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汽车智能防盗器研究 摘要 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。为了防范汽车被盗，科研工作者 们研制开发了很多汽车防盗新技术。各种防盗装置相继产生并被广泛运用。目前，防 盗技术己与安全、环保、节能一起被列为汽车技术发展的四大课题。据了解，现在市 面上流行有多种汽车防盗报警系统，但是这些系统不同程度地存在误报率高、防盗功 能单一、反应速度慢、成本过高等缺点。针对以上问题，本系统采用移动电话 GSM 模 块、高性能无线收发模块、AT89C52 单片机等模块实现了一种可靠、高效、低成本的 汽车防盗系统。全球移动通信系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、 最完善、应用最广的一种系统。我国目前已经建成覆盖全国的 GSM 数字蜂窝移动通信 网络，是我国陆地移动通信的主要方式。GSM 网络功能以话音为主，数据承载业务等 其它增值服务。 本文研究的汽车防盗报警系统是利用 AT89C52 微控制器控制 GSM 模块，通过 GSM 网络的话音或短消息业务实现通信防盗，用于对汽车运行状态的远距离监控。同 时可以用遥控器对汽车进行近距离的控制。其低成本、高效率的特点使其具有较好的 实用价值和广阔的市场前景。 关键字：汽车，防盗，报警，智能，GSM 通信模块 I The Intelligent Devices Research ABSTRACT With Chinas reform and opening-up, continuously improve peoples living standard, the car has become more and more people the indispensable part in life, from the worlds first model T ford car stolen began, stealing cars has become the most common in modern society, this one of the crime has become a serious social problem. In order to prevent car theft, research workers have developed much new auto security technology. Various security devices have produced and have been widely used. At present, the security technology has gone and safety, environmental protection, energy saving and together as the four topics automotive technology development. As we have learned, now a variety of cars on the market popular gate-lock, alarm system, but these systems exist to varying degrees misstatement rate is high, anti-theft single function, slow speed, cost over reaction of higher shortcomings. In view of the above question, the system USES the mobile phone GSM module, high- performance wireless transceiver module; AT89C52 single chip computer etc module implements a reliable, efficient, low-cost automobile guard against theft system. Global system for mobile communications is the technology based on the mobile communication system the most mature, the most perfect, the most widely used a system. Our country at present already built nationwide GSM digital cellular mobile communication network in China, is the main mode of land