程彬-基于單片機(jī)的汽車多功能器設(shè)計(jì).doc

精品文檔河南科技學(xué)院2009屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于單片機(jī)的汽車多功能報(bào)警器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 程彬所在院系： 機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)教育導(dǎo)師姓名： 劉法治完成時(shí)間：2009 年 5 月 20 日31歡迎下載31歡迎下載31歡迎下載31歡迎下載31歡迎下載31歡迎下載。摘 要本文介紹了基于單片機(jī)的汽車多功能報(bào)警器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)警情和汽車各部分設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，通過遙控實(shí)現(xiàn)汽車防盜報(bào)警設(shè)防和撤防。當(dāng)報(bào)警器處于設(shè)防狀態(tài)時(shí)，若警情采集電路采集到警情信號(hào)時(shí)，AT89S51立即接通報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，同時(shí)AT89S51 通過無線信號(hào)發(fā)射電路發(fā)給車主報(bào)警信號(hào)，并切斷點(diǎn)火系統(tǒng)的電源。車輛行駛中，對(duì)汽車各部分各系統(tǒng)工作狀況進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)汽車設(shè)備出現(xiàn)不正常時(shí)，單片機(jī)根據(jù)傳感器檢測(cè)到各種警情信號(hào)分別進(jìn)行報(bào)警，提醒車主進(jìn)行處理，避免事故發(fā)生。關(guān)鍵詞：AT89S51，傳感器，遙控模塊，報(bào)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 Automotive various parts equipment, automobile anti-thief alarms opening and with closure through remote control. When automobiles anti-thief alarm is opening, if the automobile alarm had discovered some people steal the automobile, the Single-chip Microcomputer circuit control sound alarm 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 systems power source. When the vehicle driving. Make use of sensor versus the auto plant working condition proceed 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 錄1 引言12 汽車多功能防盜報(bào)警器總體方案設(shè)計(jì)12.1 汽車多功能報(bào)警器的設(shè)計(jì)思想12.2 汽車多功能報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案12.3 汽車多功能防盜報(bào)警器的總體框圖23 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)23.1 中央處理單元設(shè)計(jì)23.1.1 89S51單片機(jī)的引腳功能介紹33.1.2 89S51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)53.1.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器73.1.4 89S51單片機(jī)的外圍電路的設(shè)計(jì)73.2 電源電路設(shè)計(jì)83.3 遙控模塊設(shè)計(jì)93.3.1 PT2262/PT2272介紹93.3.2 遙控控制電路設(shè)計(jì)123.4 汽車防盜報(bào)警設(shè)計(jì)133.5 汽車輪胎欠壓檢測(cè)設(shè)計(jì)153.5.1 汽車輪胎欠壓報(bào)警器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及其解決辦法153.5.2 壓力傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理153.5.3 霍爾效應(yīng)開關(guān)163.6 冷卻系統(tǒng)溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)173.7 報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路、切斷點(diǎn)火系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)193.8 無線報(bào)警設(shè)計(jì)204 汽車多功能報(bào)警器軟件系統(tǒng)225 結(jié)束語23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄1 電路總圖26附錄2 程序清單271 引言汽車是目前人類主要的交通工具，也是現(xiàn)代文明的標(biāo)志。全世界每年汽車銷售量達(dá)6000多萬輛，保有量已超過4億輛。在用的車輛越多，但隨之而來的交通事故和被盜的汽車也越來越多，造成了人員傷亡及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失。人們對(duì)機(jī)動(dòng)車輛的使用性能和防盜性能提出了更高的要求。汽車安全成為一個(gè)重要的社會(huì)問題。為了減少汽車事故的發(fā)生率，給擁有汽車的用戶提供安全感,研制一種簡單可靠、操作方便,能自動(dòng)檢測(cè)汽車各部分狀況，發(fā)現(xiàn)不正常情況能給駕駛員發(fā)出報(bào)警提醒和防盜警報(bào)的安全系統(tǒng)，具有實(shí)際的設(shè)計(jì)意義。