原標題：基于GSM網絡的RFID汽車防盜系統設計

基于GSM網絡的RFID汽車防盜系統設計

一、引言

隨著汽車保有量的不斷增加，汽車盜竊案件也呈現出上升趨勢。傳統的汽車防盜系統，如機械式防盜鎖、電子式防盜器等，存在易被破解、作用距離有限、誤報率高等問題。因此，設計一種高效、可靠、作用范圍廣的汽車防盜系統顯得尤為重要?；贕SM網絡的RFID汽車防盜系統，結合了RFID技術的非接觸式識別能力和GSM網絡的廣泛覆蓋性，為汽車防盜提供了新的解決方案。

二、系統總體設計

基于GSM網絡的RFID汽車防盜系統主要由三部分組成：射頻身份識別（RFID）芯片、主控電路（MCU）、網絡接口模塊（GSM模塊）。系統通過RFID芯片識別車主身份，當檢測到異常情況時，通過GSM模塊向車主手機發送報警信息，實現遠程監控和防盜功能。

三、優選元器件型號及其作用

1. RFID芯片

優選型號：TI公司的TMS3705基站芯片及無源只讀型感應器RI-TRP-RR2B。

器件作用：

• TMS3705基站芯片：作為RFID讀卡器，負責發射射頻脈沖信號并接收感應器返回的信號。它具有智能讀寫及加密通信的能力，能夠確保通信的安全性和可靠性。

• RI-TRP-RR2B感應器：具有世界上唯一的ID號，無法復制，因此保密性極佳。它接收TMS3705發射的射頻脈沖信號，并返回識別信息，供主控電路進行身份驗證。

選擇理由：

• TMS3705：作為TI公司生產的低頻基站集成電路，TMS3705具有高性能、低功耗的特點，適合用于汽車防盜系統中的RFID讀卡器。它能夠穩定地發射和接收射頻信號，確保通信的準確性和可靠性。

• RI-TRP-RR2B：作為無源只讀型感應器，RI-TRP-RR2B不需要外部電源供電，結構簡單，便于攜帶。同時，其唯一的ID號確保了身份驗證的唯一性和安全性。

功能描述：

• TMS3705：通過調制的RF通道向感應器發出請求信號，并接收感應器返回的識別信息。然后，它將收到的信號送到主控電路進行處理。

• RI-TRP-RR2B：在接收到TMS3705發射的射頻脈沖信號后，進行最佳耦合并對電容進行充電以供內部電路工作。然后，它以FSK方式發射數據供TMS3705接收并解調。

2. 主控電路（MCU）

優選型號：AT89C51單片機。

器件作用：

• 負責用戶身份的識別、信號的檢測、各種控制信號的產生以及與GSM模塊的通信。它是整個系統的核心控制部分，協調各個模塊之間的工作。

選擇理由：

• AT89C51單片機：具有高性能、低功耗、易于編程等特點。它擁有豐富的I/O口和定時器/計數器資源，能夠滿足汽車防盜系統的控制需求。同時，其價格相對較低，有助于降低系統成本。

功能描述：

• 用戶身份識別：通過接收RFID讀卡器發送的識別信息，與預存的合法ID進行比對，從而判斷用戶身份是否合法。

• 信號檢測：檢測來自各個傳感器的信號，如振動傳感器、傾角傳感器等，以判斷車輛是否處于異常情況。

• 控制信號產生：根據檢測結果產生相應的控制信號，如啟動報警電路、切斷點火電路等。

• 與GSM模塊通信：通過串口與GSM模塊進行通信，發送報警信息或接收來自車主手機的控制指令。

3. GSM模塊

優選型號：西門子公司的TC35模塊。

器件作用：

• 利用GSM網絡實現遠程通信功能，當檢測到異常情況時向車主手機發送報警信息，并接收來自車主手機的控制指令。

選擇理由：

• TC35模塊：作為西門子公司的GSM無線雙頻模塊，TC35具有語音、數據、短消息、FAX等四種傳輸方式。它支持GSM模塊的所有功能，還具有永久在線功能，支持快速數字接入和高速數據傳輸。此外，TC35模塊在應用系統中很容易集成，電路連接簡單，適合用于汽車防盜系統中。

