单片机基础之上的汽车防盗报警系统设计详解

摘要

随着我国人民的生活水平不断提高，汽车已经走进了千家万户，成为人们方便快捷的代步工具。但同时，车辆
被盗窃的事情也越来越多，这不仅给人们带来财产上的损失，还给社会带来极大的安全隐患。为了防止汽车被盗和
保护车内财产安全的问题，各类的汽车防盗系统和防盗办法可谓是五花八门。但由于传统的防盗系统只能够被动防
盗，在汽车被盗走后，车主在报完警后只能够干瞪眼，不能对车辆进行远程追踪。所以本次设计将采用以单片机为
核心，将GPS定位模块和GMS通讯模块相结合，设计出一个能通过GMS通讯模块发送车辆位置和发送车俩报警信息的防
盗系统。
　　本次设计基于单片机的汽车防盗报警系统的主要核心是STC12C5A60S2单片机作为系统控制器，利用V.KEL GPS模
块来对汽车位置的获取，使用上海芯讯通研发的SIM800L模块来实现短信的收发。本次设计要实现的功能是；通过
SW18015P高灵敏震动传感器来判断汽车是否处于安全状态，一旦发生被盗的风险，声光报警器工作的同时，GMS模块
在短时间内将短信发送到车主手机上。车主可以通过下达指令让声光报警模块继续工作下去或者让声光报警模块停
止。在车辆被盗后可以通过GPS定位模块定位车辆位置，定位成功后用短信的方式发送到车主手机中去，从而更好的
寻回车辆。
关键词：汽车防盗；单片机；；

