基于STM32單片機和多傳感器的汽車防盜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要本汽車防盜監(jiān)控系統(tǒng)采用STM32單片機作為控制單元，通過多傳感器實時檢測汽車狀態(tài)，并通過中央處理器進行信息融合、判斷處理，將融合結(jié)果以及GPS模塊檢測的數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到車主手機端。系統(tǒng)的硬件設(shè)計由中央處理器模塊、傳感器檢測模塊和GPS模塊以及GSM模塊幾部分組成。本系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括:GSM通訊模塊程序設(shè)計、傳感器檢測程序設(shè)計、信息融合算法設(shè)計、報警及控制程序設(shè)計。本文利用多傳感器信息融合技術(shù)有效的降低了汽車被盜風險和誤報警率。利用D-S證據(jù)判據(jù)的算法，對沖突證據(jù)的信息融合，通過此算法能夠?qū)崿F(xiàn)汽車防盜預(yù)警，并且有效地提高系統(tǒng)正確性。關(guān)鍵詞：單片機、傳感器、信息融合第一章緒論1.1引言近些年來，我國汽車行業(yè)飛速發(fā)展，無論從市場規(guī)模還是生產(chǎn)數(shù)量都在以極高的速度增長。汽車持有量越來越多，汽車被盜事件發(fā)生的次數(shù)也在逐漸增加，汽車防盜報警體系也隨之變得越來越重要了。目前市場上的一些汽車防盜系統(tǒng)主要采用一種或兩種傳感器監(jiān)控，有些雖然采用多種傳感器監(jiān)控，卻只是一個簡單的輸入，對其信息并沒有一個進一步的處理。這樣，實際使用時發(fā)生報警不準確、報警不及時等現(xiàn)象就不可避免，并且對于傳感器檢測信息不能進行分析。多傳感器融合技術(shù)的提出為解決這個問題提出一種解決方案，多傳感器融合系統(tǒng)在采用多種傳感器檢測的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)融合的算法對傳感器數(shù)據(jù)進行分析，依據(jù)分析后得到的新數(shù)據(jù)判斷汽車目前的情況，降低發(fā)生報警不準確的幾率。防盜系統(tǒng)的可靠性有了突飛猛進的進步，除此之外增加了無線通訊技術(shù)實現(xiàn)車主與汽車的信息交流，還可實現(xiàn)遠程報警監(jiān)控的功能。1.2汽車防盜報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀汽車防盜技術(shù)發(fā)展時間已經(jīng)超過幾十年，最初的汽車防盜系統(tǒng)采用的是機械式防盜模式，而如今則結(jié)合了機械、電子以及傳感和通信網(wǎng)絡(luò)等諸多科技為一體的綜合電子網(wǎng)絡(luò)模式。其防盜能力快速增加。根據(jù)該系統(tǒng)的發(fā)展歷程可以概述如下:電子報警器裝置，主要在電子電路上對防盜報警進行實現(xiàn)，一般用于較為先進的報警系統(tǒng)上。但車輛收到外界因素干擾時實現(xiàn)報警，還在油路，電路方面對汽車自身設(shè)備進行控制，兩方面共同作用保障汽車的安全。電子報警裝置的缺點在于其很容易發(fā)生錯誤報警。并且這種報警系統(tǒng)一般都配有聲光報警裝置，由于誤報率過高，導(dǎo)致其經(jīng)常處于報警狀態(tài)，對于周邊住戶來說是個不小的聲光污染，同時，車主也會對其喪失信心。芯片式防盜裝置，芯片鑰匙是能否進入車輛的關(guān)鍵。如果沒有芯片鑰匙強行進入車內(nèi)，該防盜報警系統(tǒng)將通過鎖住裝置將電路和方向盤鎖住來達到防盜目地。芯片鑰匙中的信號重復(fù)概率極低，安全性有一定的保障，一定程度上杜絕了被掃描復(fù)制鑰匙的可能性。但其過多依靠遙控器的信號，目前看來對于遙控器的信號保障措施依舊沒有較高的保障，信號容易被攔截。GPS防盜與車載監(jiān)控系統(tǒng)，此類系統(tǒng)在國外的汽車，以及國內(nèi)價格較高的汽車上經(jīng)?？梢砸姷剑哂衅渌到y(tǒng)沒有的遠程防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)現(xiàn)代化水平較高，運用的技術(shù)也大多都是最新研發(fā)出來的，將其用在防盜報警裝置上是非常明智的決定，GPS報警裝置的功能主要是通過GPS定位系統(tǒng)實現(xiàn)自身位置的實時檢測，還能實現(xiàn)遠程對車輛的控制，達到遠程報警的作用。不過，此防盜報警系統(tǒng)的缺點也十分明顯，其對于科技的依賴太強，導(dǎo)致如果車輛位于一些偏遠地區(qū)，或者信號不好的地區(qū)，其報警裝置就幾乎無法發(fā)揮作用。此外，其在價格上也遠超其它報警裝置。還有最重要的一點是其過多開發(fā)網(wǎng)絡(luò)式報警裝置，忽略了汽車自身的檢測，對于汽車的安全保障有著不俗的表現(xiàn)，但是在車內(nèi)物品以及車身被故意破壞等方面的保護幾乎為0。國外的汽車防盜報警技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀是經(jīng)過多年發(fā)展以及技術(shù)積累，防盜報警技術(shù)已經(jīng)趨于多樣化，精確化。其防盜報警系統(tǒng)采用了更為可靠的傳感器與信息處理機制，在提升檢測力度的同時減少誤報，漏報的發(fā)生。國外的車鎖采用的設(shè)計也更加復(fù)雜多樣，做工也更加精致，大大降低車門強行打開的可能性。除了車門之外，國外的汽車防盜系統(tǒng)引擎蓋與后備箱上進行了特殊的設(shè)計，以確保汽車安全性。國外的汽車防盜系統(tǒng)大力的引入了電子信息技術(shù)。甚至不少國外汽車已經(jīng)放棄了傳統(tǒng)的鑰匙啟動，而采用密碼、聲音、指紋來確定車主信息。汽車防盜系統(tǒng)在汽車還未啟動時就要對車主的關(guān)鍵信息進行核查，確認車主身份而非盜竊者之后才可以允許啟動汽車。這樣的方式更安全可靠，還具有通過數(shù)字信號，電信號控制油路通斷。采用這種技術(shù)后，即使竊賊解除轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的換擋系統(tǒng)的鎖止，也難以恢復(fù)油路通暢，這將獲得寶貴時間。國外的汽車防盜系統(tǒng)大多配備GPS定位系統(tǒng)，它可以記錄汽車的經(jīng)過路線，確定汽車所處位置，為尋回汽車提供有效信息。