mobile communication. GSM network function mainly by voice, data load business and other value-added services. This paper studies car anti-theft alarm system is by AT89C52 single micro controller control GSM module through the GSM network of voice or short message service realize communication security, running state of the car for remote monitoring. Its low cost, high efficient characteristics make it has good practical value and broad market prospect. KEY WORDS：Car，Security ，Alarm，Intelligence，GSM Communication Module II II 目 录 摘要 .I ABSTRACT .II 1 绪论 .1 1.1 汽车防盗报警技术研究的现状.1 1.2 汽车防盗技术的发展趋势.3 1.3 课题研究的背景及意义.4 2 报警器硬件系统总体设计方案 .5 2.1 报警器的设计原理及论证.5 2.2 传感器选择.8 2.3 基于 AT89C52 硬件设计.11 2.4 汽车控制电路设计.16 3 NewMsg-RF24L01 射频接收模块.18 3.1 模块介绍.18 3.2 接口电路.19 3.3 工作方式.20 3.4 配置 NewMsg_RF24L01 模块.21 4 遥控器电路硬件设计 .22 4.1 遥控发射电路原理 .22 4.2 发射电路硬件设计.22 5 GSM 模块.24 5.1 GSM 网络介绍 .24 5.2 GSM 模块 TC35i.24 5.3 AT 指令的格式 .27 6 系统软件设计 .29 6.1 主控模块.29 6.2 主要子程序模块的设计.29 7 结论 .33 致 谢 .34 参考文献 .35 III 附录 .36 附录 .38 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）0 0 1 绪论 1.1 汽车防盗报警技术研究的现状 1.1.1 国内研究现状 现在汽车的保有量在迅速增大，车主买车后最关心的就是汽车的防盗问题了。所 以，汽车防盗报警器具有广阔的市场前景，市场上也出现了许多类型的产品。21 世纪 以来，电子信息技术的飞速发展使电子信息技术、传感器技术、数据通讯技术、网络 技术、计算机处理技术和控制技术等有效的应用于汽车防盗技术，促进了汽车防盗技 术的高度智能化和功能多样化。虽然产品的结构和特点各不相同，但概括来讲，我国 现有的汽车防盗装置主要包括机械式防盗装置、电子防盗报警装置、芯片式防盗装置、 网络式防盗系统和其它防盗系统等等。它们之间各有优劣，但是汽车防盗的发展方向 是向智能程度更高的芯片式和网络式发展的。 （1）机械式防盗装置：机械锁是最常见应用最早的汽车防盗锁，主要是利用简单的机 械式原理锁住汽车上的某一机构，使其不能有效发挥应有的作用，以达到防盗的目的。 目前，国内常见的机械式防盗装置有以下几种： a 方向盘锁，即常见的拐杖锁。主要是将方向盘与制动脚踏板连接在一起，使其 不能做大角度转向或制动，有的可直接使方向盘不能正常使用。 b 轮胎锁，即用一套锁具把汽车的一个轮胎固定，使之不能转动。这种方法比较 麻烦，而且锁具也比较笨重。 c 变速器锁。通常在停车后，把换挡杆推回 P 位或 1 挡位置，加上变速锁，可使 汽车不能换挡。 机械防盗产品是市面上最简单最廉价的一种，其原理是将转向盘和控制踏板或挡 柄锁住。其优点是价格便宜，安装简便，缺点是防盗不彻底，机械式防盗器主要是起 到限制车辆操作的作用，对防盗方面能够提供的帮助有限，很难抵挡住铁撬、钢锯、 强力剪等重型工具的盗窃。但如果偷盗者用特制的开锁工具，或者用高腐蚀性的化学 试剂通过锁孔腐蚀锁芯，偷盗汽车也只是几分钟的事情。此外每次拆装麻烦，不用时 还需要找地方放置。 （2）电子防盗报警装置：随着电子技术在汽车上的应用，各种电子防盗报警器应运而 生。它克服了机械锁只能防盗不能报警的缺点，主要靠锁定点火或起动来达到防盗的 目的，同时具有声音报警等功能。电子防盗装置设计比较先进、结构复杂，包括起动 控制、遥控车门和报警部分，主要由防盗控制单元识读线圈、警告灯、汽车钥匙等元 件组成。其点火钥匙和信号发生器也制成一体，当钥匙处于接通位置时，防起动装置 向钥匙接收器发出电信号，信号接收器随即通过防起动装置向控制单元发送密码信号 以供识读。车门控制和报警系统制成一体，报警系统在关闭点火开关、拔下钥匙并锁 汽车智能防盗器研究1 定车门、行李箱等后自动进入警戒状态，若车门或发动机盖被强行打开，报警系统将 会自动报警。