汽车多功能报警系统的设计

汽车多功能报警系统的设计

0交通事故、人员伤亡随着社会经济的不断进步和高科技的快速发展，汽车已经成为人们日常生活中理想的交通工具。但随之而来的交通事故也逐渐增多,造成了人员伤亡及经济财产的损失。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意义。1at29s52电路设计根据系统实际需要和产品性价比,选用ATMEL公司新生产的采用CMOS工艺的低功耗、高性能8位单片机AT89S52作为系统的控制器。AT89S52的片内有8kBytesISPFlash闪烁存储器,可进行1000次写、擦除操作;256Bytes内部数据存储器(RAM);32根可编程输入/输出线;2个可编程全双工串行通道;看门狗(WTD)电路等。系统由传感器、单片机、模数转换器、无线信号发射电路、指示灯驱动电路、声光报警驱动电路及点火电源切断电路等组成。硬件结构示意图如图1所示。1.1发射部分电路汽车防盗的检测,采用超声波传感器。超声波传感器由超声波发射电路和超声波接收电路组成。在汽车驾驶室的适当位置,装设超声波发射/接收器,以及遥控开关电路T1。当汽车停放车主人要离开汽车时,用遥控器闭合开关T1,汽车报警系统处于设防状态,系统利用超声波检测车周围的障碍物。发射部分电路如图2所示。AT89S52(图略),它的P1口的P1.1、P1.2对D触发器初始化,P1.0控制超声波发射,为0时,光电耦合器输出TP1端为1,允许超声波发射,依次发射/接收超声波,循环反复进行。同时AT89S52内部的计数器开始计数。汽车距障碍物的距离是通过声纳发出到反射回来所花费的时间来测定并进行计算的,计算公式略。反射信号使D触发器产生一个中断请求信号INT1,同时停止计数,读取计数值,经公式计算出实际距离,然后与基准距离进行比较,如果检测的实际距离大于参考值80cm时,不进行声光报警;如果有人靠近汽车进入驾驶室,检测的实际距离小于或等于参考值80cm时,通过AT89S52单片机的P2.2和P2.3端口,驱动指示灯显示电路和声音报警电路KD-9563,发出三声二闪光。并触发一个高电平,驱动无线信号发射电路。1.2汽车车轮压力传感耦合控制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。它们的原理图如图3所示,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AT89S52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。1.3发动机预热及正常工作时,模拟信号通道冷却系统温度的检测,采用负温度系数热敏电阻NTC,其温度值与模拟电压信号成反比,如图4所示。模拟电压信号送入ADC0809的IN0模拟信号通道。再由A/D转换器输入单片机AT89S52的P0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参考值进行比较,若小于参考值。报警电路无声光报警。当发动机工作异常,检测到的水温数据超过参考值时,单片机驱动报警电路进行报警。1.4半导体压阻效应理论根据为了检测润滑系统的油压,选用了适用于高温检测的扩散硅压力传感器,它的工作原理是以半导体的压阻效应为理论根据。当膜片上、下两面所受不等压力时,在恒定电流激励下,桥路输出与压力大小成正比的电压信号,经ADC0809模数转换器送入通道IN2,转化为数字信号后传送到单片机,与参考值进行比较,若小于参考值,发出声光报警。1.5声光报警器制动系统低气压报警电路设计采用SOI型压力传感器。如果传感器芯片的薄壁部分(薄膜)受到外加压力,则传感器的压敏电阻元件上就产生相应的应力,使元件的阻值改变,此阻值转化为电信号而输出。放大后经ADC0809模数转换器IN3口传送到单片机,进行比较后若小于参考值,则驱动声光报警电路。另外,此传感器SOI的绝缘体上外延硅能够稳定地在120℃以上进行压力检测。在长达1000小时的通电情况下偏压的变化很小,且灵敏度高、精度高。1.6无线接收电路声光报警系统的设计采用74LS05、发光二极管和扬声器组成。同时,防盗报警装置采用的是集成的报警电路KD9563,它能发出三声二闪声光报警。无线信号发射电路的设计以MICRF102为核心,如图5所示。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。无线接收电路以MICRF007为核心,如图6所示。MICRF007采用SOP9(M)-8封装,芯片电路可分为UHF下变换器、OOK解调器和基准控制3部分。UHF下变换器包含RF放大器、混频器、中频放大器、带通滤波器、峰值检波器、合成器、AGC控制电路;OOK解调器包含低通滤波器、比较器;基准控制电路包含基准振荡器和逻辑控制电路。通过它驾驶员可以接收到远方的报警信号。2超声检测系统在汽车正常工况时,分报警器软件设计流程图如图7所示。系统通电后,主程序先完成初始化工作,包括堆栈指针,设定定时器/计数器的工作方式及初值,将有关存储单元置初值,启动定时器/计数器,开中断等等。然后循环查询各输入口状态,检测是否需要报警。当汽车处于工作状态时,安置在汽车不同位置的轮胎欠压传感器、油压传感器、温度传感器、制动压力传感器等,采集现场信号,将检测到的油压、气压、温度信号,经过放大、滤波、模数转换,传送给AT89S52单片机,单片机将数据进行处理、运算、比较,一切都正常时,报警器不报警;如果与上限或下限产生了越限,则产生中断,单片机输出信号,驱动声、光报警电路,发出声、光报警。而轮胎欠压检测到的压力信号在现场进行处理,当低于轮胎的最小支撑力时,压力传感器的磁钢将移向霍尔元件开关,产生一个电压信号,经过模数转换产生一个高电平,输入单片机,单片机输出信号,驱动声、光报警电路,发出声、光报警。在超声波检测中,采用将检测到的时间与报警所需的时间参数及单次检测时间结合起来,即检测10次的时间,而不采用中断方式。当汽车停放而报警系统处于设防状态时,启动定时器和计数器,同时经过P1.0口触发D触发器发出超声波,当检测到障碍物后输出单片机一个电平信号,通过计算、比较后,单片机输出声光报警信号,发出声光报警;输出点火电源控制信号,切断点火电路,使汽车不能启动;并发射无线信号,驾驶员收到信号后及时采取措施,防止汽