基于GSM网络汽车报警器的设计

基于GSM网络汽车报警器的设计TheDesignoftheCar’sAnnunciationBasedonGSM李刚魏银库（防空兵指挥学院郑州450052）Abstract:GlobalSystemforMobileCommunicationsbywayofanewoperationhasalreadyreceivedbymoreandmoredevelopers’recognition.GSM,regardasawirelesslydatatransmittedwave,canbeusedtoemployerformanykindsofapplications,theforegroundofwhichiswondrouslyoptimistically.Thispassagereferstoadesignofacar’sannunciation,basedonGSM,andexpatiateparticularlytheproceedingprincipiumofit.关键词：GSM网络单片机工业模块GSM全球移动通信系统作为一种新业务是一个不断演进的开放式、无优先权的系统。作为数据通信网络媒介，GSM实现了全国性的数据双向实时通信。随着通信技术的发展，基于移动通信网络和短消息服务功能，正向工业控制和遥测遥控应用领域渗透并有不断扩大的趋势。近年来，短消息业务作为GSM的一种增值服务，得到了迅速发展，它具有传输速度快，费用低，不占用语音通信通道等优点，因而在远程智能控制系统中得到了广泛的应用。GSM网络防盗系统是利用GSM全球移动网络对汽车进行24小时即时无限距离监控，并能在发生警情的几秒钟内拨通车主手机或电话进行语音报告，车主可立即通过来电进行监听、喊话、锁定车辆，系统将自动切断油路、电路，使车子无法启动，具有真正意义的‚防‛盗功能，防盗于未然，从根本上杜绝了盗车的可能；遭遇抢劫过后，则可凭电话锁定车辆，通过GSM网络定位寻回失车。GSM网络防盗系统有效的克服了GPS防盗系统的成本高、网络覆盖不全、防盗性能低、报警不直接等缺陷，而且无需支付服务费，已迅速成为新的主流防盗系统。1.汽车报警器的硬件接口设计1.1工作原理报警器工作原理：当汽车遇窃或非正常启动时，传感器把接收到的异常振动信号转换成电信号并传送给单片机，单片机分析并处理电信号，将处理的结果发送给移动通信模块，移动通信模块将报警信号发送到预定的通信装置，这样报警信号可以传送到移动通讯服务覆盖的任何地方，克服了现有技术报警信号传送距离有限和噪音污染的缺陷。由于设置单独的电源，报警器与被保护物体不发生任何电气或机械的联接，可方便放置在被保护物体的内部或外部，从而使其安装和使用非常方便。1.2硬件接口电路汽车报警器的硬件接口电路如图1.2所示。汽车报警器主要包含AT89S52单片机、TC35i通信模块、SIM卡、传感器、电源系统和下载器等部分组成。电源电路分为充电电池和稳压电源模块两部分，模块上电10ms后，为使之正常工作，必须在15脚加至少为100ms的低电平信号，且该信号下降沿时间小于1ms。启动后，15脚的信号应保持高电平。TC35i的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-TRS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps~115kbps之间可选，硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。基带处理器集成了一个与ISO7816-3ICCard标准兼容的SIM接口。在GSM11.11为SIM卡预留5个引脚的基础上，TC35i在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚，所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡，该引脚置为高电平时，系统方可进入正常工作。数据通信电路主要完成短消息收发,与PC机通信、软件流控制等功能。数据通信电路以Maxim公司的MAX3238芯片为核心，实现电平转换及串口通信功能；具有低功耗、高数据速率、增强型ESD保护等特性。增强型ESD结构为所有发送器输出和接收器输入提供保护，可承受±15kVIEC1000-4-2气隙放电、±8kVIEC1000-4-2接触放电和±15kV人体放电模式。TC35I的SYNC引脚有两种工作模式，可用AT命令ATSYNC进行切换。一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35I的工作状态。本模块使用的是后一种功能：当LED熄灭时,表明TC35I处于关闭或睡眠状态；当LED为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35I正在进行网络登录；当LED为75ms亮/3s熄时，表明TC35I已登录进网络，处于持机状态。图1.2：汽车报警器的硬件接口电路1.3单片机AT89S52AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。1.4片状独石陶瓷电容器该接口电路中选用的电容器均为村田制作所开发的片状独石陶瓷电容器。其端子用极利于固定的金属制成，而且具有C0G至Y5V温度特性，并且备有长*宽*厚度为1.0*0.5*0.5mm的微型至长*宽*厚度为3.2*1.6*1.6mm的多种尺寸以供选择。1.5.TC35I模块目前，国内已经开始使用的GSM模块有Falcom的A2D系列、Wavecome的WMO2系列、西门子的TC35系列、爱立信的DM10/DM20系列等。其中西门子的TC35系列模块性价比很高，并且已经有国内的无线电设备入网证。所以本设计选用西门子推出的最新的无线模块TC35I。功能上与TC35兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35i与GSM2/2+兼容、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。