電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

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摘要：針對(duì)目前電動(dòng)車(chē)及電瓶易失竊的問(wèn)題，以單片機(jī)為核心，結(jié)合聲光報(bào)警電路、GSM通信模塊、位移傳感器和語(yǔ)音播報(bào)模塊等外圍電路，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款新型的電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)報(bào)警器相比，該系統(tǒng)不僅解決了傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)報(bào)警器由于虛報(bào)造成的擾民及環(huán)境噪聲污染問(wèn)題，最重要的是系統(tǒng)采用語(yǔ)音及聲光對(duì)偷盜行為進(jìn)行警示，從而可以遏制偷盜行為，達(dá)到減少人們經(jīng)濟(jì)損失的效果。通過(guò)軟硬件調(diào)試結(jié)果可知，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、性能良好，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車(chē)；防盜報(bào)警系統(tǒng)；報(bào)警電路；無(wú)線(xiàn)遙控；位移傳感器；語(yǔ)音播報(bào)模塊

引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展及人們生活水平的不斷提高，交通工具也不斷更新?lián)Q代。電動(dòng)車(chē)因其綠色環(huán)保、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)成為人們生活中重要的交通工具[1]。然而時(shí)常發(fā)生的電動(dòng)車(chē)或電動(dòng)車(chē)電瓶被盜事件不僅給車(chē)主帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也給社會(huì)增加了不安全因素。目前的電動(dòng)車(chē)防盜裝置大體分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是依靠機(jī)械式的防盜鎖；另一類(lèi)是安裝報(bào)警器。對(duì)于前者，很多現(xiàn)有開(kāi)鎖技術(shù)很容易將鎖打開(kāi)，因此，很多電動(dòng)車(chē)用戶(hù)選擇第二種防盜裝置，在電動(dòng)車(chē)上安裝了報(bào)警器，在鎖車(chē)的同時(shí)，開(kāi)啟該防盜報(bào)警裝置。但由于一些報(bào)警裝置靈敏度較高，遇到刮風(fēng)、雷雨天氣，或者是輕微震動(dòng)都會(huì)觸動(dòng)電動(dòng)車(chē)報(bào)警器，使報(bào)警器虛報(bào)而產(chǎn)生嚴(yán)重的擾民現(xiàn)象及環(huán)境噪聲污染。因此，設(shè)計(jì)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用、綠色環(huán)保且安全可靠的電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)具有十分重要的意義[2⁃4]。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

本文所設(shè)計(jì)新型電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)包括控制中心、開(kāi)關(guān)模塊、位移傳感器、電源模塊、聲光報(bào)警、語(yǔ)音播報(bào)模塊、GSM通信模塊和用戶(hù)手機(jī)[5]，如圖1所示。關(guān)閉電動(dòng)車(chē)電源或通過(guò)遠(yuǎn)程控制使系統(tǒng)處于開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)小偷移動(dòng)電動(dòng)車(chē)或者電動(dòng)車(chē)電瓶時(shí)，位移傳感器感應(yīng)到電動(dòng)車(chē)或者電動(dòng)車(chē)電瓶的移動(dòng)，將感知信息發(fā)送至控制中心，控制中心收到信息后同時(shí)將控制指令傳至語(yǔ)音播報(bào)模塊、聲光報(bào)警模塊及用戶(hù)手機(jī)，語(yǔ)音播報(bào)模塊發(fā)出預(yù)設(shè)的“你已被監(jiān)控”或者“你已被拍照”的警示音，實(shí)現(xiàn)對(duì)小偷的警示作用，從而使小偷放棄偷盜行為。同時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)實(shí)時(shí)查看電動(dòng)車(chē)或者電動(dòng)車(chē)電瓶的位置信息，并對(duì)其進(jìn)行定位跟蹤。

2系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)

2.1控制中心

控制中心為整個(gè)系統(tǒng)的核心，采用STM32F103C8T6最小系統(tǒng)，它是一款基于ARMCortex⁃M內(nèi)核STM32系列的32位微控制器，具有擴(kuò)展性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)需求。芯片管腳如圖2所示。