序言

1.1本课题研究的背景和意义
　　随着我国经济不断发展，人们的生活水平也在飞速提高，汽车已经成为人们出行的必要工具，随着时代的发
展，汽车不单单属于简单的代步工具，还是财富的象征，于是不少人打起了盗窃车辆的念头。近些年来，汽车的保
有量也在快速的增长，2021年1月至2021年11月，中国民用汽车拥有量为29419.00万辆，城市居民区及公共场所等地
方无法提供足够的停车位置，迫使大部分车主只能把车辆停泊在缺乏管制的地方上，这也就给盗窃者提供了许多机
会。有数据指出，中国每年汽车被盗窃的案例在十万起以上，也就意味着中国每天就有超过三百起的车辆盗窃案
件，车辆的被盗窃不但使得人们的财产受到损失，可能使得社会上出现安全隐患[4]。所以，解决、减少车辆被盗窃
的问题也成为了汽车发展的一个重大的挑战。
　　汽车的行业迅猛发展自然也带动了汽车防盗系统的发展。大多数的汽车出厂时厂家都会给汽车配备有最基本的
机械锁和电子防盗装置。机械锁结构单一又笨重，先不说东西占地方，车主钥匙掉了、找不着了也是一件麻烦事，
且容易被撬开、砸开。电子防盗系统则是弥补了机械锁不能报警的功能，但是电子防盗系统容易误碰报警，声音穿
透力超强，容易造成噪音污染，相信有很多人都深有体会，夜深人静的时候，小区楼下的车子发出了尖锐的报警
声，影响人们的睡眠。现阶段的防盗系统的缺点有：体积大且单一，防盗性能差，准确率低，容易发生误报警、漏
报且大多数都是靠响声来威吓盗窃者。声音报警的距离有限，车主在远处时并不知道自己的爱车发生了什么。还有
一点就是车辆没有定位功能，车辆丢失之后只能靠监控录像和人为的寻找，这样无异于大海捞针。所以才需要更加
先进、更安全、更环保、更智能的汽车防盗系统来帮助人们。
　　物联网的快速发展给人们带来了新的防盗方向。物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定
位系统（GPS）、激光扫描器等传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相互连接，进行信息交换和通信，并
实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。由于GPS定位防盗系统的价格稍微比其他汽车
防盗防盗系统贵上一点，所以国内安装GPS装置的车辆远远不如美日等发达国家。GPS就是全球卫星定位系统它不仅
可以用来定位，还能当导航仪使用。将GPS定位用在汽车防盗上已经成为现在汽车防盗的一项热门技术。
1.2汽车防盗系统的发展
　　随机我国经济蓬勃发展，车辆的数量也在不断增加。为了应对盗车贼五花八门的盗窃手法，各大汽车厂商们也
是“八仙过海，各显神通”开发制造了各色各样的防盗器。目前市场上的汽车防系统有四种，分别为机械式防盗系
统，电子式防盗系统，芯片式防盗系统和网联式防盗系统[2]。
1.2.1机械式防盗系统
　　机械式防盗装置是一种安装在车上的防盗器，及其种类可分为；转向盘锁和最常见的车轮锁如图1-1所示。它的主要功能是通过物理的手段将方向盘和车轮等锁死，通过物理方面进行车辆防盗。机械式防盗装置是最常见的防盗
手段，它的优点是价格便宜，拆卸、安装方便。但缺点是它的防盗手段过于单一，容易被盗车贼在使用工具或者大
力出奇迹的情况下被破坏掉。加上机械式防盗系统没有自动报警的功能，导致车主在远方时不知道自己的爱车正在
遭受盗车贼怎样的待。机械式防盗系统能防盗，但防的不多，现如今机械式防盗用的最多的地方是电动车方面，不
至于退出防盗的舞台。
图1-1车轮锁
1.2.2 电子式防盗系统
　　电子式防盗系统是在第一代机械式防盗器的基础上改进而来的。这个防盗系统是目前使用最广泛的系统之一。
他主要是通过点火器来直制止车辆的启动，它的优点是增加了电子技术，摆脱了机械式不能报警的的缺点，可靠性
大大的增加。但它的缺点是非常容易产生误报警的状况，容易被盗车贼使用接收器或者扫描器盗取信号，从而被解
码。电子式防盗器也一直面临着超出有效距离和无人看管的时候防盗功能失效的情况。
1.2.3 芯片式防盗系统
　　正是因为电子式的缺陷，为了进一步提升信号防盗能力,所以又进一步发展成芯片式防盗系统。该系统的主要原
理是将马达、电路以及油路进行锁定,然后运用数字密码锁技术，也就是只有通过密码钥匙和密码锁相配合才能启动
汽车，这样就能够有效解决遥控信号被窃取的弊端。而且就算是密码钥匙被仿制，由于不能够读取芯片，所以同样
不能够启动汽车,这个技术目前已经应用在高档汽车领域。优点:防范钥匙被仿制，防盗性能进一步提升。缺点:汽车
被盗取之后，想要追回难度增大，因此防盗失去效用[3]。
1.2.4 网络式防盗系统
　　网络式防盗系统式一种新型的防盗系统，它主要是利用了GPS定位系统和GSM网络来进行对车辆的定位以及把车
辆的位置通过GSM系统发送到手机来实现防盗的目的。GPS是目前世界上最先进的卫星导航定位系统，它具有全天
候、高精度、实时定位的有点。 GPS系统是由三大部分构成的；①空间部分，根据24颗卫星组成，用于发出定位的
导航信号；②地面控制部分，由地面上的基站接收和处理卫星发送回来的定位、导航信号，再将处理好的信号发送
到用户的设备中去；③用户设备部分；通过信号接收器接收已经处理好的、自己需要的信号，GPS组成图如1-2所
示，工作图如图1-3所示。

图1-3 GPS工作图
　　GPS定位的基本方法有伪距测量、载波相位测量、射电干涉测量等[6]。由于伪距测量法速度快，并且成本比其
他两个方法便宜，所以大多数的GPS定位都会使用伪距测量法。伪距测量法分为单点定位和差分定位，单点定位的定
位精度稍微差点，通常用在船只和车辆上，就是只用一台卫星接收机器来确定目标的三维坐标系。差分定位精度比
单点定位精度高上不少，所以通常会用在需要高精度测量的工程测量等，就是用两台或者两台以上的卫星接收器来
确定目标的三维坐标系。GPS的工作原理主要是测量出多个卫星和卫星接收器之间的空间距离，结合多个卫星得到的
数据可以计算出卫星接收器的位置在哪里。工作原理图如1-4所示

