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基于
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系统
设计
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1346-基于单片机的汽车防盗报警系统设计,基于,单片机,汽车,防盗,报警,系统,设计
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湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目： 专 业： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学 号： 2006183802 姓 名： 柴 群 龙 指导教师： 李 卫 完成日期： 2010 年 05 月 20 日 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书设计（论文）题目： 基 于 单 片 机 的 汽 车 防 盗 报 警 系 统 设 计 学 号： 2006183802 学生姓名 柴群龙 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 李 卫 系主任： 1、检索国内汽车防盗报警系统，分析 现状； 2、完成汽车防盗报警系统方案选择设计； 3、完成系统中硬件电路系统的设计； 4、完成系统的软件系统的设计； 5、总结汽车防盗报警系统设计的体会和收获； 6、完成毕业论文的文稿工作，要求：总字数不低于一万字，使用 A4 编辑及打印装订成册； 7、技术图纸：控制系统原理图 1 张（0 号）、控制系统程序流程图 1 张（0 号）、控制系统程序流程分图 1 张（1 号）； 8、翻译英文技术资料：翻译国汽车防盗报警系统的（或相关课题）开发及研究的英文资料。要求：3000 单词，复印原稿与翻译(打印) 稿同册装订。 二、重点研究的问题：1、 汽车防盗报警系统方案选择设计； 2、 系统中硬件电路系统的设计； 3、 系统中软件系统的设计； 三、进度安排各阶段完成的内容 起止时间1 资料检索、查询 2010 年 2 月 20 日 3 月 5 日2 系统总体方案构思及设计 2010 年 3 月 6 日 3 月 20 日3 完成各检测模块电路方案选择设计 2010 年 3 月 21 日 4 月 10 日4 完成硬件电路的设计； 2010 年 4 月 11 日 4 月 25 日5 完成软件系统的设计 2010 年 4 月 26 日 5 月 10 日6 毕业设计说明书撰写和编辑 2010 年 5 月 11 日 5 月 19 日7 交毕业设计说明书和图纸，答辩准备2010 年 5 月 20 日 5 月 25 日四、应收集的资料及主要参考文献1 罗维平.多功能汽车防盗报警器J. 应用技术,2000. 2 晏敏、曾云、曾健平、 颜永 红.远程汽车防盗报警系统的设计J. 宇航计测技术第 6 期.2004 3 闵海.浅谈单片机汽车防盗报警系统设计J. 科技动态第 6 期.2006 4 金国光.安防系统工程方案设计M. 西安电子科技大学出版社 .2006. 5 全新实用电路集粹 丛书编辑委员会.报警器、警示器应用电路集粹M. 机械工业出版 社,2005. 6 张晓东.汽车防盗报警器J. 家用电器.消费,2002. 7 李建华. 实用遥控器原理与制作J. 人民邮电,1996 8 孙余凯,吴鸣山,项绮明.传感器应用电路 300 例M. 电子工 业出版社,2008 9 薛文超.全天候汽车防盗报警器系统J. 电子世界， 2002. 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号 2006183802 姓名 柴群龙 专业 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 毕业论文（设计说明书）题目： 基 于 单 片 机 的 汽 车 防 盗 报 警 系 统 设 计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价 评阅人： 2010 年 6 月 日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学 号： 2006183802 学生姓名： 柴群龙 专 业： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 毕业论文（设计说明书） 57 页 图 表 3 张论文（设计）题目： 基 于 单 片 机 的 汽 车 防 盗 报 警 系 统 设 计 内容提要： 本毕业设计说明书主要介绍了汽车防盗报警系统，分析了不同结构防盗器，如机械式、电子式、芯片式数码防盗器等。 