(fā)出指令，控制設(shè)定和解除防盜。單向防盜器在主機報警時，遙控器沒有報警信號接收功能，不能同步報警。雙向防盜器具有單向防盜器的所有功能外，還可接收車輛報警信息，形成信息互通功能，用遙控器隨時查尋當前車輛狀態(tài)。當車輛在防盜狀態(tài)時，受到碰撞、非法移動、啟動。防盜器主機會立刻報警，同時遙控器液晶顯示屏上，會有相應(yīng)的同步符號顯示，車主即可根據(jù)報警顯示內(nèi)容及時了解車輛狀態(tài)。雙向報警器相比單向防盜器的主要優(yōu)勢有：第一，在嘈雜環(huán)境中雙向防盜器能夠知道車的狀態(tài)；第二，在看不到車的情況下，雙向能夠監(jiān)測到車的狀態(tài)；第三，在眾多情況下，雙向能夠監(jiān)測到車的狀態(tài)。電子防盜器品牌分類有：①經(jīng)典型盜傳盜電動車雙向防盜報警器②智能型盜傳盜電動車雙向防盜報警器③實用型盜傳盜電動車雙向防盜報警器④經(jīng)典型雙遙控盜傳盜電動車雙向防盜報警器⑤智能型雙遙控盜傳盜電動車雙向防盜報警器⑥實用型雙遙控盜傳盜電動車雙向防盜報警器但是電子防盜器也暴露了一些安全隱患，電子防盜器帶來的麻煩是誤報率較高，特別是大車經(jīng)過、鞭炮響起、雷雨交加時，刺耳的報警聲會影響居民的休息，引起民憤。將車停在地下停車場或距離停車距離較遠時，還接收不到反饋信號。目前的情況是盜賊根本沒有將此類防盜手段放在眼里，幾個人配合（斷線、對火、解碼）輕松搞定，時間少于3分鐘。1.2本電動車防盜系統(tǒng)設(shè)計的意義針對以上幾種防盜設(shè)備的缺點，本人設(shè)計了基于GSM短信模塊的電動車防盜系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)的防盜器的種種隱患，讓電動車的防盜能力更加成熟穩(wěn)定，讓車主更加放心。這個防盜系統(tǒng)運用電動車防盜報警技術(shù)和移動通信技術(shù)集成，借助最可靠、最成熟的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，在車上的系統(tǒng)主機感知到發(fā)生被盜時，立即通過GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)及時、準確、有針對性地以最直觀的中文短消息形式向車主的手機發(fā)送報警短信，直接把電動車的遇險情況反映到車主的手機屏幕上，以便車主在第一時間發(fā)覺愛車遇險，從而進行防范。1.3本電動車防盜系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計利用在大學期間學過的單片機控制技術(shù)，傳感器技術(shù)，以及GSM無線通信模塊的知識，把防盜技術(shù)應(yīng)用到電動車上。該防盜系統(tǒng)采用AT89S51為中央處理單元，作為控制系統(tǒng)的核心；通過振動傳感器ZD25檢測電動車的異常振動信號把感應(yīng)到的振動信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳遞給單片機；利用西門子TC35iGSM無線通信模塊向預設(shè)的車主手機發(fā)送報警短信1.4本論文的組織結(jié)構(gòu)第一章闡述課題的背景，課題的研究意義，并介紹了本課題的主要工作內(nèi)容。第二章介紹系統(tǒng)總體設(shè)計方案。根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模型，分析了其工作機理，最后詳細分述了系統(tǒng)硬件設(shè)計方案和軟件設(shè)計方案。第三章詳細介紹系統(tǒng)硬件的具體實現(xiàn)。將硬件按功能模塊的設(shè)計分類描述，每個部分包括主要芯片的功能介紹和使用規(guī)則，主要管腳的說明、線路的連接和對應(yīng)的原理圖。第四章詳細介紹系統(tǒng)軟件的具體設(shè)計。論述了電動車防盜系統(tǒng)軟件設(shè)計的要點，詳細定義了程序中所用到的AT指令集。并給出了相應(yīng)的軟件流程圖和相應(yīng)的程序代碼。第五章總結(jié)了系統(tǒng)的工作，以及對整個系統(tǒng)的展望。第二章電動車防盜系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)該防盜報警系統(tǒng)是依托GSM網(wǎng)，利用GSM無線通信業(yè)務(wù)及短消息服務(wù)業(yè)務(wù)，對電動車進行遠程監(jiān)控。主控裝置采用單片機的控制，功能由軟件編程實現(xiàn)：GSM手機控制方式有兩種方式，一種是模擬鍵盤控制方式，采用雙DTMF雙音信號編解碼實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號發(fā)送接收。一種是采用GSM手機串行數(shù)據(jù)接口，利用GSM網(wǎng)絡(luò)消息服務(wù)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號發(fā)送接收。采用GSM手機串行數(shù)據(jù)接口方式，控制方便簡單，是首選方案。本系統(tǒng)選定西門子TC35i手機模塊，并提供了數(shù)據(jù)接口協(xié)議。系統(tǒng)實現(xiàn)原理方框圖如圖2—1所示。-本文是用AT89S52實現(xiàn)的基于GSM短信模塊的電動車防盜報警系統(tǒng)，圖2—1系統(tǒng)組成框圖防盜報警系統(tǒng)的主要工作原理：當報警器處于設(shè)防狀態(tài)時，若警情檢測電路檢測到警情信號時，輸入AT89S52單片機，通過判斷處理后,AT89S52通過無線調(diào)制解調(diào)器接入數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM），撥打預存電話號碼。當報警器處于撤防狀態(tài)時，不響應(yīng)此報警信息。2.2硬件總體設(shè)計和分析總體設(shè)計方案是根據(jù)系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要來設(shè)計防盜系統(tǒng)，其總體設(shè)計方案如圖2—1所示。根據(jù)實際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價比，選用Atmel公司生產(chǎn)的8位單片機AT89S52，作為系統(tǒng)的控制器，配有無線調(diào)制解調(diào)GSM模塊、警情檢測電路和遙控電路。