自制 基于单片机汽车报警器的毕业设计.doc

高等职业学校高等职业学校 毕毕业业设设计计 姓 名 学 号 系 部 专 业 机电一体化机电一体化 设计题目 基于单片机汽车报警器的设计基于单片机汽车报警器的设计 指导教师 职 称 高级讲师高级讲师 2012 年 5 月 高等职业学校毕业设计 任 务 书 系部 系 专业年级 班 学生姓名 任任务务下下达达日日期期 2 20 01 11 1 年年 1212 月月 1919 日日 毕业设计日期 毕业设计日期 20112011 年年 1212 月月 1919 日至日至 20122012 年年 5 5 月月 1919 日日 毕业设计题目 毕业设计题目 基于单片机汽车报警器的设计 毕业设计专题题目 毕业设计专题题目 毕业设计主要内容和要求 毕业设计主要内容和要求 内容 内容 本设计利用各种传感器对警情和汽车各部分设备进行检测 通过遥控实现汽车 防盗报警设防和撤防 当报警器处于设防状态时 若警情采集电路采集到警情信号时 AT89S51 立即接通报警驱动电路实现声光报警 同时 AT89S51 通过无线信号发射电路发 给车主报警信号 并切断点火系统的电源 车辆行驶中 对汽车各部分各系统工作状况 进行自动检测 当汽车设备出现不正常时 单片机根据传感器检测到各种警情信号分别 进行报警 提醒车主进行处理 避免事故发生 要求 要求 本设计要求利用各种传感器对警情和汽车各部分设备进行检测 通过遥控实 现汽车防盗报警设防和撤防 当报警器处于设防状态时 若警情采集电路采集到警情信 号时 AT89S51 立即接通报警驱动电路实现声光报警 同时 AT89S51 通过无线信号发射 电路发给车主报警信号 并切断点火系统的电源 当汽车被盗或相应系统发生故障时 可以通过遥控电路 防盗检测电路 轮胎欠压 检测电路 点火系统电源切断电源进行报警 系主任签字 指导教师签字 高等职业学校毕业设计 指导教师评阅书 指导教师评语 基础理论及基本技能的掌握 独立解决实际问题的能力 研究内容的理论 依据和技术方法 取得的主要成果及创新点 工作态度及工作量 总体评价及建议成绩 存 在问题 是否同意答辩等 成 绩 指导教师签字 年 月 日 高等职业学校毕业设计 评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用所学知识解决实际问 题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程度 总体评价及建议成 绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 高等职业学校毕业设计 答辩及综合成绩 答答 辩辩 情情 况况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一般性 错误 有原则 性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日 系部领导小组综合评定成绩 系部领导小组负责人 年 月 日 摘 要 随着科学技术的进步 为对付不断升级的盗车手段和交通事故的曾多 人 们研制开发了不同方式的防盗器和报警器 本文介绍了基于单片机的汽车多功能报警器的设计 系统利用各种传感器 对警情和汽车各部分设备进行检测 通过遥控实现汽车防盗报警设防和撤防 当报警器处于设防状态时 若警情采集电路采集到警情信号时 AT89S51 立即 接通报警驱动电路实现声光报警 同时 AT89S51 通过无线信号发射电路发给车 主报警信号 并切断点火系统的电源 车辆行驶中 对汽车各部分各系统工作 状况进行自动检测 当汽车设备出现不正常时 单片机根据传感器检测到各种 警情信号分别进行报警 提醒车主进行处理 避免事故发生 关键词 AT89S51 传感器 遥控模块 报警 目目 录录 1 1 引言引言 1 2 2 汽车多功能防盗报警器总体方案设计汽车多功能防盗报警器总体方案设计 2 2 1 汽车多功能报警器的设计思想 2 2 2 汽车多功能报警器的设计方案 2 2 3 汽车多功能防盗报警器的总体框图 2 3 3 汽车多功能报警器软件系统汽车多功能报警器软件系统 4 3 1 中央处理单元设计 4 3 1 1 89S51 单片机的引脚功能介绍 4 3 1 2 89S51 单片机的中断系统 6 3 1 3 定时器 计数器 7 3 1 4 89S51 单片机的外围电路的设计 8 3 2 电源电路设计 9 3 3 遥控模块设计 9 3 3 1 PT2262 PT2272 介绍 9 3 3 2 遥控控制电路设计 12 3 4 汽车防盗报警设计 13 3 5 汽车轮胎欠压检测设计 14 3 5 1 汽车轮胎欠压报警器的设计难点及其解决办法 15 3 5 2 压力传感器的结构和工作原理 15 3 5 3 霍尔效应开关 16 3 6 报警驱动电路 切断点火系统电源设计 16 4 4 汽车多功能报警器软件系统汽车多功能报警器软件系统 18 5 5 结束语结束语 19 致致 谢谢 20 参考文献参考文献 21 附录附录 1 1 电路总图电路总图 22 附录附录 2 2 程序清单程序清单 23 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 1 页 1 引言 汽车 原指以可燃气体作动力的运输车辆 也指有自身装备动力驱动的车辆 一般具 有四个或四个以上车轮 不依靠轨道或架线而在陆地行驶的车辆 汽车通常被用作载运 客 货和牵引客 货挂车 也有为完成特定运输任务或作业任务而将其改装或经装配了 专用设备成为专用车辆 但不包括专供农业使用的机械 