【文章內(nèi)容簡介】 理器作為TC35的核心，主要是處理GSM終端中的語音和數(shù)據(jù)信號，并且包含了蜂窩射頻設備里全部的數(shù)字與模擬功能。當不要求額外的硬件電路的情況時，它可以支持FR與HR以及EFR語音的信道編碼。而GSM的射頻部分就是單片機收發(fā)設備SMAIT，射頻的天線部分就是實現(xiàn)信號的調(diào)制和解調(diào)，從而實現(xiàn)外部的射頻信號和內(nèi)部基帶處理器間的信號變換。配置電源來使得處理器與射頻部分能提供所需的電源。GSM模塊的電源ASICII部分運用線性的電壓調(diào)節(jié)器將外部的輸入電壓執(zhí)行穩(wěn)壓處理后在提供給GSM的基帶處理器與GSM的射頻部分運行[12]。而SRAM用來存儲一些用戶的配置信息和其他信息。TC35的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖45所示。ZIP連接器天線接口FLASHSRAMGSM的射頻部分GSM基帶處理器電源ASICSIEMENS 模塊TC35 圖45 TC35的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖TC35對外的接口有：RS232接口和語音接口以及控制接口還有sim卡的接口、電源接口。（1）RS—232 接口RS—232為美國的電子工業(yè)協(xié)會發(fā)布的串行總線標準，它也是當前最為常見的串行接口的標準，其主要用于實現(xiàn)執(zhí)行計算機和計算機或者外接設備互相之間的數(shù)據(jù)的通訊。RS—232接口是采用了9位編碼格式，其中有8個是數(shù)據(jù)位，一個是停止位，但沒有奇偶的校驗位，所以單片機上的串行口通常都采用工作方式1。TC35數(shù)據(jù)接口是運用標準地DB9接口的，經(jīng)過執(zhí)行AT指令后可以和單片機通信。（2）語音接口TC35擁有兩個語音的接口，每一個接口都有模擬的麥克輸入與模擬的耳機輸出。而在本防盜系統(tǒng)的設計中還沒有運用到這個通訊模塊的語音功能，因此不選擇運用該接口。（3）控制線的接口控制線的接口大都為：指示燈與同步信號燈以及電源控制線等。（4）SIM卡接口SIM卡（即Subscriber identity Moudule）就是用戶識別卡，它是數(shù)字移動電話的個人的資料卡。它的結(jié)構(gòu)主要由：CPU微處理器與RAM程序存儲器以及E2PROM數(shù)據(jù)的存儲器、串行通信單元。SIM卡上面有8個觸點，而這些觸點就是它的外部接口，將它插入MS上時，就是經(jīng)過八個觸點和MS執(zhí)行信息的交換。SIM卡儲存了幾組非常重要的數(shù)據(jù)，大概包括為：ICCID即（Intergraded circuit card identity）為集成電路卡的識別，這就是SIM卡的處理中心向sim卡執(zhí)行數(shù)據(jù)處理的過程中編制的流水號。PIN（personal identity number）就是個人識別碼，相當于SIM卡的鑰匙。IMSI （identitty mobile sabscriber identity）就是國際上統(tǒng)一移動用戶識別碼，而且它是唯一的。RI（random identiity）是隨機的識別碼，就是SIM卡上的簽權(quán)鑰匙，運用于通信系統(tǒng)上的鑒權(quán)。（5）電源接口電源的接口運用于提供通信模塊的工作電壓。給系統(tǒng)加電后，為使得TC35進入正常工作狀態(tài)，因此必須給IGT添加上一個延時高于100ms的低脈沖，電平的下降持續(xù)時間不能高過1ms。當啟動后。，不然TC35不能被激活[13]。 GSM模塊電路設計TC 35 和系統(tǒng)的電路鏈接是根據(jù)40針用戶的接口，TC 35上全部的外接信號接受與發(fā)射，以及AT指令的輸入和供電的電壓還有聲音信號都是經(jīng)過40針的接口實現(xiàn)的。因此實現(xiàn)了單片機與TC 35模塊之間的控制。當TC 35別的管腳處于閑置狀態(tài)時，要是該管腳是輸出的話，通常為懸空；要是輸入的話，就需要經(jīng)過10K的電路進行上拉工作。