汽车电子防盗器一般都具有遥控功能，安装隐蔽，操作简便。缺点是容 易误报，不能从根本上解决车辆丢失问题。随着科技的发展，汽车电子防盗器增加了 许多方便、实用的附加功能。现在市场上出现了具有双向功能的电子防盗器，它不仅 能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主，但缺点是有效范围是 100200 米。 （3）芯片式防盗装置：它通过锁住汽车马达、电路和油路达到防盗目的，若没有芯 片钥匙便无法启动车辆。数字化的密码重码率极低，而且要用密码钥匙接触车上的密 码锁才能开锁，杜绝了被扫描的可能。由于特点突出且使用方便，大多数轿车均采用 它作为原配防盗器。芯片式防盗已经发展到第四代，除了比电子防盗系统更有效的防 盗作用外，它还具有特殊的诊断功能，如独特的射频识别技术可保证系统在任何情况 下都能正确识别驾驶者，当驾驶者接近或远离车辆时可自动识别其身份，打开或关闭 车锁。无论在车内还是车外，独创的TMS37211能够探测到电子钥匙的位置。 （4）网络式防盗系统：它通过网络实现车门的开关和车辆的起动、截停、定位，及 根据车主要求提供远程车况报告等功能。主要使用的网络有GPS，即全球卫星定位系 统，它是靠锁定点火或起动发动机达到防盗的目的。网络式防盗突破了距离的限制， 覆盖范围广，可用于被盗汽车的追踪侦查，可全天候应用，破案速度快，监测定位精 度高。GPS防盗技术可以说是一场技术革命，它一改传统防盗器的被动、孤立无助的 被动式服务，能为车主提供全方位的主动式服务，是目前其他类型汽车防盗系统所不 能比拟的。这种防盗方式的缺点是费用比较高，安装设备就需要上千元的费用，每年 还要向GPS系统服务公司交纳近千元的服务费，这使许多车主望而却步。另外，他还 有盲区多、易被破坏、有侵犯车主隐私的漏洞等缺点。 1.1.2 国外研究现状 （1）数码防盗装置：微晶辨识密码防盗系统中含有独特的电子密码高达 500 多亿种， 当装有密码发射器的汽车钥匙插入之后，钥匙孔内的受讯模组将密码传至控制模组进 行判读，若吻合即可启动汽车发动机。该系统不用电池电线，使用接线点火的方式即 可，若控制模组未解除禁令，发动机就无法启动。还有数码防盗钥匙，它是将小型化 的无线电发射机与汽车钥匙合成一体，并在方向盘隐藏的地方装有一个接收阅读机。 当这种汽车钥匙插入点火开关时，一个有 20 个数字码的无线电信号发射出来，阅读机 接收后，确认无误时，点火开关便启动车辆，若是数字码对不上或无信号发出，车辆 就无法点火启动。 （2）影像数码防盗装置：其微型相机体积小，可以安在汽车的任何部位而不被人注意， 并能在很弱的光线下工作，可拍摄多达 12 幅的照片，与蜂窝式无线电话网络连接，可 将闯入汽车的盗贼照片直接传送到控制中心，使盗贼立即被辨认出来，以供警方采取 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）2 2 相应的措施。 （3）网络式防盗装置：GPS技术是美国耗资100多亿美元，历时20多年发展的一大航 天工程。1991年在海湾战争中被首次使用，海湾战争之后，GPS技术在非军事领域得 到了更加深入的应用，特别是在汽车反劫防盗领域己取得实际效果。采用GPS技术的 汽车反劫防盗系统中安装在指挥中心的中央控制系统、车辆上的移动GPS终端及GSM 通信网络组成，接受全球定位卫星发出的定位信息，计算移动目标的经纬度、速度和 方向，并利用GSM网络的短信息平台作为通信媒介实现定位信息的传输，具有传统 GPS通讯方案无法比拟的优势。一旦汽车被盗或出现异常，指挥中心可立即通过GPS接 收终端设备信号，确定汽车实时地理位置和多方面信息，配合各方面力量及网络优势 追回被盗汽车，同时能熄灭发动机，使汽车不能行驶。其中报警网络系统主机安装在 汽车尾部的行李厢中，并与空中警察全球定位系统联网。 （4）活体指纹防盗器：活体指纹防盗器将驾驶员的指纹贮存在汽车内，以便与开车人 员的指纹相比较，只有通过了指纹比对验证，才能将汽车启动，目前有奥迪A8等高档 汽车已经采用了指纹识别技术。宝马一款汽车的内置电脑预先可以储存车主和其他驾 驶员的指纹，驾车者如果要启动汽车，只需按压指纹感应器，感应器便会自动核对电 脑内储存的指纹。电脑还可以根据原来记忆的信息，按不同的驾驶员把座位、后视镜、 电台自动调节到最佳位置。它将是汽车防盗产品的发展趋势，目前还没有破解方法。 1.2 汽车防盗技术的发展趋势 随着科学技术的发展，汽车盗窃技术越来越高，令人防不胜防，对全世界造成极 大的危害。汽车防盗无论是对汽车制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值， 如何开发出更为有效的汽车防盗装置，减少车主的损失是今后人们研究的重要课题。 各国研究人员也在不断地改进防盗技术，尤其随着微电子技术的进步，汽车防盗技术 已经朝着自动化、智能化、网络化、功能多样化发展。