基于单片机的汽车双向防盗控制系统设计

1、目录第一章 绪论11.1 课题提出的背景11.2 国内外发展现状21.3 目前汽车防盗技术中存在的问题21.4 课题研究任务3第二章 汽车防盗原理及总体设计42.1 各监测模块电路方案的确定42.1.1 人接近汽车检测传感器热释电传感器42.1.2 接近驾驶座检测传感器多普勒效应传感器42.2电路总体设计方案的确定5第三章 系统的硬件电路设计63.1 报警检测电路的设计63.1.1 热释电红外传感器检测电路设计63.1.2多普勒接近座位检测电路的设计83.2无线传输电路93.2.1编码芯片nRF24093.2.2射频发射-接收模块103.3 单片机设计123.3.1 单片机AT89S51介绍1

2、23.3.2 单片机复位电路1534点火闭锁电路设计1635声光报警电路的设计16第四章 系统的软件设计1741Keil C51简介1742系统的中断服务程序1843系统的主程序流程19第5章 结论21谢 辞22参考文献23第一章 绪论1.1 课题提出的背景    随着经济与科技的发展，国内外汽车防盗新技术和新产品不断涌现。法国将GPS卫星监控技术应用于汽车防盗装置并已进入实用化阶段，这为国内防盗技术的发展开辟了一条新思路。中国加入WTO后.随着国外防盗产品不断涌入国内市场.国内在汽车防盗法规方面也制定了更为严格的标准，并投入大量资金积极开发新产品。因此

3、，国内各大厂商应把握时机，合理利用国外先进防盗技术，建立行之有效的汽车防盗技术开发体系，以促进国内汽车防盗技术的快速发展。随着人民生活水平的不断提高，汽车以成为人们生活中不可缺少交通工具之一。而随着汽车数量的增加，特别是轿车正以很快的速度步入家庭，车辆被盗的数量逐年上升，这给社会带来极大的不安定因素，担心车辆被盗，成为困扰每一位汽车用户的难题。人们为了车辆的安全大都安装了汽车防盗报警系统。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。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。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

4、的防解码功能，但还是摆脱不了距离的限制。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车辆所处位置，以便有效监督。1.2 国内外发展现状目前防盗报警产品市场约占安防市场的15左右。初步统计，截止2007年底，全国防盗报警器从业企业约6000家，其中生产厂商约100家，工程商约3000家，代理商1300家，经销商约1000家，研发商约300家，生产汽车防盗报警器的厂家约300家，2007年行业年产值（或营业收入）达150亿元。从业人员数为42万人，平均每家企业约70人。我国防盗报警行业呈现快速发

5、展，防盗报警器的销售数量和总销售额均以3060的幅度高速攀升。从国内市场占有率来看，目前国内高端市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，无论在资金和技术上，都具备很强的优势。在中低端市场，我们权且不以代理商做比较标准，仅以达到一定规模的生产商作为考量依据，则形成了慑力、金冕王、豪恩、欧安、嘉宝等为代表的“粤军”与隆泰、宏泰、安达、科立信、时刻、酷狗等为代表的“闽军”对垒的局面。其中“粤军”以深圳为中心，“闽军”以福建泉州为中心。另据调查，北京市场上至少有50个品牌，以外埠产品为主，月销量为3-5万台。汽车防盗报警器的使用在很大程度上有效地保护了国家和人民生命财产的安全。使人们有了安全的依靠。同时

6、车辆防盗报警器的使用也减少了盗窃犯罪事件的发生，起到了一定的威慑作用。      1.3 目前汽车防盗技术中存在的问题由于国内经济、科技发展不平衡及地区性差异的存在，不同档次的汽车用户对防盗产品和技术的需求各异，使汽车防盗新技术和新产品在国内大面积推广还需要一段时间。目前，虽然国内外汽车防盗技术发展相当迅速，但对于汽车防盗方面的核心技术，世界各国普遍存在对外封闭的现象，造成国内汽车防盗技术的发展速度相对缓慢，需要一个长期的发展过程去赶超发达国家。       目前，国内外广泛