設計系統(tǒng)的時候一定要想到TC 35模塊上的電源的管腳并接在一起。除此之外，TC 35模塊還要求鏈接SIM卡的卡座，才可以完成這個GSM的終端。 圖46 GSM模塊電路圖如圖46為GSM模塊電路圖，當執(zhí)行串口的設計，即使TC 35模塊上的串口的管腳工作的電平為CMOS電平，單片機上串口的管腳工作電平為TTL的電平，而由于單片機上嘎普電平與低電平的邏輯電平就可以執(zhí)行和TC 35的管腳鏈接，所以TC 35模塊上串口線和單片機執(zhí)行連接工作。相對TC 35模塊上串口管腳的DTRO 與RSTO這兩個均為輸入管腳，所以要分別經(jīng)過10K的電阻，來拉高這兩個管腳。IGT是TC 35工作的狀態(tài)控制的管腳，當它為高電平的時候，處于不工作的狀態(tài)；當它為低電平的時候，處于開始工作的狀態(tài)。TC 35模塊上SYNC管腳是用來顯示GSM模塊工作的狀態(tài)的，再連接一個指示燈顯示工作的狀態(tài)。圖47 SIM卡座的接口電路圖因為TC 35模塊上的SIM卡運用的是擁有8個管腳的Molex卡座，但TC 35模塊上的sim卡管腳擁有6個管腳。而SIM卡座的接口電路如圖47所示。SIM卡座只要和TC 35模塊上的ZIF連接器所對的管腳連接后，再在加電容執(zhí)行濾波處理。 TC35模塊中的外圍電路設計TC35一共有40個引腳，通過一個ZIF（zero inserion force）鏈接器引出。這些引腳可以分為5類，分別為：電源和數(shù)據(jù)的輸入輸出、sim卡還有音頻接口和控制。其中第1至第14個引腳作為電源部分，當中的1至5作為電源電壓輸入端為VBAT+。6至10作為GND，其中112作為充電引腳，13作為對外輸出電壓，14引腳作為ACCU/TEMP接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，24至29作為SIM卡的引腳，分別是CCIN、CCRST、CIO、CCLK、CCVCC和CCGND。33至40作為語音接口來鏈接電話的手柄，15,30,31和32引腳作為控制部分，15作為啟動線IGT（ignition），30腳作為RTC，31為powewdown，32腳作為SYNC，16至23位數(shù)據(jù)線輸入或輸出分別為DSRO、BINGO、RXDO、TXDO、CTSO、以及RTSO和DTRO還有DCD[15]。電源的電路劃分為了充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分，三端的電源模塊把外部的直流電源轉(zhuǎn)換為6V，鏈接到ZIF連接器上的11和12引腳，當處于充電模式時，作為TC35給出+6V和500mA的充電電源。啟動電路是由開漏極的三極管與上電復位的電路構(gòu)成。模塊加電后，為使得正常工作，必須在15引腳加上時長最少為100ms的低電平信號，并且信號下降時間要小于1ms。啟動以后，15引腳的信號應該保持到高電平。基帶處理器集成為一個標準的SIM接口。為了使得適合外部的SIM接口，此接口鏈接到主接口，即ZIF連接器。在GSM的11為SIM卡預留了五個引腳，再讓TC35在ZIF連接器上面為SIM卡預留了六個引腳，所添加的ccin引腳來用作檢測SIM卡的支架上有沒有SIM卡。如果插入SIM卡，所以將這個引腳成為高電平，系統(tǒng)就可以進入正常的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)通信的電路大概是執(zhí)行短消息的收發(fā)工作和與電腦通信以及軟件控制功能。Tc35模塊和電腦鏈接了串口的TXD，rxd通信線，IGT啟動腳，外接一個sim卡還有電源的正常工作。因為電腦的串行口符合數(shù)據(jù)終端的設備與數(shù)據(jù)通訊設備兩者之間的串行2進制的數(shù)據(jù)交換接口的技術(shù)標準的規(guī)范，也就是它的外部總線標準接口。Tc35數(shù)據(jù)的接口運用的是串行異步，在CMOS電平正常工作。因此數(shù)據(jù)通訊電路是以Max232的芯片作為核心，它實現(xiàn)了電平的轉(zhuǎn)換以及串行口通訊的功能。