近年来流行的遥控无锁系统只 是智能化、功能多样化的初步体现，未来汽车防盗装置还将向电子密码、生物特征识 别等多样化识别方向发展。 总之，汽车防盗技术的发展体现着一个国家的科技发展水平，发展先进、适用的 汽车防盗装置具有重要的现实意义。要尽快提高国内汽车防盗的技术水平，缩小与世 界发达国家的差距。结合国内实际情况，坚持自主研究开发和引进国外先进技术、设 备相结合的方针，重视对汽车防盗技术的研究和推广，逐步提高汽车防盗科技水平， 使汽车防盗具有层次分明、形式多样和方法立体等特点，以便于不同地区、不同档次 汽车用户正常使用。在必要时能采取不同的汽车防盗方式。加强汽车防盗技术与新技 术的结合，研究开发适合我国国情的汽车防盗新装置，进一步提高产品的实用性、可 靠性和经济性。相信在不久的将来，汽车防盗技术的研究将向着自动化、智能化、网 络化、功能多样化的方向发展。 汽车智能防盗器研究3 1.3 课题研究的背景及意义 1.3.1 课题研究背景 国内外汽车防盗装置的种类繁多，发展迅速。目前，国际上流行的基本上是电子 式汽车防盗产品，如汽车识别钥匙、电子编码点火钥匙、生物特征电子锁，它们具有 很好的性价比，在市场上占有绝对优势。欧盟所有新车型从 1997 年开始都必须配备电 子防盗装置，并经过过渡期后，将此规定变成了法律限期强制施行。据统计，装有电 子防盗器汽车的被盗率为万分之四，而未装电子防盗装置的汽车被盗率则高达万分之 四十。机械锁是最早的汽车防盗锁，现已很少单独使用，主要与电子式、芯片式联合 使用。从 20 世纪 70 年代至今，以轿车为突破口，汽车锁已由初期的机械控制发展成 现在的电子密码-遥控呼救-信息报警系统，且防盗功能有很大的提高。总体来看，国内 的汽车防盗技术水平仅为国际 20 世纪 90 年代后期的水平，国内掌握制动器防盗装置 的开发实验技术并形成批量生产的厂商只有几家，且防盗装置一般都存在报警范围小， 只能实现本地报警，不能实现远程控制，只能实现单纯报警，对被盗车辆不能实现跟 踪控制等缺点。除此之外，国内制定的汽车防盗法规不够健全，执行不够严格，生产 企业对汽车防盗的认识不够重视，资金投入不足，这些都造成国内汽车防盗水平相对 落后，不能适应我国汽车发展对汽车防盗技术的需求。因此，我国汽车防盗产品的升 级换代势在必行，汽车防盗必将进入一个调整发展的新时期。 1.3.2 课题研究的意义 本课题研究的意义在于： （1）在传统的防盗器领域，引入了嵌入式系统理念，提出一种新的全方位汽车安全解 决方案，通过设计具有远程监控功能通讯平台，为汽车防盗系统的无线网络化发展提 供了良好的应用基础。 （2）利用较低的硬件环境完成较高的系统功能，为网络式汽车防盗系统市场探索出一 条新路，为今后网络式防盗系统在国内的普及奠定了基础。 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）4 4 2 报警器硬件系统总体设计方案 2.1 报警器的设计原理及论证 2.1.1 系统构建 汽车防盗系统由用户手机、中央处理模块、检测模块、报警模块、执行模块和 GSM 通信模块。系统总体结构框图如图 2-1 所示。 图 2-1 系统总体结构框图 汽车防盗报警系统原理是：车主启动防盗模式后，信号采集系统中的传感器检测 模块便处于工作状态，传感器放置在四个车门和车前后盖六个位置，一旦检测到相应 的外界干扰信号，防盗系统便被触发。控制系统进行综合判断后，一方面发出报警声 阻吓盗车者；另一方面利用GSM移动通讯网络将短信发送至车主的手机，告知车辆遭 受外部侵入或盗窃。用户可以通过手机对车辆进行控制，例如“断油断电”、“汽车锁死” 等。防盗系统的硬件结构框图如图2-2所示。 图2-2 系统硬件的结构框图 G GS SM M网网络络 中央处理模块 GSM模块用户手机 检测模块报警模块执行模块 G GS SM M网网络络 传感器检测防盗报警电路 GSM模块 遥控器接收 A T 8 9 C 5 2 汽车油路控制电路 汽车供电控制电路 用 户 手 机 汽车智能防盗器研究5 2.1.2 模块介绍 （1）中央处理器模块 主控机核心为AT89C52单片机，该单片机价格低廉、功能强大、有广泛的开发基 础，负责接收来自各个传感器的信息进行数据融合，将处理结果分级，根据不同等级 的报警触发不同的报警信号和控制相应继电器，并通过通信模块将事态判定结果发送 到车主手机。 （2）传感器检测电路 利用此部分电路感受外界对车辆的作用，并对有效信号进行采集与检测，同时将 采集到的信号经过处理后传输到中央处理模块。目前有多种传感器检测电路对车辆状 况进行检测，本文只介绍两种传感器：振动传感器和红外传感器。振动传感器采用了 SW-18015P型高灵敏振动位移传感器，它是一种集振动和位移测量于一身的全方位固 态控制器件，对振动有很高的检测灵敏度，能够对车体特殊频段的震动进行监测，并 具有很强的抗干扰能力，其灵敏度通过电容可调。红外传感器可采用TX05D，它是一 种一体化的红外线发射、接收器件，能够以非接触形式检测出前方一定范围内的人体 或物体。 （3）报警电路 包括声光报警和拨号报警。例如，当检测到有外界非正常震动的干扰，系统首先 自动发短信到用户手机，以通知用户有非法盗窃者，从而达到防盗的目的，同时现场 发出声光报警。 （4）执行模块 接收车主手机发送的指令，车主可以方便地进行“汽车锁死”、“警报解除”、“断油 断电”等操作。当用户收到报警信息后，可以通过手机模块发出控制信号。控制信号通 过运算放大后，继电器将点火线或燃油切断。 2.1.3 系统目标 根据分析现有的汽车防盗报警系统不同程度地存在防盗效果差、报警速度慢、稳 定性低、误报率高、易受干扰、成本高、环保性能差等缺陷。出于对上述问题的考虑， 本系统通过近距离无线通信和GSM网络的合理利用实现一个具有操作简单、高稳定性、 报警速度快、信息安全性高、节省电能等诸多优点的防盗报警系统。该系统利用 AT89C52单片机控制GSM模块和NewMsg-RF24L01无线收发模块，实现报警信息的远 距离快速传输。GSM模块的使用保证了系统的广泛适用性，只要在GSM网络覆盖的区 域均可实现报警信息的准确、快速传输。NewMsg-RF24L01无线收发模块用来实现车 载设备和手持设备的数据传输，用来布防、撤防、修改报警电话等。 本系统的主要功能如下： 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）6 6 （1）自主防盗防抢 如果汽车被盗或者受到非法破坏（如车门被撬开等）安装在车上的振动传感器就 会将信息传送给微处理器，微处理器会首先通过控制继电器等设备驱动报警喇叭发出 120分贝的警报声，然后通过车内的GSM设备通知到车主的移动电话。即使车主没有接 听到报警电话也没有关系因为报警电路电源和汽车的电源是分开的，汽车只要还在受 到非法震动就会一直出去高音报警状态。对于防抢功能，当车主在车辆被抢后，可以 使用移动电话拨通报警器捆绑的GSM模块，在和通信部门或者公安部门对其进行GPS 定位来寻找汽车。 （2）快速报警 本系统通过AT指令集实现对手机GSM模块的控制。在接收到汽车状态传感器的信 号后，控制GSM模块拨打报警电话或者发送短消息通知车主。该系统从接收到信号到 拨通报警电话大约需要10秒钟的时间，发送短消息则需要20秒时间。这样就保证了报 警的速度。 （3）远程报警 传统的报警器不能做到远程报警。针对将来社会的发展趋势，人员流动性大，车 和汽车之间的距离不确定，跨城市甚至跨省的情况，该系统采用了GSM模块来传送报 警信息，只要GSM网络覆盖的区域均可实现报警信息的准确、快速传输。 2.1.4 系统需要考虑的问题 本系统要实现一个快速、稳定、高效的汽车防盗报警系统。根据设计要求，综合 本系统的特点及应用范围，提出以下几方面的问题重点考虑。 （1）微处理器：采用技术较为成熟的AT89C52单片机，该芯片为ATMEL公司生产的 一种低功耗，高性能的8位CMOS微处理器。内含8K字节闪速可编程、可擦除寿命1000 次程序存储器，256字节RAM、3个16位定时器计数器等资源，2个全双工串行口，8 个中断源，2个读写口线，并具有低功耗空闲状态以及掉电状态。AT89C52单片机与工 业80C51产品指令和引脚完全兼容，能为众多嵌入式控制系统提供灵活、高效的解决方 案。 （2）汽车状态的检测：系统应该能够检测汽车的多种状态，我们选用振动传感器或者 红外传感器等，并且进行专门设计。 （3）无线收发芯片：系统的无线收发使用NewMsg-RF24L01来实现。该芯片低功耗、 低电压无线产品设计生产的一种单片无线收发一体化芯片。其主要使用在ISM（工业、 科学、医疗）频段中的315、433、869以及915MHz频率。但是，也可以通过编程使其 工作在3001000 MHz的其它频率上。本系统的工作频率为433 MHz。 （4）GSM模块：系统的GSM模块采用的是西门子的TC35i系列模块，其模块性价比很 高，其模块性价比很高，并且已经有国内的无线电设备入网证。该模块需要一个已开 汽车智能防盗器研究7 通服务的电信运营商提供的SIM卡，以通过GSM网络实现远程报警、定位。 （5）数据传输的可靠性：借鉴比较成熟的各种协议，做出适合本系统的完善的通信协 议，使系统具备一定的检错纠错能力提高系统可靠性。 （6）抗干扰：系统工作的电磁环境十分恶劣，强烈的干扰轻则影响系统的稳定性；重 则破坏电路的正常功能，造成逻辑混乱，控制失灵。因此，需要在软件和硬件方面采 取多种抗干扰措施以保证系统工作的稳定性，例如看门狗的使用。 2.2 传感器选择 在系统设计中，传感器考虑采用振动传感器或热释电红外传感器。下面主要介绍 这两种传感器。在电路设计中采用的是振动传感器电路设计。 2.2.1 振动传感器电路设计 传感器电路设计原理:当磁性振动传感器受到外界震动干扰时，接触片K则变为接 触状态，使得比较器U4的正极得到低电平，输出一个低电平信号给单片机的端口，单 片机得到信号后进行相应的处理输出。如图2-3所示。 