7、应用的汽车防盗装置普遍存在结构复杂、价格昂贵、功能单一和可靠性差等缺点，并不能实现真正的防盗。要实现真正的防盗，需进一步提高产品的灵活性和适用性，应将控制技术、数据通讯及网络技术等应用到汽车防盗领域，使汽车防盗装置朝着安全、简单、高智能化及功能多样化方向发展。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等多样化识别方向发展。       汽车防盗技术的发展水平体现了一个国家科技发展水平和文明程度，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，

8、同时引进国外先进技术及设备，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。1.4 课题研究任务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。具体的设计要求包括：1、人体接近汽车<1,触发报警。2、人体接近驾驶座距离<100mm,触发报警。3、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

9、出声光报警信号。第二章 汽车防盗原理及总体设计 2.1 各监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1。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

10、感器）及报警控制器等部分组成。其核心是红外探测器件，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814m，人体辐射的红外峰值波长约为10m，正好在范围以内。2.1.2 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

11、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两种方式进行

12、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图所示：系统检测放大电路比较电路驱动电路报警电路及射频发射射频接收及

13、控制图2.1 系统主机部分总体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，通过射频发射模块发射。 经主机的遥控接收解码电路接收和处理后送入单片机，由单片机处理。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，并且报警信号通过主机报警编码发射电路无线发射，经过用户所持的微型遥控器射频接收电路接收、再经过解码电路解码，产生报警信号,在遥控器上也将发出声光报警信号。第三章 系统的硬件电路设计3.1 报警检测电路的设计3.1.1 热释电红外传感器检测电

14、路设计人接近汽车的检测采用热释电检测电路。热释电传感器有三个引脚分别是电源正负极和信号输出。在传感器电源正常的情况下，当热释电传感器检测到有人活动时，能够检测到人体所发出的微弱红外线，其输出端会有微弱的电流信号输出。这一微弱信号将送到信号处理集成电路BISS0001进行处理。系统热释电红外传感器检测电路图如图3.1所示：图3.1 热释电红外传感器检测电路图BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路4。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库

15、房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。1、BISS0001的特点：1）CMOS工艺*数模混合2）具有独立的高输入阻抗运算放大器3）内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰4）内设延迟时间定时器和封锁时间定时器5）采用16脚DIP封装。2、BISS0001的管脚说明和管脚图：图3.2 BISS0001引脚功能图1）A：可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发。2）VO：控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效3）触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。4）RR1：输

16、出延迟时间Tx的调节端。5）RC1：输出延迟时间Tx的调节端。6）RC2：触发封锁时间Ti的调节端。7）RR2：触发封锁时间Ti的调节端。8）VSS：工作电源负端。9）VRF：参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位。10）VC：触发禁止端，当Vc<VR时禁止触发；当Vc>VR时允许触发(VR0.2VDD)。11）IB：运算放大器偏置电流设置端12）VDD：工作电源正端。13）2OUT：第二级运算放大器的输出端。14）2IN-：第二级运算放大器的反相输入端。15）1IN+：第一级运算放大器的同相输入端。16）1IN-：第一级运算放大器的反相输入端。17）1OU

17、T：第一级运算放大器的输出端。3、BISS0001的可重复触发方式：图3.3 BISS0001的可重复触发工作方式下的波形以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。 在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，

18、上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo，可供单片机查询或者直接启动报警设备。图3.1中，芯片处于可重复触发工作方式5。采用可重复触发工作方式的好处是：如果传感器在延迟时间内再次检测到有人活动，芯片的输出将被继续延迟而不会终止，报警也就将一直送给单片机，这样提高了热释电检测电路的灵敏度。输出延迟时间Tx由外部的R7和C6的大小调整，值为Tx24576xR7C6；触发封锁时间Ti由外部的R8和C7的大小调整，值为

