1、 汽車智能防盜防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計汽車智能防盜防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計 摘要：介紹一種將單片機(jī)的實時控制與數(shù)據(jù)處理功能，與超聲波的測距技術(shù)、紅外線傳感器控測技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)的汽車防撞、防盜報警系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；防盜防撞；報警器 Intelligent Car Warning System Design of Guarding against Theft and BumpZHANG Qingchun(Electrical Engineering Department of Huaiyin Institute of Technology ,Huaian 223001, China)Abstract:

2、Combining microcontroller data handles function in tim e, with ultrasonic distance measuring technique, infrared senser probing techn ique together, system of guarding against theft and bump was introduced.Key words: microcontroller; guarding against theft and bump; ala rm1系統(tǒng)方案設(shè)計1.1系統(tǒng)原理框圖1.2遙控器控制框圖1

3、.3系統(tǒng)功能(1)測量障礙物距離：05米；(2)顯示方式：靜態(tài)連續(xù)顯示；(3)檢測人體：采用紅外線傳感器，如有盜竊，能與時將信號傳到單片機(jī)；(4)報警處理：對所測的參數(shù)進(jìn)行超限判斷，如超限，給出聲光報警；(5)發(fā)射和接收功能：通過防盜發(fā)射器和接收器實現(xiàn)，由單片機(jī)控制；另有遙控器對防盜信號進(jìn)行遙控。1.4工作原理(1)傳感器的選擇汽車防撞系統(tǒng)涉與到距離的檢測，根據(jù)測量的環(huán)境和要求，利用超聲波測距具有測量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測量速度快，測量角度大的特點，可對較大圍的物體進(jìn)行檢測。本系統(tǒng)選用MA40EIS型超聲波發(fā)射傳感器和MA40EIR接收傳感器。防盜系統(tǒng)采用紅外傳感器TX05D，它是一種“一體化

4、”紅外發(fā)射、接收器件，其部包含紅外線發(fā)射、接收、信號放大與處理電路，能以非接觸方式檢測出前方一定圍的人體或物體，并轉(zhuǎn)換成高電平輸出。TX05D部采用了低功耗器件和抗干擾電路，工作穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)良。(2)防撞檢測本系統(tǒng)選用單片機(jī)AT89C51為信號控制器。具體工作過程如下：防撞開關(guān)與AT89C51的P2.1引腳相連，開關(guān)合上時，AT89C51的P1.5端置0發(fā)射超聲波，計數(shù)器開始計數(shù)。超聲波接收電路接收到信號將信號輸入到中斷1(為邊沿觸發(fā))，接收到信號的同時計數(shù)器關(guān)閉，讀出計數(shù)值，進(jìn)行距離計算；此距離與報警距離比較，當(dāng)小于報警距離時，顯示距離，并且AT89C51 P1.6置0進(jìn)行聲光報警，當(dāng)大

5、于報警距離時，不報警。(3)防盜檢測由紅外傳感器集成電路輸入有效信號給單片機(jī)AT89C51。當(dāng)紅外傳感器檢測到人體時，輸出高電平經(jīng)反相器后由單片機(jī)接收進(jìn)行防盜控制，控制發(fā)射器發(fā)出防盜信號(脈沖)，駕駛員通過身邊的遙控器接收信號，進(jìn)行相應(yīng)的處置，同時切斷啟動電路。具體工作過程如下：防盜開關(guān)與單片機(jī)的P2.0引腳相連，開關(guān)合上時，進(jìn)入防盜狀態(tài)，并延時一段時間，以確保主人離開，防止誤報警。當(dāng)TX05D檢測到人體時輸出高電平經(jīng)反相器后將單片機(jī)的P1.6端置0進(jìn)行聲光報警，P1.7端被置0切斷啟動電路，此時P1.4端發(fā)出連續(xù)的50kHz的脈沖經(jīng)緩沖后，由發(fā)射器CZ7F發(fā)射，由遙控器接收進(jìn)行聲光報警。遙控