1.3課題研究的內(nèi)容及意義1.3.1課題研究內(nèi)容目前，單片機常被廣泛用于各種設(shè)備，因為它容易使用并且?guī)砹酥T多的益處。本汽車電子防盜系統(tǒng)設(shè)計就是為了解決傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)的諸多缺陷，以便實現(xiàn)更準確、更快速的防盜功能。比如當有竊賊盜取汽車時候，本系統(tǒng)上的震動傳感器迅速對震動強度的大小進行輸出信號，系統(tǒng)上的加速度傳感器也會相應(yīng)輸出汽車是否有運動的信號，綜合這些信號會迅速傳輸給單片機，單片機對這些信號進行快速分析處理，識別是否為有效的報警狀態(tài)，從而進行相應(yīng)的操作，如單片機芯片就會立即開啟聲光報警系統(tǒng)，并將該信息迅速傳遞給車載模塊，分析短信命令完成相應(yīng)的獲知信息之后還可以運用短信傳遞給車載模塊，此后車載模塊分析短信命令完成相應(yīng)的控制，比如將汽車的供油系統(tǒng)切斷，那么汽車就難以運行。而且該防盜系統(tǒng)中的GPS模塊還能夠根據(jù)用戶需求,收集相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)通過單片機芯片串口對GSM模塊進行操作，當出現(xiàn)異常震動時會自動向車主手機發(fā)送短信，從而實現(xiàn)對車輛狀態(tài)信息的實時監(jiān)控，當出現(xiàn)異常震動時會自動向車主手機發(fā)送短信，從而實現(xiàn)對車輛狀態(tài)信息的實時監(jiān)控，方便對被盜車輛進行定位、追蹤。1.3.2課題研究的意義當前盜竊汽車問題時常出現(xiàn)，車主因此損失較大，即使大多數(shù)汽車都有相應(yīng)保險，但是也難以應(yīng)對汽車被盜問題。雖然目前GPS導(dǎo)航能夠?qū)ζ囘M行全天候監(jiān)控，可是成本相對較高,所以大部分人難以應(yīng)用]。所以本文在分析之前汽車防盜系統(tǒng)基礎(chǔ)上，研究一種性價比相對較高的防盜系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一定的遠程監(jiān)控功能，主要通過震動傳感器以及加速度傳感器、單片機、GSM以及GPS等模塊，讓汽車的防盜能力得到有效提升。無論多遠也能夠迅速查知汽車位置信息以及相關(guān)狀態(tài)，及時被盜也能夠運用手機短信對汽車進行遠程控制，并運用GPS技術(shù)實現(xiàn)汽車定位，這樣就能夠最大限度的提升防盜能力保障汽車安全。本課題的汽車防盜報警系統(tǒng)的硬件部分將基于stm32單片機進行設(shè)計。采用stm32單片機設(shè)計本系統(tǒng)有許多優(yōu)點，首先stm32有著較高的性價比和較高的處理計算能力，其次stm32單片機能耗低，也可以通過軟件設(shè)計以此來實現(xiàn)各式各樣復(fù)雜精準的控制，滿足防盜報警系統(tǒng)設(shè)計的需求。同時本課題研究系統(tǒng)外設(shè)功能模塊較多，不僅需要多個接口，還要完成數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理等功能。在這方面stm32在擴展了外圍設(shè)備的同時，還將處理速度提高了35%。1.4本章小結(jié)先概述車載防盜技術(shù)的背景意義及國內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，通過分析傳統(tǒng)汽車防盜系統(tǒng)各個類型的優(yōu)劣，針對此系統(tǒng)的特點進行分析，結(jié)合設(shè)計要求得到最終設(shè)計方案以及技術(shù)指標。防盜監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本設(shè)計防盜監(jiān)控系統(tǒng)主要包括控制單元，檢測模塊，GPS定位模塊，GAM通信模塊，以及執(zhí)行機構(gòu)。本課題所設(shè)計的新型車載防盜報警定位系統(tǒng)主要由核心控制板、警情監(jiān)測部分、警報響應(yīng)部分、液晶顯示部分和控制部分。其中控制單元為STM32F103VET6單片機;警情檢測部分由霍爾傳感器、熱釋電紅外傳感器、光幕墻模塊、加速度傳感器及其信號處理電路構(gòu)成;執(zhí)行機構(gòu)為繼電器模塊、蜂鳴器模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖所示。2.2防盜監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理2.2.1檢測模塊根據(jù)汽車防盜報警系統(tǒng)的需求，為達到全方位的檢測選擇人體目標檢測，玻璃破損檢測，車門開關(guān)檢測，車身檢測四種檢測項目。這四種檢測項目的具體實現(xiàn)主要靠以下傳感器檢測：人體遠紅外熱釋電傳感器檢測是否有人進入到車內(nèi)，人體遠紅外熱釋電傳感器的工作原理是紅外光電技術(shù)感應(yīng),主要表現(xiàn)為其檢測區(qū)域有物體進入和物體離開時給控制單元輸入兩種不同信號來達到檢測的目的。檢測車門開關(guān)的傳感器市面上主流的有霍爾傳感器和干簧管兩種。[5]考慮到霍爾傳感器在反應(yīng)速度和檢測準確度方面略優(yōu)于干簧管，本方案采用霍爾傳感器來檢測車門是否被打開。傳感器的作用原理是霍爾效應(yīng)，通過是否產(chǎn)生的電位差來達到檢測的目的。光幕墻模塊檢測是否有人通過破壞玻璃進入車內(nèi)，或者不進入車內(nèi)而是對車內(nèi)物品進行盜竊。模塊的位置位于汽車前排座位的兩側(cè),有些汽車甚至四個車窗都有光幕墻模塊。檢測非法開門的原理是光幕墻模塊的一端安裝有多個紅外光電發(fā)射管,另一端相應(yīng)的有相同數(shù)量的紅外光電接收管。當監(jiān)測區(qū)域沒有障礙物時,紅外光電發(fā)射管發(fā)出的紅外光可以按照指定路線到達接收管。車身檢測主要有震動傳感器和加速度傳感器兩種，震動傳感器可以起到震動探測的作用，加速度傳感器可以起到檢測車身移動的功能。由于除了傳感器檢測模塊外，還加入了GPS和GMS模塊，GPS模塊可以實時檢測車身位置，所以這里選用震動傳感器來檢測車身是否發(fā)生震動，如果車身被砸，就會產(chǎn)生震動，就會被傳感器檢測并將信號輸入到單片機上進行報警。2.2.2GPS定位技術(shù)和GSM通信技術(shù)GPS在汽車防盜中的應(yīng)用在于其可以快速準確的發(fā)送汽車的準確位置，[8]不僅可以用于汽車位置的檢測，判斷其是否被移動，還可以在被盜后，將汽車的實時位置發(fā)送回來，方便后續(xù)的追回工作。