专利名称：嵌入式汽车安防综合系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种嵌入式汽车安防综合系统。
技术背景随着生活水平的提高，近年来私家车急剧增多，随之而来的盗车现象也日 趋严重。目前普遍使用的基于无线射频的汽车防盗设备由于覆盖面小、控制距 离短、报警方式单一、密码易被盗取、缺少定位跟踪功能，已经无法满足汽车防盗需求的不断增长。 一些研究者开发了基于GPS的汽车防盗系统，主要用于 公安、消防、交通、物流部门的跟踪调度，但需要统一平台，成本高，不易向 中小单位用户和个人用户推广。 发明内容为克服现有汽车报警器在技术和使用成本上的不足，本发明的目的在于提 供一种嵌入式汽车安防综合系统。本发明采用的技术方案是包括中央处理器，GPRS车载短信模块，GPS车载定位模块，SD卡存储 器，音频输出，LCD触摸显示，车载多媒体系统，二级控制系统和USB设 备；中央处理器分别与GPRS车载短信模i央，GPS车载定位模块，SD卡存储 器，音频输出，LCD触摸显示，车载多媒体系统，二级控制系统和USB设备 连接；所述的二级控制系统分别与检测振动、超声波、车门开关、后备箱开关 的信号检测传感器，报警输出，车门控制和手持遥控器连接。本发明具有的有益效果是本发明嵌入式汽车安防综合系统，通过全方位监控车辆状态，实时通讯， 使车辆始终处于车主的监控范围之内。其中二级控制系统可脱离核心控制器独 立工作，保证了车辆在局部功能受损或受限情况下仍能完成基本的安防功能。 本发明可在中国移动通信覆盖范围内对汽车进行全方位精确监控的防盗报警。
图1是嵌入式汽车安防综合系统的系统框架图；图2是嵌入式汽车安防综合系统的中央处理器接口电路图；图3是嵌入式汽车安防综合系统的GPRS车载短信模块及接口电路图；图4是嵌入式汽车安防综合系统的二级控制系统电路图；图5是嵌入式汽车安防综合系统的音频输出电路图；图6是嵌入式汽车安防综合系统的LCD触摸显示接口电路图；图7是嵌入式汽车安防综合系统的SD卡存储器接口电路图；图8是嵌入式汽车安防综合系统的USB接口电路图；图9是嵌入式汽车安防综合系统的GPS车载定位模块及接口电路图；图IO是嵌入式汽车安防综合系统的总流程图；图11是嵌入式汽车安防综合系统的二级控制系统独立工作流程；图12是嵌入式汽车安防综合系统的主次两级控制系统工作流程；图13是嵌入式汽车安防综合系统的GPRS查询及控制流程；图14是嵌入式汽车安防综合系统的触摸显示器功能流程之一——GPS定位；图15是嵌入式汽车安防综合系统的触摸显示器功能流程之二——GPS导航；图16是嵌入式汽车安防综合系统的触摸显示器功能流程之三——周边查询；图17是嵌入式汽车安防综合系统的触摸显示器功能流程之四——多媒体 播放；图18是嵌入式汽车安防综合系统的触摸显示器功能流程之五——报警记 录査询；图19是嵌入式汽车安防综合系统的触摸显示器功能流程之六——数据导出；图20是嵌入式汽车安防综合系统的触摸显示器功能流程之七——数据导入。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。参见图l，本发明嵌入式汽车安防综合系统包括中央处理器、GPRS车载 短信模块、GPS车载定位模块、SD卡存储器、音频输出、LCD触摸显示、车 载多媒体系统和二级控制系统，可接USB设备。其中二级控制系统可脱离中央 处理系统独立工作，接收传感器信号和遥控信号，进行报警和车门控制。图2中央处理器接口电路中U4为串口电平转换芯片MAX232， TIIN，RIOUT，分别与核心板的RXD0,TXD0相连。其T10UT,R1IN分别与Tl 的3脚和2脚相连，将核心板的UTR0的电平由TTL转换成232电平。中央处理器上运行的程序实现车载多媒体mp3， mp4播放、数据査询、分析、处理、 导入、导出功能。图3为GPRS车载短信模块及其与ARM9核心板的接口电路图。图中的 Al为华为GPRS模块GTM9001 ，其UART接口与核心板的UART1接口相 连。A2为SIM卡插槽。当系统配置为要求GPRS报警时，ARM9核心板发出 的报警指令将被传至A1，通过移动通信网发送至车主手机。当车主査询或修 改车辆状态时，发送的手机短信由Al接收，通过UART接口申请中断，将指 令传送到核心板。核心板处理之后执行相应的操作。该模块提供车载电话的扩 展接口。