2 汽車多功能防盜報(bào)警器總體方案設(shè)計(jì)2.1 汽車多功能報(bào)警器的設(shè)計(jì)思想目前，市場(chǎng)上的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)是目前國內(nèi)外最先進(jìn)的防盜裝置，GPS系統(tǒng)具有車輛定位、反劫報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)防盜、遙控熄火、車內(nèi)監(jiān)聽、拋錨救援、路況信息、人工導(dǎo)航、車輛查詢等多種功能。GPS衛(wèi)星定位汽車防盜系統(tǒng)屬于網(wǎng)絡(luò)式防盜器，它主要靠鎖定點(diǎn)火或起動(dòng)達(dá)到防盜目的，而同時(shí)還可通過GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，將報(bào)警信息和報(bào)警車輛所在位置無聲地傳送到報(bào)警中心。專家提醒，這種防盜技術(shù)名字叫起來很響亮，雖然有防盜的作用，但使用起來不是很實(shí)用，而且價(jià)格也昂貴，實(shí)際功用不大。衛(wèi)星追蹤防盜系統(tǒng)，主要是汽車裝備回報(bào)系統(tǒng)，經(jīng)由衛(wèi)星屏幕，顯示車輛位置，因此根據(jù)失竊車中有安裝衛(wèi)星追蹤系統(tǒng)者，無不是發(fā)報(bào)系統(tǒng)被破壞，即是電源被切斷，使衛(wèi)星無法追蹤到汽車的具體位置，即失去防盜效用，而且價(jià)格昂貴，光安裝一套不帶顯示屏的GPS就需要花費(fèi)6000-7000元，而每年還需向GPS系統(tǒng)服務(wù)公司交納近千元的服務(wù)費(fèi)，高昂的購買費(fèi)和使用費(fèi)讓許多車主望而卻步，經(jīng)濟(jì)效益差1。利用單片機(jī)的低成本、高精度、微型化性能及特點(diǎn)設(shè)計(jì)以其為核心的一種汽車多功能報(bào)警器，利用單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理功能，完成系統(tǒng)對(duì)汽車防盜報(bào)警、輪胎欠壓的檢測(cè)報(bào)警和冷卻系統(tǒng)溫度檢測(cè)報(bào)警。該多功能報(bào)警器有著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)且符合普通大眾的消費(fèi)水平，能夠被大多汽車消費(fèi)者所接受，漸漸成為普通大眾汽車用戶的優(yōu)先考慮安裝的報(bào)警系統(tǒng)。2.2 汽車多功能報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案該多功能汽車防盜報(bào)警器，采用AT89S51單片機(jī)和各種傳感器的組合，構(gòu)成汽車多功能報(bào)警系統(tǒng)。其系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：遙控電路、傳感器信號(hào)檢測(cè)電路，單片機(jī)處理電路，聲光報(bào)警和無線報(bào)警電路。本設(shè)計(jì)的汽車多功能防盜報(bào)警器工作原理：車輛停放，當(dāng)報(bào)警器處于設(shè)防狀態(tài)時(shí)，若警情采集電路采集到警情信號(hào)時(shí)，AT89S51立即接通報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，同時(shí)AT89S51通過無線信號(hào)發(fā)射電路發(fā)給車主報(bào)警信號(hào)，并同時(shí)切斷點(diǎn)火系統(tǒng)的電源；車輛行駛中，對(duì)汽車各部分各系統(tǒng)工作狀況進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，汽車報(bào)警器用各種傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，傳感器采集信息數(shù)據(jù)被送到AT89S51單片機(jī)，用AT89S51單片機(jī)作為主機(jī)對(duì)進(jìn)行檢測(cè)處理，AT89S51單片機(jī)控制電路根據(jù)傳感器檢測(cè)到信息做出判斷，當(dāng)某一系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，其傳感器檢測(cè)的相應(yīng)信號(hào)，經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行比較判斷輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，以提醒司機(jī)及時(shí)處理，避免事故發(fā)生。汽車報(bào)警器用來遙控器實(shí)現(xiàn)設(shè)防與撤防的切換。2.3 汽車多功能防盜報(bào)警器的總體框圖汽車多功能防盜報(bào)警器由電源電路、傳感器檢測(cè)電路、遙控電路、聲光報(bào)警器電路、點(diǎn)火系統(tǒng)電源切斷電路、無線報(bào)警電路和單片機(jī)組成。圖1為汽車多功能防盜報(bào)警器方框圖。89S51單片機(jī)遙控模塊震動(dòng)傳感器聲音報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路電源點(diǎn)火系統(tǒng)電源切斷電路紅外傳感器溫度傳感器壓力傳感器霍爾開關(guān)無線信號(hào)發(fā)射電路燈光報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路圖1 汽車多功能防盜報(bào)警器方框圖3 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括中央處理單元、電源電路、遙控電路、防盜檢測(cè)電路、輪胎欠壓檢測(cè)電路、冷卻系統(tǒng)溫度檢測(cè)、無線信號(hào)發(fā)送電路、聲光報(bào)警和點(diǎn)火系統(tǒng)電源切斷電路組成。系統(tǒng)的總體電路見附錄1。3.1 中央處理單元設(shè)計(jì)AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。本次設(shè)計(jì)是用89S51單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制，所以我們要先對(duì)89S51的各個(gè)引腳及其功能有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。