6、器工作過程如下(圖2)：遙控器置單片機(jī)AT89C51，當(dāng)中斷0接收到邊沿觸發(fā)信號時進(jìn)入報警程序，單片機(jī)的P1.3端置0，進(jìn)行聲光報警。當(dāng)檢測到關(guān)閉開關(guān)合上時，關(guān)閉聲光報警；單片機(jī)的P1.1輸出脈沖信號，發(fā)射器發(fā)射頻率信號，由汽車?yán)锏膱缶b置接收(此控制是防止汽車?yán)锏穆暪鈭缶`報警)，同時遙控器自身的中斷0關(guān)閉，以防誤報警。 2測控電路2.1超聲發(fā)射與接收電路(1)超聲發(fā)射電路(圖3)：由555時基電路和超聲波發(fā)射探頭組成，單片機(jī)AT89C51的P1.5端反相后接4腳，控制555時基電路產(chǎn)生40kHz的頻率信號(此時超聲波振幅最大)給超聲波發(fā)生器，由超聲波探頭發(fā)射的超聲波射向障礙物。 (2)超聲

7、波接收電路(圖4)：本電路由超聲波接收探頭MA40EIR、放大器和整形器組成。由障礙物反射回來的超聲波經(jīng)接收探頭，變換為電脈沖信號，再由放大器、整形器放大和整形后送入到單片機(jī)AT89C51的引腳。2.2防盜報警電路和切斷點火開關(guān)電路(1)報警電路(圖5)：由555電路和揚(yáng)聲器組成。系統(tǒng)正常工作時，AT89C51的P1.6端輸出高電平經(jīng)反相器后為低電平，555不工作，揚(yáng)聲器不發(fā)聲。當(dāng)接收到報警信號時，AT89C51的P1.6輸出低電平，經(jīng)反相器后為高電平，此時555振蕩，經(jīng)過電容耦合濾除直流分量使揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲音，同時發(fā)光二極管經(jīng)過三極管驅(qū)動后發(fā)光。(2)切斷電路(圖6)：正常工作時AT89C

8、51的P1.7端輸出高電平，經(jīng)反相器后為低電平，光耦不導(dǎo)通，兩個三極管都不導(dǎo)通，繼電器常閉觸頭不動作，點火開關(guān)能正常接通；當(dāng)有報警信息時AT89C51的P1.7端輸出為低電平，經(jīng)反相器后為高電平，光耦導(dǎo)通，繼電器接通，它的常閉觸頭斷開，則點火開關(guān)不能正常接通，防止有人將汽車開走。2.3防盜發(fā)射電路和接收電路(1)發(fā)射組件CZ-7F：部由高頻管MPSH10作載波振蕩和發(fā)射，另外加一級輸入信號晶體管8050放大器等組成。調(diào)制方式為調(diào)頻，載波頻率為280MHz，工作電壓為612V，調(diào)制電壓為6V。該組件有三個引腳，1腳UDD為正電源端，2腳為調(diào)制信號輸入端，3腳USS為負(fù)電源端。(2)接收組件CZ-

9、7J：由檢波解調(diào)電路和功率電路LM358等組成，與CZ-7F配對使用 。工作電壓典型值為6V。其外部也有三個引腳：1腳UDD為正電源端，2腳為解調(diào)信號 輸出端，3腳USS為負(fù)電源端。這對遙控組件電路成熟，工作穩(wěn)定，可靠性高，可用來 傳送數(shù)字信號或模擬信號，有效工作距離不少于600米。包括天線在的全部元件均已調(diào)好 。(3)防盜發(fā)射電路：正常工作時AT89C51的P1.4端為高電平，不發(fā)射脈沖 ，發(fā)射器 不工作。當(dāng)檢測到防盜信號時(即人體時)，部程序用定時器控制發(fā)射一50kHz的脈沖，經(jīng) 反相器緩沖后，發(fā)射器工作，發(fā)射所需的信號。(4)防盜接收電路：當(dāng)遙控器上的發(fā)射器發(fā)射脈沖時，此接收器接收到信號