图4为二级控制系统接口电路，图中的16C73为microchip的八位单片 机。其上运行着检测车辆状态、执行二级控制并与核心板通讯的程序。 ATMEL330为一 4K flash,用于存储遥控器的跳码及车钥匙的遥控标识信息。 其片选信号与16C73的RA2相连，SK时钟信号与RA1相连。DIDO与RA0相 连。图中2003为输出驱动芯片，其8位输入端分别与16C73的RB口相连。其 输出端OUT1通过R18控制工作指示灯闪烁；OUT2输出到控制继电器J5的线 圈控制车辆后备箱；OUT3输出到继电器Jl控制左前门；OUT4输出到继电器 J2控制右前门；OUT5输出到继电器J3， J4控制后门。16C73的RC3接D1， 输出到COM3，控制报警喇叭报警。图中的COM7为超声波和振动传感器接 口。 16C73的TX、 RX分别与核心板的UART2 口的RX2、 TX2相连，实现与 核心板通讯。图5音频输出电路中，U9(UDA1341TS)为音频转换芯片。MICCON为麦 克风接口 ， SPEAK CON为耳机接口 。 U9的SYS CLK脚与核心板的91脚CD CLK相连，U9的13脚L3 MOD与核心板的51脚L3MOD相连，U9的14脚 L3 CLOCK与核心板53脚L3 CLOCK相连，U9的15脚L3 DATA与核心板的 52脚L3 DATA相连，U9的18脚DATAO与核心板的89脚IIS—SDI相连，U9 的19脚DATAI与核心板90脚IIS—SDO相连，实现IIS通讯协议，与主机交换 音频数据。图6LCD触摸屏显示电路中，J4为LCD即触摸屏接口。 J4的35脚与核心 板的117脚TSYP相连，J4的36脚TSXP与核心板的115脚相连，J4的37脚 TSYM与核心板118脚相连，J4的38脚TSXM与核心板的116脚相连，上述 四脚为触摸屏接口。 J4的2脚VCLK与核心板的40脚相连；J4的3脚HSYNC 与核心板的44脚相连，该信号为LCD屏的水平同步信号；J4的4脚VSYNC与核心板的45脚相连，为LCD屏的垂直同步信号。J4的6-ll脚与核心板的 81-86脚相连，J4的13-18脚与核心板的72-77脚相连，J4的20-25与核心板的 63-38脚相连，用于传输显示的数据。J4的27脚VM与核心板46脚相连，J4 的32脚与核心板113脚CLKOUT0相连。图7为SD卡存储器接口电路中SD card为SD卡插槽。其1脚接10K上拉 电阻，并接到核心板的100脚；2脚接10K上拉电阻，并接到核心板的96脚； 5脚接核心板95脚；7脚DAT0接10K上拉电阻，并接核心板97脚；8脚 DAT1接10K上拉电阻，并接核心板98脚；9脚DAT2接IOK上拉电阻，并接 核心板99脚；IO脚WP接IOK上拉电阻，并接核心板101脚；ll脚WP接 IOK上拉电阻，并接核心板102脚。图8 USB设备接口电路中，USB COM2为USB从接口 ， J3为USB主接 口。 USBCOM2的2脚接核心板120脚，传输USB的低电压信号；USB COM2的3脚接1.5K上拉电阻，并接到122脚，传输USB的高电压信号。J3 的2脚接1.5K上拉电阻，并串27欧姆电阻接到119脚，传输USB低电压信 号；J3的3脚接1.5K上拉电阻，并串27欧姆电阻接到120脚，传输USB高电 压信号。图9 GPS车载定位模块接口电路中，Al为哥白尼Trimble GPS解码芯片。 J3为GPS天线接口， J3的1脚接C1到A1的3脚，J3的2脚接地，Jl， J2为 跳线，用于系统调试。Al的20脚、21脚分别接1K电阻至核心班175脚 TXDO， Al的22脚、23脚分别接1K电阻至核心班176脚RXD0，通过UART 协议向核心板发送GPS定位数据，并接受核心板的控制命令。图10-图20为该发明的流程图。在总流程中，系统开机之后将检查主系统 和二级系统是否都工作正常，若正常则进入图12流程(3)，若不正常，则进一 步检査二级系统是否正常，若二级系统正常，则使用二级系统的安防功能，判 断布撤防状态后进入图11流程(2)，若二级系统处于非正常状态则提示故障， 系统无法启用安防功能。图ll二级系统工作流程的前提要求是系统处于布防状态，在此状态下， 二级系统处理器一旦接收到汽车超声波、振动及车门传感器的异常信号，即判 断该信号是否达到一定的报警条件，若达到条件，则发出声音报警，当报警时 间达到一定长度时，报警自动停止。