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淺談基于嵌入式的汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文
0 引言
當(dāng)今社會(huì)人民生活日益富足,普通百姓的生活水平不斷提高,汽車成為了大眾普遍的代步工具。尤其是在那些較發(fā)達(dá)的國(guó)家，幾乎每戶就有一輛汽車,其國(guó)內(nèi)汽車總量過(guò)億。同時(shí)隨著我國(guó)生活水平的提高，私家車的數(shù)量也日益增多,但是伴隨著汽車的增多，汽車偷竊案件也隨著上升，甚至已經(jīng)成為城市犯罪數(shù)目最多的行為之一。每輛汽車價(jià)格不菲，一旦丟失將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同樣為社會(huì)帶來(lái)了不穩(wěn)定因素。因此，關(guān)于汽車防盜的設(shè)計(jì)已經(jīng)日益迫切。
1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)主要由控制模塊、警情檢測(cè)模塊、警情響應(yīng)模塊以及指紋鎖模塊。在系統(tǒng)中，控制模塊以S3C2440A 為處理器;警情檢測(cè)模塊主要由霍爾傳感器、震動(dòng)傳感器以及人體紅外傳感器組成;警情響應(yīng)模塊由GPS模塊和GSM模塊組成。系統(tǒng)的具體工作原理是：警情檢測(cè)模塊檢測(cè)汽車是否被盜，通過(guò)霍爾傳感器、震動(dòng)傳感器和紅外傳感器的合理配置檢測(cè)車輛是否被盜，一旦車輛被盜，系統(tǒng)則通過(guò)GSM、GPS向車主發(fā)送車輛被盜短信以及位置信息，車主可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送短信強(qiáng)制停車。同時(shí)系統(tǒng)還增加了指紋鎖以及指紋點(diǎn)火功能，提高了汽車自身防盜的安全性。
2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1 控制器模塊
本系統(tǒng)選用的S3C2440A 采用ARM9 20T 內(nèi)核，集成了1.2V內(nèi)核，1.8V / 2.5V /3.3V儲(chǔ)存器，3.3V擴(kuò)展I/O，16KB指令/16KB 數(shù)據(jù);4 路擁有外部請(qǐng)求引腳的DMA 控制器;3 路URAT(IrDA1.0 64-Byte Tx FIFO，64Byte Rx FIFO); 2 路USB主機(jī)控制/1路USB期間控制;8路10位ADC和觸摸屏接口;130個(gè)通用I/O，24個(gè)外部中斷源;電源控制：正常，慢速，空閑，睡眠模式。
基于S3C2440A的以上特點(diǎn)，以此作為汽車防盜系統(tǒng)的核心處理器，保證了整個(gè)控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，可靠性，快速性。
2.2 警情監(jiān)測(cè)模塊
本模塊是用來(lái)檢測(cè)汽車是否被盜，主要由霍爾傳感器模塊、振動(dòng)傳感器模塊以及人體紅外傳感器模塊組成。霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。
本設(shè)計(jì)中采用的霍爾傳感器是體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、精度高的A3144E。A3144E霍爾傳感器是開關(guān)型，無(wú)觸點(diǎn)，在開關(guān)狀態(tài)時(shí)無(wú)火花，不產(chǎn)生干擾，使用壽命長(zhǎng)。在基于嵌入式的汽車防盜系統(tǒng)中霍爾傳感器模塊是用來(lái)檢測(cè)車門是否被打開，如果車門關(guān)閉，磁極靠近霍爾開關(guān)管平面，輸出端輸出低電平：如果車門被打開，磁極遠(yuǎn)離霍爾開關(guān)管平面，輸出端輸出高電平，觸發(fā)報(bào)警。
振動(dòng)傳感器對(duì)于其所安裝的系統(tǒng)受到的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行采集，傳感器非常敏感。當(dāng)安裝本系統(tǒng)的車輛遇到碰撞、被撬門、被拖行或異常行駛時(shí)，傳感器就可以根據(jù)以上行為發(fā)出報(bào)警提示信號(hào)。本設(shè)計(jì)所采用的振動(dòng)傳感器包括電壓比較芯片LM393和振動(dòng)開關(guān)SW-18015P，體積小，靈敏度高，且無(wú)方向性，任何角度均可觸發(fā)，適用性強(qiáng)。當(dāng)震動(dòng)傳感器的振動(dòng)強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)定閾值，此時(shí)電壓比較器同相輸入電壓大于基準(zhǔn)電壓，比較器的輸出端輸出高電平;當(dāng)震動(dòng)傳感器的震動(dòng)強(qiáng)度很大，超出了設(shè)定的閾值，震動(dòng)開關(guān)閉合，此時(shí)電壓比較器同相輸入電壓小于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出端輸出低電平，觸發(fā)報(bào)警。
人體紅外傳感器模塊采用的HC-SR501,具有靈敏度高、可靠性、強(qiáng)超低電壓工作模式等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平，當(dāng)人不在感應(yīng)范圍時(shí)，輸出低電平，從而觸發(fā)報(bào)警。