2.2.1主控系統(tǒng)主控系統(tǒng)是整個防盜系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)選用Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52微處理芯片作為控制器?？刂葡到y(tǒng)主要完成以下工作。（1）處理傳感器采集到的報警信息，對報警信號進行綜合判斷，確定警情，從而做出正確的判斷。（2）與GSM模塊建立通訊，完成對GSM模塊的初始化以及報警系統(tǒng)的設(shè)置。（3）完成單片機系統(tǒng)，GSM模塊之間的數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換，包括將報警信息轉(zhuǎn)換成符合SMS協(xié)議的數(shù)據(jù)格式并傳遞給GSM模塊進行發(fā)送，以及將GSM模塊收到的短信控制命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號。主控系統(tǒng)的單片機選用Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52微處理芯片，該芯片與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。2.2.2無線通信部分利用通訊模塊進行數(shù)據(jù)通信，就是將數(shù)據(jù)體作為短消息的內(nèi)容，從發(fā)送方的通訊模塊發(fā)送出去，通過短消息中心進行轉(zhuǎn)發(fā)，接收方通訊模塊收到此短消息后即存儲在SIM卡上，模塊外接的控制器（單片機）從模塊中讀取短消息后，根據(jù)需要將無用的信息去除，取出有效信息，然后將SIM卡中的短消息刪除，這樣就完成一次單向數(shù)據(jù)的傳輸。利用通信模塊的短消息方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收具有通信成本低、系統(tǒng)容量大、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且短消息經(jīng)過服務(wù)中心再到達目的地的特點使通信模塊無需24小時開機，降低了系統(tǒng)功耗。目前國內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有CENTELPIML的2D系列、西門子的TC35系列、Wavecom的WMOZ系列、愛立信的DMIOIDM20系列、中興的ZXGM18系列等，這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的TC35系列模塊性價比很高，并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證。所以本系統(tǒng)的設(shè)計選用的是西門子TC35系列的TC35i。這是西門子推出的較新的無線模塊，功能上與TC35兼容、設(shè)計緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。TC35i與GSM2、2+兼容、雙頻（GSM900/GSMI800）,RS-232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標準。GSM07.07和GSM07.05，且易于升級為GPRS模塊。TC35i模塊同時還支持RTSO/CTSO的硬件握手和XONIXOFF的軟件流控制。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準餓AT指令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短信息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計。2.2.3報警信息的檢測電路報警信息通過振動傳感器ZD25檢測振動傳感器可以直接安裝在系統(tǒng)板上，當車子被移動碰撞時，傳感器馬上向主控系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的報警信號。2.2.4遙控器電路設(shè)計本系統(tǒng)的遙控模塊主要完成報警狀態(tài)的切塊功能，即當用戶在車上時可以將報警器設(shè)為撤防狀態(tài)，以免誤操作；當用戶離開車時將報警器設(shè)為設(shè)防狀態(tài)，實現(xiàn)無人時的報警。本文采用調(diào)幅遙控器實現(xiàn)對系統(tǒng)的遙控功能。2.3軟件總體設(shè)計與分析系統(tǒng)軟件包括三個方面內(nèi)容，系統(tǒng)初始化，單片機對輸入輸出信號處理，通過單片機控制GSM模塊向手機發(fā)送短信。2.4本章小結(jié)本章分析了總體設(shè)計方案及系統(tǒng)的架構(gòu)，著重分析了硬件和軟件設(shè)計的總體思路，對后續(xù)章節(jié)課題的設(shè)計與實現(xiàn)進行了展望并打下鋪墊。第三章電動車防盜系統(tǒng)硬件詳細設(shè)計與實現(xiàn)在前面的兩章中，本文論述了課題的背景、系統(tǒng)設(shè)計意義、總體設(shè)計方案及系統(tǒng)的構(gòu)架，著重分析了硬件和軟件設(shè)計的總體思路。下面本文將提出系統(tǒng)硬件具體的整體設(shè)計方案，并對與之相關(guān)的各種外圍具體電路圖進行詳細分析和設(shè)計，給出硬件設(shè)計方案和電路原理圖。3.1系統(tǒng)的構(gòu)成本文設(shè)計的防盜系統(tǒng)是一種能與手機實現(xiàn)互相通信的裝置。裝置由單片機及其外圍電路構(gòu)成，它的輸入口與被檢測的對象相連接、只要被檢測對象的平衡點被破壞，其輸出口立刻發(fā)出信號，信號通過本裝置中的通信平臺，經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)傳遞給手機。本系統(tǒng)是應(yīng)用GSM網(wǎng)絡(luò)作載體，傳遞手機與裝置的互動信息。只要GSM網(wǎng)絡(luò)能覆蓋到的地方都能實現(xiàn)通信、即使在千里之外也是如此。系統(tǒng)由AT89S52單片機最小系統(tǒng)部分，TC35GSM無線通信模塊，ZD25振動傳感器，調(diào)幅遙控器四個部分構(gòu)成。