图2-3 振动传感器电路设计图 传感器电路主要由SW-18015p振动开关和LM393比较器组成。 （1）SW-18015p振动开关的基本特性（见表2-1）： SW-18015P为弹簧型、无方向性振动传感器，任何角度均可以触发工作。 本开关在静止时为开路（off）状态，当受到外力碰触而达到适当震动力时， 或移动速度达到适当离（偏）心力时，导电接脚会发生瞬间导通（on）状态，使电气 特性改变，而当外力消失时电气特性恢复开路（off）状态。 本系列开关型号末位有字标识的，为完全密封式封装可以防水，防尘。 触发灵敏度可依电路需要选用适合的灵敏度开关。 在常温及正常使用下开关寿命可达20万次(次/1sec)。 R 1 10 K R 2 4.7K 3 2 1 84 U 1A L M3 93 V CC K S2 V CC V CC IN T0 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）8 8 适用于玩具、防盗报警器、电子称等电子产品。 表 2-1 SW-18015 电气特性 （2）LM393 比较器 LM393是双电压比较器集成电路, 该电路的特点如下： 工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作:单电源：236V，双电源: 118V； 消耗电流小，Icc=0.8mA； 输入失调电压小，VIO=2mV； 共模输入电压范围宽，Vic=0Vcc-1.5V； 输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容； 输出可以用开路集电极连接“或”门； LM393采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）, LM393内部框图如图2-4所示： 图2-4 LM393内部结构图 LM393引脚功能表如表2-2所示： 表2-2 LM393引脚功能表 封装 电压 电流导通时间 闭路电阻 开路电阻 耐温 密封型12v5mA 2ms10 ohm 10M ohm 80 0C 引脚序号功能符号引脚序号功能符号 1输出端1OUT15正向输入端2IN+(2) 2反向输入端1IN-(1)6反向输入端2IN-(2) 3正向输入端1IN+(1)7输出端2OUT2 汽车智能防盗器研究9 2.2.2 红外传感器电路设计 TX05D型红外反射开关，实际上是一种一体化的红外线发射、接收器件，它内部包 含红外发射、接收及信号放大和处理电路，能够以非接触形式检测出前方一定范围内的 人体或物体，并转换成高电平信号输出。由于TX05D内部采用了低功耗器件和抗干扰电 路，所以工作稳定可靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检测，自动报警和自动控制 装置中。如：光电计数器、接近式照明开关、自动干手器、自控水龙头、感应门铃、倒 车报警电路等。 TX05D的电参数：工作电压512V，极限电压15V，工作电流520mA，最大 30mA，对应检测距离为0120cm，当工作电压12V时，输出最大灌电流大于50mA，最大 输出电流大于3mA。由于考虑到器件的通用性和输出保护措施，加入了限流保护电路， 当外接负载超过额定值时启动保护，自动减小电流输出，以保护组件和外部负载的安全。 红外线检测电路原理图如图2-5所示： 图2-5 红外线检测电路原理图 2.2.3 传感器的安装 考虑到汽车的车身空间有限和传感器的体积大小，其放置的位置也很重要，既要能 4地GND8电源VCC C 2 0.01u F C 1 0.01u F S8 05 0 R 1 10 K R 2 47 K R P1M +5 T X0 5D +- 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）10 10 准确检测到干扰信号，又要不影响司机和乘客的乘坐。我的设想是在车的四个车门、车 前盖、车后盖等六个位置都要安装传感器，如图2-6所示： 图2-6 传感器安放位置图 图中安装的六个位置基本上覆盖到整个车身，如果有人非法打开车前后盖或是撬开 了车门进入车内的话，传感器可以很快检测到物体的进入，迅速实现报警。 2.3 基于AT89C52硬件设计 2.3.1 AT89C52单片机 汽车防盗报警器要求体积小、功耗低、高可靠性、高速。而AT89C52系列单片机 具有高度集成的外设，为我们设计单片机应用系统提供了方便，也使系统的整体成本 大大降低。而且AT89C52的功能很全，基本覆盖了其他系列单片机的功能。 AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM Programmable and Erasable Read Only Memory）和256 bytes的随机存取存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、 非易失性存储技术生产，与标准的MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用 8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为 复杂控制应用场合。