功能描述：

• 短消息發送：當檢測到異常情況時，通過AT命令向車主手機發送報警短消息。短消息內容可以包含車輛狀態、報警類型等信息。

• 語音通話：雖然本系統主要利用短消息功能進行通信，但TC35模塊還支持語音通話功能，可以在緊急情況下與車主進行語音溝通。

• 數據傳輸：除了短消息和語音通話外，TC35模塊還支持數據傳輸功能，可以實現車輛狀態信息的實時上傳和遠程監控。

4. 傳感器

（1）振動傳感器

優選型號：ND-1型高靈敏振動位移傳感器。

器件作用：

• 監測車體的振動情況，當車體受到外力破壞時產生警報信號。

選擇理由：

• ND-1型傳感器：具有高靈敏度和抗干擾能力，能夠對車體特殊頻段的振動進行準確監測。同時，其結構緊湊、安裝方便，適合用于汽車防盜系統中。

功能描述：

• 振動監測：當車體受到振動時，傳感器會產生相應的電信號輸出。主控電路通過檢測這個電信號來判斷車體是否受到外力破壞。

• 靈敏度可調：通過調整電容等參數，可以改變傳感器的靈敏度，以適應不同的使用環境。

（2）傾角傳感器

優選型號：SCA100T傾角傳感器。

器件作用：

• 監測車體相對于初始位置是否出現傾角變化，以判斷汽車是否整體被搬運。

選擇理由：

• SCA100T傳感器：采用雙軸傾角測量技術，具有高精度和穩定性。它能夠實時監測車體的傾角變化，并輸出相應的電信號供主控電路處理。

功能描述：

• 傾角測量：通過內置的加速度計等元件測量車體的傾角變化。當傾角變化達到設定閾值時，傳感器會產生報警信號。

• 閾值可調：用戶可以根據實際需要調整傾角變化的閾值，以提高系統的適應性和準確性。

（3）熱釋電紅外傳感器

優選型號：BISS001型紅外成品組件。

器件作用：

• 檢測人或動物發射的紅外線輻射，以判斷是否有非法入侵者進入車內。

選擇理由：

• BISS001型傳感器：具有低功耗、高靈敏度、抗干擾能力強等特點。它只對中心波長為9~10μm的紅外線輻射敏感，能夠有效避免誤報情況的發生。

功能描述：

• 紅外檢測：通過檢測人或動物發射的紅外線輻射來輸出電信號。當檢測到紅外線輻射時，傳感器會產生相應的報警信號。

• 作用距離可調：通過調整菲聶爾透鏡等元件，可以改變傳感器的作用距離，以適應不同的使用環境。

（4）霍爾開關器件

優選型號：CS1020霍爾開關電路。

器件作用：

• 監測汽車的車門、發動機艙蓋及后備箱蓋的非法開啟情況。

選擇理由：

• CS1020霍爾開關電路：具有結構簡單、響應速度快、抗干擾能力強等特點。它能夠將變化的磁信號轉換成數字電壓輸出，供主控電路進行處理。

功能描述：

• 磁信號檢測：當車門、發動機艙蓋或后備箱蓋被非法開啟時，會產生相應的磁信號變化。霍爾開關電路檢測到這個變化后，會產生相應的電信號輸出。

• 狀態指示：通過LED指示燈等元件，可以直觀地顯示車門、發動機艙蓋及后備箱蓋的開啟狀態。

四、系統硬件設計

1. 電源電路

電源電路是整個系統穩定工作的基礎。由于本系統需要采用汽車電瓶供電，因此要求輸入電壓為12V左右。為了滿足不同模塊對供電電壓的需求，需要設計相應的電源轉換電路。

• TC35模塊：需要供電電壓3.3~5.5V，這里選擇3.5V。

• AT89C51單片機：需要供電電壓3.3V。

• 其他器件：如傳感器、報警電路等，需要5V供電電壓。

電源電路可以采用線性穩壓器或開關穩壓器來實現電壓轉換。線性穩壓器具有輸出電壓穩定、紋波小等優點，但效率較低；開關穩壓器則具有效率高、發熱量小等優點，但輸出電壓紋波較大。在實際應用中，可以根據具體需求選擇合適的穩壓器類型。

2. RFID接口電路

RFID接口電路負責連接RFID芯片和主控電路。它主要由電源和地、數據線與控制線組成。射頻部分通過一定的通信協議和MCU進行數據傳輸交換，用控制線控制數據流向。

在設計RFID接口電路時，需要考慮信號的傳輸距離、抗干擾能力等因素。可以采用屏蔽線、濾波電容等措施來提高信號的傳輸質量和抗干擾能力。

3. GSM模塊接口電路

GSM模塊接口電路負責連接GSM模塊和主控電路。它主要通過串口進行通信，采用異步串行通信方式。單片機的串行接口通過電平轉換芯片（如MAX202）與TC35的串口相連，實現數據的收發。