对于汽车防盗 报警系统做了总体设计，如各检测模块电路方案的确定、电路总体设计方案确定、 软件系统设计。 详细分析了各检测电路设计原理及工作状况。围绕以单片机 AT89S52 为控制核心，把硬件电路和其组成了整个系统原理总图。本毕业设计说明书阐述了汽车防盗系统的设计思路，工作原理所采用以单片机 AT89S52 为核心所展开，各报警检测电路同过单片机芯片传递所要表达的信息。另外，考虑到汽车本身要求，设计了单片机及其外围电路来完成系统硬件设计和软件编程。另外，考虑到汽车本身要求，设计了其外围电路来完成系统硬件设计和软件编程。最后深入单片机最小系统，此外还考虑到汽车本身防盗，采用点火闭锁实施汽车 防盗系统布防。指导教师评语柴群龙同学在毕业设计中，工作态度端正，能积极努力地学习与钻研。毕业设计选题较合适，系统设计方案较合理，毕业说明书书写、编辑较规范，论述较充分、通顺、清晰，图表及文献引用较为规范，反映了该生具有一定的分析问题、解决问题的能力，文献资料检索、利用和外文阅读翻译能力得以提高，较好地完成了毕业设计任务要求。建议评定毕业设计成绩为：良好。指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语答辩小组： 年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日目 录摘 要 .1第一章 绪论 .31.1 汽车防盗报警器的发展趋势 .31.2 汽车防盗报警器的设计要求 .4第二章 系统的总体设计 .52.1 各检测模块电路方案的确定 .52.1.1 人接近汽车检测传感器-热释电传感器 5 2.1.2 车身冲击振动检测传感器 压电陶瓷传感器 .52.1.3 车门开启检测传感器 干簧管 .52.1.4 接近驾驶座检测传感器 多普勒效应传感器 .52.2 电路总体设计方案的确定 .6第三章 系统的硬件电路设计 .83.1 报警检测电路的设计 .83.1.1 热释电红外传感器检测电路的设计 .83.1.2 干簧管车门开启检测电路的设计 .123.1.3 压电陶瓷振动检测电路的设计 .143.1.4 多普勒接近座位检测电路的设计 .143.2 无线发射和接收电路的设计 .163.2.1 编码芯片 HS2262 .163.2.2 解码芯片 HS2272 .183.2.3 射频发射-接收模块 .213.2.4 无线发射-接收电路图的设计 .243.3 单片机最小系统设计 .293.4 点火闭锁电路设计 .333.5 声光报警电路的设计 .33第四章 系统的软件设计 .364.1 Keil C51 简介 .364.2 系统的中断服务程序 .374.3 系统的主程序流程 .39第五章 结论与展望 .43致 谢 .44参考文献 .45附录一：汽车防盗报警器电路图 .46附录二：英文翻译 47第 1 页 共 59 页摘要 随 着 科 学 技 术 的 进 步 ， 为 对 付 不 断 升 级 的 盗 车 的 段 ， 人 们 研 制 开 发 了 不 同 方 式 结 构 的 防 盗器 。本设计以单片机 AT89S52 作为控制核心，从单片机最小系统设计、防人接近热释电检测电路的设计、玻璃防震、车身防击的振动检测电路的设计、防车门开启检测电路的设计、防接近驾驶座电路、汽车点火闭锁电路的设计、无线遥控电路及无线报警电路的设计等几个方面出发，详细研究和设计了汽车防盗报警器的各个部分内容，设计了单片机及其外围电路，并结合一套经典的程序算法。给出了一套合理的汽车防盗报警器软硬件解决方案。关键词 单片机 热释电 多普勒效应 振动 无线报警 遥控第 2 页 共 59 页AbstractWith the scientific and technological progress, to combat the escalating car theft in the section, people developed different ways to structure the anti-theft device.The design MCU AT89S52 as thcontrol, from the microcomputer system design, anti-people close to the pyroelectric detection circuit design, glass vibration, the vibration of the body against attack detection circuit design, anti-detection circuit to open the