全挂车和半挂车并无自带动力 装置 他们与牵引汽车组成汽车列车时才属于汽车范畴 汽车是目前人类主要的交通工具 也是现代文明的标志 全世界每年汽车销售量达 6000 多万辆 保有量已超过 4 亿辆 在用的车辆越多 但随之而来的交通事故和被盗的 汽车也越来越多 造成了人员伤亡及经济财产的损失 人们对机动车辆的使用性能和防 盗性能提出了更高的要求 汽车安全成为一个重要的社会问题 为了减少汽车事故的发 生率 给拥有汽车的用户提供安全感 研制一种简单可靠 操作方便 能自动检测汽车各 部分状况 发现不正常情况能给驾驶员发出报警提醒和防盗警报的安全系统 具有实际 的设计意义 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 2 页 2 汽车多功能防盗报警器总体方案设计 2 1 汽车多功能报警器的设计思想 目前 市场上的 GPS 卫星定位系统是目前国内外最先进的防盗装置 GPS 系统具有车 辆定位 反劫报警 网络防盗 遥控熄火 车内监听 抛锚救援 路况信息 人工导航 车辆查询等多种功能 GPS 卫星定位汽车防盗系统属于网络式防盗器 它主要靠锁定点火 或起动达到防盗目的 而同时还可通过 GPS 卫星定位系统 将报警信息和报警车辆所在 位置无声地传送到报警中心 专家提醒 这种防盗技术名字叫起来很响亮 虽然有防盗 的作用 但使用起来不是很实用 而且价格也昂贵 实际功用不大 卫星追踪防盗系统 主要是汽车装备回报系统 经由卫星屏幕 显示车辆位置 因此根据失窃车中有安装卫 星追踪系统者 无不是发报系统被破坏 即是电源被切断 使卫星无法追踪到汽车的具 体位置 即失去防盗效用 而且价格昂贵 光安装一套不带显示屏的 GPS 就需要花费 6000 7000 元 而每年还需向 GPS 系统服务公司交纳近千元的服务费 高昂的购买费和使 用费让许多车主望而却步 经济效益差 1 利用单片机的低成本 高精度 微型化性能及特点设计以其为核心的一种汽车多功 能报警器 利用单片机的实时控制和数据处理功能 完成系统对汽车防盗报警和轮胎欠 压的检测报警 该多功能报警器有着经济实用的优点且符合普通大众的消费水平 能够 被大多汽车消费者所接受 渐渐成为普通大众汽车用户的优先考虑安装的报警系统 2 2 汽车多功能报警器的设计方案 该多功能汽车防盗报警器 采用 AT89S51 单片机和各种传感器的组合 构成汽车多 功能报警系统 其系统主要由以下几个部分组成 遥控电路 传感器信号检测电路 单 片机处理电路和声光报警 本设计的汽车多功能防盗报警器工作原理 车辆停放 当报 警器处于设防状态时 若警情采集电路采集到警情信号时 AT89S51 立即接通报警驱动电 路实现声光报警 同时 AT89S51 通过无线信号发射电路发给车主报警信号 并同时切断 点火系统的电源 车辆行驶中 对汽车各部分各系统工作状况进行自动检测 汽车报警 器用各种传感器进行数据采集 传感器采集信息数据被送到 AT89S51 单片机 用 AT89S51 单片机作为主机对进行检测处理 AT89S51 单片机控制电路根据传感器检测到信息做出判 断 当某一系统出现故障时 其传感器检测的相应信号 经放大和模数转换后输入单片 机 单片机进行比较判断输出信号 驱动报警电路 实现声光报警 以提醒司机及时处 理 避免事故发生 汽车报警器用来遥控器实现设防与撤防的切换 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 3 页 2 3 汽车多功能防盗报警器的总体框图 汽车多功能防盗报警器由电源电路 传感器检测电路 遥控电路 声光报警器电路 点火系统电源切断电路和单片机组成 89S51 单 片机 遥控模块 震动传感器 声音报警驱动电路 电源 点火系统电源切断电路 红外传感器 温度传感器 压力传感器 霍尔开关 无线信号发射电路 灯光报警驱动电路 图 2 1 汽车多功能防盗报警器方框图 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 4 页 3 汽车多功能报警器软件系统 系统的硬件设计包括中央处理单元 电源电路 遥控电路 防盗检测电路 轮胎欠 压检测电路 声光报警和点火系统电源切断电路组成 系统的总体电路见附录 1 3 1 中央处理单元设计 AT89S51 是一个低功耗 高性能 CMOS 8 位单片机 片内含 4k Bytes ISP In system programmable 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器 器件采用 ATMEL 公司的 高密度 非易失性存储技术制造 兼容标准 MCS 51 指令系统及 80C51 引脚结构 芯片内 集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元 功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案 AT89S51 具有如下特点 40 个引脚 4k Bytes Flash 片内程序存储器 128 bytes 的随机存取数据存储器 RAM 32 个外部双向输入 输出 I O 口 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断 2 个 16 位可编程定时计数器 2 个全双工串行通信口 看门狗 WDT 电路 片内时钟振荡器 此外 AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件 