3.1.1 89S51單片機(jī)的引腳功能介紹如圖2所示為89S51單片機(jī) 40引腳雙列直插形式，各引腳功能如下：圖2 89S51引腳圖1 電源和晶振：Vcc運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加+5V。Vss接地。XTAL1輸入到振蕩器的反相放大器。XTAL2反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。當(dāng)用外部振蕩器時(shí)，XTAL2不用，XTAL1接收振蕩器信號(hào)。2 控制線，共4根。（1）輸入：RST復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器工作時(shí)，在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。EA/Vpp片外程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)，低電平有效。在編程時(shí)，其上施加21V的編程電壓。（2）輸入，輸出：ALE/PROG地址鎖存允許信號(hào)，輸出。用做片外存儲(chǔ)器訪問時(shí)，低字節(jié)地址鎖存。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。在EPROM編程期間，作輸入。輸入編程脈沖。ALE可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。（3）輸出：PSEN片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在從片外程序存儲(chǔ)器取指期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng)PSEN有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線）。PSEN可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。3 I/O口：4個(gè)口，32根單片機(jī)51系列共有四個(gè)8位雙向并行I/O通道口，分別是P0、P1、P2、P3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時(shí)可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對(duì)輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。在這四個(gè)8位雙向并行I/O通道口中，我們應(yīng)該選擇哪一個(gè)通道口作為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的端口呢？下面我們先來了解一下四個(gè)通道口的結(jié)構(gòu)。（1）P0口介紹 P0口在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口既是一個(gè)真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是從分時(shí)輸出8位地址口。它包括一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)輸出控制電路(2）P1口介紹 P1口是專門為用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口，P1口為8位準(zhǔn)雙向口，每一位均可單獨(dú)定義為輸入或輸出口。在編程校驗(yàn)期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。(3）P2口介紹 P2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，也可以作為用戶的I/O口使用。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器的地址總線的高8位輸出口AB8-AB15，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出口AB0-AB7。外部的程序存儲(chǔ)器由PSEN信號(hào)選通，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則由WR和RD讀寫信號(hào)選通，因?yàn)?16=64k，所以89S51最大可外接64kB的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(4）P3口介紹P3口是個(gè)雙功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作變異功能用，為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號(hào)有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說明。P3口的輸入輸出及P3口鎖存器、中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，P3口的第一功能和P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。表1 P3口的第二功能端口引腳功能特征P3.0串行輸入口（RXD）P3.1串行輸出口(TXD)P3.2外中斷0(INT0)P3.3外中斷1(INT1)P3.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入口(T0)P3.5定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入口(T1)P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通(WR)P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通(RD)現(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)四個(gè)8位雙向并行I/O口有了初步的了解。根據(jù)以上的介紹我們知道只有P1口是標(biāo)準(zhǔn)的I/O口，所以我們選用P0口作為數(shù)據(jù)端口，P0口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線。3.1.2 89S51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的汽車多功能報(bào)警器是利用外部中斷觸發(fā)單片機(jī)中斷處理程序，以實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警的功能。