若传感信号没有达到报警条件，系统将继 续等待接收新的传感信号。图12为主从两极系统同时工作的流程，同样要求系统处于布防状态。当二级系统接收的传感信号达到报警条件时，二级系统将向中央处理器即ARM 核心板发送报警信息，中央处理器记录报警数据后将判断系统是否设置为 GPRS报警。若是，则向车主发送报警短信，并等待车主的确认信息。在无确 认的情况下，最多发送三次报警短信。若系统收到车主的回复短信，则根据车 主的短信指令进行操作，包括査询车辆地理位置、查询车辆状态、解除报警。 而二级系统在向中央处理器发送报警信号的同时也发出一定时长的声音报警。 车主通过短信査询车辆状态的流程见图13。图13描述GPRS査询及控制流程。中央处理器接收到车主的GPRS短信命 令时，利用实时接收的GPS定位数据和二级系统报警数据，对车主的命令做出 处理和反馈，处理的结果有解除报警、发送车辆地理信息和车辆状态信息等。图14、 15、 16描述通过LCD触摸屏使用GPS功能的流程。开启GPS定 位功能后，中央处理器接收实时GPS定位信息，通过数据处理，将车主的当前 位置显示在电子地图上。开启GPS导航功能后，车主利用显示在LCD触摸屏 上的菜单及工具，输入出发地和目的地，中央处理器通过一定的计算，在LCD 屏幕上向车主显示路径导航信息，指引车主开往目的地。开启GPS周边查询功 能后，车主选择当前位置并输入所要査找的周边目的地，中央处理器通过计算 其之间的距离，向车主显示当前位置与目的地的距离，并可导航至目的地。图17为通过触摸屏使用车载多媒体功能的流程。根据人机界面提示，进 入多媒体菜单后，可从系统自带的存储设备或接入USB的外置存储设备选择多 媒体文件进行播放。LCD屏显示图像信息，车载音响输出音频信息。图18为通过触摸屏查询历史报警记录的流程。根据人机界面提示，进入 历史报警记录查询菜单，输入查询的日期范围，系统将搜索该日期范围内的报 警记录，并显示在LCD屏幕上。图19、 20为数据导出、导入流程。根据人机界面提示，进入数据导出菜 单，查询或选择需要导出的数据，指定外置存储器，将数据导出。导入过程与 此相反，用户从外置存储器选择数据，将其导入到系统中。
权利要求
1、一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于包括中央处理器，GPRS车载短信模块，GPS车载定位模块，SD卡存储器，音频输出，LCD触摸显示，车载多媒体系统，二级控制系统和USB设备；中央处理器分别与GPRS车载短信模块，GPS车载定位模块，SD卡存储器，音频输出，LCD触摸显示，车载多媒体系统，二级控制系统和USB设备连接；所述的二级控制系统分别与检测振动、超声波、车门开关、后备箱开关的信号检测传感器，报警输出，车门控制和手持遥控器连接。
2、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的中央处理器包括SAMSUNG2410—ARM9核心板和232接口电路。U4为 串口电平转换芯片MAX232，其T1IN,R10UT，分别与核心板的RXD0,TXD0 相连。其T10UT,R1IN分别与Tl的3脚和2脚相连。
3、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的GPRS车载短信模块GTM9001 ，其UART接口与核心板的UART1接 口相连，A2为SIM卡插槽。
4、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的二级控制系统电路，16C73为microchip的八位单片机；ATMEL330为 4K flash,其片选信号与16C73的RA2相连，SK时钟信号与RA1相连，DIDO 与RA0相连；2003为输出驱动芯片，其8位输入端分别与16C73的RB 口相 连，其输出端0UT1通过R18控制工作指示灯闪烁，OUT2输出到控制继电器 J5的线圈控制车辆后备箱，OUT3输出到继电器Jl控制左前门，OUT4输出到 继电器J2控制右前门，OUT5输出到继电器J3、 J4控制后门；16C73的RC3 接D1，输出到COM3，控制报警喇叭报警；COM7为超声波和振动传感器接 口 ； TX、 RX分别与核心板的UART2 口的RX2、 TX2相连。
