摘要：本系统采用STM32系列单片机作为控制器，利用GSM模块、GPS模块、加速度传感器、热释电红外线传感器等实现与车主的通信、判断车体是否被转移破坏、是否有人体入侵车辆，一旦有警情发生，便可在短时间内发送短消息到车主手机，实现无声报警。车主可以通过收发短消息，向系统控制器发送指令，通过继电器操作控制，实现汽车自锁以及声光报警。
关键字；汽车报警；GSM；GPS；加速度传感器；热释电红外线传感器
1引言
传统汽车防盗系统存在作用距离短、可靠性低等缺点。抽样调查显示在失窃的汽车中，一半以上都是装有汽车防盗系统的。这说明现有的汽车防盗报警装置并不可靠，同时还存在着噪声污染、功耗高、误报率高等诸多缺陷。因此，设计新一代的更为可靠的汽车防盗报警系统是本次设计的最终目标。
2系统结构及设计方案
本文设计的汽车防盗报警系统主要是以下部分组成：控制部分、检测部分（传感器部分）、执行部分。控制部分主要是对GSM通讯以及检测部分电路进行操作和控制。检测部分用来测试车辆是否被入侵，检测汽车的状态信息。执行部分是用来收到控制部分的指令后做出系列保护汽车的行为。除此之外，该系统还引用了GSM通讯模块、GPS模块，用来实现实时数据与车主之间的传输、采集车辆实时位置信息。
3 硬件设计
3.1 控制器设计
系统使用了ARM公司的STM32F103C8单片机，该系列单片机对512K Flash存储器进行了集成，使工作过程中节点和程序收集到的数据得以保存。工作频率为72MHZ，包含了三个通用16位定时器，一个PWM定时器，一个USB接口、一个CAN、两个SPI、三个USART。利用5个通用串行接口，可以开展指令和数据通讯；利用两个12位的A/DC，实现声传感器收集信号的模数转换，然后传送到单片机I/O端。该单片机支持低功耗工作模式，芯片供电电压为3.3V，应用温度范围为-40~+150℃。GSM模块和GPS模块与STM32F103C8之间分别用串口进行通信。
3.2 检测功能设计
系统设计分别选用ADXL202E加速度传感器、RE200B型双灵敏元热释电红外传感器、ATK-NEO-6M模块实现对车体形态、人员入侵、车辆实时位置异常检测的功能。
3.2.1 加速度传感器
利用Analog Device公司的ADXL202E加速度传感器对车体的振动和倾斜角度进行监测，可以对拖吊法盗窃车辆以及破坏车体的现象进行预警。加速度传感器ADXL202E能够测量0~5kHz，±2g范围内动态或静态加速度，通过测量动态加速度可实现车辆振动检测，同时利用静态的重力加速度作为输入矢量，可以确定物体的空间方向。
该传感器应用温度范围为-40~+125℃，工作电流小于6mA，60Hz时分辨率为2mg，采用3.3V直流电源供电，为降低电源对传感器的干扰，应在引脚端和公共接地端之间连接0.1的去耦电容。由于芯片与处理器共用一个供电电源，在电源与间需增加磁珠或100Ω的电阻，以减小数字信号对传感器输出信号的干扰。
3.2.2 热释电红外线传感器
热释电红外传感器采用上海尼塞拉传感器有限公司的RE200B型双灵敏元热释电红外传感器。该传感器利用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外线，采用双灵敏元互补的方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器工作的稳定性。在探测区内无人体移动时，红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进入探测区，人体红外辐射被传感器热释电元件接收，但由于两片热释电元件接收到的近场热量存在差异，不能完全抵消，传感器将接收到差异信号。
该传感器能将波长为5~14之间的红外信号变化转变为电信号，人体可辐射出中心波长为9~10的红外线，用于人体检测的传感器波长灵敏度在0.2~20范围内。在硅片表面贴附截止波长为7~10的滤光片，可得到仅对人体温度范围敏感的热电红外线传感器。
3.2.3 GPS模块
GPS定位模块采用u-blox公司生产的ATK-NEO-6M模块。该模块自带无源陶瓷天线和可充电的后备电池，节约成本，同时若主电源关闭，仍可以接收和保存数据。模块采用了RF结构，可以有效减少噪声干扰，提高定位精度。
该模块尺寸为25.5mm×31mm，支持3.3/5V工作电压，位置精准范围在1~5m之间，工作温度范围为-40~+85℃，可实现最大5Hz的更新速率，捕获追踪灵敏度为-161dBm。在冷启动状态下最快捕获时间为27S，热启动仅需1S。模块采用串口方式和外部设备连接。
3.3 报警执行功能设计
多传感器信息融合汽车防盗系统的报警执行功能主要体现在异常报警和汽车自锁操作，含GSM报警、声光报警和汽车自锁。
3.3.1 GSM模块
采用法国WAVECOME公司生产的双频GSM/GPRS无线通信模块Q2403A，可接外部SIM卡通过AT指令控制交换各种类型的数据，如语音、SMS、 GPRS等。Q2403A与单片机的通信标准为RS232串行通信，仅需连接RX，TX，GND引脚。
汽车防盗器接线大全当车主收到报警信息后，如需采取措施，可向Q2403A模块拨号。单片机收到信号后，发出AT指令将拨号挂断，同时发出控制信号，命令继电器将点火线切断，从而保证车辆安全，使人体即便进入车内也无法启动。如需恢复，再次拨号即可。
3.3.2 声光报警以及汽车自锁
报警执行模块在利用GSM网络进行短消息报警的同时，能够使用传统的语音、闪光模式进行报警，表示车辆出现异常情况。
该功能利用控制器的I/O接口控制达林顿阵列ULN2003A实现，当“IN”脚输入高电平，对应“OUT”脚将功率继电器的引脚电平拉低，功率继电器线圈导通；当“IN”脚输入低电平，对应“OUT”引脚输出电平与芯片供电电平相同，即与继电器输入电压相同，继电器线圈阻断。由于继电器触点的吸合(常开触点)、断开(常闭触点)状态随控制器I/O口的信号而改变，可控制车灯电路的开闭，驱动外围电路的三极管，由其带动扬声器开闭，进而实现车辆防盗的语音、闪光报警。
4. 结论
本文针对市场上目前传统汽车防盗器存在的防盗效果差等短板，设计了基于STM32系列单片机的多传感器汽车防盗系统方案。方案包括主控制器部分、检测部分、执行部分等，使得车辆的非法侵入检测、无声报警、汽车自锁以及声光报警得以实现。
参考文献：
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