19、Ti24xR8C7。电路中R7和R8设计成了可调电阻，可以根据实际需要调整电阻值的大小，改变输出延迟时间和触发闭锁时间的长短。电路的输出送到单片机的I/O端口，供单片机判断使用。3.1.2多普勒接近座位检测电路的设计本设计采用多普勒效应传感器RD627安装在汽车驾驶座附近8，用于人接近驾驶座的检测。RD627多普勒效应传感器采用单列7脚直插式塑料封装, RD627由振荡器、发射器、检测器、多普勒信号放大器、限幅器及稳压电源等部分组成。振荡器产生的微波信号经发射器由第1、2 脚送至外接天线发射到空间, 产生一个立体空间微波防护区,当人或其他物体在该防护区移动时,反射回来的微波信号与原信号之间将产

20、生频移, 微弱的频移信号通过检测器处理后, 获得的多普勒信号再经放大,在第6 脚即可得到与移动目标相应的电信号。RD627 型多普勒效应传感器的工作电源电压为12V ;有效发射面积大于100m2 ;静态时第6 脚的输出电压为6V ;在有效发射区内,当有目标移动时,第6脚动态输出电压变化不小于±50mV, 移动目标离天线愈近,输出电压变化幅度越大,最大时可达±5V 以上。本设计检测靠近驾驶座位的电路如图3.4所示：图3.4 接近座位检测电路RD627产生的微波信号经外接环状天线发射到空间后形成一个立体微波警戒网。当有人在网内走动时, 从人体反射回到天线的微波信号与原发射信号就

21、会产生频移。此频移经RD627内部监测放大后, 从6脚输出超低频信号经电压跟随器送到比较器LM393进行鉴别。如果信号电压达到比较器的门限电压则比较器的输出状态将发生变化。送给单片机判断。R38用来调节电压比较器的阈值电平,以调整报警器的警戒范围。微波发射天线可用<3mm 的金属线弯成<120mm 150mm 的圆环状。3.2无线传输电路3.2.1编码芯片RRF2401RF2401通过软件设置收发模式、收发频率、接收地址、发射功率、CRC校验和有效数据的长度等。无线收发器有2个频道：频道1可以接收和发送；频道2只能接收，且频道2的接收频率总比频道1高8 MHz；同时，每个芯片可以设

22、置2个地址。收发频率和地址随时都可以通过软件更改，实现改频和跳频；但是，必须通过通信协议解决好，一致的频率和正确的地址才是数据传送的前提。只有地址符合且校验和正确的包，才能被进一步处理；若有一项不正确，整个数据包就被硬件自动丢弃。若地址与校验和相符，则由硬件产生中断DRl或DR2，8051才能将数据接收到缓冲区。  在同一时刻，nRF2401只能处于接收或发送模式中的一种。一般以接收模式为待机状态。nRF2401的ShockBurstTM RX/TX模式采用片上 FIFO来进行低数据率的时钟同步和高数据率的传输，因此极大地降低了功耗耗。ShockBurstTM发射主要通过M

23、CU接口引脚CE、CLK1和DATA来完成。当MCU请求发送数据时，置CE为高电平，此时的接收机地址和有效载荷数据作为nRF2401的内部时钟，可用请求协议或MCU将速率调至1Mb/s；置CE为低电平可激活ShockBurstTM发射。nRF2401的无线数据包传输数据格式如表3-1所示：PreambleADDRPAYLOADCRC表3-1 nRF2401无线数据包传输数据格式其中，Preamble是前导码，是硬件自动加上去的；ADDR是发送的地址，为3240位；PAYLOAD是有效数据；CRC是CRC校验和由内置CRC纠检错硬件电路自动加上，可设为O、8或16位。ADDR、PAYLOAD和C

24、RC的总长度最大为256位，因此，设置较短的地址和校验和能提高传输效率，但也使得可靠性降低。3.3V电源电路nRF2401芯片供电电压为3.3V，采用LD1117芯片进行设计，其输入电压5V，为防止电路干扰，未从放大比较电路的7805输出脚中引出，而采用独立供电，设计如图3.5所示。 图3.5 3.3V电源电路图 图3.6 nRF2401模块接口电路图（2）模块接口电路nRF2401内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便，如图3.6所示。以下是各使能端与单片机的接口：P2.