GSM標準的無線電通信系統(tǒng)，在汽車上的應(yīng)用主要是汽車的報警體系中數(shù)據(jù)的長途傳輸。GSM車防盜中的作用主要是中央控制單元在接受檢測裝置發(fā)送的異常運動信號后，將報警信息通過GSM模塊以文字的方式發(fā)送到用戶手中。2.2.3執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)主要包括聲光控制，油路控制，點火控制三個方面，對于這三方面的實現(xiàn)主要通過繼電器實現(xiàn)。一旦檢測汽車被盜就將發(fā)動機啟動電路的電源斷掉，用繼電器就可以實現(xiàn)這一斷電操作。只需在啟動電路電源輸出處加一常閉型的繼電器，發(fā)生險情就將控制繼電器打開實現(xiàn)對啟動電路的實時斷電。同理當模塊發(fā)出報警信息后，系統(tǒng)會自動利用斷油繼電器關(guān)閉汽車的油路，打開燈光報警裝置以阻止盜走車。2.2.4信息融合技術(shù)的選擇多傳感器融合的汽車防盜報警系統(tǒng)的關(guān)鍵在于對傳感器數(shù)據(jù)的融合處理，在這方面，國內(nèi)外針對這方面都有大量的研究，并且已經(jīng)取得了不錯的成就。如今信息融合的處理方法主要有卡爾曼濾波理論，貝葉斯估計，D-S證據(jù)理論等，這些方法各有優(yōu)劣，也各有其獨特的適用場所。考慮到由于傳感器的檢測數(shù)據(jù)是不確定，難以預(yù)測的，給傳感器數(shù)據(jù)附加先決條件就難以做到，并且在警情判斷中各個傳感器對最終結(jié)果的影響程度并不相同，各自發(fā)揮的作用也各有千秋，這正是貝葉斯估計最大局限性，因此采用可以在未知條件下融合信息的D-S證據(jù)理論。D-S證據(jù)理論的處理過程，第一步是對各傳感器檢測的信息進行預(yù)處理，為了進一步使用Dempster證據(jù)合成規(guī)則做好基礎(chǔ)，第二步是信任函數(shù)，基本概率分配函數(shù)的計算，第三部是利用D-S組合規(guī)則對第二部中計算出的概率分配函數(shù)運算得到新的結(jié)果。[10]新得到的分配函數(shù)對最終結(jié)果起到的影響取決于其數(shù)值離1的距離，離1越近就說明對判斷的準確性影響越大。第四部選擇準確性最高的結(jié)果。在這個過程中最為重要的是概率分配函數(shù)的計算，概率分配函數(shù)的作用是對證據(jù)可信程度地評估，在這方面來說評估標準主要受個人主觀因素的判斷影響，不同的人會有不同評估，會對各證據(jù)體的重要性進行主觀的分級，同時這種評估方法還需要考慮環(huán)境因素，裝備的各自特性。在證據(jù)理論框架下，兩組獨立mass函數(shù)1,2可以通過如下Dempster組合規(guī)則進行數(shù)據(jù)融合其中的系數(shù)k-1是歸一化因子，主要作用是避免將不為0的概率運算到空集這種特殊情況的產(chǎn)生。2.3防盜監(jiān)控系統(tǒng)的功能通過多傳感器實時檢測汽車狀態(tài)，實現(xiàn)人體目標檢測，玻璃破損檢測，車門開關(guān)檢測，車身檢測四種檢測項目，通過融合處理得到最終判據(jù)，最終得出汽車是否處于危險狀態(tài)的最終結(jié)果，如果報警將報警信息以及GPS模塊檢測的位置信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到車主手機端，執(zhí)行機構(gòu)控制繼電器實現(xiàn)供油電路，打火電路的斷電以及燈光報警。2.4本章小結(jié)本章介紹了基于多傳感器融合的汽車防盜監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、以及實現(xiàn)的功能。依據(jù)防盜監(jiān)控系統(tǒng)的需求，設(shè)計出第三章防盜監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計3.1防盜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計利用多傳感器信息融合技術(shù)將汽車狀態(tài)信息進行融合判斷，通過GSM網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)點對點的短信通信。利用交互式的移動通信，來達到汽車防盜報警的功能:如果發(fā)生盜車事件，本系統(tǒng)會及時的將現(xiàn)場的警情通過短信的發(fā)送給車主，使車主能及時的掌握現(xiàn)場情況。車主可以發(fā)送預(yù)設(shè)好的指令短信給防盜系統(tǒng)，執(zhí)行相應(yīng)的動作，之后報警系統(tǒng)給車主發(fā)送操作結(jié)果等。從性價比和系統(tǒng)的實際功能要求的角度，本系統(tǒng)采用STM32F103芯片作為核心控制器來控制系統(tǒng)，利用其串口與移動通信模塊進行通信。當各傳感器采集到相應(yīng)的警情信息后，經(jīng)由中央處理器在預(yù)處理后將警醒融合得出結(jié)論。經(jīng)由GSM網(wǎng)絡(luò)模塊將警情短消息發(fā)送至車主手機端。其中STM32單片機作為核心控制器，外圍電路有加速度傳感器模塊、振動傳感器模塊、紅外傳感器模塊和執(zhí)行模塊等組成。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2控制器電路設(shè)計中央處理器模塊接收來各個傳感器的信息后進行數(shù)據(jù)融合。根據(jù)不同等級的警報觸發(fā)不同的報警信號和執(zhí)行操作，并通過通信模塊將判定結(jié)果發(fā)送到車主手機。3.2.1STM32簡介中央處理器作為整個控制系統(tǒng)的核心，負責整個控制系統(tǒng)的信號處理與數(shù)據(jù)通信，其他硬件電路全部圍繞中央處理器而進行設(shè)計，其性能直接影響整個控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。在選擇中央處理器時要結(jié)合其性能表現(xiàn)、片內(nèi)資源、設(shè)計成本等因素，此外還有考慮其開發(fā)環(huán)境、技術(shù)支持以及開發(fā)周期等。