所以，以下內(nèi)容是對(duì)89S51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)的介紹。1 中斷：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚韮?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)的程序后，CPU繼續(xù)原來被打斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。2 中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。89S51有5個(gè)中斷源：(1) INT0：外部中斷0請(qǐng)求，低電平有效。通過P3.2引腳輸入。(2) INT1：外部中斷1請(qǐng)求，低電平有效。通過P3.3引腳輸入。(3) T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求。(4) TI：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求。(5) TXD/RXD：串行口中斷請(qǐng)求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時(shí)，便請(qǐng)求中斷。每一個(gè)中斷源都對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，它們?cè)O(shè)置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。當(dāng)這些中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志分別有TCON和SCON中的相應(yīng)位來鎖存。3 89S51中斷系統(tǒng)有以下4個(gè)特殊功能寄存器：（1）定時(shí)器控制寄存器TCON（用6位）；（2）串行口控制寄存器SCON（用2位）；（3）中斷允許寄存器IE；（4）中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP。其中，TCON和SCON只有一部分用于中斷控制。通過對(duì)以上各特殊功能寄存器的各位進(jìn)行置位或復(fù)位等操作，可實(shí)現(xiàn)各種中斷控制功能。4中斷的響應(yīng)過程及中斷矢量地址 中斷處理過程可分為3個(gè)階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。89C51的CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間順序采樣每個(gè)中斷源，CPU在下一個(gè)機(jī)器周期S6期間按優(yōu)先級(jí)順序查詢中斷標(biāo)志。如查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志為1，則將在接下來的機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理。中斷系統(tǒng)通過硬件自動(dòng)將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入PC，以便進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。表2既是各個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的中斷矢量地址。由于89S51系列單片機(jī)的兩個(gè)相鄰的中斷源中斷服務(wù)程序入口地址相距只有八個(gè)單元，一般的中斷服務(wù)程序是容納不下的，通常是在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址中放一條常跳轉(zhuǎn)指令LJMP，這樣就可以轉(zhuǎn)到64KB任何可用區(qū)域了。表2 中斷源及其對(duì)應(yīng)的矢量地址中斷源中斷矢量地址外部中斷0（）0003H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（T0）000BH外部中斷1（）0013H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（T1）001BH串行口中斷（RI、TI）0023H中斷服務(wù)程序從矢量地址開始執(zhí)行，一直到返回指令RETI為止。RETI指令的操作一方面告訴中斷系統(tǒng)該中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢，另一方面把原來壓入堆棧保護(hù)斷點(diǎn)地址從棧頂彈出，裝入程序寄存器PC，使程序返回到被中斷的程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。5 在編寫中斷服務(wù)程序時(shí)應(yīng)注意：（1）在中斷矢量地址單元處存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令（如LJMP H），使中斷程序可靈活的安排在64KB程序存儲(chǔ)器的任何空間。（2）在中斷服務(wù)程序中，用戶應(yīng)注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，以免中斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息。（3）若要在執(zhí)行當(dāng)前中斷程序時(shí)禁止更高優(yōu)先級(jí)中斷，則可先用軟件關(guān)閉CPU中斷或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前在開放中斷。3.1.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是單片機(jī)中重要部件，其工作方式靈活、編程簡單。89C51單片機(jī)片內(nèi)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器0（T0）定時(shí)器1（T1）。它們都有定時(shí)和事件記數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。兩個(gè)16位定時(shí)器實(shí)際上都是16位加1計(jì)數(shù)器。