25、0DR1 P2.1PWR-UP P2.2DATA P2.3CLK1 P2.4CS P2.5-CE 3.2.2射频发射-接收模块随着现代电子技术的飞速发展，越来越多的通讯产品大量涌现出来，尤其是无线通讯领域的新产品，更是琳琅满目。目前，天线通讯方式有无线电、红外线、微波等多种方式，而且可供选择的模块也有很多种。考虑到应用环境和价格等因素，本设计选择其中廉价的发射模块（F05C）和接收模块（J05C）进行介绍。它们价格便宜、传输距离较远、可靠性高，特别适合于低成本的无线通讯设备使用。1、射频发射模块发射模块F05C原理如图3-11所示6。F05C采用声表谐振器稳频，SMT树脂封装，频率一致性较好，

26、免调试，特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统；而一般LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，误差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。F05C具有较宽的工作电压范围及低功耗特性。当发射电压为3V时，发射电流约为2mA，发射功率较小；12V为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约为58mA，大于12V时直流功耗增大，有效发射功率不再明显提高。F05C系列采用AM方式调制以降低功耗，数据信号停止发射时发射电流降为零，数据信号与F05C之间采用电阻而不能采用电容耦合，否则F05C将不能正常工作。数据信号电平应接近F05C的实际工作电压以获得较高的调制效果，F05C对

27、过宽的调制信号易出现调制效率下降、收发距离变近的现象。当脉冲高电平宽度在0.081ms时发射效果较好，大于1ms时效率开始下降；当脉冲低电平宽度大于10ms时，接收到的数据第一位极易被干扰（即零电平干扰）而引起不解码。如采用CPU编译码，可在数据识别位前加一些乱码以抑制零电平干扰；如采用通用编解码器，可调整振荡电阻使每组码中间的低电平区小于10ms以抑制零电平干扰。F05C输入端平时应处于低电平状态，输入的数据信号应是正逻辑电平，幅度最高不应超过F05C的工作电压。图3.7 发射模块F05C原理图 F05C天线长度可在0250mm之间调节，也可无天线发射，但发射效率下降。F05C为改进型，体积

28、更小，内含隔离调制电路以消除输入信号对射频电路的影响，信号直接耦合，性能更加稳定。F05C应垂直安装在抑制板边部，并应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影响而停振。F05C发射距离与调制信号频率及幅度、发射电压及电流容量、发射天线、接收机灵敏度及收发环境有关。F05C加240mm小拉杆天线发射时，在开阔区最大发射距离约250m，在障碍区相对要近，由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。如需要远的可靠距离，可在F05C的输出端增加一级射频功率放大器。2、射频接收模块J05C由超外差电路结构IC芯片和温度补偿电路构成7，具有较高的接收灵敏度及稳定性，如图3-1

29、2所示。芯片内含低噪声射频放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、滤波器及限幅比较器，输出为数据电平信号，可直接接至标准解码器或CPU解码器，适合与ASK方式的发射器配套使用，适用于各种遥控报警器及单片机短距离数据传输设备。J05C接收频率分为315MHz及433.92MHz两种，并具有较好的频宽及温度补偿特性，可与一般精度的声表谐振器稳频的发射机及LC发射机配套使用而不需要调整接收频率，较宽的工作温度范围可适应各种工作环境。J05C对电源要求不太苛刻，可以使用开关电源，并具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，2V时只消耗约2mA电流，3V消耗约2.5mA电流，但5V以下供电接收灵敏度要下降35