TC35I频段为双频GSM900MHz和GSMl800MHz；支持数据、语音、短消息和传真；高集成度(54.5mm×36mm×3.6mm)；质量为9g；电源电压为单一电压3.3~4.8V；可选波特率300bps~115kbps，动波特率4.8~115kbps；电流消耗——休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；温度范围——正常操作-20℃~+55℃，存放-30℃~+85℃；SIM电压为3V/1.8V。TC35i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。通过ZIF连接器与单片机实现电路接口，通过该接口读取或发送TC35i模块中的数据，也是TC35i模块的应用核心。1.6传感器该电路中使用的传感器为村田制作所制作的振动传感器。该传感器在设计时重视耐热性和抗应力性并且用于在汽车遇窃或非正常启动时，检测出该异常振动，并向单片机传送信号。2.汽车报警器的软件接口及控制原理汽车报警器软件的功能主要是处理传感器的中断响应，读取发送来的短信息内容和发送AT命令信息到TC35I通信模块。本设计所用到的短信息规范为GSM07.05，方式为PDU模式。2.1PDU数据格式分析目前，发送短消息常用Text和PDU模式。使用Text模式收发短信代码简单，实现起来十分容易，但最大的缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。PDU模式收发短信可以使用3种编码：7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，8-bit编码通常用于发送数据消息，UCS2编码用于发送Unicode字符。一般的PDU编码由ABCDEFGHIJKLM十三项组成。2.2PDU编码规则本文发送和接收短信息的参照物为报警器。例1发送：SMSC号码为+13800755500，车主手机号码是13912345678，消息内容为‚报警‛，从报警器发出的PDU串：0891683108705505F011000D91683119325476F80008A90462A58B66。例2接收：SMSC号码为+13800755500，报警器号码是13612345678，消息内容为‚关闭‛，报警器接收到的PDU串：0891683108705505F0240D61683119325476F800085030515162600004517395ED。表1接收和发送短信息PDU串内容分段含义说明相同08SMSC地址信息的长度共8个八位字节91683108705505F0SMSC地址格式+13800755500，补‘F’凑成偶数不同发送基本参数发送1100接收基本参数接收24相同0D目标地址数字个数共13个十进制数(不包括91和‘F’)91683119325476F8目标地址+13912345678，补‘F’凑成偶数00协议标识(TP-PID)是普通GSM类型，点到点方式08用户信息编码方式UCS2编码不同接收有效期(TP-VP)3天A9发送时间戳(TP-SCTS)2006-03-1515:26:06,+0时区60305151626000相同04短信息长度2个汉字62A58B66或517395ED短信息内容8个十六进制码本文中的报警器对于短信息的处理主要使用了发送、接收和删除这三个命令，接收：AT+CMGR=1；发送：AT+CMGS=25；删除：AT+CMGD=1。接收的流程如图2.3.3所示，其中‚设置‛命令的功能是将报警器中车主的手机号码进行修改；‚修改‛命令是将报警器中的密码进行修改，密码的作用是防止任何人都可以修改报警手机号码。2.3单片机与TC35I模块的通信2.3.1电平标准为保证整个系统正常启动，要求在电源加电时，IGT必须保持大于100ms的低电平后，再跳到高电平，在电路板中是依靠RC电路来完成的，且该信号下降沿时间小于1ms。启动后，IGT脚的信号应保持高电平。电源通电后，+5V电源通过电阻对电容充电，使电容正极上的电压慢慢上升，大约经过100ms达到高电位，使施密特触发器翻转，系统被复位。启动后,IGT应保持高电平。2.3.2基于AT指令来实现1、模块中与SMS有关的GSMAT指令介绍GSM引擎模块提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。GSM07.07中定义的ATCommand接口，提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口；GSM07.05对短消息作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送指示消息，数据终端设备可以向GSM模块发送各种命令。与SMS有关的GSMAT指令如表2.3.2所列。GSMAT指令集，是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP等厂家共同为GSM系统研制的，其中包含了对SMS(ShortMessageService)的控制。表2.3.2是与SMS相关的若干GSMAT指令AT指令功能AT+CMGCSendanSMScommand(发出一条短消息命令)AT+CMGDDeleteSMSmessage(删除SIM卡内存的短消息)AT+CMGFSelectSMSmessageformat(选择短消息信息格式：0-PDU；1-文本)AT+CMGLListSMSmessagefrompreferredstore(列出SIM卡中的短消息信息格式PDU/text:0/RECUNREAD为未读，1/‚RECREAD‛为已读，2/‚STOUNSENT‛为待发，3/‚STOSENT‛为已发，4/‚ALL‛为全部的）AT+CMGRReadSMSmessage(读短消息)AT+CMGSSendSMSmessage(发