RFID智能汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳麗敏

渤海大學(xué)工學(xué)院

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RFID智能汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳麗敏

渤海大學(xué)工學(xué)院

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活的物質(zhì)水平也提出了更高的要求，同時(shí)對(duì)汽車的要求更是越來(lái)越高了。所以人們對(duì)汽車的安全，防盜要求進(jìn)一步提出了更高的要求，從有汽車開(kāi)始，汽車防盜的討論已經(jīng)成為了一個(gè)十分普遍的話題。而且與此同時(shí)，隨著信息技術(shù)以及科技技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防盜的技術(shù)實(shí)現(xiàn)已經(jīng)不再是難題，這幾年的發(fā)展技術(shù)表明，汽車防盜技術(shù)已從最初的機(jī)械全面過(guò)渡到電子防盜。本文主要圍繞著RFID和GSM進(jìn)行展開(kāi)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于RFID的汽車防盜系統(tǒng)，介紹了RFID的相關(guān)技術(shù)概述，以及硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

RFID 汽車防盜 GSM

1　引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的大多數(shù)人家中都已經(jīng)備用汽車，隨之而來(lái)的人們所關(guān)心的是汽車的安全以及汽車的防盜，基于現(xiàn)代人們的需求，于是基于RFID的汽車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)逐漸成為人們所關(guān)注的話題。汽車防盜系統(tǒng)中的身份的識(shí)別用到的技術(shù)是RFID的識(shí)別技術(shù)。汽車防盜系統(tǒng)中需要輸入密碼從而進(jìn)行汽車的開(kāi)啟，同時(shí)汽車的擁有者有權(quán)限對(duì)汽車的密碼進(jìn)行修改，另外汽車防盜系統(tǒng)中還可以進(jìn)行語(yǔ)音輸入提示功能。社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)的是人們的生活物質(zhì)得到了提高，私家車的存在已經(jīng)不再是遙遠(yuǎn)的目標(biāo)，對(duì)于普通家庭而言，汽車的開(kāi)銷還是占據(jù)了他們生活的一大部分，所以防止汽車被盜，這是大部分人所需要重視的問(wèn)題所在，汽車防盜在汽車發(fā)展領(lǐng)域中占據(jù)著很大的一部分。最初開(kāi)始，針對(duì)汽車防盜，開(kāi)發(fā)人員所想到的是采用機(jī)械的方式進(jìn)行預(yù)防，現(xiàn)代的汽車防盜技術(shù)涉及到的有芯片技術(shù)，電子技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的方式防止汽車被盜。而且汽車智能防盜技術(shù)可以說(shuō)已經(jīng)成為了汽車行業(yè)中的一大發(fā)展趨勢(shì)。

2　RFID概述

RFID的意思指的是射頻識(shí)別，具體的含義指的是目標(biāo)對(duì)象中的信息的獲取主要是通過(guò)射頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，而且這個(gè)自動(dòng)識(shí)別的過(guò)程是完全沒(méi)有其他人的參與，純屬自動(dòng)完成，同時(shí)這種識(shí)別是不受任何環(huán)境的限制，不管環(huán)境條件是如何的惡劣，信號(hào)的識(shí)別均可以成功完成。

2.1RFID 的組成

RFID的系統(tǒng)中的組成部分通常情況下主要是由三部分組成的，分別是天線，閱讀器以及標(biāo)簽。

RFID中的標(biāo)簽具體含義是：RFID系統(tǒng)中的標(biāo)簽是一個(gè)器件，該器件的主要功能是對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，在功能方面有些與條碼類似。但是標(biāo)簽有一個(gè)最大的特點(diǎn)就是借助于外力或者是自身的作用，標(biāo)簽都能夠?qū)⒆陨硭鶖y帶的信息發(fā)送到閱讀器，而且這個(gè)發(fā)送的過(guò)程是自動(dòng)的。按照標(biāo)簽的分類不同，形成的分法也是多種多樣的。