设置省电模式 空闲模式下 CPU 暂停工作 而 RAM 定时计数器 串行口 外中断系统可 继续工作 掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据 停止芯片其它功能直至外中断激活 或硬件复位 同时该芯片还具有 PDIP TQFP 和 PLCC 等三种封装形式 以适应不同产品 的需求 本次设计是用 89S51 单片机为核心实现报警控制 所以我们要先对 89S51 的各个引 脚及其功能有一个全面的认识 3 1 13 1 1 89S5189S51 单片机的引脚功能介绍单片机的引脚功能介绍 如图 3 1 所示为 89S51 单片机 40 引脚双列直插形式 各引脚功能如下 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 ALE PROG 30 PSEN 29 EA VPP 31 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 MOSI 6 P1 6 MISO 7 P1 7 SCK 8 REST 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 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 AT89S51 图 3 1 89S51 引脚图 1 电源和晶振 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 5 页 Vcc 运行和程序校验时加 5V Vss 接地 XTAL1 输入到振荡器的反相放大器 XTAL2 反相放大器的输出 输入到内部时钟发生器 当用外部振荡器时 XTAL2 不用 XTAL1 接收振荡器信号 2 控制线 共 4 根 1 输入 RST 复位输入信号 高电平有效 在振荡器工作时 在 RST 上作用两个机器周期 以上的高电平 将器件复位 EA Vpp 片外程序存储器访问允许信号 低电平有效 在编程时 其上施加 21V 的编程电压 2 输入 输出 ALE PROG 地址锁存允许信号 输出 用做片外存储器访问时 低字节地址锁存 ALE 以 1 6 的振荡频率稳定速率输出 可用做对外输出的时钟或用于定时 在 EPROM 编程 期间 作输入 输入编程脉冲 ALE 可以驱动 8 个 LSTTL 负载 3 输出 PSEN 片外程序存储器选通信号 低电平有效 在从片外程序存储器取指期间 在每个机器周期中 当 PSEN 有效时 程序存储器的内容被送上 P0 口 数据总线 PSEN 可以驱动 8 个 LSTTL 负载 3 I O 口 4 个口 32 根 单片机51系列共有四个8位双向并行I O通道口 分别是P0 P1 P2 P3 各具有特 殊的电路结构 每位均有自己的锁存器 输出驱动器和输入缓冲器 这种结构 在数据 输出时可锁存 即输出新的数据之前 通道口上原数据一直保持不变 但对输入信息是 不锁存的 因此从外部输入的信息必须保持到取数指令执行完为止 在这四个8位双向并 行I O通道口中 我们应该选择哪一个通道口作为输入信号和输出信号的端口呢 下面我 们先来了解一下四个通道口的结构 1 P0口介绍 P0口在访问外部存储器时 P0口既是一个真正的双向数据总线口 又是从分时输出8 位地址口 它包括一个输出锁存器 两个三态缓冲器 一个输出驱动电路和一个输出控 制电路 2 P1口介绍 P1 口是专门为用户使用的 I O 口 是准双向口 P1 口为 8 位准双向口 每一位均可 单独定义为输入或输出口 在编程校验期间 用做输入低位字节地址 P1 口可以驱动 4 个 LSTTL 负载 3 P2口介绍 P2口也是双向口 它是供系统扩展时输出高8位地址 如果没有系统扩展时 也可以 作为用户的I O口使用 P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出 口AB8 AB15 P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出口AB0 AB7 外部的程序存储器由 PSEN信号选通 数据存储器则由WR和RD读写信号选通 因为216 64k 所以89S51最大可外 接64kB的程序存储器和数据存储器 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 6 页 4 P3口介绍 P3口是个双功能口 第一功能作通用I O口 第二功能是作变异功能用 为适应引脚 的第二功能的需要 增加了第二功能控制逻辑 在真正的应用电路中 第二功能显得更 为重要 由于第二功能信号有输入输出两种情况 我们分别加以说明 P3口的输入输出及P3口锁存器 中断 定时 计数器 串行口和特殊功能寄存器有关 P3口的第一功能和P1口一样可作为输入输出端口 同样具有字节操作和位操作两种方式 在位操作模式下 每一位均可定义为输入或输出 表3 1 P3口的第二功能 端口引脚功能特征 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的外部输入口 T0 P3 5 定时 计数器1的外部输入口 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 现在我们已经对四个 8 位双向并行 I O 口有了初步的了解 根据以上的介绍我们知 道只有 P1 口是标准的 I O 口 所以我们选用 P0 口作为数据端口 P0 口可逐位分别定义 各口线为输入或输出线 