10、，經(jīng)放 大整形后輸出的信號由單片機(jī)中斷口接收，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷程序進(jìn)行處理。3防撞、防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3.1設(shè)計思想防撞程序由計數(shù)、中斷接收、計算距離、二進(jìn)制數(shù)到BCD碼的轉(zhuǎn)換、比較報警和顯示模塊組 成。防盜程序由檢測信號、發(fā)射防盜信號、報警、中斷接收遙控器信號等模塊組成。對于遙 控器其程序較為簡單，由中斷接收、報警模塊組成。3.2軟件功能(1)監(jiān)測功能：當(dāng)監(jiān)測按鍵按下時，單片機(jī)作出相應(yīng)處理； (2)顯示功能：顯示距離、報警信息； (3)中斷功能； (4)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。限于篇幅，主程序流程圖略。參考文獻(xiàn)1房小翠.單片微型計算機(jī)與接口技術(shù)M.：國防工業(yè)，2003.2國雄.測控電路M.：機(jī)械工業(yè)

11、，2003.3丁鎮(zhèn)生.傳感與遙控遙測技術(shù)應(yīng)用M.：國防工業(yè)，2003. 汽車防盜報警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案(組圖)2008/7/30/08:34  來源：中電網(wǎng)   蒙     引言    汽車日益成為人們生活中不可缺少的部分，然而，令汽車用戶擔(dān)憂的是車輛被盜現(xiàn)象呈逐年上升趨勢。本文旨在設(shè)計一個方便可靠，功能強(qiáng)大的汽車報警器。當(dāng)汽車遭遇到危險情況時，立即啟動警報，同時發(fā)送相應(yīng)信息到指定的手機(jī)上，通知車主有異常情況。車主可以通過手機(jī)監(jiān)聽車情況并控制汽車，以有效地防止汽車被盜。此外，若在車加一

12、個緊急按鈕，不僅可以在車主遇到搶劫或其他危險情況時，向外界求助，也可以幫助警方對車子進(jìn)行定位?？紤]到時間和成本問題，本文僅針對振動信息的檢測、車輛信息的傳輸與控制問題進(jìn)行重點研究。     振動信息檢測    圖1中，當(dāng)物體有向右的加速度時，由于慣性，中間擋板與電容板間距隨之變化，從而造成電容值的變化（也有通過改變電容板的面積實現(xiàn)電容變化的）。經(jīng)過后續(xù)開關(guān)電容、單位增益放大、電荷放大電路等一系列處理就可以得到與加速度信息成正比關(guān)系的電壓信號。系統(tǒng)采用的MMA7260QT加速度傳感器就是基于上述原理。 &#

13、160;   點擊此處查看全部新聞圖片    傳統(tǒng)的防盜報警器側(cè)重于對瞬時振動、沖擊的檢測，雖然可以識別出車門遭遇暴力打開的情況，但極易造成誤判報警（如附近的異響導(dǎo)致報警）。針對以上問題，本文采取了以下三點改進(jìn)措施：     （1）增加了對車門打開動作的檢測，提取車門打開時的加速度信息作為車輛被盜的依據(jù)之一。     （2）適當(dāng)選取車門被暴力打開的特征時間，而不是單純依靠加速度峰值越界作為車輛被盜的依據(jù)。     （

14、3）增加了對車體傾斜角度的測量，防拖車和整車搬運(yùn)等盜竊手段。     車輛信息的傳輸與控制    將傳統(tǒng)防盜報警技術(shù)與現(xiàn)代GSM數(shù)字移動通信技術(shù)相結(jié)合，就可以實現(xiàn)車輛狀態(tài)監(jiān)控、調(diào)度、防盜報警、防劫報警、遠(yuǎn)程控制、跟蹤定位、車載等功能。系統(tǒng)采用SIEMENS公司的TC35iGSMModem模塊，這樣就可以突破空間限制，將車輛信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳送至全球各地。由于系統(tǒng)需要眾多功能模塊的支持，限于時間和成本問題，本文僅通過以下兩點驗證了系統(tǒng)的可行性和實用性：     （1）將車輛的