AT89C52引脚如图2-7所示。 主要性能参数：与MCS-51产品指令和引脚完全兼容；8K字节可重擦写Flash闪速 存储器；1000次擦写周期；全静态操作：0Hz24MHz；三级加密程序存储器；2568 字节内部RAM；32个可编程I/O口线；3个16位定时/计数器；8个中断源；可编程串行 UART通道；低功耗空闲和掉电模式。 汽车智能防盗器研究11 P1.0(T2) 1 P1.1(T2EX) 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5(MOSI) 6 P1.6(MISO) 7 P1.7(SCK ) 8 RST 9 P3.0(RXD) 10 P3.1(TXD ) 11 P3.2(INT0) 12 P3.3(INT1) 13 P3.4(T0) 14 P3.5(T1) 15 P3.6(WR) 16 P3.7(RD) 17 XTAL 2 18 XTAL 1 19 GND 20 P2.0(A8) 21 P2.1(A9) 22 P2.2(A10) 23 P2.3(A11) 24 P2.4(A12) 25 P2.5(A13) 26 P2.6(A14) 27 P2.7(A15) 28 PSEN 29 ALE /PROG 30 EA/VPP 31 P0.7(AD7) 32 P0.6(AD6) 33 P0.5(AD5) 34 P0.4(AD4) 35 P0.3(AD3) 36 P0.2(AD2) 37 P0.1(AD1) 38 P0.0(AD0) 39 VCC 40 U3 AT89c52 C6 22pf C7 22pf Y1 12M VCC5VC5 104 VCC5 INT0 RXD TXD RST CE CSN SCK MOSI MISO IRQ BEE P RED GREE N relay 图 2-7 AT89C52 引脚图 AT89C52 提供以下标准功能：8K 字节 Flash 闪速存储器，256 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，3 个 16 位定时/计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双 工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52 可降至 0Hz 的静态逻辑操作， 并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定 时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡 器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。引脚功能说明： Vcc：电源电压 GND：地 P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作 为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1”时， 可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换 地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口 拉到高电平，此时可作输入口。做输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚 被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位 地址。P1.0 和 P1.1 端口的第二功能见表 2-3 所示： 表 2-3 P1.0 和 P1.1 的第二功能 引脚号功能特性 P1.0T2（定时/计数器 2 外部计数脉冲输入），时钟输出 P1.1T2EX（定时/计数 2 捕获/重装载触发和方向控制） 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）12 12 P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把 端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时。因为内部存在上拉电阻，某个 引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash 编程或校验时，P2 接受高位地址 和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电 阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。