2.2開(kāi)關(guān)模塊

開(kāi)關(guān)模塊不僅控制整個(gè)電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警及聲音播報(bào)模塊的單獨(dú)控制，且電動(dòng)車(chē)車(chē)主可以通過(guò)此模塊對(duì)電動(dòng)車(chē)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.3位移傳感器

位移傳感器安裝在電動(dòng)車(chē)電瓶盒內(nèi)，用于感知電瓶或電動(dòng)車(chē)的位置移動(dòng)，當(dāng)小偷偷盜電動(dòng)車(chē)或電動(dòng)車(chē)電瓶時(shí)，其位置發(fā)生移動(dòng)，位移傳感器將感應(yīng)到的信息發(fā)至控制中心，控制中心進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的操作。本設(shè)計(jì)采用MPU6050六軸加速度傳感器，具有體積小、實(shí)用、方便等優(yōu)點(diǎn)[6]。

2.4GSM通信模塊

GSM通信模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)手機(jī)與控制中心的通信。用戶(hù)手機(jī)裝有監(jiān)控APP，可以通過(guò)GSM通信模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)防盜系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作及控制。本系統(tǒng)選用GAB⁃6mini模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，具有體積小、功耗低的優(yōu)點(diǎn)[7⁃8]。

2.5報(bào)警模塊

報(bào)警模塊由有源蜂鳴器和1個(gè)LED燈組成，有源蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，LED燈發(fā)出閃爍信號(hào)，對(duì)偷盜者起到震懾警示作用。電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示。

2.6語(yǔ)音播報(bào)模塊

語(yǔ)音播報(bào)模塊包括外接在單片機(jī)的語(yǔ)音模塊及外接揚(yáng)聲器，語(yǔ)音模塊中存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)語(yǔ)音，當(dāng)語(yǔ)音播報(bào)模塊接收到控制中心指令時(shí)，發(fā)出“你已被監(jiān)控”或“你已被拍照”的預(yù)設(shè)警示語(yǔ)音，對(duì)偷盜者起到震懾作用，從而使小偷放棄偷盜行為，防患于未然[9]。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)其軟件功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)流程如圖4所示。打開(kāi)布防開(kāi)關(guān)，位移傳感器實(shí)時(shí)獲取電瓶位移信息，當(dāng)檢測(cè)到位置信息發(fā)生變化時(shí)，一方面啟用聲光報(bào)警及語(yǔ)音播報(bào)模塊，同時(shí)通過(guò)GSM通信模塊將位置信息發(fā)送至用戶(hù)手機(jī)，用戶(hù)根據(jù)實(shí)際情況遠(yuǎn)程控制關(guān)閉聲光報(bào)警及語(yǔ)音播報(bào)模塊[10⁃11]。

4測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過(guò)焊接調(diào)試，最終所設(shè)計(jì)電動(dòng)車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能。系統(tǒng)硬件及測(cè)試結(jié)果如圖5，圖6所示。

5結(jié)語(yǔ)

本文系統(tǒng)在進(jìn)行多次測(cè)試修改后，最終能夠?qū)崿F(xiàn)圖1中實(shí)線(xiàn)方框中的所有模塊功能，但為了節(jié)省成本，定位模塊及攝像頭沒(méi)有安裝，這兩部分可以作為系統(tǒng)擴(kuò)展使用。因此，與傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)報(bào)警系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）采用位移傳感器感知電動(dòng)車(chē)或者電動(dòng)車(chē)電瓶位置是否發(fā)生移動(dòng)來(lái)判斷偷盜行為，從而進(jìn)行聲音和燈光閃爍的雙重警示，將偷盜行為防患于未然，同時(shí)不會(huì)造成噪聲污染，解決了以往一些電動(dòng)車(chē)報(bào)警裝置由于報(bào)警器靈敏而虛報(bào)導(dǎo)致的擾民問(wèn)題。2）本系統(tǒng)模塊相互獨(dú)立，可以根據(jù)用戶(hù)需要任意組裝搭配，具有靈活方便、便于安裝、經(jīng)濟(jì)實(shí)用及擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。3）本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域的防盜警示中，如汽車(chē)、摩托車(chē)以及一些貴重物品等，因此具有應(yīng)用面廣的優(yōu)點(diǎn)。

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作者：劉亞榮 謝曉蘭 覃偲蕓 單位：桂林理工大學(xué)