閱讀器的分類是取決于閱讀器本身中所包括的標(biāo)簽以及包括的功能，標(biāo)簽類型不同從而會(huì)促使閱讀器的設(shè)計(jì)也就不同，閱讀器的功能是進(jìn)行用戶的相關(guān)信息讀取，從而對(duì)用戶的信息進(jìn)行一個(gè)驗(yàn)證的過(guò)程，驗(yàn)證的對(duì)象除了是用戶的信息之外還可以是一些信號(hào)，而且在標(biāo)簽中所攜帶的信息除了基本的信息之外，還會(huì)包括驗(yàn)證的信息，以及其他的信息等。當(dāng)閱讀器接收到標(biāo)簽中的發(fā)送的信息后，就會(huì)對(duì)接收的信息進(jìn)行驗(yàn)證分析。

天線主要是用來(lái)進(jìn)行消息的傳送與消息的接收，而傳送的對(duì)象是電子標(biāo)簽與閱讀器之間的消息傳送，按照天線的功能不同，天線可以分為電子標(biāo)簽天線和閱讀器天線，而且天線在設(shè)計(jì)的時(shí)候頻率也會(huì)有所不同，可以分為高頻和低頻。在RFID的系統(tǒng)中電子標(biāo)簽天線的作用很大，但是關(guān)于這種類型的天線在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方面還是存在著很大的難度，國(guó)內(nèi)關(guān)于天線的設(shè)計(jì)仍然存在著難點(diǎn)。

2.2RFID工作原理

RFID的原理具體描述過(guò)程是：首先電子標(biāo)簽進(jìn)入到閱讀器對(duì)應(yīng)的范圍以內(nèi)，當(dāng)接收到閱讀器所發(fā)射的信號(hào)之后，就會(huì)將相對(duì)應(yīng)的信息輸出，而這些信息的發(fā)送是需要電能的，而電能的產(chǎn)生是通過(guò)感應(yīng)電路產(chǎn)生的，另外信息的接收還可以來(lái)自于有源標(biāo)簽，在信息傳送結(jié)束后就進(jìn)行譯碼，接著就就信息發(fā)送到控制器中進(jìn)行數(shù)據(jù)的驗(yàn)證分析。

現(xiàn)今通常用到的標(biāo)記設(shè)備中就會(huì)用到天線及RFID的芯片技術(shù)，相比于主動(dòng)式的RFID設(shè)備，如果采用被動(dòng)式的設(shè)備的話中成本方面會(huì)大大減少，同時(shí)設(shè)備的配置也相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，因此在實(shí)際的應(yīng)用的時(shí)候通常是選擇被動(dòng)式的設(shè)備。被動(dòng)式的設(shè)備的實(shí)現(xiàn)采用的技術(shù)是無(wú)線電波，但是這種被動(dòng)式的設(shè)備的限制是盡量在距離比較近的地方使用。

3　系統(tǒng)工作原理

基于RFID的汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)用到的技術(shù)主要涉及到了RFID的智能識(shí)別模塊以及GSM模塊，進(jìn)行信息識(shí)別的時(shí)候是通過(guò)將RFID里面的所存儲(chǔ)的信息和射頻信號(hào)里面的信息進(jìn)行對(duì)比，然后如果發(fā)現(xiàn)這兩者之間的的信息存在差別的話，系統(tǒng)的RFID子模塊就會(huì)對(duì)此警報(bào)，并且發(fā)光或者是發(fā)出聲音的形式進(jìn)行警報(bào)。然后單片機(jī)中的CPU就會(huì)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行接收，接著單片機(jī)就會(huì)將信息通過(guò)GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信的發(fā)送。用戶通過(guò)接收短信從而可以知道汽車目前的情況。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的汽車防盜具有一定的針對(duì)性以及一定的及時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