图1-4 GPS定位原理图
　　它可以通过无线通信系统和互联网，将该车辆的所在位置，正在处于什么状况的信息快速的发送给车主，最终
实现车辆被盗后快速找回的功能。GPS防盗的技术先进、性能稳定可靠、防盗效果棒，加上近些年来国家对GPS定位
系统的重视，让GPS的功能越加强大，而且价格也越来越低，这使得网络式汽车防盗的发展越发快速。
1.2.5国内发展状况
　　我国由于改革开放前技术相对来说比较落后，加上汽车保有量较低，需要用到汽车防盗系统的人相对较少，所
以他们一般都是采用相对便宜的机械式防盗系统。我国的GPS定位防盗系统起步相对于其他发达国家来说相对较晚，在20世纪后期才刚刚开始，但由于我国当时技术较为落后，且没有足够的资金研发，所以网络式防盗系统只能是今后发展的重点对象。我国到了90年代后期，GPS定位技术得到了惊人的发展，加之生产水平不断提高，汽车保有量大
大提高，GPS定位技术的迅猛发展，让GPS的成本也在不断较少。进入21世纪后，移动通讯的业务快速的普及到了全
国，结合GSM无线通讯网络,GSM/GPS防盗系统开始萌芽，为网络式防盗系统提供了新的方向[4]。在汽车保有量增加
的同时，车辆盗窃案件也不断在发生，盗窃者的手法、工具也更加先进，人们的防盗窃意识不断提高，所以国内的
汽车防盗技术发展的十分快速，把GPS定位技术运用在车辆防盗上还有十分大的发展空间。
1.2.6国外发展状况
　　国外的经济相对于我国来说比较发达，所以他们的汽车保有量很大，但是汽车的盗窃案也会只高不低，然而他
们的GPS定位防盗研究的比我们早，并且取得了一定的发展成果。从最开始的机械式，到美国研发出的钥匙防盗装
置，这个装置可以通过射频的技术来进行对比识别码，如果识别码对不上汽车的编码，那该汽车则不能启动，只有
识别码一致了，那这台汽车才能启动。1994年奔驰公司发明了能变换密码的防盗技术，这种防盗技术使得汽车的防
盗性能大大提高了，因为它的密码不再是固定的，而是能够随时更改的，只有利用本车配置的遥控装置才能解开密
码。
　　美、日、英法等发达国家在全球定位系统的应用领域里边，用的最多的就是汽车定位防盗.日本是第一个提出车
辆定位防盗想法的国家，他们通过不断的研发、改进，最终取得了重大的成功，遥遥领先与各国。1970年初，美国
研究出了一款汽车自主导航系统名为Navigator，随后美国科学家利用GPS技术和GIS技术，在原有的导航系统基础上
进行改进，一款新的具有实时地图显示的导航系统就发明出来了。除了导航系统，防盜系统利用GPS技术的应用也很
多，比如整合GPS、GSM与GIS的防盜装置在欧美国家十分流行，此类装置经常用于汽车防盜追踪，或者老人，儿童或
者宠物身上，若发生协寻事件时，家人可以通过GSM网络获得GPS定位信号，也可以在手机或者网络地图上得到具体
定位[5]。

2系统硬件电路设计

本设计在电子式汽车防盗系统的基础上，将STC89C51单片机与全球移动通信系统（global system for mobile
communications，GSM）移动网络技术和全球定位系统（GPS）相结合,设计成一个使用方便、可靠性好、覆盖范围
广、成本低、适用于远程防盗的汽车防盗系统[9]。设计框架如下图2-1所示；