door, anti-nearly driving Block circuit, car ignition locking circuit design, wireless remote control circuit and the design of wireless alarm circuit aspects of starting a detailed study and design of the vehicle anti-theft alarm in all parts of the design of the microcontroller and its peripheral circuits, combined with a set of the classic program algorithm. Given a reasonable car burglar alarm hardware and software solutions.Keywords：SCM Pyroelectric Doppler effect Vibration Wireless Alarm Remote control第 3 页 共 59 页 第一章 绪论随着我国改革开放以来，人们生活水平不断提高，汽车越来越成为人们生活中不可缺少的一部分，从世界上第一辆T型福特车被盗开始，偷车已成为现今社会里最常见的犯罪行为之一，这已成为一个严重的社会问题。随着汽车数量的增多，车辆被盗的数量也逐年上升，这给社会带来极大的不安定因素，担心爱车被盗，成为困扰汽车用户第一位的难题。 据统计，目前汽车失窃案发最多的是美国，每年有150万辆汽车被盗，即每隔20秒就有一辆车被盗；香港每年也有4000辆高级轿车失窃。从国内情况看，近几年盗窃汽车案件不断增多，据统计2002年全国发生盗车案件10万多起，平均每天被盗300多辆车，并且近几年还在继续增加，上升势头越来越猛。 1.1 汽车防盗报警器的发展趋势随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车的段，人们研制开发了不同方式结构的防盗器。第一代是机械式防盗器。主要分为方向盘锁和排挡锁两大类。它主要是靠锁定离合、制动、油门或转向盘、变速挡来达到防盗的目的，但只防盗不报警。其优点是价格便宜，安装简便。缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。有时车主会给车辆装上数种机械式的防盗器，据业内人士介绍，这样做可以在一定程度上吓阻盗车贼，或增加盗贼被发现的可能性。 此类产品防盗性能极低，现在市面上已经很少单独使用。第二代是电子式防盗器。为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。它主要靠锁定点火或起动来达到防盗的目的，同时具有防盗和声音报警功能。遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠方便，可带有振动侦测门控保护及微波或红外探头等功能。现在市场上还出现有双向功能的电子防盗器，这种防盗器在一定距离内不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主，例如哪一侧的车门被开启或车窗玻璃破坏等。但是这类防盗器普遍存在误报警现象，而且也没有根本上解决车辆丢失问题。此类防盗器具有一定的防盗功能，超出有效距离和无人看管时，其防盗功能也将丧失贻尽。第三代是芯片式数码防盗器。它多数用于汽车原配防盗器，虽然解决了第二代防盗器的防解码功能，但还是摆脱不了距离的限制。小偷手段的升级，所以很多装有原配防盗器的汽车被盗走，包括高挡轿车如宝马、奔驰也时有被盗走的报道。第四代是网络防盗系统。GPS 系统全称为“全球卫星定位系统” 。其主要用于汽车的导航与定位而衍伸出来的辅助防盗功能，它的优点是可以实时了解集团车队内每台第 4 页 共 59 页 车辆所处位置，以便有效监督。它主要是车辆被盗后通过服务中心来控制或定位来寻获车辆，是在警情发生后的“追盗”手段。GPS 防盗的缺陷主要有：一是没有建立卫星定位地面监控中心的地区 GPS 无法工作；二是由于卫星数量有限，信息扫描覆盖存在一定“盲区” ，从而使监控实际上经常处于间断“丢失”状态；三是价格一般都在数千元以上，而且每年还得支付几百至上千元的服务费，使车主增加额外负担，令普通百姓望而却步。因其是通过信息报警、网络覆盖不全和警情传达不直接，使其防盗性能大大降低，所以装了 GPS 汽车被盗屡屡发生。1.2 汽车防盗报警器的设计要求汽车防盗报警器通过多个方面的信号检测电路感知汽车是否有坏人接近、是否受外力冲击、是否有人开启车门、是否有人接近驾驶座等。系统能够通过遥控器按键操作设置布防和解除布防状态。