1、硕士研究生课程智能传感器技术 （考查）自选课题题 目： 基于传感器的汽车防盗控制系统设计 学 院： 自动化工程学院 年级专业： 2012 级信号与信息处理 2013 年 5 月 12 日基于传感器的汽车防盗控制系统设计Design of Car Wireless Alarm Control System Based on Sensor摘 要随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车手段，人们研制开发了不同方式结构的防盗器。本设计以单片机AT89S52作为控制核心，从单片机最小系统设计、防人接近热释电检测电路的设计、玻璃防震、车身防击的振动检测电路的设计、防车门开启检测电路的设计、防接近驾驶座电路
2、、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几个方面出发，详细研究和设计了汽车防盗报警器的各个部分内容，设计了单片机及其外围电路，并结合一套经典的程序算法。给出了一套合理的汽车防盗报警器软硬件解决方案。关键词 单片机 热释电 多普勒效应 无线报警AbstractWith the development of scientific technology, in order to cope with the escalating, people develop the different ways of structure alarms. This design use AT89S
3、52 as control core, single chip microcomputer system design, the smallest people close to pyroelectric detection circuit design, body of the strike vibration testing circuit design, opening the doors of the detection circuit design and close to the drivers circuit design, wireless remote control cir
4、cuit and wireless alarm circuit design and so on several aspect, gives a reasonable set of guard against theft alarm hardware and software solutions. Key words SCM Pyroelectric Doppler effect Wireless Alarm Keil C51 AT89S51目 录第一章 绪论 .11.1 课题提出的背景 .11.1.1 车辆防盗发展趋势分析 .11.1.2 车辆防盗报警技术剖解 .21.2 国内外发展现状 .
5、31.3 目前汽车防盗技术中存在的问题 .31.4 课题研究任务 .4第二章 汽车防盗原理及总体设计 .52.1 各监测模块电路方案的确定 .52.1.1 车门开启检测传感器 干簧管 .52.1.2 车身冲击振动检测传感器 压电陶瓷传感器 .52.2 电路总体设计方案的确定 .6第三章 系统的硬件电路设计 .83.1 报警检测电路的设计 .83.1.1 干簧管车门开启检测电路的设计 .83.1.2 压电陶瓷振动检测电路的设计 .93.2 无线发射和接收电路的设计 .103.2.1 编码芯片 HS2262 .103.2.2 解码芯片 HS2272 .113.2.3 射频发射-接收模块 .133.
6、2.4 无线发射-接收电路图的设计 .153.3 点火闭锁电路设计 .193.4 声光报警电路的设计 .19第四章 系统的软件设计 .214.1 Keil C51 简介 .214.2 AT89S51 单片机简介 .214.2.1 AT89S51 单片机的主要性能特点 .214.2.2 AT89S51 单片机的管脚说明 .224.2.3 AT89S51 单片机的优势 .244.3 系统的中断服务程序 .244.4 系统的主程序流程 .25第五章 总结 .27谢 辞 .28参考文献 .29青岛大学硕士研究生课程智能传感器技术 （考查）自选课题 绪论1第一章 绪论1.1 课题提出的背景随着人民生活水
7、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。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，国内各大厂商应把握时机，合理利用国外先
8、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。1.1.1 车辆防盗发展趋势分析1.新的发展机遇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，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。2.必然的较长发展时期由于国内经济、科技发展
9、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。3.朝着安全、简单、智能化和功能多样化的方向发展目前，国内外广泛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
10、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青岛大学硕士研究生课程智能传感器技术 （考查）自选课题 绪论2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，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。1.1.2 车辆防盗报警技术剖解车辆的防盗报警由于巨大的市场前景，出现了许多不同类型的产品，且其产品的结构和特点各不相同。1.机械式防盗装置一种比较常见
11、的防盗装置，主要利用简单的机械式原理锁住车上的某一部件，使其不能有效发挥应有的作用，以达到防盗的目的。优点是价格便宜，安装简便；缺点是使用不隐蔽，防盗不彻底，拆装麻烦。其在经历数次技术升级后，目前有了较可靠的方向盘锁和排挡锁等。此外，为增加防盗安全系数，给车辆安装数种机械式防盗装置，可在一定程度上吓走盗车贼，增加盗贼被发现的可能性。2.电子防盗报警装置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装置来达到防盗的目的，同时具有声音报警等功能。电子防盗装置设计较为先进、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、遥控钥匙等元件组成。电子防盗器一般都
12、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。当然随着科技的发展，电子防盗器也增加了许多方便、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，不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主。3.芯片式防盗装置通过锁住制动装置、电路和方向盘达到防盗目的，若没有芯片钥匙便无法起动车辆。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。目前国产大众、广州本田、派力奥等车型都装用原 J1 的芯片防盗系统。其已经发展到第四代，具有特殊诊断功能，不仅比电子防盗系统更
13、有效，还具有其他先进之处：电子芯片钥匙和数码锁之间采用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 器件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辆的起动、截停、定位，并可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 CPS，它是靠锁定点火或起动发动机达到防盗的目的。网络式防青岛大学硕士研究生课程智能传感器技术 （考查）自选课题 绪论3盗突破了距离的限制，覆盖范围广，可用于被盗车辆的追踪侦查，可全天候应用，破案速度快，监测定位精度高。GPS 防盗技术可
14、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，是目前其他类型防盗系统所不能比拟的。但我国的网络式防盗技术的发展水平比较落后，与发达国家还有明显差距。5.其它防盗系统我国吉林某发明家现已研制成功一种 D816 型全方位遥控汽车防盗器。这种防盗器适用于各种车型，有全车、全方位防盗、报警和锁定功能。除车主之外，任何人想开动或撬、拆、击打汽车、盗窃轮胎或车上货物，都会发出不小于 120 分贝的强力报警声。其遥控器可随身携带。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 6
15、000 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
16、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
17、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。青岛大学硕士研究生课程智能传感器技术 （考查）自选课题 绪论4目前，国内外广泛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。
18、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，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、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、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、汽车玻璃振动，车受外力冲击,触发报警。2、车门与门框距离5mm,触发报警。3、车主
19、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，发出声光报警信号。青岛大学硕士研究生课程智能传感器技术 （考查）自选课题 汽车防盗原理及总体设计5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 车门开启检测传感器干簧管本系统中车门开启检测采用干簧管与永磁铁的配合3。干簧管是一种磁敏的特殊开关。它通常由两个或三个既导磁又导电材料做成的簧片触点，被封装在充有惰性气体(如氮、氦等) 或真空的玻璃管里，玻璃管内管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭接点。当永久磁铁靠近干簧管时，或者由绕在干簧管上
20、面的线圈通电后形成磁场使簧片磁化时，簧片的接点就会感应出极性相反的磁极。由于磁极极性相反而相互吸引，当吸引的磁力超过簧片的抗力时，分开的接点便会吸合;当磁力减小到一定值时，在簧片抗力的作用下接点又恢复到初始状态。这样便完成了一个开关的作用。因此可以作为传感器用于计数，限位等等。将其装在车门上，可作为汽车车门开启的检测的传感器。2.1.2 车身冲击振动检测传感器压电陶瓷传感器某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器2。图 2-1 压电陶瓷传感器结构原理图图 2-1 所示为压电陶瓷传感器结构原理图，压电元件一般由两片压电片组成。在压电