2.3 GSM模塊
GSM模塊[3]是用來(lái)向車主發(fā)送報(bào)警信息的，本設(shè)計(jì)采用的是SIM公司的SIM300。SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻/四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM/GPRS 900/1800/190。
0MHz 功能的SIM300C 以小尺寸和低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。SIM300不僅具有調(diào)試和數(shù)據(jù)輸出兩個(gè)串口，有利于在此開發(fā)產(chǎn)品，而且還包含兩個(gè)麥克風(fēng)輸入和兩個(gè)話筒輸出。
2.4 GPS模塊
GPS模塊作為全球定位系統(tǒng)用的用戶終端即GPS定位系統(tǒng)的接收機(jī)，是作為全球定位系統(tǒng)的一個(gè)必不可少的組成成分。本系統(tǒng)就是通過(guò)GPS定位系統(tǒng)對(duì)被盜汽車狀態(tài)進(jìn)行定位。而GPS接收機(jī)由接受天線以及接受單元組成。天線單元的主要作用是：當(dāng)GPS衛(wèi)星從地平線上升起時(shí)，能捕獲、跟蹤衛(wèi)星，接收放大GPS信號(hào)，接收單元的主要作用是：記錄GPS信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，還原出GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文，解出信號(hào)在星站間的傳播時(shí)間和載波相位差，實(shí)時(shí)地獲得導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)或采用側(cè)后處理的方式，獲得定位、測(cè)速、定時(shí)等數(shù)據(jù)。
2.5 指紋鎖模塊
系統(tǒng)采用指紋鎖來(lái)開車門和點(diǎn)火，指紋鎖模塊采用R308指紋模塊，當(dāng)指紋對(duì)比不匹配時(shí)，觸發(fā)報(bào)警。
3 軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主體思路是現(xiàn)將系統(tǒng)使用相關(guān)的模塊進(jìn)行初始化操作，其后分別對(duì)霍爾傳感器、人體紅外傳感器、振動(dòng)傳感器以及指紋識(shí)別模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)最先進(jìn)的DS證據(jù)融合理論對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)判斷汽車當(dāng)前是否處于被盜竊的狀態(tài)。如果檢測(cè)結(jié)果為汽車沒(méi)有被盜，系統(tǒng)將繼續(xù)監(jiān)測(cè)，反之即為汽車被盜狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)將調(diào)取地理位置檢測(cè)模塊即全球定位系統(tǒng)GPS模塊對(duì)汽車當(dāng)前處于的位置進(jìn)行定位，然后將獲取的地理位置信息通過(guò)手機(jī)GSM模塊發(fā)送至指定的用戶手機(jī)上，直到車主主動(dòng)解除報(bào)警狀態(tài)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車防盜的實(shí)時(shí)監(jiān)控。這樣一來(lái)，車主就可以根據(jù)發(fā)來(lái)的信息配合人民警察同志對(duì)汽車進(jìn)行追蹤并抓捕犯罪嫌疑人，實(shí)現(xiàn)了汽車的防盜設(shè)計(jì)。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文研究的是基于嵌入式的汽車防盜系統(tǒng)，具體就是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能化高，可靠性強(qiáng)的汽車防盜系統(tǒng)。也就是通過(guò)多傳感器檢測(cè)汽車是否被盜，確認(rèn)被盜后向車主發(fā)送短信，同時(shí)通過(guò)GPS獲取被盜車輛的位置信息，便于車主報(bào)警和查找，車主還可以通過(guò)手機(jī)短信方式強(qiáng)制停車，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車的防盜功能。該系統(tǒng)還增加了指紋鎖以及指紋點(diǎn)火功能，從而增加了汽車的安全性。系統(tǒng)由于使用了傳輸速率高、通訊時(shí)延小的GSM通信網(wǎng)絡(luò)，大大提升了系統(tǒng)的響應(yīng)效率以及系統(tǒng)精準(zhǔn)度，繼而可以在任何時(shí)間與地點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，設(shè)備制造成本低，可以被廣大群眾接受，同時(shí)設(shè)備具有可擴(kuò)展性以及很高的兼容性，除了用于汽車防盜之外還可以應(yīng)用于其他類似平臺(tái)。
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