就是Tc35中的RS—232串行口和電腦互相經(jīng)過Max232進行連接，它們的通訊協(xié)議就是AT指令集。而Max232是包含兩路驅(qū)動器與接受器的轉(zhuǎn)換芯片。當發(fā)送端上用驅(qū)動器把Cmos電平變換成Rs232電平，在接收時運用接受器把Rs232電平又變換為Cmos電平。本模塊中，在LED熄滅的時候，表明Tc35正在執(zhí)行網(wǎng)絡登錄，而當LED在一段時間后熄滅，表示Tc35已經(jīng)成功登錄進入網(wǎng)絡了。 GPS模塊設計作為GPS的用戶來說其主要的部件就是GPS接收機，是用作接收和處理GPS衛(wèi)星發(fā)送來的位置信息。接收機是由主機天線和運算單元以及輸出通道等部分構(gòu)成的。其主機的關(guān)鍵組成部分有：低噪聲放大器和信道電路以及中央處理器還有存儲器等構(gòu)成。在軟件的控制操作下，接收機就把衛(wèi)星的信息接收與采集、識別、存儲、放大、處理，還要輸出有用的定位信息與速度信息以及時間信息。 圖48 GPS電路圖JP7LP型GPS模塊的電如圖48所示。該設計結(jié)構(gòu)類型的GPS接收器，可以嵌入到應用系統(tǒng)中。它還具有遠距離接收能力，而且該模塊既能最大程度的縮小了模塊的整個體積，還減小了系統(tǒng)中的功耗，并且使得系統(tǒng)的性能提高了很多。其硬件與智能化的軟件構(gòu)成結(jié)合讓它可以輕松集成或使用，該接收器的原理示意如下圖49所示。低注變流器數(shù)字基帶換算CPU CPU本地緩存RAMROM 圖49 接收器的原理圖 使用的初始化快速定位TTFF（即time to first fix），本接收器至多能跟蹤12顆左右的衛(wèi)星發(fā)送的信號執(zhí)行定位的工作，其精度較高，且一秒一次地脈沖輸出也可以運用到精確地時間的測量上來，如果直接輸入了實時地RTCM格式類型的差分GPS定位信息可以將GPS接收器上的測量精確度由100m提高至5m之間。模塊中存儲器的所帶備用電池，使得它能夠保持上次的衛(wèi)星軌道的參數(shù)和位置以及時間等一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，除此之外，主板上非易失性的存儲器也是運用于其保留接收器的配置情況，即便是在備用電池沒有電的時候，可供給2個RS—232的全雙工的通道比特率選擇為：（1200、2400、4800、9600）。所支持的最大速度是999m/s與最大的加速度是6g。其中+5 VDC的輸入電壓，和220mA的輸入電流會使得它很容易構(gòu)成嵌入式的應用系統(tǒng)。GPS 25提供了一個直角、單排、有12針地連接頭。它所對應的管腳的功能有：Pin1：TXD 2為第二串行的異步輸出。Pin2：TXD 2是第二串行，異步輸入。本輸入的管腳可運用在接收差分信號。Pin3：PPS為秒脈沖的輸出。其電壓的上升或下降的時間是300ns。250歐姆阻抗。其開路的輸出電壓是0V和5V。秒脈沖的寬度是1us。Pin4：TXD1為第一串行的異步輸出，其電氣特性的兼容性標準為RS—232，可變比特率有：1200bps和4800bpd以及9600bps。Pin5：RXD1是第一串行的一部輸入。電氣特性的兼容標準也是RS—232，其最大的電壓輸入?yún)^(qū)間為—25V至25V。Pin6：RESET是外部的復位輸入端，則不會工作，才會復位。Pin7：VAUX是可選擇外部地備用的電源鏈接端。Pin8：數(shù)據(jù)與電源共用地線。Pin9：NC （保留）。Pin10：VCC 是單一的5V供電，可以不實時控制。但是要求5V的電源一定為穩(wěn)定的，并且經(jīng)過濾波處理后，會提供其沖擊保護，不然沖擊或者過載以及反向都會損壞GPS 25的電路。Pin11：NC（保留）。Pin12：NMEA—NMEA 是兼容輸出。其可以調(diào)用的比特率有：1200和2400以及4800與9600。 繼電器電路本電路的功能是：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等定位的設備，大大加強了車輛的防盜性能。