图2-1设计框图
汽车定位防盗系统应该具有以下几点要求；
（1）实时性；能够快速的获取车辆所在的位置信息，以及执行命令。
（2）可靠性；能够有效的防止误报警、漏报警的情况，能够保证在长时间运行的稳定性。
（3）实用性；成本低、使用方便。
2.1汽车防盗系统的功能
　　设定的主体是基于单片机的汽车防盗报警，所以是由STC主控制模块、GPS定位模块、GSM模块、振动传感器模
块、声光报警模块、液晶显示模块、复位电路组成，各模块的作用如下；
（1）STC主控制模块是防盗系统的核心元件，它相当于人的大脑，控制着每个模块所执行相应的操作。
　　（2）GPS定位模块，它具有对车辆进行定位的功能。本次设计对GPS的定位精度要求比较高，能够使得车主能够
顺利的找回车辆。GPS模块将卫星导航的电文发送给单片机，让单片机进行数据解析，在有需要的时候通过GMS通讯
模块将定位信息通过短信的方式发到车主手机中，这对车子的找回方法更加方便和简单。大大的提高了汽车的安全
性
　　（3）GMS模块，在发生汽车被盗窃的时候，系统会通过这个模块将车辆位置信息和报警信息通过短信的方式发
送到车主手机中去，能够让车主可以通过短信远程监控汽车的安全。
　　（4）振动传感器模块是通过振动器来接收到震动信号来对车辆进行实时的监控。如果检测到信号有异常的时
候，将信号发送到STC主控制模块。
　　（5）声光报警模块是收到主控制模块传输来的报警命令后发出报警声和灯光来威吓盗窃者，让他达到胆怯的效
果，从而放弃盗窃的功能。
（6）液晶显示模块是用来显示定位的信息和系统当前状态。
（7）复位电路，本次设计的系统“重启”按钮
2.2 硬件模块的选择
2.2.1控制器的选择
　　控制器就好比我们的大脑，它负责控制每个元件的运行，一个好控制器往往会影响我们整个系统的性能跟运行
的效率。市场上的单片机有很多种，如最经典的51系列单片机就是由Intel推出的，TI公司的MSP400系列的单片机、
美国微芯公司的PIC单片机系列。这次课题要选择的款单片机需要满足以下的条件；
（1）需要两个全双工UART串口，能够在接收数据的同时发送数据，可以在同一时间接收和发送信息。
（2）耗电低，运行速度快。
（3）价格便宜，性能稳定。
（4）程序简单且容易上手，能够使用Proteus进行仿真。
　　在经过考虑之后，单片机就决定选用STC12C5A60S2单片机，它是由宏晶科技所生产的新型51单片机，他具有以
下的特点；
　　（1）简单方便；STC系列单片机指令代码和市场上常见的单片机都是通用的，一样使用C语言进行编程，支持串
口下载程序。
　　（2）运行速度快，性能稳定；同样晶振的情况下，STC12C5A60S2单片机的运行速度是普通51单片机的8~12倍，
在具备高速运行的同时还具有强大的抗干扰能力。
　　（3）中断源丰富：共有4个16位定时中断，分别是定时器0、定时器1和PCA/PWM当定时器使用。除此之外还有两
个外部中断和两个串口中断，第一串口引脚为P3.0和P3.1，第二串口引脚为P1.2和P1.3，也可通过相应的寄存器设
置，把第二串口引脚切换到P4.2和P4.3。
　　（4）片上电路集成丰富：STC12C5A60S2单片机有1280byte的随机存取存储器和60KB的只读存储器。A/D转换电
路速度每秒可达25万次[11]。
（5）低电压、低功耗；STC12C5A60S2单片机的工作电压为3.3V-5.5V。
STC12C5A60S2单片机系统原理图如2-2所示

图2-2STC12C5A60S2单片机系统原理图
　　本次设计基于单片机的汽车防盗报警系统的单片机最终选用了STC12C5A60S2单片机，因为它不但价格便宜和简
单方便，还拥有两个全双工的串口，在拥有抗干扰能力强的同时功耗也低，能够满足本次设计的要求。
2.2.2定位模块的选择
　　定位模块就是GPS定位接收器，它的作用是获取多个卫星传递的有效信息，并并且调节所获得的数据并将其计
算，最终获得其正确的坐标位置。现在市场上的GPS定位模块的五花八门。本次设计采用的GPS定位模块是V.KEL GPS
模块。这个模块具有较强的抗干扰能力和先进的信号搜索技术，以便确保在信号的接收范围对信号进行接收、跟踪
和定位。还可以通过TinyGPS库，在Arduino上获取经纬度和时间等等。实物图如2-3所示。