整個系統(tǒng)原理圖見附錄13.2AT89S52單片機模塊設(shè)計AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，其接口簡單，方便使用，且功能強大，因此本系統(tǒng)采用AT89S52單片機作為主控制芯片。[6]3.2.1AT89S52單片機的功能特性AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。3.2.2AT89S52單片機的主要性能與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。3.2.3AT89S52單片機的P0、P1、P2、P3口功能P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)表3—1P1的第二功能引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。表3—2P3口的第二功能引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT0(外部中斷0)P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)3.2.4AT89S52的管腳排列如下圖圖3—1AT89S52管腳排列3.2.5ECU系統(tǒng)部分鑒于AT89S52的各種優(yōu)良特點，本設(shè)計采用AT89S52單片機最小系統(tǒng)構(gòu)成電子控制單元（EDU），系統(tǒng)電路圖如圖2—2所示3—2單片機最小系統(tǒng)圖3.3無線GSM通信模塊設(shè)計目前市場上可供選擇的GSM模塊較多，經(jīng)過對模塊的綜合性能比較，本系統(tǒng)選用了西門子公司生產(chǎn)的TC35i無線通信模塊。該模塊由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（專用集成電路）、閃存、ZIF連接器、天線接口等6部分組成，可以快速安全可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)和傳真，作為中介 ，它將報警信息送入GSM網(wǎng)絡(luò)。3.3.1TC35i總體描述TC35i新版西門子工業(yè)GSM模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段,電源范圍為直流3.3～4.8V,電流消耗——休眠狀態(tài)為3.5mA，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均)，2.5A峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號,功耗在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)分別為2W和1W,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V/1.8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口(CMOS電平)通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率為300b/s～115kb/s,自動波特率為1.2kb/s～115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(ShortMessageService,短消息),可通過AT命令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復。作為TC35i的核心基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。3.3.2TC35i主要特點（1）支持雙頻：GSM900/DCS1800MHZ；（2）符合ETSIGSMPhase2/Phase2+標準；（3）Class4（2W@900MHz）、Class1（1W@1800MHz）；（4）支持語音、短消息、傳真和數(shù)據(jù)傳輸功能（5）SMS支持PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）格式和TEXT（文本）格式，符合GSM07.05標準；（6）RS232接口界面（CMOS電平）；（7）AT命令控制，完全符合GSM07.07、GSM07.05、V.25標準，以及擴展的SIEMENSAT命令；（8）接收靈敏度：-105dBm（9）可由電源或者電池供電；（10）工作電壓：3.3——5.5V;（11）外形規(guī)格：54.5mm*36mm*6.85mm.3.3.3TC35i的工作原理圖圖3—3TC35GSM模塊工作原理圖3.3.4TC35i的硬件設(shè)計TC35i模塊[1]有40個引腳，通過一個ZIF(ZeroInsertionForce，零阻力插座)連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。TC35i的第1～5引腳是正電源輸入腳通常推薦值4.2V，第6～10引腳是電源地。11、12為充電引腳，可以外接鋰電池，13為對外輸出電壓(共外電路使用)，14為ACCU-TEMP接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。15腳是啟動腳IGT，系統(tǒng)加電后為使TC35i進入工作狀態(tài),必須給IGT加一個大于100ms的低脈沖,電平下降持續(xù)時間不可超過1ms。16～23為數(shù)據(jù)輸入/輸出，分別為DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。tc35i模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合ITU-TRS232接口標準。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無校驗位，波特率在300bps~115kbps之間可選，默認9600。硬件握手信號用RTS0/CTS0，軟件流量控制用XON/XOFF，CMOS電平，支持標準的AT命令集。其中18腳RXD、19腳TXD為TTL的串口通訊腳，需要和單片機或者PC通訊。