30、dBm，5V供电可处于最佳接收灵敏度状态。J05C模块具有休眠功能，当芯片9脚为高电平（VDD-3V以上）时，接收机可处于休眠状态，此时耗电约25A。通常芯片9脚已接为低电平（0.8V以下），处于正常接收状态，若需休眠功能可自行改动。J05C接收天线的长度为接收频率的1/4波长，约22cm，阻抗约37，为最佳匹配天线，但在实际应用中会受到各种条件限制，具本需试验确定。当信号较弱而干扰点又引起信号不稳时，可将天线剪去5cm也许会有所改善。也可采用螺旋天线或将天线直接做在PCB板上，甚至无天线接收，当然接收灵敏度要下降。匹配良好的收发天线能使收发模块性能达到最佳状态，而匹配不良的收发天线会使收发距

31、离变得很近。J05C最大数据传输速度为5kbps，调整内部电容值可达到20kbps，但过高的数据速率会降低接收灵敏度及增大误码率。用于单片机收发系统，速率可取4.8kbps或2.4kbps，同时应兼顾到收射效率。当数据中有连续几个“1”且脉宽超过1ms时，会引起发射效率下降，而且太大的占空比及大低的频率易引起过调制。高电平脉宽在0.11ms范围内，收发效果较好。不合适的数据速率同样会影响到收发距离，甚至收不到信号。J05C输出端可直接与标准解码器及单片机接收。J05C在未收到发射信号时可输出随机噪声，幅度为VDD-0.3V值；当收到信号时，噪声被抑制；当信号变弱时，出现声干扰点，此时信号处于不

32、稳定区，若采用单片机解码则会因误码率增大而出现数据错误，此时可在数据位前加乱码抑制零电平状态干扰，最好工作在可靠区域以减小误码率。3.3 单片机设计3.3.1 单片机AT89S51介绍在本次设计中采用AT89S51单片机，它是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多

33、高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能参数：与MCS-51 产品指令系统完全兼容，4k字节在线系统编程(ISP) Flash闪速存储器，1000次擦写周期，4. 0-5. 5V的工作电压范围，全静态工作模式：0Hz-33MHz，三级程序加密锁，128×8字节内部RAM，32个可编程I/O口线，2个16位定时/计数器，6个中断源，全双工串行UART通道，低功耗空闲和掉电模式，中断可从空闲模式唤醒系统，看门狗(WDT)及双数据指针，掉电标识和快速编程特性，灵活的在线系统编程。功能特性概述：AT89S51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，

34、 32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5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，AT89S51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它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，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写1可作为高阻抗输入端用。在访

35、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。作输入口使用时，囚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(In)。Flash编程和程序校验期间 P 1接收低8位地址。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

36、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，作输入口使用时，囚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(In)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR指令)时，P2口送出高 8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX Ri指令)时，P2口线卜的内容(也即特殊功能寄存器（SFR)区中P2寄存器的内容)，在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。 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

37、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。作输入端时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（In）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能。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。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。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR 的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(

38、地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，囚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（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR)区中的8EH单元的D0位置位，可禁正ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。PSEN：程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取

39、指令(或数据)时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH), EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接Vcc端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12 V的编程电压Vpp。XTAL 1：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。特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的于片内的空间分布的这些地址并没有全部占用，

40、没有占用的地址亦不可使用，读这些地址将得到一个随意的数值。而写这些地址单元将不能得到预期的结果。中断寄存器：各中断允许控制位于IE寄存器，5个中断源的中断优先级控制位于IP寄存器。双时钟指针寄存器：为更方便地访问内部和外部数据存储器，提供了两个16位数据指针寄存器：DP0位于SFR(特殊功能寄存器)区块中的地址82H, 83H和DP1位于地址84H, 85H，当SFR中的位DPS=0选择DP0，而DPS=1则选择DP1。用户应在访问相应的数据指针寄存器前初始化DPS位。电源空闲标志：电源空闲标志（POF）在特殊功能寄存器SFR中PCON的第4位(PCON.4，电源打开时POF置1，它可由软件设