本控制系統(tǒng)的中央處理器采用意法半導(dǎo)體(ST)公司的STM32F103VET6芯片，該芯片采用ARM公司的32位Cortex-M3內(nèi)核，是STM32F10x系列中的增強型系列，內(nèi)部集成有512KB的閃存以及64KB的靜態(tài)隨機存取存儲器，主頻最高可達72MHz，且內(nèi)部集成單周期乘法和硬件除法，有休眠、停止和待機的三種低功耗模式，片內(nèi)外設(shè)極其豐富，包括3個12位的A/D轉(zhuǎn)換器、2個12位的D/A轉(zhuǎn)換器、11個定時器、支持13個通信接口等，且具有很好可靠性和抗干擾能力，并且具有高速數(shù)據(jù)處理能力，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、建筑安防領(lǐng)域、家電應(yīng)用領(lǐng)域、消費類產(chǎn)品領(lǐng)域等。3.2.2stm32最小系統(tǒng)設(shè)計本小結(jié)設(shè)計基于STM32芯片的最小系統(tǒng)，其作為本汽車陰監(jiān)系統(tǒng)具他外圍電路的硬件基礎(chǔ)以及多傳感器信息融合的核心，包括電源電路，上電復(fù)位電路，通訊接口電路及外部程序存儲器拓展電路等。本最小系統(tǒng)采用STM32F103RBT6最為核心的中央處理器進行搭建。STM32最小系統(tǒng)硬件如圖所示3.3傳感器電路模塊3.3.1人體紅外傳感器人體遠紅外熱釋電傳感器放在汽車的前擋玻璃下面，用于檢測是否有人進入到限定區(qū)域當人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平,人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平,輸出低電平。傳感器有兩種觸發(fā)模式:不可重復(fù)觸發(fā)模式和重復(fù)觸發(fā)模式,當工作在不可重復(fù)模式時,模塊感應(yīng)輸出高電平后,延時一段時間,輸出自動從高電平跳變?yōu)榈碗娖?。當工作在重?fù)觸發(fā)方式時,感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段內(nèi),如果有人在感應(yīng)范圍移動,輸出保持高電平,直到人離開,延時一段時間后高電平跳變?yōu)榈碗娖?。感?yīng)模塊可以設(shè)置封鎖時間,在封鎖時間段,不接受任何感應(yīng)信號。此功能可有效抑制各種干擾。模塊靈敏度高,可靠性強。把模塊的輸出信號連接到單片機的IO口上,單片機通過檢測高低電平,就可以判斷是否有人闖入。本系統(tǒng)采用的熱釋電人體紅外傳感器模塊配置的是德國進口RE200B探頭，具有靈敏度高、可靠性強等優(yōu)點。熱釋電紅外傳感器用來對人體入侵進行監(jiān)測。該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。系統(tǒng)設(shè)計中所采用的BISSO001熱釋電處理芯片，是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時時間定時器、封鎖時間定時器及參考電壓構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。另外選用了NL-11型透鏡菲涅爾透鏡，不僅提高了靈敏度，而且將監(jiān)測區(qū)劃分為交替的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，從而使得熱釋電紅外傳感器產(chǎn)生變化的電信號。設(shè)計電路如圖所示。在熱釋電紅外傳感器的工作原理圖中，IR-PEOPLE是菲涅爾透鏡，信號經(jīng)過BISS0001中的兩級放大器放大，并由其雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Vs。當有人體通過熱釋電紅外傳感器所監(jiān)測的范圍內(nèi)時，觸發(fā)信號Vs上跳邊沿觸發(fā)，控制信號輸出端BISSO001的2號引腳由低電平跳變到高電平，為有效觸發(fā)，觸發(fā)警報。引腳功能描述如下表引腳編號名稱I/O描述1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當A為“1”時，允許重復(fù)觸發(fā);反之，不可重復(fù)觸發(fā)2VOO控制信號輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS工作電源負端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當接“0”時可使定時器復(fù)位9VCI觸發(fā)禁止端。當Vc<VR時禁止觸發(fā);當Vc>VR時允許觸發(fā)(VR～0.2VDD)10TB運算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD工作電源正端1220UTO第二級運算放大器的輸出端132IN-I第二級運算放大器的反相輸入端141IN+I第一級運算放大器的同相輸入端151IN-I第一級運算放大器的反相輸入端161OUTO第一級運算放大器的輸出端3.3.2霍爾傳感器霍爾傳感器用來檢測車門是否被打開。系統(tǒng)選用開關(guān)型的霍爾傳感器A3144E。它采用數(shù)字信號輸出，在南、北磁極的作用下均能產(chǎn)生霍爾效應(yīng):磁極靠近時（車門未打開），開關(guān)打開，輸出電平為低電平;磁極遠離時(車門被打開)，開關(guān)閉合，輸出電平為高電平。系統(tǒng)所采用的A3144ELT霍爾傳感器，它具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快及精度高等優(yōu)點。它是由電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、史密特觸發(fā)器、溫度補償電路和集電極開路的輸出級組成的磁敏感應(yīng)電路。在霍爾器件組的設(shè)計中，將四個霍爾器件分別裝在汽車四個車門，分別將每個霍爾開關(guān)器件的信號輸出端接在中央處理器的四個輸入引腳上。單個霍爾傳感器電路如圖所示。在A3144ELT的輸入端靠近芯片的處，跨接一個電容為0.01uf的電容，可以減小外部隨機噪聲對傳感器的干擾;輸出端口與接地端間的電容可以為電平跳變時提供能量;電源引腳和輸出端口之間的電阻RI則是為了保護傳感器芯片。由于A3144E的功耗極低，最大工作電流小于3mA，可以由微處理器IO口直接驅(qū)動，其輸入為磁感應(yīng)強度，輸出是一個數(shù)字電壓訊號。磁極靠近時，輸出為高電平;磁極遠離時，輸出為低電平。3.3.3光幕墻模塊光幕墻模塊用于檢測是否有人破門而入,電路如圖所示。