3 1 23 1 2 89S5189S51 单片机的中断系统单片机的中断系统 本次毕业设计的汽车多功能报警器是利用外部中断触发单片机中断处理程序 以实 现防盗报警的功能 所以 以下内容是对 89S51 单片机的中断系统的介绍 1 中断 程序执行过程中 允许外部或内部事件通过硬件打断程序的执行 使其转 向为处理内部事件的中断服务程序中去 完成中断服务的程序后 CPU 继续原来被打断的 程序 这样的过程称为中断过程 2 中断源 能产生中断的外部和内部事件 89S51 有 5 个中断源 1 INT0 外部中断 0 请求 低电平有效 通过 P3 2 引脚输入 2 INT1 外部中断 1 请求 低电平有效 通过 P3 3 引脚输入 3 T0 定时器 计数器 0 溢出中断请求 4 TI 定时器 计数器 1 溢出中断请求 5 TXD RXD 串行口中断请求 当串行口完成一帧数据的发送或接收时 便请求中 断 每一个中断源都对应一个中断请求标志位 它们设置在特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 中 当这些中断源请求中断时 相应的标志分别有 TCON 和 SCON 中的相应位来锁存 3 89S51 中断系统有以下 4 个特殊功能寄存器 1 定时器控制寄存器 TCON 用 6 位 2 串行口控制寄存器 SCON 用 2 位 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 7 页 3 中断允许寄存器 IE 4 中断优先级寄存器 IP 其中 TCON 和 SCON 只有一部分用于中断控制 通过对以上各特殊功能寄存器的各位 进行置位或复位等操作 可实现各种中断控制功能 4 中断的响应过程及中断矢量地址 中断处理过程可分为 3 个阶段 中断响应 中断处理和中断返回 89C51 的 CPU 在每 个机器周期的 S5P2 期间顺序采样每个中断源 CPU 在下一个机器周期 S6 期间按优先级顺 序查询中断标志 如查询到某个中断标志为 1 则将在接下来的机器周期 S1 期间按优先 级进行中断处理 中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入 PC 以便进入相应 的中断服务程序 表 2 既是各个中断源对应的中断矢量地址 由于 89S51 系列单片机的两个相邻的中断源中断服务程序入口地址相距只有八个单 元 一般的中断服务程序是容纳不下的 通常是在相应的中断服务程序入口地址中放一 条常跳转指令 LJMP 这样就可以转到 64KB 任何可用区域了 表 3 2 中断源及其对应的矢量地址 中断源中断矢量地址 外部中断 0 0INT 0003H 定时器 计数器 0 T0 000BH 外部中断 1 1INT 0013H 定时器 计数器 1 T1 001BH 串行口中断 RI TI 0023H 中断服务程序从矢量地址开始执行 一直到返回指令 RETI 为止 RETI 指令的操作一 方面告诉中断系统该中断服务程序已执行完毕 另一方面把原来压入堆栈保护断点地址 从栈顶弹出 装入程序寄存器 PC 使程序返回到被中断的程序断点处继续执行 5 在编写中断服务程序时应注意 1 在中断矢量地址单元处存放一条无条件转移指令 如 LJMP H 使中 断程序可灵活的安排在 64KB 程序存储器的任何空间 2 在中断服务程序中 用户应注意用软件保护现场 以免中断返回后丢失原寄存 器 累加器中的信息 3 若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断 则可先用软件关闭 CPU 中断 或禁止某中断源中断 在中断返回前在开放中断 3 1 33 1 3 定时器 定时器 计数器计数器 定时器 计数器是单片机中重要部件 其工作方式灵活 编程简单 89C51 单片机片 内有两个 16 位定时器 计数器 即定时器 0 T0 定时器 1 T1 它们都有定时和事件 记数的功能 可用于定时控制 延时 对外部事件计数和检测等场合 两个 16 位定时器实际上都是 16 位加 1 计数器 其中 T0 由两个 8 位特殊功能寄存 器 TH0 和 TL0 构成 T1 由 TH1 和 TL1 构成 每个定时器都可由软件设置为定时工作方式 或计数工作方式及其他灵活多样的可控功能方式 这些功能都由特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON 所控制 设置为定时工作方式时 定时器计数 89S51 片内振荡器输出的经 12 分频后的脉冲 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 8 页 即每个机器周期使定时器 T0 或 T1 的数值加 1 直至计满溢出 当 89S51 采用 12MHZ 晶 振时 一个机器周期为 1us 计数频率为 1MHZ 设置为计数工作方式时 通过引脚 T0 P3 4 和 T1 P3 5 对外部脉冲信号计数 当输入脉冲信号产生由 1 至 0 的下降沿时 定时器的值加 1 在每个机器周期的 S5P2 期 间采样 T0 和 T1 引脚的输入电平 若前一个机器周期采样值为 1 下一个机器周期采样值 为 0 则计数器加 1 此后的机器周期 S3P1 期间 新的数值装入计数器 所以 检测一 个 1 至 0 的跳变需要两个机器周期 故最高计数频率为振荡频率底 1 24 不管是定时还是计数工作方式 定时器 T0 或 T1 在对内部时钟或对外部事件计数时 不占用 CPU 时间 除非定时器 计数器溢出 