一种基于GPS和热释电传感器的汽车定位报警系统设计

论文总字数：22392字

目 录

1 绪论 1

1．1引言 1

1．2国内外研究现状 1

1．2．1热释电红外传感器概况 1

1．2．2定位导航系统的概况 2

1．2．3汽车防盗系统的概况 3

2 系统总体设计方案 5

2．1概述 5

2．2系统设计要求 6

2．3系统主要模块选型 6

2．3．1主控模块 6

2．3．2传感器模块 7

2．3．3 GPS信号接收模块 8

2．3．4 报警电路模块 8

2．3．5 显示模块 9

3 硬件设计 9

3．1单片机最小系统 9

3．2热释电模块 11

3．2．1原理介绍 11

3．2．2功能特点 13

3．2．3放大电路的优化设计 13

3．2．4布置和安装要求 13

3．3 GSM/GPS模块 13

3．4 LCD12864显示屏 15

3．4．1 LCD12864特性介绍 15

3．4．2 LCD12864内部结构图 16

3．4．3 LCD12864的控制信号说明 16

3．4．4 LCD12864电路原理图 17

3．5时钟模块 17

3．5．1 DS1302概述 17

3．5．2 DS1302特点 18

3．5．3 DS1302引脚和电路原理图 18

3．6 独立按键 18

3．7报警电路 19

4 系统软件设计 20

4．1 GPS/GSM程序设计 20

4．1．1 AT指令 20

4．1．2 AT 指令发送程序设计 21

4．1．3 GPS软件初始化设计 22

4．1．4 NMEA0183数据格式解析 22

4．2 LCD显示流程图 24

4．3 按键流程图 24

5 系统调试 25

5．1硬件调试 26

5．2软件调试 26

6 结束语 27

参考文献 28

致谢 29

一种基于GPS和热释电传感器的汽车定位报警器设计

袁晨璐

，China

Abstract： This design is the use of pyroelectric infrared sensor to detect the human body infrared signal near the car,with the micro-controller as the core, detect the signal, and then control the buzzer alarm,control GSM alarm module to send text messages,and real-time GPS position is sent to the user mobile phone,achieve the function of remote alarm．Users can set the button alarm mode．The hardware part includes the control circuit of SCM, pyroelectric infrared sensor, sound and light alarm circuit, button setting circuit, GSM SMS alarm module, GPS precision latitude time measurement module, LCD display module and other components．The SCM is AT89c52, the whole system is working under the control of the microcontroller program．

Key words： Pyroelectric sensor;GPS;Microcontroller;Alarm system

1 绪论

1．1引言

随着改革开放进程的推进，人们的物质生活越来越富足，汽车这类中高档的消费品也日渐走俏，近几年我国汽车的交易量猛涨。据公安部交管局统计,机动车里面汽车占比逐年提升，从50．4%上升到66.0%。国内有一半城市的汽车保有量超过百万辆，其中超过200万辆和300万辆的甚至分别达到了18个城市和6个城市。在小型5座汽车里，个人车的数目到达1．46亿辆，占比92.60%。这也就意味着，国内每一百户家庭里面有三十六个家庭拥有自己的汽车。 伴随着汽车数目增长的情况，机动车驾驶人数量也每年都是呈直线上升，每年接近2500万人拿到驾照。截至2016年年底，国内汽车驾驶人超3．1亿人，占机动车驾驶人总量的87．49%，由此可见，汽车经济成长得很迅猛。随着数字电路、通讯和集成电路技术等的迅猛发展，已经使汽车电子已经成为经济增长最快的行业之一。

然而因汽车激增所导致的环境和安全问题也变得加倍严重，成为汽车产业向前发展肯定要解决的燃眉之急。与之相伴相生的还有汽车的防盗问题，在全世界，每年至少有上万辆汽车被盗被抢。智慧总是无穷的，相关公司的研发部门开发了防盜装置用于汽车被盗，在汽车上得到很好应用。伴随着传感器技术和全球定位系统（GPS）的飞速发展，对更精确要求汽车防盗的发展起到相当重要的角色。伴随着科技的发展，汽车将陆续配置各种精密、先进、可靠性更高的汽车智能防盗系统。