P3 口的第二功能 见表 2-4 所示： 表 2-4 P3 口的第二功能 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使 单片机复位。 ALE/：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输PROG 出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出 固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外 部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入 编程脉冲。 ：程序存储允许（）输出时外部程序存储器的读选通信号，当PSENPSEN AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，及 输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次信号。PSEN /VPP:外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址 0000HEA FFFFH），端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，EA 复位时内部会锁存 EA 端状态。如端为高电平（接 Vcc 端），CPU 则执行内部程序EA 端口引脚第二功能 P3.0 （串行输入口）RXD P3.1 （串行输出口）TXD P3.2 （外中断 0）INT0 P3.3（外中断 1）INT1 P3.4 （定时/计数器 0）T0 P3.5（定时/计数器 1）T1 P3.6(外部数据存储器写选通)WR P3.7 （外部数据存储器读选通）RD 汽车智能防盗器研究13 存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源，当然这 PP V 必须是该器件是使用 12V 编程电压。 PP V XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 2.3.2 AT89C52 的中断系统 中断系统在计算机系统中起着十分重要的作用，一个很强的中断系统，能大大 提高计算机处理外界事件的能力。AT89C52 单片机的中断系统，是 8 位单片机中功能 较强的一种，可以提供 8 个中断请求源，具有 2 个中断优先级，IE 寄存器控制各中断 位，IP 寄存器中 8 个中断源的每一个可定为 2 个优先级。可实现两级中断服务程序嵌 套。用户可以用关中断指令（或复位）来屏蔽所有的中断请求，也可以用开中断指令 使 CPU 接受中断申请；每一个中断源可以用软件独立为开中断或关中断状态；每一个 中断级别均可用软件设置。 （1）中断的响应过程 AT89C52 的 CPU 在每一个机器周期顺序检查每一个中断源，在每一个机器周期的 S6 采样按优先顺序处理所有被激活的中断源，如果没有被下述条件所阻止，将在下一 个机器周期的状态 1（S1）响应激活了的最高中断请求。 CPU 是在每个机器周期的 S5P2 状态期间对个中断源进行采样，并设置相应的中 断标志位；在同一个机器周期的 S6 态期间按优先级顺序查询各中断标志，如有中断标 志被激活（中断标志位1），且无下列任何一种情况存在，将在下一个机器周期的 S1 态开始按优先级顺序进入中断响应阶段（注：不等于进入中断处理阶段）。但如果 有下列任何一种情况存在，则中断响应会受到阻断（暂不响应）： a 中断请求时，CPU 正在执行一个同级或更高级的中断服务程序；遇到这种情 况，须等到该服务程序结束后才会进入中断响应阶段；须等待的时间取决于该程序的 长短。 b 中断请求时，正在执行的指令不是处在最后一个机器周期；必须当前指令执 行完成后才有可能进入中断响应阶段；如果恰是最长指令（4 个机器周期：乘或除）的 第一个机器周期，则最长要再等 3 个机器周期。 c 中断请求时，正在执行 RETI 或对特殊功能寄存器 IE、IP 的读写访问； CPU 规定：此时不会马上进入中断响应阶段，至少还要在执行一条其他的指令后才会 进入中断响应阶段（由于 RETI 是 2 个周期，对 IE、IP 的访问最长的也是 2 个周期； 如果中断请求时正处于这些指令的第一个周期，还须经过一个周期本指令才结束，而 且下一条指令又可能是乘或除指令（最长），又得加 4 个周期，所以最长要再等 5 个 周期）。 CPU 响应中断时，先置响应的优先级状态触发器（该触发器指出 CPU 开始处理的 陕西科技大学毕业论文（设计说明书）14 14 中断优先级别），然后执行一个硬件程序调用，使控制转移到响应的入口，中断