才可能中断 CPU 的当前操作 由此可见 定 时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件 3 1 43 1 4 89S5189S51 单片机的外围电路的设计单片机的外围电路的设计 本毕业设计的89S51单片机控制电路的外接电路包括单片机的晶振电路 复位电路 89S51单片机内含有一个高增益的反相放大器 通过 XTAL1 XTAL2 外接作为反馈元件的 晶体后 构成自激振荡器 所以89S51单片机正常工作时需要外接晶振和微调电容 本设 计的单片机的晶振电路的外围电路由一个12MHZ的晶振和两个33PF的电容组成 本设计的 复位电路采用最简单的上电复位电路 上电复位电路的工作原理为 上电瞬间 RC电路 充电 RST引脚端出现正脉冲 只要RST端保持10MS以上高电平 就能使单片机有效地复 位 2 C5 22uF R14 10K VCC GND P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 ALE PROG 30 PSEN 29 EA VPP 31 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 MOSI 6 P1 6 MISO 7 P1 7 SCK 8 REST 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 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 U1AT89S51 CRY 12MHz C6 33PF C7 33PF GND 5V WD0 8 RET 7 WD1 6 HF1 5 MR 1 VCC 2 GND 3 PH1 4 MAX813 图 3 2 89S51 单片机的外接电路 本系统还采用硬件看门狗电路 以解决因程序跑飞而使系统不能正常工作的问题 提高系统的可靠性 为此 使用MAX813L来设计单片机监控电路 以保证系统可靠运行 其基本原理 MAX813L有一个看门狗输入和复位输出端 单片机必须每隔 1 6S之内向输 入端 WDI 送入一信号 称为喂狗信号 若超过要求时间 MAX813L收不到喂狗信号 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 9 页 其复位输出端 RESET 将产生一复位信号 当程序跑飞时 程序已无法正常运行即不可 能在要求的时间内向 MAX813L发送喂狗信号 从而看门狗产生复位信号使单片机复位 重新返回程序正常运行 它与单片机的连接电路如图3 所示 3 23 2 电源电路设计 电源电路设计 汽车报警器的电源采用汽车蓄电池供电 汽车蓄电池提供12V的直流电压 12V蓄电 池电压经过7805稳压后产生5V电压 作为汽车报警器器的主电源 电容C2作为高频旁路 电容 将高频信号旁路到地 同样电容C3为滤波电容 C4为高频旁路电容 R1为限流电 阻 LED1为5V电源指示灯 电源电路原理图如图4所示 C2 0 1uF Vin 1 GND 2 Vout 37805 GND 5V 12V C1 100uF C3 10uF D1 LED1 R1 2k C4 0 1uF 图3 3 电源电路 1 单片机AT89S51正常工作所需的 5V电压 该电源电路的输出电流应该不低于 100mA 试验证明 当电流低于100mA时 外围电路不能正常工作 甚至导致单片机中程 序的误动作 2 报警驱动电路正常工作时所需要的 12V工作电压 该电压一方面作为PWM输出 电路的工作电压 单片机输出的矩形波进行足够的放大 另一方面为报报警驱动电路提 供正常工作电压 3 3 遥控模块设计 本系统的遥控模块主要完成报警状态的切换功能 报警状态的切换功能是当用户在 车上时可以将报警器设为撤防状态 以免误操作 当用户离开车时将报警器设为设防状 态 实现无人时的报警 本文采用PT2262 PT2272红外编码 解码芯片组实现对系统的遥 控功能 3 3 3 13 3 1 PT2262 PT2272PT2262 PT2272 介绍介绍 PT2262 PT2272 是台湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编 解码电路 PT2262 PT2272 最多可有 12 位 A0 A11 三态地址端管脚 悬空 接高电平 接 低电平 任意组合可提供531441地址码 PT2262 最多可有 6 位 D0 D5 数据端管脚 设定 的地址码和数据码从17脚串行输出 可用于无线遥控发射电路 编码芯片PT2262发出的 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 10 页 编码信号由 地址码 数据码 同步码组成一个完整的码字 解码芯片PT2272接收到信 号后 其地址码经过两次比较核对后 VT 脚才输出高电平 与此同时相应的数据脚也输 出高电平 如果发送端一直按住按键 编码芯片也会连续发射 当发射机没有按键按下 时 PT2262 不接通电源 其17 脚为低电平 所以 315MHz 的高频发射电路不工作 当 有按键按下时 PT2262得电工作 其第 17 脚输出经调制的串行数据信号 当17 脚为高 电平期间 315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号 当17脚为低平期间315MHz 的高频发射电路停止振荡 所以高频发射电路完全收控于 PT2262的17脚输出的数字信号 