1．2国内外研究现状

1．2．1热释电红外传感器概况

国内的报警器大多以超声波、红外和微波等等作为技术的基础。目前国内大多数的智能高档住宅小区的停车场内都已配备防盗报警系统，大多数常见的有：定向幕帘式和无线联网报警系统，这款产品价格低廉，安装操作方便，能为小区住户的汽车防盗做到智能化和及时报警，防止财产损失。按照目前这个形式来看，汽车的防盗正从单一封闭被动型朝向多元、综合、智能化发展。在数字电路、计算机技术和集成电路的快速发展下，防盗报警系统的发展前景，将在数字化、智能化、无线化等方面得到完善。

相反在国外，报警器大多采用红外技术，其在功能上较之国内也有优势。主要的报警器类型有：被动式热释电红外、红外监控无线、超声波、红外线、高灵敏红外以及除没收等等。但是现在较为流行和普遍采用的报警器是被动式热释电报警器。这种报警方式在技术方面比较成熟，同时它还具备可靠性高、易于安装、操作简单、灵敏度高，同时红外线的隐蔽性能好，在汽车的防盗上将会得到广泛的应用。

1．2．2定位导航系统的概况

卫星定位导航系统是通过测量卫星与被测物体之间的距离，然后通过卫星内部预先设置好的程序和算法测算出被测物体的空间坐标的现代化空间定位系统。有了卫星定位导航系统，可以实时得到目标物体的位置，其具有很大的军事和商业化价值。作为一项极其重要的基础设施，很多国家已经投入大量力量对其进行投资、建设。例如美国的GPS系统，欧洲的Galileo系统（伽利略），俄罗斯的GLONASS系统（格洛纳斯），中国的北斗导航系统等等^[1]。

卫星定位系统的大力发展，使人们的生活越来越方便。在全球环境下，卫星定位系统已经在航天飞行、航空航海运输、测量浅滩、勘探石油、预防灾难等许多方面得到广泛的运用。同时伴随着大规模数字集成电路的发展，GPS的商业价值在进一步的挖掘，目前在许多电子产品以及手持电子设备中都已经嵌入了GPS。

国外卫星定位系统发展的比较早，已经形成定位导航系统三足鼎立的局面，这三种导航系统的名称以及基本情况如下表1：

表1 国外卫星导航系统比较

而美国作为最早开发GPS的国家，它具有绝对的优势和雄霸导航地位系统的实力。

伴随着GPS技术的发展和相关衍生产品的更新换代，GPS技术所带来的便利和优势也在生活中日益表现出来。主要涵盖：

1. 设计人性化：伴着大规模集成电路的发展，GPS接收机的外形大小更加便于携带，并且在自动化的进程上有了极大的提升。
2. 定位测速快速精准：目前技术下的GPS接收模块可以在1S内对定位做出判断。
3. 24小时全球作业：在全球范围内，任意一时间段可以观测至少4颗卫星，并且是24小时无休的工作，及时方便。

4．功能多样化：GPS不但可以在定位模式上达到高精度，同时还可以用于勘探、测速以及导航等等领域达到普遍的运用。

在国内，中国建立了北斗卫星系统。北斗系统由三个部分组成：定位卫星（空间段）、地面控制中心（地面段）和北斗用户终端（用户段）^[2]。其中定位卫星一共有三颗，两颗是工作的、还有一颗是备用的。

1．2．3汽车防盗系统的概况

随着中国改革开放的不断深入，老百姓的日子也日渐富有，汽车的保有量在逐年增进。最新的调查结果显示：中国汽车保有量的增加值已到巅峰。人们用的汽车越多，然而随之而来的各种盗窃案件的发生野变得频繁，不法份子绞尽脑汁来盗取车辆和车里的贵重物品，但正是由于盗车者的出现，也促进了防盗领域的发展。正所谓道高一尺魔高一丈，防盗反窃技术早已被汽车生产商列为影响汽车销量的重要指标之一。

随着电子信息技术的飞速进步，它带动了传感器技术、集成电路技术、数据通信技术、计算机控制微处理技术的超速度前进，而这些技术的发展为防盗技术的提高打下了坚实的基础，促成了现如今，汽车防盗已经从几十年前单一的机械式防盗锁，发展到现如今五花八门的汽车防盗系统的情况，并且越来越智能化、多样化，在价格方面也经济实惠。

现如今的汽车防盗系统按照结构和功能，可以划分为如下几个类型。传统的机械式防盗器、电子式防盗器和基于加倍智能化网络的GPS/GSM防盗器^[3]。虽然各有特点，然而汽车防盗技术发展的大方向还是偏向于越发智能化的芯片式和GPS/GSM防盗系统。

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