中心議題：

• 汽車防盜係統結構和工作原理
• 汽車防盜係統硬件設計與實現
• 汽車防盜係統軟件設計

解決方案：

• 采用增強型32位低功耗單片機STM32F103VC
• 液晶顯示器選用SMG12864G3-ZK標準中文字符
• 采用SM-2B型指紋識別模塊

隨sui著zhe汽qi車che市shi場chang的de飛fei速su發fa展zhan和he人ren們men生sheng活huo水shui平ping的de提ti高gao，越yue來lai越yue來lai多duo的de汽qi車che進jin入ru普pu通tong家jia庭ting。汽qi車che防fang盜dao就jiu顯xian得de尤you為wei重zhong要yao
，成cheng為wei一yi個ge亟ji待dai解jie決jue的de重zhong要yao的de社she會hui問wen題ti。目mu前qian市shi場chang上shang銷xiao售shou的de汽qi車che防fang盜dao報bao警jing器qi多duo為wei加jia裝zhuang式shi汽qi車che防fang盜dao器qi和he采cai用yong電dian子zi密mi碼ma鑰yao匙chi的de汽qi車che防fang盜dao器qi。加jia裝zhuang式shi汽qi車che防fang盜dao器qi主zhu要yao采cai用yong串chuan接jie式shi的de線xian路lu，對dui於yu精jing通tong汽qi車che電dian路lu的de盜dao賊zei來lai說shuo，用yong跨kua接jie的de方fang法fa可ke很hen輕qing鬆song地di避bi開kai防fang盜dao電dian路lu，防fang盜dao係xi統tong如ru同tong虛xu設she。對dui於yu采cai用yong電dian子zi密mi碼ma鑰yao匙chi的de汽qi車che防fang盜dao器qi，盜dao賊zei一yi般ban通tong過guo偷tou取qu鑰yao匙chi
，並bing利li用yong遙yao控kong器qi快kuai速su尋xun車che並bing實shi施shi盜dao竊qie。這zhe說shuo明ming現xian有you的de汽qi車che防fang盜dao裝zhuang置zhi的de防fang盜dao手shou段duan並bing不bu可ke靠kao。而er采cai用yong指zhi紋wen識shi別bie模mo塊kuai驗yan證zheng車che主zhu身shen份fen並bing輔fu助zhu多duo種zhong報bao警jing措cuo施shi來lai完wan成cheng汽qi車che防fang盜dao報bao警jing器qi的de設she計ji
，能neng夠gou在zai不bu改gai變bian汽qi車che整zheng體ti電dian路lu的de情qing況kuang下xia盡jin可ke能neng地di保bao障zhang汽qi車che的de安an全quan。指zhi紋wen識shi別bie是shi生sheng物wu特te征zheng識shi別bie的de一yi種zhong，它ta利li用yong指zhi紋wen特te征zheng的de惟wei一yi性xing和he終zhong身shen不bu變bian性xing對dui個ge人ren身shen份fen進jin行xing認ren證zheng，具ju有you極ji高gao的de安an全quan性xing和he易yi用yong性xing。本ben文wen將jiang指zhi紋wen識shi別bie技ji術shu應ying用yong於yu汽qi車che防fang盜dao係xi統tong中zhong，並bing結jie合heGSM無線通信網絡，實現遠程報警，有效地保障了汽車的安全。

1 係統結構和工作原理

該汽車防盜器主要由MCU、指紋識別模塊、無線通信模塊
、LCD顯示屏、語音電路、電子密碼鑰匙接口電路、鍵盤、控製電路和電源電路等組成。其硬件原理框圖如圖1所示。MCU選用意法半導體公司推出的基於低功耗的嵌入式ARM CortexTM—M3內核的增強型32位芯片STM32F10 3VC，它的工作電壓為2．0～3．6 V，本設計采用3．3 V，其最高工作頻率可達到72 MHz，具有多達80個快速I／O端口，所有I／O口可以映像到16個外部中斷，幾乎所有端口均可容忍5 V信號。片內具有256 KB的FLASH，2個I2C接口，2個SPI接口，3個USART接口