基于RFID的汽車防盜系統(tǒng)的組成信號(hào)主要包括了被控信號(hào)，檢測(cè)信號(hào)以及控制信號(hào)等。而對(duì)于被控信號(hào)指的是語(yǔ)音輸入的信號(hào)，以及油路的信號(hào)等，而檢測(cè)信號(hào)指的是震動(dòng)信號(hào)以及讀卡器的信號(hào)，而控制信號(hào)又可以進(jìn)一步地細(xì)分為密碼修改以及剎車信號(hào)。信號(hào)之間的各個(gè)模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2　信號(hào)間模塊圖

4　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)功能

本文設(shè)計(jì)的基于RFID的汽車防盜系統(tǒng)用到的技術(shù)是目前應(yīng)用很廣泛的射頻識(shí)別技術(shù)，識(shí)別的功能實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在車門上，首先系統(tǒng)是通過(guò)車主的標(biāo)簽借用閱讀器進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)閱讀器識(shí)別的結(jié)果是通過(guò)后，車門就會(huì)打開(kāi)，與此同時(shí)打開(kāi)的也有點(diǎn)火模塊，當(dāng)閱讀器識(shí)別沒(méi)有通過(guò)的時(shí)候，車門就不會(huì)打開(kāi)，而且汽車也就無(wú)法進(jìn)行啟動(dòng)。

4.2TC35i概述

系統(tǒng)中的無(wú)線通電模塊采用的是TC35，TC35模塊的功能主要是用來(lái)進(jìn)行發(fā)送語(yǔ)音以及發(fā)送語(yǔ)言的，TC35的價(jià)格成本比較適宜。TC35的特點(diǎn)是可以進(jìn)行語(yǔ)音以及消息的傳輸。TC35的組成部分主要包括了閃存，供電部分，GSM處理器，天線接口以及ZIF連接器等。

作為TC35模塊中的重要模塊，GSM基帶處理器重點(diǎn)關(guān)注的是GSM的語(yǔ)言處理以及信號(hào)的處理，而且GSM基帶處理器中還包括了一些數(shù)字方面的功能，以及射頻設(shè)備中需要用到的模擬功能。TC35在數(shù)據(jù)接口方面用到的方式是異步，而且還是串行的方式。

4.3TC35i 外圍電路設(shè)計(jì)

TC35i模塊中的引腳總數(shù)有40個(gè)，引出端是連接著ZIF，其中的電阻是為50的天線部分是連接著天線，而ZIF連接器連接著的是SIM卡支架。單片機(jī)工作的環(huán)境是TTL電平，而TC35i的數(shù)據(jù)接口的工作環(huán)境是在CMOS電平。所以為了電路可以實(shí)現(xiàn)，在單片機(jī)與TC35i模塊這兩者之間需要設(shè)置一個(gè)從電平到電路的一個(gè)轉(zhuǎn)換的過(guò)程。本文中電路轉(zhuǎn)換用到芯片是MAX232的電平轉(zhuǎn)換芯片，該轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)TC35i與單片機(jī)連接的過(guò)程。

表1　射頻卡 H4001 中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信息

4.4射頻控制模塊

卡片的信息的接收采用的技術(shù)是無(wú)線射頻模塊，首先是進(jìn)行MCU和存儲(chǔ)器之間進(jìn)行通信，然后再對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，信息讀取結(jié)束后，將RFID中的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)對(duì)比的過(guò)程，當(dāng)對(duì)比驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)信息是一致的時(shí)候就可以得出識(shí)別結(jié)果是對(duì)的，防盜的功能就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)驗(yàn)證沒(méi)有通過(guò)就會(huì)提示驗(yàn)證識(shí)別是失敗的，從而防盜功能繼續(xù)起作用，以致車門無(wú)法打開(kāi)。射頻卡H4001中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信息如表1所示。

4.5控制器模塊

關(guān)于控制器的模塊選擇的元件的單片機(jī)，具體的型號(hào)是STC89C52，該單片機(jī)的特點(diǎn)是易于操作，性能高，功率損耗也低，而且里面的Flash緩存就可以達(dá)到8K，作為芯片而言，存儲(chǔ)器是比較豐富的，正是由于這些特點(diǎn)從而使得STC89C52在很多領(lǐng)域中都可以得到廣泛的應(yīng)用，具體的功能主要包括了復(fù)位電路，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，以及Flash存儲(chǔ)器和緩存器。