模塊放在汽車前排座位的兩側(cè),檢測非法開門。光幕墻模塊的一端安裝有多個紅外光電發(fā)射管,另一端相應(yīng)的有相同數(shù)量的紅外光電接收管。當一對紅外發(fā)射管、紅外接收管之間沒有障礙物時,紅外光電發(fā)射管發(fā)出的紅外光信號能順利到達紅外光電接收管。紅外光電接收管接收到紅外光信號后,輸出低電平;當有障礙物時,紅外光電發(fā)射管發(fā)出的紅外光信號不能到達紅外接收管,電路輸出為高電平。當有人非法進入汽車時,光幕的光傳播路徑被切斷，光幕輸出端一定會有高電平。光幕墻模塊輸出端接口P2與單片機相連,通過單片機檢測P2接口的高低電平,就可以檢測到是否有人闖入。3.3.4加速度傳感器本課題采用了高精度傳感器mpu6050傳感器來作為傾角檢測模塊。它通過檢測器件在各個方向的形變情況而采樣得到受力數(shù)據(jù)，根據(jù)F=ma轉(zhuǎn)換，傳感器直接輸出加速度數(shù)據(jù)，因而被稱為加速度傳感器。由于地球存在重力場，所以重力在任何時刻都會作用于傳感器，當傳感器靜止的時候(實際上加速度為0)，傳感器會在該方向檢測出加速度g，不能認為重力方向測出的加速度為g，就表示傳感器在該方向作加速度為g的運動。當傳感器的姿態(tài)不同時，它在自身各個坐標軸檢測到的重力加速度是不一樣的，利用各方向的測量結(jié)果，根據(jù)力的分解原理，可求出各個坐標軸與重力之間的夾角。假設(shè)傳感器的X軸與水平面xy之間的夾角為α（稱為俯仰角，pitch），Y軸與水平面間的夾角為β（稱為滾轉(zhuǎn)角，roll），Z軸與重力方向夾角為γ。重力加速度在XYZ三個軸上的投影即為三個軸傳感器的讀數(shù)，因此可計算出：α=β=arcsin?(γ=其傳感器的特性參數(shù)如下其引腳功能說明如下圖：傳感器具體接口電路如圖所示3.4GPS模塊設(shè)計ATGM332D是高靈敏度BDS/GPS雙模接收機模塊，支持GPS和BDS的單系統(tǒng)定位和雙系統(tǒng)聯(lián)合定位。ATGM332D基于本公司自主獨立研發(fā)的單芯片ATGS01，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。ATGM332D包含32個跟蹤通道，可以同時接收所有的GPS和BDS可見衛(wèi)星。ATGM332D可以直接替換U-bloxNEO-6/7等多款GPS模塊，主要接口信號Pin-Pin兼容，安裝孔一致。關(guān)鍵特性高靈敏度:-160dBm支持BDS、GPS的單系統(tǒng)定位和雙系統(tǒng)聯(lián)合定位低功耗:65mA內(nèi)置天線短路保護功能內(nèi)置天線檢測電路(客戶可選擇出廠時是否包含此功能)支持遠程升級功能。支持A-GPS功能引腳功能描述如下表引腳編號名稱I/O描述1保留2保留3TIMEPULSEO秒脈沖輸出4保留5保留6保留7NC8RESET_NI模塊復(fù)位輸入，低電平有效9VCC_RFO輸出電源10GNDI接地11RFINI天線信號輸入12GNDI接地13GNDI接地14NC15NC16TXD2O輔助串口數(shù)據(jù)輸出，可用于代碼升級17RXD2I輔助串行數(shù)據(jù)輸入，可用于代碼升級18SDAI/OI2C數(shù)據(jù)接口19SCLO12C時鐘接口20TXD1O導(dǎo)航數(shù)據(jù)輸出21RXD1I交互命令輸入22VBATIRTC及SRAM后備電源23VCCI模塊電源輸入24GNDI接地3.5GSM模塊設(shè)計GSM模塊選用SIM800A模塊，SIM800A是一款兩頻GSM/GPRS模塊，為SMT封裝。其性能穩(wěn)定，外觀小巧，性價比高，能滿足客戶的多種需求。SIM800A工作頻率為GSM/GPRS900/1800MHz，可以低功耗實現(xiàn)語音、SMS和數(shù)據(jù)信息的傳輸。SIM800A尺寸為24*24*3mm，能適用于各種緊湊型產(chǎn)品設(shè)計需求。SIM800A可通過串口傳輸標準的AT命令對模塊進行控制模塊和用戶的物理接口為68PIN的SMT焊盤，主要提供了以下硬件接口:一路全功能串口一路USB接口，便于用戶調(diào)試、下載軟件一路音頻接口,包含麥克風輸入和受話器輸出一路SIM卡接口4*5鍵盤接口一路DISP接口一路12C接口可編程的通用輸入輸出接口(GPIO)兩路PWM一路ADC藍牙天線接口GSM天線接口SIM800A采用省電技術(shù)，在休眠模式下耗電流低至0.55mA。3.6執(zhí)行模塊設(shè)計本電路的功能是:當車輛出現(xiàn)異常情況時,用戶手機能夠發(fā)送短信讓車輛無法行駛，不能被盜，再加上GPS等定位的設(shè)備，大大加強了車輛的防盜性能根據(jù)車輛的供電系統(tǒng)的構(gòu)造，車輛的供電均是由汽車用蓄電池提供的，汽車的照明及其他用的設(shè)備都由蓄電池提供，此防盜報警系統(tǒng)的電源也從蓄電池直接取電。為了能夠在發(fā)現(xiàn)車被盜對車進行有效的控制，當模塊發(fā)出報警信息后，系統(tǒng)會自動利用繼電器關(guān)閉汽車的油路，以阻止盜走車?？刂菩旭傔^程中汽車發(fā)動機的停止，只需控制汽車電子噴射系統(tǒng)中的給其供電的電源就可以了，這樣繼電器就可以完成此項功能。在汽車電子嗩射裝置的電源上添加一常閉型的繼電器，通過控制繼電器就能夠?qū)崿F(xiàn)對電源的實時控制。達林頓陣列ULN2003A在汽車供油電路中得到了采用。由于ULN2003能夠耐高壓，是大電流驅(qū)動型陣列，5V是它的工作電壓，有七個NPN達林頓管包含在內(nèi)，串聯(lián)每一個2.7KQ的基極電阻和每一對達林頓管，繼而連接于CMOS和TTL電路。能夠使得繼電器直接被驅(qū)動，在很多控制電路之中都有使用，比如PLC、數(shù)字量輸出卡、單片機和智能儀表等。對ULN2003A芯片的控制可以利用單片機的PA14，假如隨單片機的控制信號的變化繼電器的吸和與斷開也能產(chǎn)生變化，那么供油電路的開閉的控制就可以利用單片機來實現(xiàn),同時控制汽車停止以及對汽車防盜器的自鎖進行掌控。當在ULN2003A的"IN1"的引腳輸入高電平時候，輸出腳"OLTl"會輸出低電壓，加在繼電器線圈兩端的電壓分別為+12V和0，此時繼電器輸出會導(dǎo)通，使得點火電路.工作。當在ULN2003A的"IN1"的引腳輸入低電平時候，輸出腳"OUTl"的電壓為12V，繼電器線圈兩端無壓差，即線圈無電流通過，就能夠讓功率繼電器線圈被關(guān)斷。在汽車上安裝電子防盜報警器能夠有威懾竊賊的作用。汽車沒有發(fā)生異常震動、移動等現(xiàn)象時，光耦不輸出信號，汽車喇叭沒有電流通過，不會發(fā)出報警;當汽車發(fā)生異常震動、移動等現(xiàn)象時，光耦輸出信號，汽車喇叭發(fā)出報警聲音。