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

suizheqicheshichangdefeisufazhanherenmenshenghuoshuipingdetigao，yuelaiyuelaiduodeqichejinruputongjiating。qichefangdaojiuxiandeyouweizhongyao，chengweiyigejidaijiejuedezhongyaodeshehuiwenti。muqianshichangshangxiaoshoudeqichefangdaobaojingqiduoweijiazhuangshiqichefangdaoqihecaiyongdianzimimayaochideqichefangdaoqi。jiazhuangshiqichefangdaoqizhuyaocaiyongchuanjieshidexianlu，duiyujingtongqichedianludedaozeilaishuo，yongkuajiedefangfakehenqingsongdibikaifangdaodianlu，fangdaoxitongrutongxushe。duiyucaiyongdianzimimayaochideqichefangdaoqi，daozeiyibantongguotouquyaochi，bingliyongyaokongqikuaisuxunchebingshishidaoqie。zheshuomingxianyoudeqichefangdaozhuangzhidefangdaoshouduanbingbukekao。ercaiyongzhiwenshibiemokuaiyanzhengchezhushenfenbingfuzhuduozhongbaojingcuoshilaiwanchengqichefangdaobaojingqidesheji，nenggouzaibugaibianqichezhengtidianludeqingkuangxiajinkenengdibaozhangqichedeanquan。zhiwenshibieshishengwutezhengshibiedeyizhong
，taliyongzhiwentezhengdeweiyixinghezhongshenbubianxingduigerenshenfenjinxingrenzheng，juyoujigaodeanquanxingheyiyongxing。benwenjiangzhiwenshibiejishuyingyongyuqichefangdaoxitongzhong，bingjieheGSM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。

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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。

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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LCD提(ti)示(shi)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)，操(cao)作(zuo)結(jie)束(shu)便(bian)返(fan)回(hui)鎖(suo)定(ding)狀(zhuang)態(tai)。如(ru)果(guo)密(mi)碼(ma)匹(pi)配(pei)不(bu)正(zheng)確(que)將(jiang)發(fa)出(chu)相(xiang)應(ying)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)並(bing)切(qie)斷(duan)電(dian)路(lu)和(he)油(you)路(lu)。如(ru)果(guo)不(bu)進(jin)行(xing)設(she)置(zhi)，當(dang)插(cha)入(ru)汽(qi)車(che)鑰(yao)匙(chi)並(bing)打(da)至(zhi)“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。