从而对高频电路完成幅度键控 ASK调制 相当于调制度为100 的调幅 PT2262 PT2272 特点 CMOS工艺制造 低功耗 外部元器件少 RC 振荡电阻 工作电压范围宽 2 6 15v 数据最多可达6位 地址码最多可达531441种 1 编码芯片PT2262 PT2262的外形图和引脚如图5所示 图3 4 PT2262外形图和引脚 表3 3 PT2262 管脚说明 名称管脚说 明 A0 A11 1 8 10 13地址管脚 用于进行地址编码 可置为 0 1 f 悬空 D0 D5 7 8 10 13数据输入端 有一个为 1 即有编码发出 内部 下拉 Vcc18 电源正端 Vss9 电源负端 TE14 编码启动端 用于多数据的编码发射 低电平有效 OSC116 振荡电阻输入端 与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC215 振荡电阻振荡器输出端 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 11 页 Dout17 编码输出端 正常时为低电平 在具体的应用中 外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节 阻值越大振荡频率越 慢 编码的宽度越大 发码一帧的时间越长 2 解码芯片PT2272 PT2272的外形图和引脚如图3 5所示 图3 5 PT2272外形图和引脚 名称管脚说 明 A0 A11 1 8 10 13地址管脚 用于进行地址编码 可置为 0 1 f 悬空 必须与 2262 一致 否则不解码 D0 D5 7 8 10 13地址或数据管脚 当做为数据管脚时 只有在地址码与 2262 一致 数据管脚才能输出与2262数据端对应的高 电平 否则输出为低电平 锁存型只有在接收到下一数 据才能转换 Vcc18 电源正端 Vss9 电源负端 DIN14 数据信号输入端 来自接收模块输出端 OSC116 振荡电阻输入端 与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC215 振荡电阻振荡器输出端 VT17 解码有效确认 输出端 常低 解码有效变成高电平 瞬态 表3 4 PT2272 管脚说明 PT2272 解码芯片有不同的后缀 表示不同的功能 有 L4 M4 L6 M6 之分 其中 L 表示锁存输出 数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态 直到下次遥控数据发 生变化时改变 M 表示非锁存输出 数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射 相对应 可以用于类似点动的控制 后缀的 6 和4 表示有几路并行的控制通道 当采用 4 路并行数据时 PT2272 M4 对应的地址编码应该是 8 位 如果采用 6 路的并行数 据时 PT2272 M6 对应的地址编码应该是 6 位 在通常使用中 我们一般采用 8 位地址码和 4 位数据码 这时编码电路 PT2262 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 12 页 和解码PT2272 的第1 8 脚为地址设定脚 有三种状态可供选择 悬空 接正电源 接 地三种状态 3 的8 次方为 6561 所以地址编码不重复度为 6561 组 只有发射端 PT2262 和接收端PT2272的地址编码完全相同 才能配对使用 遥控模块的生产厂家为了 便于生产管理 出厂时遥控模块的 PT2262 和PT2272的八位地址编码端全部悬空 这样 用户可以很方便选择各种编码状态 用户如果想改变地址编码 只要将 PT2262 和 PT2272 的 1 8 脚设置相同即可 例如将发射机的 PT2262 的第1 脚接地第 5 脚接正 电源 其它引脚悬空 那么接收机的 PT2272 只要也第 1 脚接地第 5 脚接正电源 其 它引脚悬空就能实现配对接收 当两者地址编码完全一致时 接收机对应的 D1 D4 端 输出约 4V 互锁高电平控制号信 同时 VT 端也输出解码有效高电平信号 用户可将这 些信号加一级放大 便可驱动继电器 功率三极管等进行负载遥控开关操纵 3 3 23 3 2 遥控控制电路设计 遥控控制电路设计 遥控模块电路设计如图3 6和图3 7所示 A0 1 A1 2 A2 3 A3 4 A4 5 A5 6 A6 D5 7 A7 D4 8 Vss 9 A8 D3 10 A9 D2 11 A10 D1 12 TE 14 OSC2 15 OSC1 16 Dout 17 Vcc 18 A11 D0 13 PT2262 GND 5V R6 1 5M VT1 5V 传 传 传 传 传 R7 10k S2S4S3S1 R2 R3 R5 R4 GND 图3 6 发射电路 发射电路如图3 6所示 编码芯片PT2262的发射位使能端TE始终接地 使数据在任何 时刻输入均有效 当按下S1 S2 S3和S4键时 DOUT端正常输出 不受任何限制 接收 电路如图8所示 红外接收选用SBX1610 它是红外放大 解调一体化组件成品 当 SBX1610的感光窗接收到由发射器发来的红外线调制信号时 经内部电路处理后 从AI的 OUT端输出 经三极管VT2放大倒相后 送到解码芯片PT2272的DIN端 本设计的解码芯片 PT2272采用具有锁存输出的有PT2272L4芯片 解码正确时 VT端输出 此时 解码芯片 