其中，T0由兩個(gè)8位特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。每個(gè)定時(shí)器都可由軟件設(shè)置為定時(shí)工作方式或計(jì)數(shù)工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。這些功能都由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制。設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)89S51片內(nèi)振蕩器輸出的經(jīng)12分頻后的脈沖，即每個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)器（T0或T1）的數(shù)值加1直至計(jì)滿溢出。當(dāng)89S51采用12MHZ晶振時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1us，計(jì)數(shù)頻率為1MHZ。設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對(duì)外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號(hào)產(chǎn)生由1至0的下降沿時(shí)，定時(shí)器的值加1。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0和T1引腳的輸入電平，若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1。此后的機(jī)器周期S3P1期間，新的數(shù)值裝入計(jì)數(shù)器。所以，檢測(cè)一個(gè)1至0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，故最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率底1/24。不管是定時(shí)還是計(jì)數(shù)工作方式，定時(shí)器T0或T1在對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘或?qū)ν獠渴录?jì)數(shù)時(shí)，不占用CPU時(shí)間，除非定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出，才可能中斷CPU的當(dāng)前操作。由此可見，定時(shí)器是單片機(jī)中效率高而且工作靈活的部件。3.1.4 89S51單片機(jī)的外圍電路的設(shè)計(jì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的89S51單片機(jī)控制電路的外接電路包括單片機(jī)的晶振電路、復(fù)位電路。89S51單片機(jī)內(nèi)含有一個(gè)高增益的反相放大器，通過 XTAL1、XTAL2 外接作為反饋元件的晶體后，構(gòu)成自激振蕩器，所以89S51單片機(jī)正常工作時(shí)需要外接晶振和微調(diào)電容，本設(shè)計(jì)的單片機(jī)的晶振電路的外圍電路由一個(gè)12MHZ的晶振和兩個(gè)33PF的電容組成。本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路采用最簡單的上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路的工作原理為：上電瞬間，RC電路充電，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RST端保持10MS以上高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位2。圖3 89S51單片機(jī)的外接電路本系統(tǒng)還采用硬件看門狗電路，以解決因程序跑飛而使系統(tǒng)不能正常工作的問題，提高系統(tǒng)的可靠性。為此，使用MAX813L來設(shè)計(jì)單片機(jī)監(jiān)控電路，以保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。其基本原理：MAX813L有一個(gè)看門狗輸入和復(fù)位輸出端，單片機(jī)必須每隔 1.6S之內(nèi)向輸入端（WDI）送入一信號(hào)（稱為喂狗信號(hào)）；若超過要求時(shí)間，MAX813L收不到喂狗信號(hào)，其復(fù)位輸出端（RESET）將產(chǎn)生一復(fù)位信號(hào)。當(dāng)程序跑飛時(shí)，程序已無法正常運(yùn)行即不可能在要求的時(shí)間內(nèi)向 MAX813L發(fā)送喂狗信號(hào)，從而看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)復(fù)位，重新返回程序正常運(yùn)行。它與單片機(jī)的連接電路如圖3 所示。3.2 電源電路設(shè)計(jì)汽車報(bào)警器的電源采用汽車蓄電池供電，汽車蓄電池提供12V的直流電壓，12V蓄電池電壓經(jīng)過7805穩(wěn)壓后產(chǎn)生5V電壓，作為汽車報(bào)警器器的主電源。電容C2作為高頻旁路電容，將高頻信號(hào)旁路到地。同樣電容C3為濾波電容，C4為高頻旁路電容。R1為限流電阻，LED1為5V電源指示燈。電源電路原理圖如圖4所示。圖4 電源電路（1）單片機(jī)AT89S51正常工作所需的+5V電壓。該電源電路的輸出電流應(yīng)該不低于100mA，試驗(yàn)證明，當(dāng)電流低于100mA時(shí)，外圍電路不能正常工作，甚至導(dǎo)致單片機(jī)中程序的誤動(dòng)作。（2）報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路正常工作時(shí)所需要的+12V工作電壓。該電壓一方面作為PWM輸出電路的工作電壓，單片機(jī)輸出的矩形波進(jìn)行足夠的放大。另一方面為報(bào)報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路提供正常工作電壓。3.3 遙控模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的遙控模塊主要完成報(bào)警狀態(tài)的切換功能。