汽車被盜狀態(tài)確認之后光耦保持十秒警報信號。3.7本章小結(jié)本章從硬件電路設(shè)計出發(fā)，詳細介紹了STM32F103VETT6、加速度傳感器模塊、震動傳感器模塊、人體紅外熱釋電傳感器模塊、霍爾傳感器模塊、光幕墻傳感器模塊、GPS模塊，GSM模塊及相關(guān)技術(shù)，并搭建了STM32單片機最小系統(tǒng)、GPS定位電路、GSM通信電路、傳感器檢測電路、穩(wěn)壓電路、聲光報警電路、打火、供油控制電路為系統(tǒng)的軟件設(shè)計打好了硬件基礎(chǔ)。第四章防盜監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1多傳感器融合算法多傳感器目標識別是將各傳感器關(guān)于目標屬性的不精確、不完全的信息進行融合，產(chǎn)生較單一傳感器更精確的屬性估計。其中分為檢測數(shù)據(jù)的不確定性以及數(shù)據(jù)對最終結(jié)果影響的不確定性。在本系統(tǒng)中我們的識別目標對象可以分為四種，車輛被盜，車輛受損，拖車搬運，虛假異常。將識別框架定為車輛被盜，車輛受損，拖車搬運，虛假異常。加速度傳感器判斷汽車是否被移動、打砸，再送預(yù)處理單元計算出基本概率分配函數(shù)以供融合使用，紅外傳感器通過貼上一個濾光片可以識別靠近汽車的目標人物，通過不同時刻的采樣可以判斷出目標任務(wù)的停留時間，進而把數(shù)據(jù)送預(yù)處理單元計算出基本概率分配函數(shù)以供融合使用;加速度傳感器可以對車體進行檢測，通過對其不同的特征提取，計算出相應(yīng)的傾角，再送預(yù)處理單元計算出基本概率分配函數(shù)以供融合使用;霍爾開關(guān)器件則對4個車門進行監(jiān)控，每個霍爾開關(guān)在有個門打開的情況下即輸出高電平，4個霍爾器件的輸出經(jīng)過一個或門，連到stm32的一個I/O口，在預(yù)處理單元計算出相應(yīng)的基本概率分配函數(shù),光幕墻模塊對4個車窗進行監(jiān)控，每個光幕墻模塊在玻璃破損，外物入侵的情況下即輸出高電平，4個光幕墻模塊的輸出經(jīng)過一個或門，連到stm32的一個I/O口，在預(yù)處理單元計算出相應(yīng)的基本概率分配函數(shù)。融合中心對5個傳感器的證據(jù)體用D-S證據(jù)理論進行融合，最后根據(jù)判定規(guī)則判定目標類型。下圖即是本系統(tǒng)的信息融合原理圖。加速度傳感器加速度傳感器震動傳感器紅外傳感器霍爾傳感器光幕墻模塊預(yù)處理計算基本概率分配函數(shù)m1(A)D-S證據(jù)融合判決規(guī)則預(yù)處理計算基本概率分配函數(shù)m1(A)預(yù)處理計算基本概率分配函數(shù)m1(A)預(yù)處理計算基本概率分配函數(shù)m1(A)預(yù)處理計算基本概率分配函數(shù)m1(A)判決結(jié)果圖4-2系統(tǒng)信息融合模型從上圖可以看出，在預(yù)處理中計算命題的基本概率分配函數(shù)成了關(guān)鍵。基本概率分配函數(shù)是人們對識別框架中的命題假設(shè)的可信程度的一種推測，是個人主觀的判斷，不同的人會有不同的基本概率分配方法，而且這種分配方法還受許多環(huán)境因素的左右。下面是本系統(tǒng)基本概率分配方法。設(shè)N為識別框架中的命題數(shù)(本文中為4，即車輛被盜，車輛受損，拖車搬運，虛假異常),M為信息源個數(shù)(即傳感器的個數(shù),本文中為5),C,(O,)是傳感器i對命題O,的相關(guān)系數(shù)，例如，紅外傳感器得到的信息對于命題有危險的目標物體和無危險的目標物體就弱相關(guān);入是傳感器主的對環(huán)境加權(quán)系數(shù)，例如，人對一樣目標進行辨別，可以通過用眼睛看，用鼻子聞，用手摸等行為來實現(xiàn)，這時眼睛、鼻子和手可以看成是人的傳感器。就像傳感器不是在每個環(huán)境中都在敏感范圍內(nèi)，人也一樣，辨別東西時有時視覺模糊，可以通過聞和觸摸來判斷，這時，鼻子和手的環(huán)境加權(quán)系數(shù)要比眼睛高。其中相關(guān)系數(shù)和環(huán)境加權(quán)系數(shù)的值域都為[0，1]，且定義如下:αξiβR上式中，R表示傳感器i對所有命題的可靠性最大的一個;α,表示傳感器i對所有命題的相關(guān)系數(shù)最大的一個。那么傳感器i對命題O，的基本概率分配函數(shù)為:m傳感器i的不確定性為:m從上面公式可以看出，基本概率分配在相當程度與傳感器的可靠性，即傳感器在工作環(huán)境中的性能有關(guān)。傳感器都是電子敏感器件，會受環(huán)境因素的影響而影響可靠性，如果汽車停放在某個傳感器性能受影響的環(huán)境，那么這個傳感器的環(huán)境加權(quán)系數(shù)就應(yīng)該降低;環(huán)境除了影響環(huán)境加權(quán)系數(shù)外，還能影響命題相關(guān)系數(shù)，如果汽車停放在車水馬龍的鬧市區(qū)，那么微波傳感器和紅外傳感器對于判斷目標是否對車有威脅的相關(guān)系數(shù)也應(yīng)該減小，車體的振動、傾角和車門的開關(guān)與命題的相關(guān)系數(shù)應(yīng)該增大。因此，對于汽車的不同環(huán)境，其計算基本概率分配也不一樣，這可以通過針對不同的環(huán)境，設(shè)置相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)和環(huán)境加權(quán)值來做到。這樣車主可以在停車環(huán)境改變的情況下，選用適當?shù)膫鞲衅鳝h(huán)境參數(shù)來計算基本概率分配，使D-S證據(jù)融合的結(jié)果更準確。以下以5個傳感器經(jīng)預(yù)處理得出的證據(jù)，m1、m2、m3、m4、m5分別為加速度傳感器，震動傳感器，紅外熱釋電傳感器，霍爾傳感器，光幕墻模塊對應(yīng)的基本概率分布，O1、02、03、04分別為車輛被盜，車輛受損，拖車搬運，虛假異常。表由5種傳感器確定的證據(jù)證據(jù)命題O1O2O3O4Um10.10.10.60.10.1m20.210.220.210.210.15m30.50.10.10.20.1m40.30.30.10.10.2m50.30.30.10.150．