程彬-基于单片机的汽车多功能报警器设计

1、河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：基于单片机的汽车多功能报警器设计学生姓名： 程彬所在院系： 机电学院所学专业： 应用电子技术教育导师姓名： 刘法治完成时间：2009 年 5 月 20 日摘 要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

2、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Based on Single-chip Microcomputermulti-function car alarmAbstractThis article introduced based on Single-chip Microcomputer multi-function car alarm. System uses various sensors to test the theft situation and working circumstance of

3、Automotive various parts equipment, automobile anti-thief alarm's opening and with closure through remote control. When automobile's anti-thief alarm is opening, if the automobile alarm had discovered some people steal the automobile, the Single-chip Microcomputer circuit control sound alarm

4、 circuit sends forth the warning at once, simultaneously Single-chip Microcomputer controls the wireless signal circuit to sends forth the alarm, simultaneously shuts off ignition system's power source. When the vehicle driving. Make use of sensor versus the auto plant working condition proceed

5、automatic measurement, when the auto plant has abnormally work, the Single-chip Microcomputer has proceed respectively alarm according to the signal of the sensor, reminds the driver to carry on the processing, avoids happen the accident.Keywords：AT89S51, Sensor, Remote control, Alarm目 录1 引言12 汽车多功能

6、防盗报警器总体方案设计12.1 汽车多功能报警器的设计思想12.2 汽车多功能报警器的设计方案12.3 汽车多功能防盗报警器的总体框图23 系统的具体设计与实现23.1 中央处理单元设计23.1.1 89S51单片机的引脚功能介绍33.1.2 89S51单片机的中断系统53.1.3 定时器/计数器73.1.4 89S51单片机的外围电路的设计73.2 电源电路设计83.3 遥控模块设计93.3.1 PT2262/PT2272介绍93.3.2 遥控控制电路设计123.4 汽车防盗报警设计133.5 汽车轮胎欠压检测设计153.5.1 汽车轮胎欠压报警器的设计难点及其解决办法153.5.2 压力传

7、感器的结构和工作原理153.5.3 霍尔效应开关163.6 冷却系统温度检测设计173.7 报警驱动电路、切断点火系统电源设计193.8 无线报警设计204 汽车多功能报警器软件系统225 结束语23致谢24参考文献25附录1 电路总图26附录2 程序清单271 引言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

8、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。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

9、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、轮胎欠压的检测报警和冷却系统

10、温度检测报警。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，声光报警和无线报警电路。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

11、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。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、无线报警电

12、路和单片机组成。图1为汽车多功能防盗报警器方框图。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1 汽车多功能防盗报警器方框图3 系统的具体设计与实现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、冷却系统温度检测、无线信号发送电路、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

13、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，AT89S5

14、1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。3.1.1 89S51单片机的引脚功能介绍如图2所示为89S51单片机 40引脚双列直插形式，各引脚功能如下：图2 89S51引脚图1 电源和晶振：Vcc运行和程序校验时加+5V。Vss接地。X

15、TAL1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LSTT

16、L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

17、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

18、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(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

19、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。3.1.2 89S51单片机的中断系统本

20、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

21、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）；（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

22、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2 中断

23、源及其对应的矢量地址中断源中断矢量地址外部中断0（）0003H定时器/计数器0（T0）000BH外部中断1（）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

24、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。3.1.3 定时器/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

25、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，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

26、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。3.1.4 89S51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

27、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。图3 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（

28、称为喂狗信号）；若超过要求时间，MAX813L收不到喂狗信号，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。3.2 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

29、示。图4 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

30、编码/解码芯片组实现对系统的遥控功能3。3.3.1 PT2262/PT2272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

31、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

32、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PT2262PT2262的外形图和引脚如图5所示。图5 PT2262外形图和引脚表3 PT2262 管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空)；D0-D57-8、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

33、荡器输出端；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PT2272PT2272的外形图和引脚如图6所示。图6 PT2272外形图和引脚表4 PT2272 管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、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-D57-8、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

34、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）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

35、 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 和解码PT2272 的第18 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

36、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 18 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 D1D4 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。3.3.2 遥控控制电路设计遥控模块电路设计如图7和图8所示。图7 发射电路发射电路如图7所示，编码芯片

37、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

38、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。图8 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

39、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9（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9（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

40、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。图9 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20