在系统处于布防状态下时，系统将启动发动机点火闭锁电路，防止发动机被点火。当有任一路检测电路检测到报警信号时，系统将发出声光报警，并且报警信号能够通过无线发射，用户所持的微型遥控器接收报警信号,遥控器也将发出声光报警信号，提醒车主注意。具体的设计要求包括：1、汽车玻璃振动、车受外力冲击,触发报警。2、人体接近驾驶座距离5mm,触发报警。5、车主可以在一定的范围接受到报警信号。报警信号发射距离200m,用户所持的微型遥控器接收报警信号，发出声光报警信号。本设计以单片机作为控制核心，需要设计单片机最小系统设计、防人接近检测电路的设计、玻璃防震、车身防击的检测电路设计、防车门开启检测电路的设计、防接近驾驶座电路、汽车点火闭锁电路的设计、无线遥控电路及无线报警电路的设计等，需要设计单片机及其外围电路，完成系统硬件设计和软件编程。第 5 页 共 59 页 第二章 系统的总体设计汽车防盗报警器以单片机 AT89S52 作为控制核心，电路的总体结构主要包括单片机最小系统、防人接近检测电路、玻璃防震、车身防击的检测电路、防车门开启检测电路、防接近驾驶座电路、汽车点火闭锁电路、无线遥控电路以及无线报警电路等。2.1 各检测模块电路方案的确定2.1.1 人接近汽车检测传感器热释电传感器本 设 计 检测人接近汽车的传感器采用热释电传感器。任 何 物 品 均 有 辐 射 。 温 度 越高 的 物 体 ， 红 外 辐 射 越 强 。 人 是 恒 温 动 物 ， 红 外 辐 射 也 最 为 稳 定 。 热 释 电 红 外 探 测器 本 身 不 发 射 任 何 能 量 而 只 被 动 接 收 、 探 测 来 自 环 境 的 红 外 辐 射 。 探 测 器 安 装 后 数秒 种 已 适 应 环 境 ， 在 无 人 或 动 物 进 入 探 测 区 域 时 ， 现 场 的 红 外 辐 射 稳 定 不 变 ， 一 旦有 人 体 红 外 线 辐 射 进 来 ， 经 光 学 系 统 聚 焦 就 使 热 释 电 器 件 产 生 突 变 电 信 号 ， 而 发 出警 报 。 被 动 红 外 入 侵 探 测 器 形 成 的 警 戒 线 一 般 可 以 达 到 数 米 到 数 十 米 。热 释 电 红 外 探 测 器 主 要 由 光 学 系 统 、 热 传 感 器 （ 或 称 为 红 外 传 感 器 ） 及 报 警 控制 器 等 部 分 组 成 。 其 核 心 是 不 见 是 红 外 探 测 器 件 ， 通 过 关 学 系 统 的 配 合 作 用 可 以 探测 到 某 个 立 体 防 范 空 间 内 的 热 辐 射 的 变 化 。 红 外 传 感 器 的 探 测 波 长 范 围 是8 14 m， 人 体 辐 射 的 红 外 峰 值 波 长 约 为 10 m， 正 好 在 范 围 以 内 。2.1.2 车身冲击振动检测传感器压电陶瓷传感器某 些 电 介 质 在 沿 一 定 方 向 上 受 到 外 力 的 作 用 而 变 形 时 ， 其 内 部 会 产 生 极 化 现 象 ，同 时 在 它 的 两 个 相 对 表 面 上 出 现 正 负 相 反 的 电 荷 。 当 外 力 去 掉 后 ， 它 又 会 恢 复 到 不带 电 的 状 态 ， 这 种 现 象 称 为 正 压 电 效 应 。 当 作 用 力 的 方 向 改 变 时 ， 电 荷 的 极 性 也 随之 改 变 。 相 反 ， 当 在 电 介 质 的 极 化 方 向 上 施 加 电 场 ， 这 些 电 介 质 也 会 发 生 变 形 ， 电场 去 掉 后 ， 电 介 质 的 变 形 随 之 消 失 ， 这 种 现 象 称 为 逆 压 电 效 应 ， 或 称 为 电 致 伸 缩 现象 。 依 据 电 介 质 压 电 效 应 研 制 的 一 类 传 感 器 称 为 为 压 电 传 感 器 。利 用 压 电 传 感 器 的 这 个 效 应 ， 可 以 做 成 用 于 检 测 振 动 的 传 感 器 。 本 设 计 玻 璃 振动 、 车 身 振 动 的 检 测 传 感 器 采 用 压 电 陶 瓷 传 感 器 。2.1.3 车门开启检测传感器干簧管本 系 统 中 车 门 开 启 检 测 采 用 干 簧 管 与 永 磁 铁 的 配 合 。 干 簧 管 是 一 种 磁 敏 的 特 殊开 关 。 它 通 常 由 两 个 或 三 个 既 导 磁 又 导 电 材 料 做 成 的 簧 片 触 点 ， 被 封 装 在 充 有 惰 性气 体 (如 氮 、 氦 等 )或 真 空 的 玻 璃 管 里 ， 玻 璃 管 内 管 内 平 行 封 装 的 簧 片 端 部 重 叠 ， 并留 有 一 定 间 隙 或 相 互 接 触 以 构 成 开 关 的 常 开 或 常 闭 接 点 。