15、當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送到指定的手機(jī)上，要求能夠分辨出車輛被竊的信息來源：車門振動、車輛傾角異常、非法人員進(jìn)入等。     （2）手機(jī)發(fā)送指令到GSMModem模塊上，要求只有設(shè)定的手機(jī)才能得到系統(tǒng)的控制權(quán)，能夠區(qū)分不同的控制指令并執(zhí)行 系統(tǒng)概述    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖點擊此處查看全部新聞圖片    如圖2所示：以MC9S08QG8單片機(jī)為核心，輔以MMA7260QT加速度模塊、HOLUXGM82GPS模塊、TC35iGSMModem模塊等功能模塊實現(xiàn)對汽車的實時監(jiān)控。電源部分?jǐn)M采

16、用車載蓄電池做主電源；一旦主電源被切斷，即切換到置電池供電，進(jìn)入節(jié)能模式，有效工作達(dá)數(shù)月以上。         系統(tǒng)硬件    MC9S08QG8單片機(jī)與其外圍電路    該型號單片機(jī)是Freescale公司主推的8位單片機(jī)，它的幾項置功能與汽車防盜報警系統(tǒng)的要求正好吻合，所以用它作系統(tǒng)核心。     單片機(jī)的最小系統(tǒng)使用Synhayato公司的CT298開發(fā)板?；逯饕梢韵聨撞糠纸M成：單片機(jī)（

17、MC9S08QG8）、USB-miniB型連接器、電源和復(fù)位開關(guān)、USB-COM轉(zhuǎn)換器（FT232R）、BDM工具連接頭、輸入輸出器件（按鈕鍵，LED燈，蜂鳴器）、MM-2860用插座、外部擴(kuò)展連接槽（柵距為1mm、16引腳扁電纜連接槽）和測試端口。     傳感器MMA7260QT加速度模塊與其外圍電路    現(xiàn)代汽車的防盜系統(tǒng)通常采用對車體的沖擊、振動監(jiān)測的方式預(yù)警，常用的器件多為磁效應(yīng)傳感器。由于磁效應(yīng)加速度傳感器自身的一些問題，會使得后續(xù)信號處理電路和微控制器接口電路復(fù)雜，致使系統(tǒng)報警的可靠性降低，誤報率較

18、高。另外，對付拖車或整車搬運(yùn)最有效的方法是對車體的傾斜角度進(jìn)行監(jiān)測，而磁效應(yīng)傳感器無法測量靜態(tài)加速度，不能對車體的傾斜角度進(jìn)行測量。MMA7260QT是Freescale公司設(shè)計生產(chǎn)的單芯片集成三軸加速度傳感器，它可以對車體微小振動和整車的傾斜角度同時進(jìn)行監(jiān)測。將其應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)不但擴(kuò)大了系統(tǒng)的監(jiān)測圍，而且簡化了系統(tǒng)，提高了防盜系統(tǒng)報警的可靠性。     MMA7260Q的部模塊結(jié)構(gòu)是在單一芯片上集成三個相互獨(dú)立、測量方向相互垂直的敏感元的測量模塊，是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器；由硅片表面的彈性結(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)量塊下面貼附電容的一個

19、極板，電容的另一極板固定。當(dāng)加速度引起質(zhì)量塊的相對位置變化時，電容值也發(fā)生變化，然后經(jīng)過電容電壓轉(zhuǎn)化電路和放大濾波電路后輸出與加速度成正比的電壓信號。TC35iGSMModem模塊    TC35i是Siemens公司推出的新一代GSM通信模塊。TC35i無線模塊尺寸小巧，安裝設(shè)計靈活，易于集成且功耗低。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類 、以與2.4k、4.8k、9.6k的非透明模式。TC35i模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。作為TC35i的核心，基

20、帶處理器主要處理GSM終端的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語音信道編碼。     其它輔助電路    除了上述主要功能電路外，系統(tǒng)還包括一些輔助電路。它們主要是：3.3V穩(wěn)壓電源（CT-298開發(fā)板上的穩(wěn)壓電源提供的電流有限，不能負(fù)擔(dān)整個系統(tǒng)的供電），由TI公司的TLV2217-33LDO和一些電容構(gòu)成，能夠提供500mA的電流；串口電平轉(zhuǎn)化電路（方便與TC35i進(jìn)行連接通信），主要由MAXIM公司的MAX3232構(gòu)成，提供TTL