15融合結(jié)果如下:D-S證據(jù)理論的融合結(jié)果證據(jù)命題O1O2O3O4Um1+m20.13410.13880.55770.13410.03535m1+m2+m30.33230.10600.38960.16020.0120m1+m2+m3+m40.42860.14290.29820.12430.0060m1+m2+m3+m4+m50.51900.17620.20040.10190.0024Bel0.51900.17620.20040.10191Pel1在判斷汽車是否處于安全的規(guī)則中，設(shè)定門限s=0.1，δ=0.01。在融合之后的表格中可以判斷出最終結(jié)果為01，即車輛被盜。從表格結(jié)果中還可以分析出，隨著證據(jù)數(shù)量的累計，也就是傳感器的種類越多，不確定性U的分布函數(shù)也在降低，融合五個傳感器后的不確定性降為0.0024，結(jié)果也朝著某一個方向集中，在門被打開的同時，熱釋傳感器也感應(yīng)到溫度，很有可能是有人進入了車輛?？梢宰C明D-S的證據(jù)理論融合是一個能夠提高識別結(jié)果精度的算法，是一個可以使誤報警率的產(chǎn)生降低的辦法，是一個滿足系統(tǒng)設(shè)計要求的多傳感器信息處理的策略。3.2系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計車載防盜報警定位系統(tǒng)的軟件主要實現(xiàn)的功能是:監(jiān)測模塊檢測數(shù)據(jù)處理后，若判斷為處于危險狀態(tài)，主控制器模塊控制響應(yīng)模塊啟動，并通過串口接收GPS模塊的定位信息，處理后又通過串口發(fā)送到GSM模塊，由GSM模塊通過短消息的方式發(fā)送到用戶綁定的手機上。所以系統(tǒng)軟件主程序中包括系統(tǒng)的初始化、監(jiān)測模塊程序、GPS控制程序和GSM短消息通信程序，警情響應(yīng)模塊。主控制模塊是整個系統(tǒng)的核心，對各相關(guān)模塊進行初始化、控制和管理。先對各模塊設(shè)備進行初始化操作，開始檢測傳感器，對傳感器采樣，調(diào)用GSM模塊、調(diào)用GPS模塊和調(diào)用繼電器模塊。其中，GPS模塊和模塊。主程序流程圖如圖所示。3.3檢測模塊軟件設(shè)計傳感器模塊是系統(tǒng)防盜的重要環(huán)節(jié)，一開始設(shè)備初始化，當系統(tǒng)啟動防盜狀態(tài)后，處理器就不斷查詢傳感器的狀態(tài)，本系統(tǒng)接有五個傳感器，其中震動傳感器，紅外熱釋電傳感器，霍爾傳感器，光幕墻模塊，當有異?，F(xiàn)象時，傳感器輸出一個高電平，處理器檢查到高電平信號后就會執(zhí)行相應(yīng)的動作。加速度傳感器輸出是一個數(shù)字量，通過判斷其測量的角度是否超過5，來判斷是否異常其軟件設(shè)計流程圖在加速度傳感器的模塊上復(fù)位電之后，初始化本模塊的其他配置，并且啟動加速度傳感器，監(jiān)控汽車傾斜的狀態(tài)。如果車的傾角小于5℃，則進入休眠的狀態(tài)，并且在一段時間的延時之后再進行判定;當車體的傾角大于5℃，就進入正常的監(jiān)控模式，開啟其他傳感器，進行信號的采集、處理再傳輸?shù)街醒胩幚砥鬟M行融合處理，然后再經(jīng)過休眠延時一段時間，回到又一次監(jiān)測的狀態(tài)。intmain(void){shortAccel[3];shortGyro[3];floatTemp;//初始化systickSysTick_Init();SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;/*串口1通信初始化*/USART_Config();//I2C初始化i2c_GPIO_Config();//MPU6050初始化MPU6050_Init();//檢測MPU6050if(MPU6050ReadID()==1){while(1){if(Task_Delay[0]==TASK_ENABLE){LED2_TOGGLE;Task_Delay[0]=1000;}if(Task_Delay[1]==0){MPU6050ReadAcc(Accel);MPU6050ReadGyro(Gyro);MPU6050_ReturnTemp(&Temp);#ifdefUSE_LCD_DISPLAY{charcStr[70];ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(7),"Acceleration");sprintf(cStr,"%8d%8d%8d",Accel[0],Accel[1],Accel[2]);//加速度原始數(shù)據(jù)ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(8),cStr);ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(11),"Gyro:");sprintf(cStr,"%8d%8d%8d",Gyro[0],Gyro[1],Gyro[2]);//角原始數(shù)據(jù)ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(12),cStr);sprintf(cStr,"Temperture:%8.2f",Temp);//溫度值ILI9341_DispStringLine_EN(LINE(15),cStr);}#endifTask_Delay[1]=500;//更新一次數(shù)據(jù)，可根據(jù)自己的需求，提高采樣頻率，如100ms采樣一次}3.4GPS定位模塊軟件設(shè)計GPS定位是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，只有通過GPS進行實時定位才能了解車輛所處位置，然后才能進行監(jiān)控與控制等操作，同時，也只有GPS定位才能實現(xiàn)防盜和追蹤功能。車載防盜報警終端僅僅在被盜報警狀態(tài)下才會需要GPS數(shù)據(jù)，當車輛被盜時，系統(tǒng)開啟GPS功能，在對GPS定位模塊的初始化操作后就開始等待接收GPS定位信息，并校驗和處理。為降低各個模塊之間耦合性，單獨設(shè)定一個線程服務(wù)GPS數(shù)據(jù)，線程配合串口中斷完成整個功能，圖4.5所示為該模塊的服務(wù)線程，線程在被盜狀態(tài)下一直解析GPS數(shù)據(jù)，解析后暫存于系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，什么時刻發(fā)送給監(jiān)控中心，由其他服務(wù)線程完成。