当 永 久 磁 铁 靠 近 干 簧 管 时 ， 或 者 由 绕 在 干 簧 管 上 面 的 线 圈 通 电 后 形 成 磁 场 使 簧片 磁 化 时 ， 簧 片 的 接 点 就 会 感 应 出 极 性 相 反 的 磁 极 。 由 于 磁 极 极 性 相 反 而 相 互 吸 引 ，第 6 页 共 59 页 当 吸 引 的 磁 力 超 过 簧 片 的 抗 力 时 ， 分 开 的 接 点 便 会 吸 合 ;当 磁 力 减 小 到 一 定 值 时 ，在 簧 片 抗 力 的 作 用 下 接 点 又 恢 复 到 初 始 状 态 。 这 样 便 完 成 了 一 个 开 关 的 作 用 。 因 此可 以 作 为 传 感 器 用 于 计 数 ， 限 位 等 等 。 将 其 装 在 车 门 上 ， 可 作 为 汽 车 车 门 开 启 的 检测 的 传 感 器 。2.1.4 接近驾驶座检测传感器多普勒效应传感器本 设 计 中 接 近 驾 驶 座 的 检 测 传 感 器 采 用 多 普 勒 效 应 传 感 器 。 多 普 勒 效 应 是 为 纪念 奥 地 利 物 理 学 家 及 数 学 家 克 里 斯 琴 约 翰 多 普 勒 而 命 名 的 ， 他 于 1842 年 首 先提 出 了 这 一 理 论 。 多 普 勒 认 为 ， 物 体 辐 射 的 波 长 因 为 光 源 和 观 测 者 的 相 对 运 动 而产 生 变 化 。 在 运 动 的 波 源 前 面 ， 波 被 压 缩 ， 波 长 变 得 较 短 ， 频 率 变 得 较 高 。 在 运动 的 波 源 后 面 ， 产 生 相 反 的 效 应 。 波 长 变 得 较 长 ， 频 率 变 得 较 低 。 波 源 的 速 度 越 高 ，所 产 生 的 效 应 越 大 。 根 据 光 波 红 /蓝 移 的 程 度 ， 可 以 计 算 出 波 源 循 着 观 测 方 向 运 动的 速 度 。 恒 星 光 谱 线 的 位 移 显 示 恒 星 循 着 观 测 方 向 运 动 的 速 度 。 除 非 波 源 的 速 度 非常 接 近 光 速 ， 否 则 多 普 勒 位 移 的 程 度 一 般 都 很 小 。 所 有 波 动 现 象 都 存 在 多 普 勒 效 应 。RD627 是 一 种 新 颖 的 多 普 勒 效 应 传 感 器 件 , 是 利 用 超 声 波 传 播 的 多 普 勒 效 应而 制 成 的 一 种 传 感 器 ,它 能 将 物 体 移 动 时 的 位 移 信 号 转 换 成 相 应 的 电 信 号 。 该 器 件可 广 泛 应 用 于 各 种 自 动 灯 具 、 自 动 门 及 防 盗 报 警 器 等 方 面 。 本 设 计 采 用 多 普 勒 效 应传 感 器 RD627 安 装 在 汽 车 驾 驶 座 附 近 ， 用 于 人 接 近 驾 驶 座 的 检 测 。2.2 电路总体设计方案的确定综 合 以 上 的 考 虑 ， 汽 车 防 盗 报 警 器 采 用 四 种 方 式 进 行 报 警 信 号 的 检 测 ： 防 止 人接 近 汽 车 的 检 测 电 路 采 用 热 释 电 传 感 器 ； 玻 璃 撞 击 、 车 身 冲 击 振 动 检 测 采 用 压 电 陶瓷 传 感 器 ； 汽 车 车 门 的 异 常 开 启 检 测 传 感 器 采 用 干 簧 管 作 为 传 感 器 ； 接 近 驾 驶 座 检测 电 路 采 用 多 普 勒 效 应 传 感 器 。 这 几 种 检 测 电 路 监 测 汽 车 内 外 的 安 全 状 态 ， 并 送 入单 片 机 进 行 综 合 处 理 。 有 任 一 路 检 测 电 路 检 测 到 报 警 信 号 时 ， 系 统 将 发 出 声 光 报 警 ，这 就 需 要 设 计 声 光 报 警 电 路 。 系 统 能 够 通 过 遥 控 器 按 键 操 作 设 置 布 防 和 解 除 布 防 状态 ， 这 就 需 要 设 计 遥 控 编 码 发 射 和 接 收 解 码 电 路 。 此 外 ， 主 机 的 报 警 信 号 需 要 能 够通 过 无 线 发 射 ， 用 户 所 持 的 遥 控 器 要 接 收 报 警 信 号 ,遥 控 器 也 将 发 出 声 光 报 警 信 号 ，需 要 设 计 报 警 信 号 的 编 码 发 射 电 路 和 接 收 解 码 电 路 以 及 遥 控 器 上 的 声 光 报 警 信 号 。系 统 的 主 机 部 分 总 体 设 计 框 图 如 下 图 所 示 。第 7 页 共 59 页 图 2-1 系统主机部分总体设计框图系统的遥控器部分设计框图如图 2-2 所示。图 2-2 系统遥控器部分设计框图报警器通过遥控器上设计的按键电路来设置系统处于布防状态还是解除布防状态。按键的操作通过编码电路进行地址编码，通过
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