在設計GSM模塊接口電路時，需要考慮信號的穩定性、傳輸速率等因素。可以采用高速率、低誤碼率的串口通信芯片，以及合適的電平轉換芯片來確保通信的準確性和可靠性。

4. 傳感器接口電路

傳感器接口電路負責連接各個傳感器和主控電路。不同類型的傳感器具有不同的輸出接口和信號類型，因此需要根據具體傳感器的特性來設計相應的接口電路。

例如，振動傳感器可能輸出模擬信號或數字信號；傾角傳感器可能輸出模擬電壓或數字脈沖信號；熱釋電紅外傳感器可能輸出模擬電壓或數字電平信號等。在設計接口電路時，需要考慮信號的放大、濾波、整形等處理過程，以確保主控電路能夠準確地接收到傳感器輸出的信號。

5. 報警電路

報警電路負責在檢測到異常情況時發出報警信號。它可以采用聲音報警（如蜂鳴器）、燈光報警（如LED燈）或聲光組合報警等方式。

在設計報警電路時，需要考慮報警聲音的響度、燈光的亮度以及報警方式的組合等因素。同時，還需要考慮報警電路的功耗、穩定性等因素，以確保報警電路能夠長期可靠地工作。

五、系統軟件設計

系統軟件設計主要包括主控程序設計、RFID識別程序設計、GSM通信程序設計、傳感器數據采集與處理程序設計等部分。

1. 主控程序設計

主控程序負責協調各個模塊之間的工作，實現系統的整體功能。它主要包括系統初始化、用戶身份識別、信號檢測與處理、報警控制、與GSM模塊通信等功能。

在編寫主控程序時，需要采用模塊化編程思想，將各個功能模塊分別編寫成獨立的子程序或函數。然后，在主程序中調用這些子程序或函數，實現系統的整體功能。

2. RFID識別程序設計

RFID識別程序負責接收RFID讀卡器發送的識別信息，并與預存的合法ID進行比對。如果比對成功，則允許用戶操作車輛；如果比對失敗，則觸發報警機制。

在編寫RFID識別程序時，需要考慮識別信息的準確性、識別速度等因素?？梢圆捎酶咝У乃惴ê蛿祿Y構來提高識別效率和準確性。

3. GSM通信程序設計

GSM通信程序負責通過GSM模塊與車主手機進行通信。它主要包括短消息發送、語音通話、數據傳輸等功能。

在編寫GSM通信程序時，需要熟悉GSM模塊的AT命令集，并根據具體需求編寫相應的AT命令。同時，還需要考慮通信的穩定性、可靠性等因素，確保報警信息能夠準確地發送到車主手機。

4. 傳感器數據采集與處理程序設計

傳感器數據采集與處理程序負責采集各個傳感器的輸出信號，并進行相應的處理和分析。它主要包括信號濾波、特征提取、閾值判斷等功能。

在編寫傳感器數據采集與處理程序時，需要考慮傳感器的特性、信號的類型和范圍等因素。可以采用合適的算法和數據處理方法來提高信號處理的準確性和可靠性。

六、系統測試與優化

在系統設計完成后，需要進行全面的測試與優化工作，以確保系統的性能和可靠性。

1. 功能測試

功能測試主要檢查系統是否能夠實現預期的功能，如RFID識別、GSM通信、傳感器檢測與報警等。在測試過程中，需要模擬各種使用場景，確保系統在各種情況下都能正常工作。

2. 性能測試

性能測試主要檢查系統的性能指標是否滿足設計要求，如報警延遲時間、通信距離、誤報率等。在測試過程中，需要使用專業的測試設備和方法來測量這些性能指標，并與設計要求進行對比。

3. 穩定性測試

穩定性測試主要檢查系統在各種環境條件下是否能夠長期穩定地工作。在測試過程中，需要考慮溫度、濕度、振動等因素對系統的影響，并采取相應的措施來提高系統的穩定性。

4. 優化工作

根據測試結果，對系統進行相應的優化工作。例如，調整傳感器的靈敏度、優化算法和數據處理方法、改進電源電路等。通過不斷的優化工作，可以提高系統的性能和可靠性，使其更好地滿足用戶需求。

七、結論與展望

基于GSM網絡的RFID汽車防盜系統結合了RFID技術的非接觸式識別能力和GSM網絡的廣泛覆蓋性，為汽車防盜提供了新的解決方案。通過優選元器件型號、合理設計硬件電路和軟件程序，可以實現系統的穩定、可靠工作。

未來，隨著物聯網技術的不斷發展，汽車防盜系統將進一步向智能化、網絡化方向發展。例如，可以結合GPS定位技術實現車輛的實時定位與追蹤；可以結合云計算技術實現遠程監控與數據分析等。這些新技術的應用將進一步提高汽車防盜系統的性能和可靠性，為車主提供更加全面、便捷的安全保障。