图2-3GPS模块实物图
所选用的GPS定位模块拥有下边的特征；
（1）精度高，性能稳定；
（2）能够兼容Arduino平台；
（3）有TTL电平接口，能够方便快捷的连接电脑进行性能测试；
（4）体积小，功耗小；
该GPS定位模块基本性能参数如下；
GPS定位模块性能参数
　　
名称参数
芯片方案： UBX-G7020-KT
刷新频率 1Hz~10Hz
TTL串口通信频率
600bps(默认) [可通过软件配置:4800 ，19200 ，38400 ，57600 ，115200 ，230400 ，
460800,921600]
额定电压 3.3V~5V
通信频道 56CH
灵敏度 -161dBm
精确度 2.5mCEP(SBAS:2.0mCEP)
工作温度 -40~ 85°C
信号获取最大时
间
冷启动 29s
热启动 1s
该GPS模块还有六个用不同颜色来表示的PIN脚，
PIN脚的功能如2-5所示
　　另外，这GPS定位模块还自带了两个状态指示灯；电源指示灯。该指示灯在正常通电之后会亮红色灯。PPS指示
灯。在GPS模块没有定位前该灯不会亮起，只有在GPS定位成功之后才会亮起绿色灯。我们可以很方便的通过指示灯
来确认GPS模块当前的状态。
2.2.3 GMS通讯模块的选择
　　GMS模块是能够发送SMS短信和GPRS数据传输的一种数据终端设备，这个模块的功能是把单片机发来的报警信号
通过短信的方式发送到车主手机中去和接收车主发送过来的指令短信。如今市面上有众多的GMS模块，例如，由我国
华为公司研发的GTM900_B模块，德国西门子公司研发的Tc35i模块，上海芯讯通研发的等SIM800L模块等。考虑了成
本、性能和体积后，还是选用了海芯讯通研发的等SIM800L模块来实现本次设计的数据和短信消息传输的服务。
SIM800L实物图如2-6所示。

图2-6SIM800L实物图
SIM800L模块的主要特点如下；
（1）体积小，功耗小；
（2）拥有多个接口，能够实现串口通讯、射频、连接SIM卡等；
（3）能够将输送过来的数据转换成短信，再通过网络上数据到服务器；
（4）抗干扰能力强；
（5）SIM800L模块配备有多个接口，如USB接口、键盘接口、SIM接口等等，扩
展性强；
SIM800L模块性能参数
特征参数
短消息(SMS) MT，MO，CB，Text 和 PDU 模式
短消息（SMS）存储设备：内置SIM 卡
电压范围 3.4~4.4V
频道四频850/900/1800/1900MHz
发射功率 2W GSM (850/900MHz）
　　1W DSC (1800/1900MHz)
工作温度 -40~ 85°C
GMS类型小型移动台
尺寸重量 15.817.82.4 mm
1.35g
AT命令 GMS标准AT命令
定时器功能可以AT命令编程
SIM800L模块引脚说明如图2-所示

图2-SIM800L模块引脚说明
2.2.4显示模块的选择
　　如今市面上的单片机系统上的显示器五花八门，最常见显示器件就有LED数码管、LCD液晶显示屏。人们常用的
LCD液晶显示屏就有LCD1602液晶显示屏和LCD12864。本次设计采用的是LCD1602液晶显示屏。
　　这款字符型显示屏是专门显示数字、字符和字母的的显示屏，对于只用来显示经纬度和状态的本次系统来说绰
绰有余。1602液晶显示屏它价格低廉，操作简单，容易上手，并且体积小巧，显示的质量好，所以在人们的日常生
活中得到了广泛的使用。1062液晶显示屏的工作电压在4.5V到5.5V之间，也就意味着能够与单片机进行直接的连
接，不需要额外的使用控制器，能够满足本次设计的条件。LCD1602液晶是有两种型号的：背光和不背光，有背光型
号的液晶总体会比没有背光功能的显示屏厚度要厚一些，但是在其他的功能上是相同的[12]。尺寸差别如图2-
图2-液晶显示屏尺寸说明

LCD1602液晶显示屏主要技术参数如2-9所示
液晶显示屏的引脚说明如2-10所示
　　基于单片机的汽车定位防盗系统硬件设计采用的是模块化设计思想，该系统可分为以下几个模块，主要包括单
片机最小系统模块，GPS数据采集模块，GMS通讯模块，检测模块、显示模块、声光报警模块。
3.1单片机最小系统设计
　　本次设计采用的是STC12C5A60S2单片机，它是整个系统设计的大脑，控制每个模块的运行。STC12C5A60S2单片
机的价格便宜，运行快，处理能力强，功耗低，它的最小系统电路图如3-1所示