41、置睡眠状态并不为复位所影响。程序存储器：如果EA引脚接地(GND)，全部程序均执行外部存储器。在AT89S51,假如EA接至Vcc(电源+)，程序首先执行地址从0000H-OFFFH （4KB）内部程序存储器，而执行地址为1000H-FFFFH (60KB)的外部程序存储器。数据存储器：AT89S51的具有128字节的内部RAM，这128字节可利用直接或间接寻址方式访问，堆栈操作可利用间接寻址方式进行，128字节均可设置为堆栈区空间。看门狗定时器(WDT)：WDT是为了解决CPU程序运行时可能进入混乱或死循环而设置，它由一个14bit计数器和看门狗复位SFR (WDTRST)构成。外部复位时，

42、WDT默认为关闭状态，要打开WDT，用户必须按顺序将01EH和0E1H写到WDTRST寄存器（SFR地址为OA6H,当启动了WDT，它会随晶体振荡器在每个机器周期计数，除硬件复位或WDT溢出复位外没有其它方法关闭WDT，当WDT溢出，将使RSF引脚输出高电平的复位脉冲。定时器0和定时器1：定时器0和1都是一个16位定时/计数器。单片机AT89S51模块图如图3.8所示。 图3.8 AT89S51模块图3.3.2 单片机复位电路当产生报警信号后，蜂鸣器和发光二极管将产生长时间的声光报警，直至按下复位键，因此电路中需加入手动复位按钮，单片机采用低电平复位。为使复位电路性能稳定，设计如图3.9所示。

43、 图3.9 复位电路图34点火闭锁电路设计系统在布防状态下，电火电路是被闭锁的，也就是说系统布防后，汽车的点火电路被断开。即使车钥匙也无法启动汽车，点火闭锁电路采用继电器控制，这部分电路图如图3.10所示。点火闭锁由单片机控制，通过三极管Q2驱动继电器J1， 继电器的一对常闭接点串入发动机点火回路，由单片机控制是否切断点火回路。二极管D1为续流二极管。图3.10 系统点火闭锁电路35声光报警电路的设计自动遥控报警系统的声光报警电路部分电路图如下图所示。光报警电路采用高亮发光二极管，通过NPN型三极管9013驱动，三极管的基极通过电阻接至单片机的I/O端口。当单片机端口输出高电平时，三极管导通，

44、发光二极管点亮，当单片机端口输出低电平时，三极管截至，发光二极管熄灭。系统的大功率声音报警电路重要由报警音乐集成电路KD9561和音频功率放大电路TDA2003构成。单片机输出的报警信号加到报警音乐集成电路KD9561的SEL1脚上，当输入为高电平时，触发报警，KD9561输出报警音响信号；当输入为低电平时，停止报警音响输出。KD9561是专用报警音乐集成电路，只需要简单的外围元件就可以输出报警音频信号，SEL1脚是报警音响选择端，报警音频信号从OUT引脚输出，通过电容C11耦合给后级电路。但KD9561输出的这一音频信号还比较微弱。需要音频功放电路才可以使输出的报警功率足够大。TDA2003

45、是专用音频功率放大电路。输出功率达10W，图3-17中功放部分是TDA2003的典型应用电路，元件参数选取典型数值，音频信号通过2脚输入，通过改变可调电阻R29，可以调整报警音量的大小。报警电路音量调整及扬声器的安装要注意其防破坏的措施，避免报警装置被盗车者轻易破坏，失去报警作用。图3.11系统声光报警电路第四章 系统的软件设计41Keil C51简介C51程序大体上是一个函数定义的集合，在这个集合中有仅有一个名为main的函数(主函数).主函数是程序的入口，主函数中的所有语句执行完毕，则程序执行结束.C5l提供的数据结构是以数据类型的形式出现的，我们最常用的Keil C5l编译器具体支持的数

