汽車防盜器設計原理及應用

0引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車已逐步進入家庭，而如何有效防止汽車被盜也成為車主比較關心的問題。目前在汽車防盜器中，普通的電子遙控防盜器由于價格便宜占有很大的市場分額。但普通的電子遙控防盜器多為固定載波頻率通信，容易被干擾、截獲和破解。有報道說一般的遙控鎖在30s內就可被專用的解碼器復制，1min內就可破解。普通的電子遙控防盜器多為單向通信，車主可以遙控汽車上鎖、解鎖，但汽車信息不能及時反饋給車主。

針對普通電子防盜器的不足，我們將軍事通信中應用的跳頻通信技術應用到汽車智能遙控防盜器的設計中。在通信過程中不斷改變雙方的通信頻率，使信息傳遞難以被跟蹤、干擾或截獲、破解，將有效提高防盜系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1系統(tǒng)總體方案設計

系統(tǒng)由車載終端、人持終端兩部分構成。車載終端主要完成人機控制指令的接收執(zhí)行，執(zhí)行汽車上鎖解鎖指令，并完成對汽車防盜信息的檢測發(fā)送;人持終端主要完成車主對汽車的上鎖、解鎖的控制指令的發(fā)送，并接收車載終端發(fā)來的汽車相關報警信息及指令執(zhí)行情況信息。系統(tǒng)功能結構如圖1所示。

圖1系統(tǒng)總體結構框圖

2系統(tǒng)的電路設計與實現(xiàn)

2.1車載終端的電路設計

車載終端主要完成汽車防盜信息的監(jiān)測并將汽車異常狀況信息發(fā)送給車主，接收執(zhí)行人持終端控制指令如對汽車上鎖解鎖等，針對目前防盜器主要依賴振動傳感器檢測盜竊信息存在不可靠的問題，設計了多信息融合的傳感器電路，通過監(jiān)測車門、車窗、車座位來提高防盜器的可靠性，增加的備用電源管理功能保證防盜器在主電源線被剪的情況下仍能正常工作，主要由主控MCU模塊、無線跳頻通信模塊、汽車門窗監(jiān)測、電源監(jiān)控、振動檢測、車內是否有人監(jiān)測模塊構成。

2.1.1主控MCU模塊電路

主控MCU主要負責整個系統(tǒng)的協(xié)調控制，傳感器信息的檢測處理，跳頻通信模塊的配置、信息發(fā)送接收等，采用C8051F340實現(xiàn)。C8051F340是美國Cygnal公司的混合信號系統(tǒng)級集成芯片，具有與8051兼容的高速CIP-51內核，片內集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬、數(shù)字外設及其他功能部件，內部時鐘頻率可達到48MHz。具有增強型的SPI接口，可方便實現(xiàn)對nRF905的控制。

2.1.2跳頻通信模塊硬件電路

跳頻通信模塊硬件電路采用Nordic公司推出的單片射頻收發(fā)器芯片nRF905實現(xiàn)，其功耗非常低，以–10dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有11mA，在接收模式時電流為12.5mA，傳輸距離大于100m。工作于433/868/915MHz3個ISM頻道(可以免費使用)。nRF905可以自動完成處理字頭和循環(huán)冗余碼校驗的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，性能可靠，并可以實現(xiàn)人工載波頻率控制，具有128個可選頻點，頻點間隔100kHz，頻點切換時間為650μs，可快速實現(xiàn)頻點切換。使用該芯片可構成無線跳頻通信的收發(fā)模塊，模塊電路及單片機接口電路如圖2，通過PWR_UP,TRX_CE和TX_EN與單片機連接實現(xiàn)工作模式配置。通過CD,AM,DR進行載波檢測、地址檢測、中斷檢測，通過SPI接口與單片機通信實現(xiàn)載波頻率、通信指令數(shù)據(jù)格式的配置及數(shù)據(jù)的接收。

圖2nRF905與單片機接口電路

2.1.3車門車窗監(jiān)測模塊

通過將光電檢測二極管置于車門車窗關口，當車門或門窗沒有鎖緊時，對應的光電檢測電路會檢測到相關信息，在車內無人時車載終端通過汽車主控接口通知汽車微處理系統(tǒng)啟動自動關門關窗電路，并提醒車主車門或車窗沒有鎖好，在防盜狀態(tài)下車門車窗被打開則發(fā)出報警信號。