TC35i使用外接式SIM卡,24～29為SIM卡引腳，SIM卡同TC35i是這樣連接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過SIM卡閱讀器與TC35i的同名端直接相連，ZIF連接座的CCIN引腳用來檢測SIM卡是否插好，如果連接正確，則CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平。

TC35i的第32腳SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示TC35i的工作狀態(tài)，可用AT命令AT+SYNC進行切換，本模塊使用的是后一種。當LED熄滅時,表明TC35i處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當LED為600ms亮/600ms熄時，表明SIM卡沒有插入或TC35i正在進行網(wǎng)絡(luò)登錄；當LED為75ms亮/3s熄時，表明TC35i已登錄進網(wǎng)絡(luò)，處于待機狀態(tài)。

30、31、32腳為控制腳，其中30為RTCbackup，31為Powerdown，32為SYNC。35～38為語音接口，35、36接揚聲器放音。37、38可以直接接駐極體話筒來采集聲音（37是話筒正端，39是話筒負端）模塊的供電電壓如果低于3.3V會自動關(guān)機。同時模塊在在發(fā)射時，電流峰值可高達2A。同時在此電流峰值時，電源電壓（送入模塊的電壓）下降值不能超過0.4V。所以該模塊對電源的要求較高，電源的內(nèi)阻+FFC聯(lián)接線的電阻必需小于200mΩ。

單片機通過兩根I/O口控制TC35的開關(guān)機、復位等，通過串口與TC35進行數(shù)據(jù)通信，通信速率為9600Kbps，采用8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。