報(bào)警狀態(tài)的切換功能是當(dāng)用戶在車上時(shí)可以將報(bào)警器設(shè)為撤防狀態(tài)，以免誤操作；當(dāng)用戶離開車時(shí)將報(bào)警器設(shè)為設(shè)防狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無人時(shí)的報(bào)警。本文采用PT2262 /PT2272紅外編碼/解碼芯片組實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遙控功能3。3.3.1 PT2262/PT2272介紹PT2262/PT2272 是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/PT2272 最多可有 12 位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441地址碼,PT2262 最多可有 6 位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，PT2262 不接通電源，其17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262得電工作，其第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。PT2262/PT2272特點(diǎn)：CMOS工藝制造，低功耗；外部元器件少；RC 振蕩電阻 ；工作電壓范圍寬：2.6-15v ；數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位；地址碼最多可達(dá)531441種。（1）編碼芯片PT2262PT2262的外形圖和引腳如圖5所示。圖5 PT2262外形圖和引腳表3 PT2262 管腳說明名稱管腳說 明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空)；D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉Vcc18電源正端（）Vss9電源負(fù)端（）TE14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效；OSC116振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；Dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長。（2）解碼芯片PT2272PT2272的外形圖和引腳如圖6所示。圖6 PT2272外形圖和引腳表4 PT2272 管腳說明名稱管腳說 明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與 2262 一致,否則不解碼D0-D57-8、10-13地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時(shí),只有在地址碼與 2262 一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換Vcc18電源正端（）Vss9電源負(fù)端（）DIN14數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；VT17解碼有效確認(rèn),輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）PT2272 解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L 表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M 表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的 6 和4 表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用 4 路并行數(shù)據(jù)時(shí)（PT2272-M4)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8 位，如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M6)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。在通常使用中，我們一般采用 8 位地址碼和 4 位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路 PT2262 和解碼PT2272 的第18 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3 的8 次方為 6561，所以地址編碼不重復(fù)度為 6561 組，只有發(fā)射端 PT2262 和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用，遙控模塊的生產(chǎn)廠家為了便于生產(chǎn)管理，出廠時(shí)遙控模塊的 PT2262 和PT2272的八位地址編碼端全部懸空，這樣用戶可以很方便選擇各種編碼狀態(tài)，用戶如果想改變地址編碼，只要將 PT2262 和 PT2272 的 18 腳設(shè)置相同即可，例如將發(fā)射機(jī)的 PT2262 的第1 腳接地第 5 腳接正電源，其它引腳懸空，那么接收機(jī)的 PT2272 只要也第 1 腳接地第 5 腳接正電源，其它引腳懸空就能實(shí)現(xiàn)配對(duì)接收。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的 D1D4 端輸出約 4V 互鎖高電平控制號(hào)信，同時(shí) VT 端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。用戶可將這些信號(hào)加一級(jí)放大，便可驅(qū)動(dòng)繼電器、功率三極管等進(jìn)行負(fù)載遙控開關(guān)操縱。3.3.2 遙控控制電路設(shè)計(jì)遙控模塊電路設(shè)計(jì)如圖7和圖8所示。圖7 發(fā)射電路發(fā)射電路如圖7所示，編碼芯片PT2262的發(fā)射位使能端TE始終接地，使數(shù)據(jù)在任何時(shí)刻輸入均有效、當(dāng)按下S1、S2、S3和S4鍵時(shí)，DOUT端正常輸出，不受任何限制。接收電路如圖8所示，紅外接收選用SBX1610。