基于GPS-GSM的汽车短信防盗系统设计方案

一、引言

随着汽车数量的增加，汽车盗窃案件也呈上升趋势。传统的汽车防盗系统，如机械锁、电子锁等，虽然在一定程度上起到了防盗作用，但存在响应速度慢、报警范围有限等问题。为了解决这些问题，基于GPS（全球定位系统）和GSM（全球移动通信系统）的汽车短信防盗系统应运而生。该系统利用GPS技术进行车辆定位，通过GSM网络发送报警信息到车主手机，实现了远程监控和实时报警。

二、系统总体设计

2.1 系统架构

基于GPS-GSM的汽车短信防盗系统主要由车载终端、传输网络、监控中心和用户手机四部分组成。

1. 车载终端：包括微控制器、GPS模块、GSM模块、传感电路等。

2. 传输网络：利用GSM网络进行数据传输。

3. 监控中心：接收并处理来自车载终端的报警信息。

4. 用户手机：接收来自监控中心的短信报警信息。

2.2 系统功能

1. 实时定位：利用GPS模块获取车辆实时位置信息。

2. 远程监控：通过GSM网络将车辆位置信息发送到监控中心或用户手机。

3. 报警功能：当车辆发生异常情况（如非法入侵）时，通过GSM网络发送报警信息到用户手机。

4. 人机交互：用户可以通过手机短信对系统进行控制，如查询车辆位置、设置报警参数等。

三、硬件设计

3.1 主控芯片型号及作用

在主控芯片的选择上，本系统采用MSP430F149单片机。MSP430F149是TI公司推出的MSP430系列单片机中的一种，具有16位RISC结构，能够达到很高的代码效率。其显著特点包括：

• 强大的处理能力：MSP430系列单片机具有16位RISC结构，简洁的内核指令系统，当工作在8MHz系统时钟下时，指令周期为125μs。

• 稳定的工作性能：MSP430单片机中，内置看门狗，同时系统能够在多个时钟源之间切换，保证系统正常工作。

• 丰富的片内资源：MSP430系列内置了丰富的片内资源模块，主要包括看门狗（WDT）、定时器A（TimerA）、定时器B（TimerB）、比较器、串口0、串口1、硬件乘法器、模数转换（ADC）、基本I/O口、基本定时器等。

• 工业级产品：MSP430系列单片机都是工业级产品，具有-40度到+85度的工作温度范围，并具有较强的抗干扰能力。

MSP430F149单片机作为系统的控制核心，负责协调各模块的工作，处理来自传感器和GPS模块的数据，并通过GSM模块发送报警信息。

3.2 GPS模块

GPS模块用于接收GPS卫星发送的位置信息，并将其转换为车辆的位置坐标。本系统采用TARMINGPS25-LVC接收机作为GPS模块的核心部件。该接收机由主机天线、运算单元、输出通道等部分组成，能够接收、采集、放大、识别、存储、处理卫星信息，并输出有用的定位信息、速度信息和时间信息。

3.3 GSM模块

GSM模块用于实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务（Short Message Service, SMS）和传真。本系统采用Siemens公司推出的TC35模块，该模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。TC35模块通过串口与单片机连接，实现单片机对TC35模块的控制，从而实现数据的发送和接收。

3.4 传感电路

传感电路用于检测车辆的异常情况，如非法入侵、振动等。本系统采用热释电红外传感器和振动传感器。热释电红外传感器能够检测人体的红外辐射，从而实现防盗报警；振动传感器能够检测车辆的振动情况，当车辆发生异常情况时，振动传感器会发出信号，触发报警。

3.5 电源电路

电源电路为系统提供稳定的电压和电流。本系统需要采用汽车电瓶供电，要求输入电压为12V左右，输出电压有3种：TC35需要供电电压3.3～5.5V（本系统选择3.5V），MSP430F149需要供电电压3.3V，其他器件需要的5V供电电压。在设计电源电路时，需要考虑输出电压的稳定性、输出电流的大小、温度漂移和发热量等因素。

四、软件设计

4.1 系统初始化

系统初始化包括单片机的初始化、GPS模块的初始化、GSM模块的初始化等。在单片机初始化过程中，需要设置单片机的时钟源、串口波特率、中断优先级等；在GPS模块初始化过程中，需要配置GPS接收机的参数，如波特率、数据格式等；在GSM模块初始化过程中，需要配置GSM模块的参数，如短信中心号码、短信格式等。

4.2 数据采集与处理

数据采集与处理包括GPS数据的采集与处理、传感器数据的采集与处理等。GPS数据的采集通过GPS接收机实现，采集到的数据包括经度、纬度、速度等信息；传感器数据的采集通过传感电路实现，采集到的数据包括红外信号、振动信号等。单片机对采集到的数据进行处理，判断车辆是否发生异常情况，并根据判断结果采取相应的措施，如发送报警信息等。

4.3 短信报警

当车辆发生异常情况时，单片机通过GSM模块发送报警信息到用户手机。报警信息包括车辆的位置信息、异常情况类型等。为了实现短信报警功能，需要在GSM模块中配置短信中心号码和短信格式，并编写相应的短信发送程序。

4.4 人机交互

用户可以通过手机短信对系统进行控制，如查询车辆位置、设置报警参数等。为了实现人机交互功能，需要在系统中编写相应的短信接收和解析程序，并根据解析结果执行相应的操作。例如，当用户发送查询车辆位置的短信时，系统会将车辆的位置信息发送到用户手机；当用户发送设置报警参数的短信时，系统会根据短信内容修改报警参数。

五、系统测试与优化

5.1 系统测试

系统测试包括单元测试、集成测试和系统测试。单元测试是对单个模块进行测试，验证其功能是否正确；集成测试是将多个模块组合在一起进行测试，验证模块之间的接口是否正确；系统测试是对整个系统进行测试，验证系统的功能、性能和稳定性是否满足设计要求。

在系统测试过程中，需要模拟各种异常情况，如非法入侵、车辆振动等，并观察系统的响应情况。同时，还需要对系统的定位精度、报警响应时间等指标进行测试和评估。

5.2 系统优化

根据系统测试的结果，可以对系统进行优化和改进。例如，可以提高GPS模块的定位精度和稳定性；可以优化短信报警的发送速度和成功率；可以改进人机交互界面的友好性和易用性等。

六、结论

基于GPS-GSM的汽车短信防盗系统利用GPS技术进行车辆定位，通过GSM网络发送报警信息到车主手机，实现了远程监控和实时报警。该系统具有定位准确、报警及时、操作简便等优点，能够有效地提高汽车的安全性。

在主控芯片的选择上，本系统采用了MSP430F149单片机。该单片机具有强大的处理能力、稳定的工作性能、丰富的片内资源和工业级的产品特性，能够满足系统的设计要求。同时，通过合理的硬件设计和软件设计，实现了系统的各项功能，并保证了系统的稳定性和可靠性。

未来，随着技术的不断发展，该系统还可以进一步扩展和优化。例如，可以引入更多的传感器和智能算法，提高系统的智能化水平；可以优化系统的通信协议和数据处理算法，提高系统的响应速度和数据处理能力；可以加强系统的安全防护措施，防止恶意攻击和破解等。这些优化和改进将进一步提高系统的性能和安全性，为汽车防盗领域的发展做出更大的贡献。