21、電平與232C電平的轉(zhuǎn)化；LED指示燈驅(qū)動電路以與按鍵電路等。     系統(tǒng)軟件    系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計思路    系統(tǒng)主要包含四種工作狀態(tài)：停車狀態(tài)、行駛狀態(tài)、被盜狀態(tài)和被搶狀態(tài)。單片機(jī)首先判別停車狀態(tài)和行駛狀態(tài)，這主要依靠密鑰識別技術(shù)實現(xiàn)。密鑰識別有很多種，本文設(shè)想采用射頻識別技術(shù)（RFID，RadioFrequencyIdentification）。它的基本原理是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識別目的，并交換數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)的射頻卡和讀卡器之間不用接觸就可完

22、成識別，通過對RFID卡進(jìn)行讀寫操作，可實現(xiàn)對各類物體或設(shè)備（人員、物品）在不同狀態(tài)（移動、靜止或惡劣環(huán)境）下的自動識別和管理。RFID卡可存儲128字節(jié)的數(shù)據(jù)，前4字節(jié)為ID號，該ID號是全球唯一的，可作為車主身份識別標(biāo)志，剩余字節(jié)可用于存儲一些輔助的校驗信息。     在停車模式下，單片機(jī)會依次檢測振動信息、傾角信息、車門信息、點火信息、人員信息是否正常，系統(tǒng)將綜合上述信息判斷車輛狀態(tài)。如果判斷結(jié)論為車輛被盜，則系統(tǒng)進(jìn)入被盜模式。系統(tǒng)會首先將信息發(fā)送給車主，然后將控制權(quán)交予車主，車主可以查詢車輛的位置、車的人員信息，還可以進(jìn)行啟動高分貝聲光報警，關(guān)閉

23、發(fā)動機(jī)、斷油斷電等操作。如果結(jié)論是車輛正常，則系統(tǒng)回到起始狀態(tài)，再次循環(huán)。在行駛模式下，系統(tǒng)將不斷查詢求救按鈕是否按下，一旦求救按鈕按下，車輛將進(jìn)入被搶模式。系統(tǒng)會首先將信息發(fā)送到指定的手機(jī)上（例如車主朋友），然后控制權(quán)交予控制中心（通過指定的手機(jī)），控制中心同樣可以執(zhí)行上述控制操作。       振動、傾角信息的提取和判別    由上文可知，我們需要從加速度信息中提取出以下三種信息：撬鎖時車體振動、車門打開時的加速度信號、車輛的傾角變化。它們的波形如圖3所示，在正常情況下，如圖中的平穩(wěn)區(qū)所示，

24、X、Y、Z三個方向的加速度基本不變（但是有輕微的擾動）。有人撬鎖時，加速度值會出現(xiàn)一個減幅震蕩的過程，震蕩的周期很短，只有十幾毫秒。而在車門打開的過程中，加速度值會出現(xiàn)一個很大的變化，并且持續(xù)的時間較長，能達(dá)到上百毫秒。     經(jīng)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，撬鎖振動和車門打開時的加速度值都與加速度變化的速度有關(guān)，更適合用差分來表示；傾角的變化只與加速度值變化的大小有關(guān)，而與變化的速度無關(guān)，可以直接用當(dāng)前的加速度來表示。針對聲波振動所造成的誤報，本文采用兩種辦法：由于聲波振動的頻率遠(yuǎn)高于撬鎖振動的頻率，適當(dāng)降低ADC的采樣頻率就可以濾去大部分，系統(tǒng)的采樣頻率是1000Hz；若干項相鄰差分值加權(quán)平均，這相當(dāng)于低通濾波的作用，也可以濾除聲波造成的振動，系統(tǒng)采用3項加權(quán)平均。假設(shè)ADC采樣量化后的值為     A=a(1)+a(i-1)+a(i)+a(i+1)+     加權(quán)系數(shù)為M1、M2、M3，則加權(quán)平均處理的公式為     b(i)=M1*a(i-1)+M2*a(i)+M3*a(i+1)/(M1+M2+M3)    對于傾角的檢測通過現(xiàn)在的加速度值與平穩(wěn)狀態(tài)下的加速度值作差得到，設(shè)初始加速度值