TC35模塊輸入輸出的TTL正電平邏輯不是+5V，而是+2.9V，因此必要時加端口保護。3.3.5短消息服務(wù)的通信接口建立由于TC35通信模塊支持GSM07.05所定義的AT命令集的指令,因此,單片機AT89S52能十分方便地通過串口,使用AT指令與TC35通信模塊連接并實現(xiàn)報警信息的傳輸。單片機AT89S52發(fā)出的AT指令用來建立通信鏈路。AT命令集的指令格式幀都以AT開頭,選擇PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式,用十六進制格式編碼,存儲在E2PROM中。TC35通信模塊收到短信后將自動反饋給單片機,使其停止發(fā)送,避免多次發(fā)送。這樣就方便、快捷地實現(xiàn)了基于短消息的收發(fā)、查詢和管理。3.3.6短消息的發(fā)送和接收報警短消息的發(fā)送和接收是利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息服務(wù)中心資源實現(xiàn)的，如圖3—4所示通信模塊通信模塊移動基站基站控制器車主手機移動基站基站控制器移動交換中心訪問寄存器歸屬寄存器短消息中心圖3—4系統(tǒng)報警短消息的發(fā)送和接收3.3.7短消息檢測與控制電路部分本系統(tǒng)最終選定西門子TC35i作為無線通信模塊，其外圍電路圖短消息檢測與控制電路如圖3—3所示圖3—5短消息檢測與控制電路3.4振動傳感器ZD25振動傳感器是一種目前廣泛應(yīng)用的報警檢測傳感器，它內(nèi)部用壓電陶瓷片加彈簧重錘結(jié)構(gòu)檢測振動信號，并通過LM358等運放放大并輸出控制信號。具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動檢測可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點，被大量應(yīng)用到汽、摩托車車防盜系統(tǒng)上，目前80％的車輛報警器都用這類傳感器。同樣，本系統(tǒng)也是采用振動傳感器作為檢測信號的器件，選擇用振動傳感器ZD25。[2]3.4.1振動傳感器ZD25工作原理振動傳感器的工作原理，將傳感器緊接觸在被測的振動體上，當振動體在傳感器敏感的測量方向上振動時，傳感器的敏感元件產(chǎn)生相應(yīng)的強制振動。振動產(chǎn)生的振動信號使磁敏元件產(chǎn)生電阻變化，導致輸出電壓產(chǎn)生相應(yīng)的變化。并經(jīng)電路處理放大，最后輸出與振動運動相似的（頻率和幅度大?。╇妷鹤兓牟ㄐ涡盘?。如圖4—1、圖4—2所示[10]圖3—6無振動時的波形圖圖3—7有振動時的波形圖振動信號的輸出特征是與振動的幅度頻率相似，輸出電壓波形頻率同振動頻率，電壓幅值大小與振動位移幅值呈正比。