PT2272L4的数据输出端与编码芯片PT2262的输入相一致 本设计采用S1作为汽车报警器 的防盗设置按键 任意按下S2 S3和S4中的一个键是汽车报警器的撤防操作 单片机定 时检测P1 2口线 当检测到有信号输入时 就停止主程序的循检工作 再次检测到信号 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 13 页 时恢复主程序工作 因为 系统的遥控电路只用来完成设防撤防的切换 硬件电路可以 简化 A0 1 A1 2 A2 3 A3 4 A4 5 A5 6 A6 D5 7 A7 D4 8 Vss 9 A8 D3 10 A9 D2 11 A10 D1 12 DIN 14 OSC2 15 OSC1 16 VT 17 Vcc 18 A11 D0 13 PT2272L GND 5V R13 270k R12 10k VT2 GND 1 2 3 SBX1610 外 外 外 外 P1 1 R8 A R9 B R10 C R11 D P1 2 图3 7 接收电路 3 4 汽车防盗报警设计 当车辆停放时 车主用遥控器启动汽车报警器的防盗设置 报警器处于设防状态 如果有人企图打开车门进入车内启动汽车时 汽车报警器的震动传感器和热释电红外探 测传感器两路传感器同时采集到警情信号 经与非门电路输出警情信息给89S51单片机 单片机通过判断处理后 输出信号进行声光报警 同时切断点火系统的电源 并把报警 信息通过无线信号发射电路发给车主报警 当报警器处于撤防状态时 不响应此报警信 息 4 本设计采用的震动传感器是国产T968A 型 一体化 微震动传感器 国产T968A型 一体化 微震动传感器采用塑料壳封装 外形如同半个椭圆体 见图3 8 a 所示在 外壳正面右上角有一发光二极管 用作通电指示 左上角有一灵敏度调节孔 里面实际 上是一个微调电位器 调节它的阻值可改变探测震动的灵敏度 以满足不同场合需求 引出线为一根长约1 2m的双芯屏蔽线 红色线接电源 极 白色线 为输出端OUT 屏 蔽皮网线 套有一小段黑色塑管 接电源 极 T968A的内部电路功能框图见图3 8 b 所示 其特点是 灵敏度高 并可随时调节探侧震动的灵敏度 以满足不同场合 需求 能全方位探测 无死角 输出为正极性高电平脉冲 能直接与晶体管及数字逻辑 电路接口 外壳小巧坚固 能在各种恶劣环境下使用 T968A的主要电参数为工作电压5 12V 静态工作电流 2 5mA 传输方式为正为正极性震动脉冲 输出 电平 Vcc 工作电 压0 1V 可探测震动的频率范围100 3000Hz 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 14 页 传 传 传 传 传 传 传 传 传 传传传传 OUT 外外外外 外外外外 传传 传传 传 传 传 传 外b外 OUT 外外外外 外外外外 传 传 传 传 50 传 传 传 传 传 传 传 传 传 传 传 传 传 传 60 29 外a外 图3 8 T968A型 一体化 微震动传感器 红外探测传感器选用新型热释电红外探测模块HN911L 采用新工艺制作的HN911系列 红外传探测模块 由于在结构上采用了微型化 设计上突出了对信号处理电路和抗干扰 能力的改善 其抗干扰性能 特别是在抗电磁波性能方面 得到很大提高 HN911L模块 的静电流仅为20uA 电源电压为DC 5V 10 电源不大于VDD 0 02V 传感响应度大于 2500V W 传感水平角度大于100 传感垂直角度大于80 HN911L 内电路包括高灵敏 度红外传感器 放大器 信号处理电路 输出电路等 当防范区无人移动 即红外探测 器件没有接到移动人体辐射出的红外信号时 整个模块处于静止状态 此时耗能极少 其输出端 脚呈低电平 脚呈高电平 当有人接近汽车进入车内时 移动人体发出的 红外线 热释电红外传感器遥测移动人体发出的该微热红外信号 送入HN911L 通过放 大 滤波后 由比较电路进行比价鉴别 再经信号处理电路处理和延时后 由驱动级在 输出端输出放大后的高 低电平信号 该模块中的放大器具有 增益调节 功能和温度补偿功能 这主要是考虑到在红外 探测器工作过程中 周围环境的红外线 波长为0 3 20 m 辐射能量与移动人体辐射 出的红外射线一起被接收 当空气升高时 背景红外辐射会增强 将会影响到对人体辐 射的红外线 中心波长为8 11 m 的检测 设置温度补偿电路 可使放大器通带 0 3 7Hz 内的增益随环境温度的升高而自动提升 以保证探测器的温度稳定性 3 5 汽车轮胎欠压检测设计 汽车在行驶中 若轮胎气压不足 则会导致轮胎磨损加剧 行驶阻力增加 油耗增 加 且在紧急制动时 若某侧轮胎压力偏低 就会造成车身偏转 甚至酿成事故 如果 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 15 页 轮胎气压在低于某一设定值时 能发出报警信号 告知驾驶员应及时补气 对提高行车 安全性和经济性具有十分重要的意义 5 3 5 13 5 1 汽车轮胎欠压报警器的设计难点及其解决办法 汽车轮胎欠压报警器的设计难点及其解决办法 汽车轮胎欠压报警器的设计必须解决两个难题 一是压力传感器的能源 通常压力 传感器工作时将压力转换为电信号必须要有电源 电源如果取自汽车交流发电机或蓄电 池 则需安装电刷和集电环组件 因为车轮工作时是旋转的 如果在车轮上加装交流发 电机或安置电池 则其结构复杂 成本高 二是信号的传输问题 若信号采用接触式传 输 因汽车车轮工作环境恶劣 这样势必会降低信号传输的可靠性 如果采用电信号发 射和接收方式实现耦合 