，3個16位定時器，每個定時器有多達4個用於輸入捕獲／輸出比較／PWM或脈衝計數的通道和增量編碼器輸入，2個看門狗定時器(獨立的和窗口型的)等。圖l中“KEY—ON”為汽車鑰匙位置

，取自鑰匙開關，經光電耦合後送入STM32F103VC的PE10。無線通信模塊和指紋識別模塊分別經RS 232收發器MAX3232接STlM32F103VC的USART1和USART2

；密碼鑰匙由U盤實現，USB接口連接STM32F103VC的SPI1；語音電路接STM32F103VC的SPI2

；4×4鍵盤與PE0～PE7連接，液晶顯示數據由PD0～PD7提供。

主要工作原理如下：車主停車熄火後，防盜器進入鎖定狀態。此時如果汽車鑰匙不在ON位，就不能進行指紋識別
；隻有當汽車鑰匙在ON位，才可用指紋識別解鎖防盜器並自動點火。在鎖定狀態下，汽車的油路、電路等被切斷，汽車鑰匙無法點火；如果強行剪斷指紋采集模塊和控製盒的連線

，或者不識別指紋而強行用汽車鑰匙點火，汽車會通過鳴號
、閃燈和無線通信網絡報警。在鎖定狀態插入密碼鑰匙可進入解鎖狀態
，並可根據LCD和語音提示通過小鍵盤進行指紋注冊／刪除、手機號碼設置和應急點火等操作。

2 硬件設計與實現

2．1 USB接口電路

USB接口電路主要由文件管理控製芯片CH376T實現，CH376T支持USB設備方式和USB主機方式
，並且內置了USB通信協議的基本固件
、處理MassStorage海量存儲設備的專用通信協議的固件、SD卡的通信接口固件、FAT16和FAT32以及FAT12文件係統的管理固件

，支持常用的USB存儲設備和SD卡。CH376T支持二種通信接口：SPI接口和異步串口。本設計采用SPI接口與MCU進行數據通信
，電路連接方式如圖2所示。串行數據輸入SDI、輸出SDO和時鍾SCK分別接STM32F103VC的SPI1_MOSI，SPI1_MISO和SPI1_SCK
，中斷請求輸出端INT接PC0
，片選端SCS由PA1控製。圖2中的RESET是係統複位信號，晶體振蕩器Y1選12 MHz。當車主要進行指紋注冊／刪除或應急點火時
，將密碼鑰匙(U盤)接入J1以讀取密碼信息。

[page]
2．2 液晶顯示器

液晶顯示器選用SMG12864G3-ZK標準中文字符及圖形點陣型液晶顯示模塊，采用點陣型液晶顯示器
，可顯示128×64點陣或4行×8個漢字，內置ST7920接口型液晶顯示控製器，內帶GB2312碼簡體中文字庫(16×16點陣)
，可與MCU直接連接，具有8位並行及串行的連接方式。本設計采用並行方式與STM32F103VC相連接，數據端DB0～DB7接STM32F103VC的PD0～PD7

，其數據／命令選擇端RS
、讀／寫控製信號R／W和使能端E分別連接PB2、PA14和PA15。在本防盜器中液晶顯示器用於顯示操作方法和操作內容。

2．3 語音電路

語音電路原理圖如圖3所示，由美國ISD公司的語音芯片ISD4004-16和美國國家半導體公司的音頻功率放大器LM386等元件構成。ISD4004 -16錄放時間為16 min(可分段)
，它采用CMOS技術，單電源3 V工作，內含振蕩器
、抗混疊濾波器
、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。它內置微控製器SPI總線串行通信接口。可將模擬語音數據直接寫入單個存儲單元，不需通過A／D或D／A轉換。使得ISD語音電路具有音質自然、使用方便
、單片存儲、反複錄放、低功耗、抗斷電等許多優點。LM386工作電壓範圍寬，電壓增益可調。具有自身功耗低、電壓增益可調整電源電壓範圍大、外接元件少和總諧波失真小等特點。本設計中STM32F103VC通過SPI2給ISD4004傳送語音信息。圖3中的V1和V2分別經三極管與+3．3 V和+12 V電源相連，三極管的通斷由STM32F103VC的PCI1和PCI2控製，隻有在需要語音提示時，才使三極管導通給ISD4004和LM386供電。