傳感器的工作電壓為12V，輸出信號穩(wěn)定性，抗雜波干擾。在單電源工作下，無振動時，輸出為DC4V左右直流信號，有振動時，輸出為疊加在DC4V上的交變電壓信號。3.4.2振動傳感器ZD25電路原理圖圖3—8振動傳感器電路原理圖3.4.3振動傳感器ZD25的主要性能指標表3—3ZD25的主要性能指標表工作電壓頻率范圍符號輸出信號振動方向靈敏度輸出電壓幅度DC12V0.3~40HZS疊加在直流上的交流信號與傳感器軸向平行靈敏度可調(diào)無振動近似DC4V20~320HZM有振動最小≥50mV160~3KHZG最大≥5V3.4.4振動傳感器ZD25的主要工作參數(shù)表3—4ZD25的主要性能參數(shù)表項目符號單位MinTypMax差動壓力范圍PopKpa0——10工作電壓VsV——1016滿量程電壓VFSSmV242526零位輸出VoffmV-1.0——1.0靈敏度△V/△PmV/kPa——2.5——線性度——％-1.0——1.0壓力滯后——％——±0.1——溫度滯后——％——±0.5——全量程溫度影響TCVFSS％-1.0——1.0零位的溫度影響TCVOffmV-1.0——1.0輸入阻抗ZinΩ1000——2550輸出阻抗ZoutΩ1400——3000響應(yīng)時間tRms——1.0——溫度誤差帶——℃0——853.5電動車防盜系統(tǒng)遙控器設(shè)計為了實現(xiàn)車主在進入防區(qū)前或離開防區(qū)后能夠隨時隨地地對系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進行改變，本設(shè)計需要選用一種315M調(diào)幅遙控器[3]，以便車主無論是在較近距離還是在較遠距離都能夠使用這種遙控器布、撤防盜系統(tǒng)。OOK調(diào)制盡管性能較差，然而其電路簡單容易實現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用，在汽車，摩托車報警器，倉庫大門，以及家庭保安系統(tǒng)中，幾乎無一例外地使用了這樣的電路。同樣在本防盜系統(tǒng)設(shè)計中還是要采用這種調(diào)制設(shè)計的調(diào)幅遙控器。3.5.1調(diào)幅遙控器的主要優(yōu)點該遙控器具有以下優(yōu)點：（1）工作在業(yè)余頻段，不用花錢購買頻點；（2）有效距離遠，一般可達200－1000米；（3）有豐富的地址碼供車主選擇，由于遙控器和遙控器接收板上應(yīng)用的PT2262/PT2272編解碼芯片對都提供8位三態(tài)的編解碼狀態(tài)，也就是說有3的8次方地址碼可供用戶選擇，足以滿足停車區(qū)域內(nèi)所有車主的防盜報警布、撤防應(yīng)用。3.5.2調(diào)幅遙控器的工作原理早期的發(fā)射機較多使用LC振蕩器，頻率漂移較為嚴重。聲表器件的出現(xiàn)解決了這一問題，其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同，而其基頻可達幾百兆甚至上千兆赫茲。無需倍頻，與晶振相比電路極其簡單。以下兩個電路為常見的發(fā)射機電路，由于使用了聲表器件，電路工作非常穩(wěn)定，即使手抓天線。聲表或電路其它部位，發(fā)射頻率均不會漂移。接收機使用超再生電路或超外差電路，超再生電路成本低，功耗小可達100uA左右，調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級高放。一級振蕩。一級混頻以及兩級中放的超外差接收機差不多。然而，超再生電路的工作穩(wěn)定性比較差，選擇性差，從而降低了抗干擾能力。3.5.3發(fā)射、接收電路無解碼電路圖分別如下：圖3—9遙控器發(fā)射、接收電路圖3.6本章小結(jié)本章在對電動車防盜系統(tǒng)功能需求進行綜合分析的基礎(chǔ)上，分析了AT89S52單片機和TC35i無線通信模塊的技術(shù)性能、主要參數(shù)和引腳功能，振動傳感器ZD25的工作原理和工作參數(shù)，調(diào)幅遙控器的主要特點和工作原理，提出了系統(tǒng)整體方案，并根據(jù)所設(shè)計的框架，對與之相關(guān)的各種外圍電路圖，包括單片機最小系統(tǒng)圖，短消息檢測與控制電路，調(diào)幅遙控器的發(fā)射、接收電路圖進行詳細分析和設(shè)計。第四章電動車防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計在本章中本文將根據(jù)第二章中提出的軟件的總體設(shè)計方案，進一步討論單片機控制手機模塊的AT指令的使用方法，詳細定義課題中具體要使用到的AT指令集。分析并設(shè)計軟件流程圖，對關(guān)鍵的部分子程序進行分析，并給出相應(yīng)的程序代碼。4.1系統(tǒng)軟件流程系統(tǒng)軟件采用采用匯編語言與C語言混合編程實現(xiàn)，程序主要流程如圖4—1所示。系統(tǒng)程序主要包括系統(tǒng)初始化程序[5]、GSM模塊通信程序[3]等。程序編寫見附錄2。圖4—1系統(tǒng)軟件流程圖4.2GSM模塊軟件設(shè)計4.2.1西門子TC35i模塊的AT指令西門子TC35i模塊支持PDU格式的短消息的發(fā)送和接收，該模塊通過AT指令與單片機通信。AT(Attention)指令集是調(diào)制解調(diào)器通信接口的工業(yè)標準。由于沒有控制移動電話文本消息的先例，因此開發(fā)了一種叫SMSBlockMode的協(xié)議，通過終端設(shè)備（TE）或電腦來完全控制SMS。幾年后，主要的移動電話生產(chǎn)廠商諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP共同為GSM研制了一整套AT指令，其中包括對SMS的控制。AT指令在此基礎(chǔ)上演化并被加入GSM07.05標準，以及之后的GSM07．07標準。[11]GSM引擎模塊提供的命令接口符合GSM07．05和GSM07．07規(guī)范。GSM07．07中定義的ATCommand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對短消息作了詳細的規(guī)定，在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時，能夠通過串口發(fā)送指示消息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)送各種命令。與SMS有關(guān)的GSMAT指令如表所示。表4—1部分GSMAT指令表控制端發(fā)送的AT指令指令的功能AT通訊握手AT+CLCC來電話時有信號輸出AT+CMGL=0讀取全部未讀過的SMS消息AT+CMGL=2列出已有的短信息AT+CMGL=4讀取全部SMS消息AT+CMGR=X讀取第X條短消息AT+CMGF=0用PDU格式AT+CMGD=X刪除第X條短消息AT+CGSN讀取TC35I的序列號AT+CSCA顯示短信息中心地址本系統(tǒng)中用到的AT指令如下：

發(fā)送：AT+CMGF=0//設(shè)置短消息發(fā)送格式(1-文本模式;0-PDU模式)