图3-1 STC12C5A60S2单片机最小系统

图3-2为STC12C5A60S2单片机引脚图
　　STC12C5A60S2单片机的最小系统指的就是拿最少的硬件就能够组成可以使单片机工作的系统。单片机最小系统
的是由电源、晶振和复位电路组成的[13]；
　　（1）电源电路；大家都知道，但凡是电子设备它们都需要有电才能够运行。目前市面上常见的单片机的电源大
致分为5V和3.3V。本次设计采用的单片机需要5V的供电电压，所以在日常的生活中能够用充电宝、常见的插排或者
电脑的USB 接口就能使其正常运行。由上图我们可以知道20脚和40脚是供电电路，40脚VCC接的是+5V，也就是说40
脚接的是电源正极，由此可知20脚接的GND,那就是电源的负极，我们俗称接地。
　　（2）晶振电路；晶振又称晶体振荡器，从名字上我们不难猜出，这个元件是要一直振荡下去。它的主要作用是
起到为单片机系统提供基准时钟信号，就像我们在军训的时候，教官给我们喊口令一样，在单片机里边的所有运行
都得根据这个时钟信号为基准来进行运行。由图中我们知道STC12C5A60S2单片机中的18、19脚是晶振引脚。还接了
一个12M的晶振，外加两个30pF的电容（C22、C23），接这两个电容的目的是让晶振能够快速的起振，并且维持稳
定。
　　（3）复位电路；复位电路的原理就好比手机或者电脑的重启功能。然而单片机进行复位的情况通常有三种情
况；上电复位、手动复位、程序自动复位。
①上电复位；我们的程序运行到一半的时候忽然停电了，这会单片机里边有些数据会丢失，有些数据有可能没有丢
失，那么在下次通电的时候我们希望单片机它能够正常的运行，所以在重新通电后，单片机会自己进行一个内部初
始化，这个过程也可以称为上电复位。这过程就像我们按电脑电源开机差不多。
　　②手动复位；我们程序在运行的时候不小心被干扰到使得程序运行不了或者死机了的时候，我们可以通过按下
复位按键，使我们的程序恢复初始化，重新运行。我们这个过程就叫做手动复位，这个复位就跟我们手动按下手机
或者电脑的重启键差不多。
　　③程序自动复位；当我们程序运行的时候死机了，我们单片机里的“看门狗”会在程序长时间失去响应的时候
对单片机进行自动重启。
3.2 GPS模块电路
　　GPS模块的四个引脚在电路中的连接方式是；二号针脚接的是电源的正极VCC；五号针脚接的是GND，电源的负
极；三号针脚接的是RXD的P3.0端口,四号针脚接的是TXDP3.1的端口。GPS模块电路图如下3-3所示

3-3 GPS模块电路图
3.3 GMS通讯模块电路
　　GMS模块电路是我们这个基于单片机的汽车防盗报警系统不能缺少的部分，它的作用是用于接收和发送短信，进
行远程监控和收发的功能。当这个模块的指示灯不亮的时候说明它处于关闭状态。当插入SIM卡时，指示灯会快速闪
烁，这说明模块正在搜索信号。插入SIM卡后指示灯从快速闪烁到慢闪，这就说明网络连接成功，可以执行操作。本
次采用的GMS模块是SIM800L。SIM800L模块的电路图如3-4所示
图3-4 SIM800L模块与单片机连接的电路图

3.4 震动模块电路
　　当汽车受到持续、大力的震动时，本系统会自动的通过GMS向车主手机发送短信，本次设计使用到的传感器如3-
5所示。本次设计采用的SW18015P高灵敏震动传感器的特点是：
（1）比较器输出
（2）信号干净、波形好；
（3）驱动能力强
（4）超过15mA
（5）工作电压3.3-5V
（6）输出形式是使用数字开关量输出（0和1）
SW18015P高灵敏震动传感器电路图如5-6所示，其工作过程如下；
1、当振动传感器没有收到外部产生的振动时，传感器输出低电平信号，同时绿色指示灯不会亮起
2、当振动传感器收到外部产生的振动时，传感器输出高电平信号，同时绿色指示灯就会亮起
3、该传感器模块能够和单片机相连，直接通过单片机来检测高低电平信号。