3.4.1GPS任務(wù)處理過程GPS處理任務(wù)是該系統(tǒng)的任務(wù)之一，它的作用是從串口讀取GPS信號信息,判斷是否檢測定位到GPS信號，如果有，獲取GPS的位置、速度，時間數(shù)據(jù)等信息。如果沒有，繼續(xù)檢測查詢。3.4.2初始化在整個系統(tǒng)的啟動過程中都要進行初始化，也就是將GPS模塊設(shè)定為特定的工作狀態(tài)。初始化包括設(shè)置串口工作模式，設(shè)置DMA接受配置。串口初始化包括時鐘初始化，GPIO配置，波特率設(shè)置9600數(shù)據(jù)幀字長8位停止位設(shè)置1個停止位奇偶校驗控制選擇無校驗USART模式選擇，有USART_Mode_Rx和USART_Mode_Txintmain(void){/*串口初始化*/USART_Config();GPS_Config();/*GPS解碼測試*/nmea_decode_test();while(1);}voidDelay(__IOuint32_tnCount)//簡單的延時函數(shù){for(;nCount!=0;nCount--);}解碼GPS模塊信息intnmea_decode_test(void){doubledeg_lat;//轉(zhuǎn)換成[degree].[degree]格式的緯度doubledeg_lon;//轉(zhuǎn)換成[degree].[degree]格式的經(jīng)度nmeaINFOinfo;//GPS解碼后得到的信息nmeaPARSERparser;//解碼時使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)uint8_tnew_parse=0;//是否有新的解碼數(shù)據(jù)標志nmeaTIMEbeiJingTime;//北京時間/*設(shè)置用于輸出調(diào)試信息的函數(shù)*/nmea_property()->trace_func=&trace;nmea_property()->error_func=&error;nmea_property()->info_func=&gps_info;/*初始化GPS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)*/nmea_zero_INFO(&info);nmea_parser_init(&parser);while(1){if(GPS_HalfTransferEnd)/*接收到GPS_RBUFF_SIZE一半的數(shù)據(jù)*/{/*進行nmea格式解碼*/nmea_parse(&parser,(constchar*)&gps_rbuff[0],HALF_GPS_RBUFF_SIZE,&info);GPS_HalfTransferEnd=0;//清空標志位new_parse=1;//設(shè)置解碼消息標志}elseif(GPS_TransferEnd)/*接收到另一半數(shù)據(jù)*/{nmea_parse(&parser,(constchar*)&gps_rbuff[HALF_GPS_RBUFF_SIZE],HALF_GPS_RBUFF_SIZE,&info);GPS_TransferEnd=0;new_parse=1;}if(new_parse)//有新的解碼消息{/*對解碼后的時間進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成北京時間*/GMTconvert(&info.utc,&beiJingTime,8,1);//info.latlon中的格式為[degree][min].[sec/60]，使用以下函數(shù)轉(zhuǎn)換成[degree].[degree]格式deg_lat=nmea_ndeg2degree(info.lat);deg_lon=nmea_ndeg2degree(info.lon);new_parse=0;}}3.5GSM通信模塊軟件設(shè)計3.5.1GSM任務(wù)處理過程在整個軟件設(shè)計過程中，與GSM相關(guān)的處理設(shè)置為一個任務(wù)，由主程序來調(diào)度。GSM任務(wù)的程序流程圖如圖所示:單片機要與GSM的串口連接，通過硬件控制串口工作，首先配置串口，初始化系統(tǒng)定時器，判斷GSM模塊是否初始化包括檢測GSM模塊響應(yīng)是否正常，是否插入SIM卡，(如果沒有初始化，硬件接收不到移動網(wǎng)絡(luò))，初始化成功后，就可以接收并處理短信息，如果沒有初始化，要初始化后開能接收短信。主要程序為：intmain(void){uint8_tnewmessadd=0,IsRead=0;uint8_ttestCard=0;GSM_USART_Config();/*配置USART*/SysTick_Init();/*初始化系統(tǒng)定時器*/while(gsm_cmd("AT\r","OK",1000)!=GSM_TRUE)//檢測模塊響應(yīng)是否正常{}while(IsInsertCard()!=GSM_TRUE){if(++testCard>20){}GSM_DELAY(1000);}3.5.2發(fā)送短消息處理過程發(fā)送短信息申請即向GSM模塊發(fā)送AT指令A(yù)T+CMGS=\"%s\"\r",converbuff，其中converbuff為接收短消息的手機號碼轉(zhuǎn)USC2碼，如果GSM模塊允許當前發(fā)送短信息就會返回字符“>”，就向GSM模塊發(fā)送短信內(nèi)容。如果沒有返回“>”，則需要重新發(fā)送短信息申請。發(fā)送短信息的程序流程如圖所示主要程序介紹：uint8_tgsm_sms(char*num,char*smstext){charconverbuff[160];charcmdbuff[80];charend=0x1A;uint8_ttestSend=0;GSM_DEBUG_FUNC();GSM_CLEAN_RX();//清空了接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)if(IsASSIC(smstext)==GSM_TRUE)//中文//"UCS2"字符集if(gsm_cmd("AT+CSCS=\"UCS2\"\r","OK",100)!=GSM_TRUE)gotosms_failure;//文本模式if(gsm_cmd("AT+CMGF=1\r","OK",100)!=GSM_TRUE)gotosms_failure;if(gsm_cmd("AT+CSMP=17,167,0,8\r","OK",100)!=GS