回答：OK

發(fā)送：AT+CMGS=24//短信息長度，注意為十進制。

回答：>

發(fā)送：0001030D91683108480646F932080A67094EBA-52A88F66FF01//PDU數(shù)據(jù)包

回答：+CMGS：[，]4.2.2P目前，發(fā)送短消息常用Text和PDU(ProtocolDataUnit)模式。使用Text模式收發(fā)短信代碼簡單，容易實現(xiàn)，但最大的缺點是不能收發(fā)中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。PDU模式收發(fā)短信可以使用三種編碼：7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符，8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符，編碼類型在PDU數(shù)據(jù)包中指定。下面舉例說明PDU格式的組成。例如要把“有人動車！”五個字發(fā)送則PDU數(shù)據(jù)為：

0001030D91683108480646F932080A67094EBA52A88F-66FF01

(1)00表示省略短信中心號碼；

(2)01表示文件頭字節(jié)；

(3)03表示信息類型(TP-Message-Reference)；

(4)0D表示被叫號碼長度；

(5)91表示被叫號碼類型；

(6)683108480646F9表示被叫號碼，經(jīng)過了位移處理；

(7)32表示協(xié)議標識TP-PID；

(8)08表示數(shù)據(jù)編碼方案TP-DCS，因為要發(fā)送UNICODE內(nèi)碼，所以使用USC2(16bit)編碼；

(9)0A表示用戶數(shù)據(jù)長度TP-UDL(以8位碼為單位(octet))；

(10)67094EBA52A88F66FF01表示用戶數(shù)據(jù)。4.2.3漢字編碼由于在GSM標準中，中文編碼采用Unicode編碼，而不是目前國內(nèi)常用的GB-2312編碼，所以只要將十進制的Unicode編碼轉(zhuǎn)化為十六進制即可，也可以由GB-2312編碼通過換算得來。例如“您好”二字的十進制Unicode碼分別為24744和22909，轉(zhuǎn)化為十六進制為60A8和597D。4.3本章小結(jié)本章從分析單片機控制手機模塊的AT指令入手，論述了電動車防盜系統(tǒng)軟件設(shè)計的要點，詳細定義了程序中所用到的AT指令集。設(shè)計了相應(yīng)軟件流程圖和相應(yīng)的程序代碼。第五章電動車防盜系統(tǒng)總結(jié)與展望5.1系統(tǒng)總結(jié)本文根據(jù)GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息實現(xiàn)遠程監(jiān)控這樣一種思路，重點分析了ATMEL公司的AT89S52單片機和SIEMENS公司的GSM模塊TC35i的體系結(jié)構(gòu)，討論了用AT指令控制TC35i模塊，深入探索了整個系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計方法和具體實現(xiàn)，完成了系統(tǒng)的主要組成部分TC35模塊和AT89S52單片機系統(tǒng)的各種外圍電路設(shè)計圖，以及系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖和部分關(guān)鍵程序代碼。5.2系統(tǒng)展望本設(shè)計依托GSM公眾網(wǎng)，建立的遠程遙控和報警防盜系統(tǒng)，監(jiān)控范圍廣，系統(tǒng)成本低，功能較多。除了設(shè)計的功能外，以后還可根據(jù)市場發(fā)展和用戶需要，擴展其它功能如：火災(zāi)報警、醫(yī)療求助、氣體安全等。因此，該設(shè)計投放市場后，將有較好的市場發(fā)展前景，將產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和社會效益。作為方興未艾的無線服務(wù)，短消息正在展現(xiàn)出無窮的魅力和廣闊的市場潛力，跟任何新興的市場一樣，在熱潮的后面不可缺少的仍然是規(guī)范和多方的合作。隨著通信技術(shù)的發(fā)展、新型通信網(wǎng)絡(luò)3G系統(tǒng)的使用，遠程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、傳輸效率以及覆蓋地區(qū)將得到極大的改善，遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實時性也大為增加，其應(yīng)用也必將滲透到越來越多的領(lǐng)域。本人相信未來的通訊技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的高速發(fā)展，必將深深影響人們生活的方方面面，人與人之間的溝通將會更加自由，多樣化，個性化。參考文獻[1]胡薔，鮑強.TC35GSM模塊在無線傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，31（9）：31-33[2]何希才.傳感器及其應(yīng)用.北京.國防工業(yè)出版社，2001[3]曾一凡，洋梅.基于短消息的遠程報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).沈陽大學學報，200