5、 根据权利要求l所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的音频输出电路中U9(UDA1341TS)为音频转换芯片，MIC CON为麦克风 接口， SPEAK CON为耳机接口， U9的SYSCLK脚与核心板的91脚CDCLK 相连，U9的13脚L3MOD与核心板的51脚L3MOD相连，U9的14脚L3 CLOCK与核心板53脚L3 CLOCK相连，U9的15脚L3 DATA与核心板的52 脚L3 DATA相连，U9的18脚DATAO与核心板的89脚IIS—SDI相连，U9的 19脚DATAI与核心板90脚IIS—SDO相连。
6、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的LCD触摸显示电路中，J4为LCD即触摸屏接口。 J4的35脚与核心板 的117脚TSYP相连，J4的36脚TSXP与核心板的115脚相连，J4的37脚 TSYM与核心板118脚相连，J4的38脚TSXM与核心板的116脚相连，上述 四脚为触摸屏接口， J4的2脚VCLK与核心板的40脚相连；J4的3脚HSYNC 与核心板的44脚相连，该信号为LCD屏的水平同步信号；J4的4脚VSYNC 与核心板的45脚相连，为LCD屏的垂直同步信号；J4的6-ll脚与核心板的 81-86脚相连，J4的13-18脚与核心板的72-77脚相连，J4的20-25与核心板的 63-38脚相连，用于传输显示的数据。J4的27脚VM与核心板46脚相连，J4 的32脚与核心板113脚CLKOUTO相连。
7、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的SD卡存储器电路中SDcard为SD卡插槽。其1脚接10K上拉电阻，并 接到核心板的100脚；2脚接10K上拉电阻，并接到核心板的96脚；5脚接核 心板95脚；7脚DAT0接IOK上拉电阻，并接核心板97脚；8脚DAT1接 IOK上拉电阻，并接核心板98脚；9脚DAT2接10K上拉电阻，并接核心板 99脚；IO脚WP接IOK上拉电阻，并接核心板101脚；11脚WP接10K上拉 电阻，并接核心板102胜P。
8、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的USB设备接口电路中，USBC0M2为USB从接口， J3为USB主接 口； USBCOM2的2脚接核心板120脚，传输USB的低电压信号；USB COM2的3脚接1.5K上拉电阻，并接到122脚，传输USB的高电压信号；J3 的2脚接1.5K上拉电阻，并串27欧姆电阻接到119脚，传输USB低电压信 号；J3的3脚接1.5K上拉电阻，并串27欧姆电阻接到120脚，传输USB高电 压信号。
9、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的GPS接口电路中，Al为哥白尼Trimble GPS解码芯片；J3为GPS天线 接口， J3的1脚接C1到A1的3脚，J3的2脚接地，Jl， J2为跳线，用于系统 调试；Al的20脚、21脚分别接1K电阻至核心班175脚TXDO， Al的22脚、 23脚分别接1K电阻至核心班176脚RXDO。
10、 根据权利要求1所述的一种嵌入式汽车安防综合系统，其特征在于 所述的手持遥控器为射频遥控发射器。
全文摘要
本发明公开了一种嵌入式汽车安防综合系统。其中央处理器分别与GPRS车载短信模块，GPS车载定位模块，SD卡存储器，音频输出，LCD触摸显示，车载多媒体系统，二级控制系统和USB设备连接，用于接收传感器、GPRS短信模块和GPS定位模块和车主遥控器的信息，存储、分析、输出处理，通过车门控制系统对车辆进行机械控制，或以短信或电话的形式给车主发送实时的监控和报警信息。车载多媒体系统具备显示、播放mp3、mp4媒体文件、搜索等功能。通过全方位监控车辆状态，实时通讯，使车辆始终处于车主的监控范围之内。二级控制系统可脱离核心控制器独立工作，保证了车辆在局部功能受损或受限情况下仍能完成基本的安防功能。
文档编号H05K11/00GK101232801SQ20071016474
公开日2008年7月30日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者万益冬, 许意如 申请人:杭州维一科技有限公司