5　軟件設(shè)計(jì)

5.1前端控制程序設(shè)計(jì)

前端控制程序設(shè)計(jì)部分首先需要完成的部分是初始化系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)讀寫器的配置也進(jìn)行初始化，當(dāng)讀寫器是處于工作的時(shí)候，在這個(gè)過(guò)程中，我們需要對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)中的閱讀器的終端的頻率進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。當(dāng)有貴重的物件進(jìn)入到RFID的讀寫器的時(shí)候，標(biāo)簽就會(huì)從而得到對(duì)應(yīng)的能量，信息的發(fā)送是通過(guò)相位也可以通過(guò)反向的調(diào)制射頻實(shí)現(xiàn)，此時(shí)AS3992就會(huì)根據(jù)ISO的協(xié)議把標(biāo)簽的相關(guān)信息傳送到MCU。當(dāng)閱讀器中天線的標(biāo)簽的數(shù)目是足夠多的時(shí)候，標(biāo)簽信息的發(fā)送可能會(huì)在同一刻發(fā)生，這樣容易造成信息的沖突。為了避免這種情況的發(fā)生，采用的方法是ALOHA算法。RFID的前端監(jiān)控部分系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

圖3　RFID前端監(jiān)控系統(tǒng)流程圖

5.2報(bào)警處理設(shè)計(jì)

針對(duì)報(bào)警模塊，系統(tǒng)分為了兩種，首先的第一種的實(shí)現(xiàn)方式是用到了AS3992的GPIO接口，當(dāng)目標(biāo)移動(dòng)或者周圍的環(huán)境發(fā)生變化的時(shí)候，傳感器就會(huì)接收到這些信息的改變，然后就會(huì)對(duì)此發(fā)出警報(bào)。另外一種就是這個(gè)信號(hào)的發(fā)送任務(wù)是由AS3992完成的，射頻的收發(fā)模塊首先會(huì)把信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，然后單片機(jī)會(huì)進(jìn)一步將信號(hào)發(fā)送給GSM模塊，GSM模塊對(duì)發(fā)出的警報(bào)信號(hào)編碼，最后將編碼的結(jié)果發(fā)送到系統(tǒng)設(shè)置的手機(jī)號(hào)中或者是具體的車主進(jìn)行報(bào)警。

發(fā)送短信的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用到了GSM模塊的TC35模塊，通過(guò)TC35模塊可以成功地把短信內(nèi)容發(fā)送到特定的手機(jī)上，發(fā)送之前要做的一步操作就是對(duì)發(fā)送的目的地進(jìn)行賦值，也就是把發(fā)送的目的地內(nèi)容賦值給系統(tǒng)設(shè)置的對(duì)應(yīng)變量。另外再接著把該變量進(jìn)行處理形成PDU的字符串形式，接著AT命令就會(huì)對(duì)PDU字符串進(jìn)行調(diào)用，通過(guò)TC35模塊將調(diào)用的PDU字符串發(fā)送出去。

6　結(jié)語(yǔ)

本文所涉及到的的元件主要包括了單片機(jī)，射頻收發(fā)，GSM芯片，設(shè)計(jì)出了基于RFID的智能汽車防盜系統(tǒng)。該防盜系統(tǒng)允許短距離內(nèi)進(jìn)行警報(bào)。本文完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以及軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，短信的發(fā)送是通過(guò)GSM模塊實(shí)現(xiàn)的，這種新型的防盜相比于傳統(tǒng)的汽車防盜而言，擺脫了機(jī)械設(shè)備防盜以及錄像方式防盜。另外通過(guò)本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以對(duì)一些比較貴重的物品進(jìn)行防范，在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用意義與實(shí)用價(jià)值很大。

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