则电路复杂 维护困难 本文设计的汽车轮胎欠压报警器 采用轮胎内气体压力作为动力 巧妙地利用轮胎 内气压变化差使弹性元件 弹簧与波纹管组件 产生压缩和拉伸变化 并使磁钢产生位 移 从而改变磁感应强度 即由轮胎内空气作为传递信号的介质 从而减少了动力消耗 再利用空间磁场实现信号耦合 该汽车轮胎欠压报警器 可通过调整螺钉调整在 0 13 0 15 MPa 内的任一气压报警 适用于不同型号的车辆 试验时重复报警率误差在 50 kPa 以内 该种汽车轮胎欠压报 警器结构简单 性能稳定可靠 3 5 23 5 2 压力传感器的结构和工作原理 压力传感器的结构和工作原理 压力传感器的结构如图 3 9 所示 压力传感器固定安装在汽车轮毂上 随车轮一起 转动 由接口通过铜管与气门心连通 当轮胎内压力充足时 在气体压力作用下 波纹 管和弹簧被压缩 由导杆带动磁钢右移 当欠压时 气体压力减少 波纹管与弹簧伸长 通过导杆推动磁钢左移 因此由轮胎内气体的压力变化可实现磁钢的左右移动 弹簧的 初始压力可以通过调节调整螺钉来调节 整个工作过程中弹簧始终处于压缩状态 波纹 管在轮胎欠压时 因弹簧伸长而处于拉伸状态 在非欠压状态下 其处于压缩状态 2 波纹管和弹簧组件的钢度为 K Kt K 1 式中 Kt 弹簧钢度 Kb 波纹管的钢度 压缩时 Kb 0 拉伸时 Kb 0 在欠压状态下 波纹管和弹簧组件的钢度为 K Kt Kb 2 灵敏度 S 1 K 设弹簧输入功率谱密度为 Sx SO 弹簧的阻尼系数 C 为常数 则系统的传递函数 H i K K iC 3 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 16 页 图 3 9 汽车轮胎欠压报警器压力传感器结构 3 5 33 5 3 霍尔效应开关 霍尔效应开关 霍尔效应开关固定安装在制动底板上 霍尔元件与压力传感器中磁钢的安装距离为 3 5mm 霍尔效应开关工作原理图如图 3 10 所示 图 3 10 中 H 为霍尔元件 A 为运算 放大器 D 为触发器 R 为温度补偿电阻 R 远远大于霍尔元件输入电阻 这样温度变化 时 霍尔元件控制电流几乎不变 霍尔电势 En KHBI KH 为霍尔常数 控制电流不变 时 霍尔电势 En 正比于磁钢的磁感应强度 B 当轮胎气压低于某一设定值时 磁钢移向 霍尔元件 从而产生电压输出 输出的电压信号经运算放大器 A 放大 并由触发器 D 将 其转移变为脉冲信号输出 使三极管工作在开关状态 再将三极管输出的信号给单片机 也可使扬声器工作发出报警信号 告知驾驶员应及时补气 触发器 D 可保证三极管可靠 地工作在开关状态 7805 C 22u R 2 7K H A D Q VCC 图 3 10 霍尔开关工作原理 对轮胎欠压的检测 采用由特制压力传感器和霍尔效应开关组合实现检测 它们的 原理为 让轮胎内气压变化作为动力 通过压力传感器中的弹簧与波纹管组件压缩 拉 伸 使磁钢产生位移 以改变磁感应强度 再利用空间磁场实现信号耦合 在控制电流 不变时 霍尔电势正比于磁钢的磁感应强度 当轮胎气压低于某一设定值时 磁钢移向 霍尔元件 霍尔元件产生输出电压信号 输出电压信号经放大器放大输出给模数转换电 路 并由A D 转换器将信号传送给AT89S51单片机 压力传感器固定安装在汽车轮毂上 随车轮一起转动 由接口通过铜管与气门芯连通 而霍尔效应开关固定安装在制动底板 上 霍尔元件与压力传感器中磁钢的安装距离为3 5mm 3 6 报警驱动电路 切断点火系统电源设计 声音报警系统的设计采用发光二极管和扬声器组成 该报警驱动电路是以分立元件 高等职业学校 07 级高职毕业设计 论文 第 17 页 组成的多谐自激振荡升压电路 其电路原理图如图3 11所示 R18 47K R19 470 R20 10K R22 2 7K R24 10K R23 2 7K R25 10K R21 39K R17 2 7K R16 2 7K R15 10K Q1 9014Q4 9014 Q3 9014 Q2 9014 Q6 D882 Q5 9014 C8 4 7uF C9 4 7uF D2 4148 C10 4 7uF C11 4 7uF C12 220uF P2 0 VCC GNDGNDGNDGND GND C 22uF GND T1 GND 图3 11 声报警驱动电路 当 89S51 的 P2 0 有信号变化时 送入本报警驱动电路 经 Q1 基极输入 如果信号 电压达到三极管 Q1 导通放大条件 Q1 开始工作 集电极输出电平通过 C2 耦合到 Q2 的基 极 使 Q2 进入工作状态 同时 Q2 集电极输出电压通过 C1 耦合到 Q1 基极 完成自激振 荡 Q3 和 Q4 的工作原理与 Q1 和 Q2 的工作原理是一样的 Q4 的集电极同时输出信号电 压加在由 Q5 和 Q6 组成的 NPN 复合三极管上 对信号电压进行高倍放大 送入升压变压 器初级 耦合到次级加给扬声器 产生大功率报警声音 光报警电路 切断点火系统电源电路如图3 12所示 发光二极管D3 D5分别与单片机 的P2 1 P2 3端口相连 D3表示防盗报警 D4表示汽车轮胎欠压报警 D5表示汽车冷却系 统温度报警 切断点火系统和控制油路由单片机控制继电器KM1 通过继电器KM1的触点 的开关和闭合实现对汽车点火系统和控制油路的控制 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 VCC 40 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2