車輛的供電系統(tǒng)的構(gòu)造，車輛的供電均是由蓄電池提供的，車輛正常行駛的時候，發(fā)電機就會不間斷地向蓄電池提供電，因此蓄電池內(nèi)的電量通常都是充足的。車輛的照明和其它常供電設備隨時都帶有電壓供應。防盜系統(tǒng)就可以由此取電。如果還要控制此車輛上發(fā)動機的停止或運行，控制汽油噴撒系統(tǒng)中的供電的電源就可以，還可以用通過此繼電器來完成此項功能。對于汽油的噴射裝置的電源上添加一常閉型的繼電器，運用控制繼電器就能夠?qū)崿F(xiàn)對電源的實時控制。但是MSP430F149上的引腳的驅(qū)動能力比較薄弱，所以不能夠直接來驅(qū)動這個繼電器，因此還需要一個中間的繼電器來過渡。中間繼電器的連接圖如下圖410所示。 圖410 繼電器電路圖當接收到功能為切斷汽油噴射的命令時，MSP430 F149的驅(qū)動的引腳就會變高，還由于引腳的電平是0~3V，不能驅(qū)動其5V繼電器，還需要經(jīng)過兩個非門控的繼電器，同時，中間繼電器閉合，從而帶動其外部的控制的噴汽油系統(tǒng)的電源的繼電器斷開，讓汽車無法正常的行駛。 報警電路汽車上面裝設的點火裝置不能很有效得起到防盜的作用，因此現(xiàn)今大都采用揚聲器報警。當汽車遭受異常情況時，會及時發(fā)出報警信息，并且反饋給控制模塊給出以短信的形式發(fā)送給用戶手機報警信息。從而實現(xiàn)了防盜系統(tǒng)的既防盜又報警的功能[13]。運用檢測其報警的喇叭線，以它的狀態(tài)來判斷它是否有偷盜情況，報警電路圖如圖411所示。 圖411 報警電路圖 如果車輛發(fā)生盜竊情況，車輛上的報警器就會通過繼電器把喇叭置位到高電平一段時間后，同時喇叭就會報警，光偶同時會導通，；喇叭的繼電器就會斷開，喇叭線就相當于處于斷開狀態(tài)，與此同時光偶并不會導通。，就可以知道報警器有沒有報警。， MSP430 F149控制的TC 35自動編輯的短消息為“ABC”發(fā)送到手機用戶。車輛的車門以及前后車蓋箱都會把安全信息反饋給單片機，最后再由系統(tǒng)經(jīng)過GSM網(wǎng)絡將其相應的信息反饋給用戶手機。 傳感器模塊設計本文采用加速傳感器ADXL202來作為系統(tǒng)的傳感器。他采用了MEMS工藝制作，它是單芯片集成雙軸加速傳感器，工作電壓是3~，工作電流小于6mA，可以以數(shù)字、模擬信號的形式輸出，可以對車輛的實時信息進行監(jiān)測。應用于汽車防盜擴大了系統(tǒng)的監(jiān)測范圍，并且提高了防盜系統(tǒng)報警的可靠性。 傳感器的工作原理本文所采用的加速傳感器ADXL202的結(jié)構(gòu)如圖412所示，它是在單一的芯片上集成了兩個互相獨立、測量的方向互相垂直的測量模塊。當加速度引起變化時，電容值也會發(fā)生變化，因此信號處理電路會把各自的電容變化轉(zhuǎn)化為和加速度成正比的方波信號，經(jīng)過工作周期調(diào)制后，就可以將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再通過引腳XOUTYOUT進行輸出。此外，傳感器ADXL202還能夠通過XFILT、YFILT引腳輸出模擬信號?？刂破鱔傳感器振蕩器Y傳感器解調(diào)器解調(diào)器RR模擬到DUTY循環(huán)（ADC）自測試3~CRest 圖412 加速傳感器ADXL202引腳在靜電力的作用下，輸出的工作循環(huán)脈寬就會改變，輸出加速度的輸出信號，測試這個引腳就能夠用于判斷芯片是否正常工作，引腳T2需外接REST電阻，引腳COM作為公共接地端，引腳XOUT、YOUT用于輸出數(shù)字信號，引腳XFILF、YFILT外加濾波電容，用以設置檢測信號的帶寬范圍，VDD引腳就作為供電電源輸入端。傳感器ADXL202的引腳結(jié)構(gòu)如圖413所示。 圖413 傳感器ADXL202的引腳結(jié)構(gòu)圖 傳感器的方案設計ADXL202采用了3V直流電，T2引腳外接REST電阻，從XOUT、YOUT引腳輸出的數(shù)字信號直接送到微處理器的計數(shù)器，使得能夠執(zhí)行重力加速度的測量，得出車輛的位置變化。從XEILT、YFILT引腳輸出的模擬信號經(jīng)過電壓跟隨器提高負載能力后，送入微處理器的A/