41、uA，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

42、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0.320m）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811m）的检测。设置温度补偿电路，可使放大器通带（0.37Hz）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。如果轮胎气压在低于某一

43、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。3.5.1 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

44、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0.130.15 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。3.5.2 压力传感器的结构和工作原理压力传感器的结构如图10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，

45、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

46、阻尼系数 C 为常数 , 则系统的传递函数：H(i)=K（K+iC） (3)图10 汽车轮胎欠压报警器压力传感器结构 3.5.3 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35mm。霍尔效应开关工作原理图如图11所示。图11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

47、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。图11 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

48、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35mm。3.6 冷却系统温度检测设计目前, 汽车上用温度传感器有热电阻式、热敏电阻式和热电偶式三种主要类型。三种类型传感器各有特点, 其应用场合也略有区别。热电阻式温度传感器测量精度高, 稳定性好。热敏电阻式温度传感器灵敏度高, 响应特性好, 但线性差, 适应温度较低。热电偶式温度传感器的精度高,测量温度范围宽, 但需要配合放大器和冷端处理一起使用6。 本系统采用的是美国DALLAS半导体公司最

49、新推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测度数，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条线(和地线)。DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSl8B20的测量范围从-55摄氏度到+125

50、摄氏度，增量值为0.5摄氏度，可在ls(典型值)内把温度变换成数字。每一个DSl8B20包括一个唯一的64位长的序号，该序号值存放在DSl8B20内部的ROM(只读存贮器)中。开始8位是产品类型编(DSl8B20编码均为10H)。接着的48位是每个器件唯一的序号。最后8位是前面56位的CRC(循环冗余校验)码。DSl8B20中还有用于存储测得的温度值的两个8位存贮器RAM，编号为0号和1号。1号存贮器存放温度值的符号，如果温度为负(摄氏度)，则1号存贮器8位全为1，否则全为0。0号存贮器用于存放温度值的补码，LSB(最低位)的1表示0.5摄氏度。将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2

51、就得到被测温度值(-55摄氏度-125摄氏度)。每只D518B20都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。采取数据总线供电方式可以节省一根导线，但完成温度测量的时间较长，采取外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快 。其内部结构图如图12所示。图12 DS18B20内部结构图DS18B20主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM）、用于存储用户设定的温度上下限值TH和TL的触发器、存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器8部分。DS18S20既可以采用寄生供电，也可以采用外部5 V电源供电，本电路的设计采

52、用的是外部5 V电源供电。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。64位激光ROM的结构图如图7所示。DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是Vcc接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UCC、GND接地，I/O接单片机I

53、/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5k左右的上拉电阻。CPU对DS18B20的访问流程是：先对DS18B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，

54、主CPU收到此信号表示复位成功。其软件设置程序的流程图如图13所示。DS18B20把检测到的温度信号输入单片机 AT89S51的P1.3口。当发动机预热及正常工作时，检测到数据与单片机中数据存储器中存放的数据进行比较，若小于参考值，报警电路无声光报警。当发动机工作异常，检测的水温数据超过参考值时，单片机驱动报警电路进行报警。发复位信号发ROM命令依次读出N个DS18B20的机器码发匹配命令（55H）发转换命令（44H）发读RAM的低9位值命令求补转换成十进制并除以2保存N置P1.0为高电平且大于2S全部转换完了吗？Y返回图13 DS18B20的软件设置程序3.7 报警驱动电路、切断点火系统电源

55、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组成的多谐自激振荡升压电路，其电路原理图如图14所示。图14 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

56、警声音。光报警电路、切断点火系统电源电路如图15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。图15 光报警电路、切断点火系统和控制油路3.8 无线报警设计无线信号发射电路的设计以MICRF102 为核心,如图16所示。MICRF102是Micrel公司推出的一个单片UHF ASK发射器，MICRF102 采用SOP(M) - 8 封装,芯片内包括由基准振荡器、相位检波器、分频器、带通滤波器、压控振荡器构成的合成器;发射偏置控制;RF 功率放大器;无线调谐控制和变容二极管等电路,是一个真正的“数据输入- 无线输出”的单片无线发射器件。由它给驾驶员发送无线信号。UHF合成器产生载频和正交信号输出。输入相位信号（I）用来驱动RF功率放大器。天线调谐正交信号（Q）用来比较天线信号相位。天线调谐控制部分检测天线通道中发射信号的相位和控制变容二极管的电容，以调谐天线，实现天线自动调