2．4 控製電路

控製電路由光電流耦合器TLP521、大電流驅動器MC1413和四個12 V小型繼電器K1～K4構成
，繼電器的吸合由STM32F103VC控製。繼電器K1，K2分別串接在汽車發動機控製模塊和油泵電源回路
，作用是在鎖定狀態切斷汽車電路和油路
，繼電器K3和K4分別並接在汽車喇叭和轉向燈電路中，用於聲光報警。並接汽車喇叭的繼電器設置有投切開關，可根據實際情況接通或斷開喇叭報警。

2．5 電源電路

本防盜器共用到+12 V，+5 V和+3．3 V三種電壓的電源。音頻功率放大器和控製電路的+12 V電源直接采用汽車電源。12 V電壓經開關穩壓集成電路LM2576-5得到+5V電壓，+5V電壓再經SPX1117-3．3可得到+3．3V電壓。

2．6 指紋識別模塊

采用SM-2B型指紋識別模塊，它由高速DSP處理器、FPC電容式指紋傳感器和FLASH芯片等構成，可存儲512枚指紋模板，具有豐富的指令集搜索時間小於1．0 s
，認假率小於0．001％
，拒真率小於1％，自帶RS 232串行通信接口
，通信波特率為57 600 b／s，STM32F103VC通過USART2對指紋識別模塊進行控製
，實現指紋圖像采集與處理、指紋特征采集

、指紋模板錄入

、模板存儲
、指紋比對、指紋搜索等功能。

2．7 無線通信模塊

本設計采用西門子公司推出的無線通信GSM模塊TC35。該模塊的工作電壓為3．3～5．5 V。可以工作在900 MHz／1 800 MHz二個頻段，自帶RS 232通信接口，可以方便地與MCU連機通信，安全
、可靠地實現係統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務等。電路中TC35通過MAX3 232與STM32F103VC的USART1進行通信，當有警情發生時，防盜器會自動向車主手機發送報警短信。這樣便可實時
、可靠、快捷地實現遠程報警。

3 軟件設計

係統主程序流程圖如圖4所示。

[page]
在鎖定狀態，車主要進行指紋注冊／刪除或應急點火時，接入密碼鑰匙
，通過鍵盤操作STM32F103VC在其PA1產生CH376T芯片的SPI片選信號，低電平有效，然後按SPI輸出方式發出一個字節的數據，延時1．5μs
，從CH376T接收一個字節的數據，等待SPI接口空閑後，MCU繼續從CH376T接收數據，直到MCU禁止SPI片選。接下來對讀取的數據進行密碼匹配，密碼匹配正確時可進入設置狀態，車主可根據語音和LCDtishijinxingcaozuo，caozuojieshubianfanhuisuodingzhuangtai。ruguomimapipeibuzhengquejiangfachuxiangyingbaojingxinhaobingqieduandianluheyoulu。ruguobujinxingshezhi
，dangcharuqicheyaochibingdazhi“ON”位，可進行指紋采集和匹配，匹配正確可自動點火(點火失敗時可用車鑰匙再次點火)
，如果指紋匹配不正確，發出相應報警並保持電路和油路為斷開狀態。

4 結論

本文采用增強型32位低功耗單片機STM32F103VC


、指紋識別技術和無線通信GSM技術設計了汽車防盜係統，它利用人體指紋的生物特征的惟一性，通過指紋識別控製汽車的電路
、油you路lu等deng
，從cong而er達da到dao防fang盜dao的de目mu的de。活huo體ti指zhi紋wen的de不bu可ke複fu製zhi性xing以yi及ji複fu雜za性xing
，可ke以yi做zuo到dao防fang解jie碼ma的de特te點dian，解jie決jue了le目mu前qian廣guang泛fan采cai用yong的de無wu線xian遙yao控kong方fang式shi存cun在zai空kong中zhong截jie碼ma和he非fei法fa獲huo取qu電dian子zi鑰yao匙chi合he法fa開kai車che等deng問wen題ti。GSM技術增加了人防功能
，它能通過無線網絡進行遠程報警。本係統的設計，有效的彌補了單一防盜電路的缺點

，保障了汽車的安全。