46、据类型有：位型(bit)、无符号字符(unsigned char)、有符号字符(signed char)、无是一种源于编写UNIx操作系统的语言，它是一种结构化语言，可产生紧凑代码.C结构是以括号()而不是字和特殊符号的语言。C可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言.与汇编相比，有如下优点：1）对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051的存贮器结构有初步了解；2）寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；3）程序有规范的结构，可分为不同的函数，这种方式可使程序结构化；4）具有将可变的选择与特殊操作组合在一起的能力，改善了程序的可读性；5）关键字及运算函数可用近似人的思维

47、过程方式使用；6）编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率；7）提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；8）已编好程序可容易地植入新程序，因为它具有方便的模块化编程技术。8051系列单片机作为工业标准地位，从1985年开始就有8051单片机的C语言编译器。简称C51。基于单片机编程语音的上述特点，本设计采用C语言编程。因为本设计共有四路报警信号需要输入并且选择中断输入的方式。因此，系统软件主要包括中断服务程序流程和主程序流程。42系统的中断服务程序保护现场布防状态且有报警发射报警信号，启动音响报警延时约5秒中断返回YN进入中断恢复现场关闭报警系统的中断服务流程如图4.1所示。图4.

48、1 系统的中断服务流程进入中断后，首先保存有必要保存的程序现场信息。之后，程序判断系统是否在布防状态，如果系统既在布防状态又有报警信号输入则输出报警信号，启动音响报警，延时5秒后，关闭报警，若此后没有报警信号输入，则取消报警，若是解除状态则直接中断返回。43系统的主程序流程系统的主程序流程如图4-2，4-3所示。程序上电开始运行，首先进行变量定义等初始化操作后，程序首先判断是否接收到布防或者解除按键是否有按下，若检测到布防按键按下，则置布防状态标志，清解除状态标志；若检测到解除按键按下，则置解除状态标志，清布防状态标志。并启动音响报警电路发出接收确认的提示。告诉使用者系统已经布防或者布防已经解

49、除。之后，系统将通过布防标志位和解除标志位判断目前处于布防状态还是处于解除状态。若处于布防状态，则软件将启动发动机点火闭锁，切断点火的电回路。并启动电磁铁带电启动车门防开启检测；若系统处于布防接触状态，则软件将关闭发动机点火闭锁，恢复点火的电回路。并关闭电磁铁带电停止车门防开启检测。完成上述一个循环的判断后，软件将返回开始新一轮的判断。程序能使系统在遭遇到偷车情况时感应到由传感器送来的信号，并通过nRF2401向用户发送报警信号，但是系统不够稳定，有时车主会接收不到报警信号，这可能是因为nRF2401的通信覆盖范围不够大，也有可能是对nRF2401的程序设置还有问题，使得单片机与nRF2401

50、之间信息传递出现故障。有时还会接收到错误的报警信号，有可能是别的汽车上的报警装置发射的报警信号被接收到了，因此在以后的改进中要对报警装置设置通信密码，防止接收到错误报警信号。开始端口初始化配置nRF2401等待传感器报警信号是否有信号输入是启动延时是否有信号输入是向nRF2401写接收地址向nRF2401写要发送的数据驱动nRF2401无线发射结束图4.2 程序发射流程图开始否否端口初始化配置nRF2401是否接收到正确报警信号下载数据是驱动蜂鸣器报警结束图4.3 程序接收流程图否第5章 结论本设计的研制的主要目的是在原有技术的基础之上克服了结构复杂、价格昂贵、功能单一和可靠性差等缺点。使汽车防盗装置朝着安全、简单、高智能化及功能多样化方向发展。并且具有功耗较低；系统的体积较小，便于安装和维护；易扩展等特点。 在整个毕业设计过程中，我对所学的知识有