图5-6 SW18015P高灵敏震动传感器电路图
3.5 液晶显示模块电路
　　液晶模块的电路图由3-7所示。由图我们可以知道液晶显示屏第一个引脚接的是负极GND,第二引脚接的是正极
VCC,第三个引脚是液晶显示偏压，是用来调整液晶的灰度，通常第三引脚与接地之间的阻值为200Ω-1.5K，三脚与
电源之间的阻值为10K左右，第四到十四引脚接接单片机的I/O口。最后的15、16引脚分别为背光的电源和背光的级。
3.6 报警模块电路
　　本次报警模块是根据振动模块是否收到振动来决定是否报警的，当振动模块接收到振动，则报警模块就会进行
工作，此时蜂鸣器响起，LED灯亮起，在视觉和听觉上双重警告图谋不轨者。
3.6.1蜂鸣器报警模块电路
　　所以蜂鸣器选用有源蜂鸣器，电路图如3-8所示。由于蜂鸣器在工作的时候电流过大，而过大的电流不能使单片
机正常工作，所以要连接电路的时候要先连接一个三极管，这样才能够使它们正常工作。三极管的引脚与单片机的
P3.4相连接，T0的P3.4端口工作的时候输出变成低电平的时候，蜂鸣器就会响起。
3.6.2 LED灯
　　LED灯也就是发光二极管，这种发光二极管能够直接把电能转换为光能。因为发光二极管的反向击穿电压大于
5V，所以为了正常的使用，需要在连接电路之前加上一个电阻，这样才能和单片机的P36端口连接。

4软件设计

这次的系统软件设计在单片机开发软件Keil平台上进行编写、编译和调试等功能，程序的编写采用C语言。这一
章是使用模块化编程对软件进行设计，先把主程序、其他子程序跟其他程序用流程图来进行表达，这样做有利于降
低程序的复杂难度。
4.1主程序流程图
　　基于单片机的汽车防盗报警系统的控制器为STC12C5A60S2单片机，系统在运行工作前需要将系统进行初始化，
GMS通讯模块要插入SIM卡和注册到网络，GPS定位模块开始工作并接收数据，当GPS定位模块接收到数据之后会将这
些数据发送到单片机中去，单片机将会对这些数据进行解析，随后将解析后的数据显示到LCD液晶显示屏中去。当系
统处于布防状态的时如果检测到有发生盗车贼盗窃车辆的行为时候，振动传感器会发出动作，单片机的连接引脚会
产生电平的变化，从而触发声光报警，触发声光报警后系统会将报警短信通过GMS模块发送到车主预留的手机号码中
去。如果处于撤防状态，则系统不会工作。
4.2 GPS模块程序流程图
　　GPS模块与MCU通过串口连接，当接收到数据后会通过MCU进行解析，进行完数据解析之后会将其信息在液晶显示
屏上显示。首先要对串口进行初始化，然后在串口中进行数据的接收，如果没有检测到GPS信号则会继续检测，直到
检测到GPS信号，检测到GPS信号后就会将获取GPS的位置、速度、时间数据等信息。GPS任务流程图如4-2所示[15]。

图4-2GPS任务流程图
4.3 GMS模块程序流程图
　　与GMS任务相关的程序包括GMS设备的启动，短信息的处理，以及发送短信息[16]。下边介绍这部分功能模块的
设计
4.3.1 GMS任务处理流程图
　　在整个系统设计中，GMS任务的流程图如6-3所示；MCU要和GMS的串口相连接，通过硬件控制串口工作。在使用
前要将GMS模块初始化，如果GMS没有初始化将会收不到网络，如果没有初始化则会继续初始化，只有在初始化成功
后才能正常接收到到信息，之后就能关掉GMS串口。
4.3.2发送短信处理流程图
　　发送短信处理流程图如4-4所示。想要发送短信就要向GMS 模块发送AT指令。如果GMS模块同意发送短信就会回
“>”字符，这样才能对GMS模块发送短信的内容。如果没有回“>”，就得重新申请，在程序中如果发送了超过五次
以上都没得到系统的答复，则就会进行设备初始化，从而保证系统能够稳定的运行。
4.3.3 接收并处理短信流程图
这个是GMS核心模块之一。流程图如6-5所示。要决定短信处理是否合理就得从短信息的关键词来解决。
4.4传感器模块流程图
传感器模块对汽车防盗有着举足轻重的的地位。。
4.5 液晶显示程序流程图
　　液晶显示屏通过单片机发送过来的代码执行对应的操作，显示屏的功能就是用来显示基本参数，车辆的位置信
息和GMS的工作状态。液晶显示时要进行初始化，初始化后如果液晶显示还处于占用情况，这时候就得继续初始化，
到不再出现占用的情况就可以设置数字的显示（排列）位置，然后发送显示数据。如图4-7所示

图4-7液晶显示程序流程图

5硬件组装和调试

5.1元件的选择与测量
　　本次设计要用到的主要元件有STC12C5A60S2单片机、GPS定位模块、GMS通讯模块、LCD1602液晶、震动模块、蜂
鸣器、LED灯、电容。电阻、电源插座、三极管、自锁开关等等。这些零部件都需要进行仔细的观察和研究，必要时
还要看元件的使用说明书。
5.2元件的焊接与组装
本次设计的电路组装的方法是焊接法，下面是焊接所需要的步骤；
　　(1)拿到元器件的同时要进行元器件是否完整，有没有缺胳膊少腿、漏零件和有没有拿错零件等等，在组装前可
以使用万用表对所有元器件进行测试，检查元器件是否有缺陷，避免焊好之后因为某些元器件用不了而整个系统无
法运行，又得花大量的时间去找问题处在哪里。
　　(2)把需要用到的元器件按照原理图摆放，摆放的同时确认每个元器件的正负极，将它们的正负极统一摆放，让
焊接的时候不用在辨别引脚。
　　(3)根据摆放好了的元件，参照原理图，先把大件的元器件固定在合理的位置。固定的时候可以把过长的脚掰弯
几根，方便固定在洞洞板上，随后在把小的元器件位置确定，把过长的脚掰弯固定好，最后在进行焊接，焊接完就
把过长的脚用剪子剪掉，方便后边的接线。
　　(4)元器件焊接好之后就到了最关键的一步，就是接线，上一步的元器件位置的决定影响着你焊的线是否容易和
美观。好的元器件布局在焊线的时候回减少焊接错针脚的情况。
　　(5)焊接完所有的元件跟线路后要对它进行检查，要按照原理图对每根线都进行检查，检查是否焊接对了，有没
有漏焊、焊的牢不牢固。
(6)焊接完成后把用到的工具进行归位并打扫场地。
5.3 设计的调试
　　元器件的焊接完成后就需要给它进行通电和程序的导入，最后进行实物的调试和模拟。确保实物能够符合和实现本次设计的需求。只有在最后调试的时候满足了需求，这个设计才算完成。
5.3.1电路的调试
电路的调试可以分为以下三个步骤；
　　（1）用汽车实训室常见的万用表对实物进行检测。将万用表的挡位调节至蜂鸣档，将正极和负极相互接触，如
果正负极相接触发出来“哔”的声音，证明这个万用表能够正常使用。所以能够通过这个功能来对元件来进行检
测。按照原理图来使用万用表来对每一个电路进行检测，这里又体现出来了合理分布元器件的重要性了，元器件分
布的好就减少误触其他针脚的可能，减少了工作量。检查完元件无误之后就可以进行通电了。
　　（2）对接好的电路板接通电源之后，使用万用表来对电路进行测量，确保整个电路没问题。在确保整个电路都
能导通之后目视一下元件是否正常工作。在通电一段时间后检查是否有元器件异常发热。
　　（3）确定整个电路板能够正常使用，元件等没有问题后可以把编写好的程序用STC-ISP代码下载器烧录进去，
在烧录的时候不要把线给接反，避免烧坏元件。在进行完烧录之后可以运行实物，确定实物能够正常运行。
5.3.实物的调试
1)LCD1602液晶屏显示与GPS定位测试
当输入5V电压之后，液晶显示屏开始工作。当在空旷地方插入SIM卡之后，GPS将定位到的数据通过单片机解析之后
将经纬度显示到液晶显示屏上。如图5-
图5-显示屏测试