它是紅外放大、解調(diào)一體化組件成品，當(dāng)SBX1610的感光窗接收到由發(fā)射器發(fā)來的紅外線調(diào)制信號(hào)時(shí)，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，從AI的OUT端輸出，經(jīng)三極管VT2放大倒相后，送到解碼芯片PT2272的DIN端，本設(shè)計(jì)的解碼芯片PT2272采用具有鎖存輸出的有PT2272L4芯片，解碼正確時(shí)，VT端輸出。此時(shí)，解碼芯片PT2272L4的數(shù)據(jù)輸出端與編碼芯片PT2262的輸入相一致。本設(shè)計(jì)采用S1作為汽車報(bào)警器的防盜設(shè)置按鍵，任意按下S2、S3和S4中的一個(gè)鍵是汽車報(bào)警器的撤防操作，單片機(jī)定時(shí)檢測(cè)P1.2口線，當(dāng)檢測(cè)到有信號(hào)輸入時(shí)，就停止主程序的循檢工作，再次檢測(cè)到信號(hào)時(shí)恢復(fù)主程序工作。因?yàn)椋到y(tǒng)的遙控電路只用來完成設(shè)防撤防的切換，硬件電路可以簡化。圖8 接收電路3.4 汽車防盜報(bào)警設(shè)計(jì)當(dāng)車輛停放時(shí)，車主用遙控器啟動(dòng)汽車報(bào)警器的防盜設(shè)置，報(bào)警器處于設(shè)防狀態(tài)。如果有人企圖打開車門進(jìn)入車內(nèi)啟動(dòng)汽車時(shí)，汽車報(bào)警器的震動(dòng)傳感器和熱釋電紅外探測(cè)傳感器兩路傳感器同時(shí)采集到警情信號(hào)，經(jīng)與非門電路輸出警情信息給89S51單片機(jī)，單片機(jī)通過判斷處理后，輸出信號(hào)進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)切斷點(diǎn)火系統(tǒng)的電源，并把報(bào)警信息通過無線信號(hào)發(fā)射電路發(fā)給車主報(bào)警；當(dāng)報(bào)警器處于撤防狀態(tài)時(shí)，不響應(yīng)此報(bào)警信息4。本設(shè)計(jì)采用的震動(dòng)傳感器是國產(chǎn)T968A 型“一體化”微震動(dòng)傳感器。國產(chǎn)T968A型“一體化”微震動(dòng)傳感器采用塑料殼封裝，外形如同半個(gè)橢圓體，見圖9（a）所示在外殼正面右上角有一發(fā)光二極管，用作通電指示；左上角有一靈敏度調(diào)節(jié)孔，里面實(shí)際上是一個(gè)微調(diào)電位器，調(diào)節(jié)它的阻值可改變探測(cè)震動(dòng)的靈敏度，以滿足不同場(chǎng)合需求。引出線為一根長約1.2m的雙芯屏蔽線，紅色線接電源“+”極，白色線 為輸出端OUT，屏蔽皮網(wǎng)線（套有一小段黑色塑管）接電源“-”極，T968A的內(nèi)部電路功能框圖見圖9（b）所示，其特點(diǎn)是：靈敏度高，并可隨時(shí)調(diào)節(jié)探側(cè)震動(dòng)的靈敏度，以滿足不同場(chǎng)合需求；能全方位探測(cè)，無死角；輸出為正極性高電平脈沖，能直接與晶體管及數(shù)字邏輯電路接口；外殼小巧堅(jiān)固，能在各種惡劣環(huán)境下使用。T968A的主要電參數(shù)為工作電壓5-12V，靜態(tài)工作電流2.5mA；傳輸方式為正為正極性震動(dòng)脈沖，輸出電平Vcc（工作電壓0）1V，可探測(cè)震動(dòng)的頻率范圍100-3000Hz。圖9 T968A型“一體化”微震動(dòng)傳感器紅外探測(cè)傳感器選用新型熱釋電紅外探測(cè)模塊HN911L。采用新工藝制作的HN911系列紅外傳探測(cè)模塊，由于在結(jié)構(gòu)上采用了微型化、設(shè)計(jì)上突出了對(duì)信號(hào)處理電路和抗干擾能力的改善，其抗干擾性能，特別是在抗電磁波性能方面，得到很大提高。HN911L模塊的靜電流僅為20uA，電源電壓為DC 5V10，電源不大于VDD0.02V,傳感響應(yīng)度大于2500V/W，傳感水平角度大于100，傳感垂直角度大于80。HN911L 內(nèi)電路包括高靈敏度紅外傳感器、放大器、信號(hào)處理電路、輸出電路等。當(dāng)防范區(qū)無人移動(dòng)，即紅外探測(cè)器件沒有接到移動(dòng)人體輻射出的紅外信號(hào)時(shí)，整個(gè)模塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)耗能極少，其輸出端腳呈低電平，腳呈高電平；當(dāng)有人接近汽車進(jìn)入車內(nèi)時(shí)，移動(dòng)人體發(fā)出的紅外線，熱釋電紅外傳感器遙測(cè)移動(dòng)人體發(fā)出的該微熱紅外信號(hào)，送入HN911L，通過放大、濾波后，由比較電路進(jìn)行比價(jià)鑒別，再經(jīng)信號(hào)處理電路處理和延時(shí)后，由驅(qū)動(dòng)級(jí)在輸出端輸出放大后的高、低電平信號(hào)。該模塊中的放大器具有“增益調(diào)節(jié)”功能和溫度補(bǔ)償功能。這主要是考慮到在紅外探測(cè)器工作過程中，周圍環(huán)境的紅外線（波長為0.320m）輻射能量與移動(dòng)人體輻射出的紅外射線一起被接收，當(dāng)空氣升高時(shí)，背景紅外輻射會(huì)增強(qiáng)，將會(huì)影響到對(duì)人體輻射的紅外線（中心波長為811m）的檢測(cè)。設(shè)置溫度補(bǔ)償電路，可使放大器通帶（0.37Hz）內(nèi)的增益隨環(huán)境溫度的升高而自動(dòng)提升，以保證探測(cè)器的溫度穩(wěn)定性。3.5 汽車輪胎欠壓檢測(cè)設(shè)計(jì)汽車在行駛中，若輪胎氣壓不足，則會(huì)導(dǎo)致輪胎磨損加劇、行駛阻力增加、油耗增加。且在緊急制動(dòng)時(shí)，若某側(cè)輪胎壓力偏低，就會(huì)造成車身偏轉(zhuǎn)，甚至釀成事故。如果輪胎氣壓在低于某一設(shè)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，告知駕駛員應(yīng)及時(shí)補(bǔ)氣，對(duì)提高行車安全性和經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義5。3.5.1 汽車輪胎欠壓報(bào)警器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及其解決辦法汽車輪胎欠壓報(bào)警器的設(shè)計(jì)必須解決兩個(gè)難題：一是壓力傳感器的能源，通常壓力傳感器工作時(shí)將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)必須要有電源，電源如果取自汽車交流發(fā)電機(jī)或蓄電池，則需安裝電刷和集電環(huán)組件，因?yàn)檐囕喒ぷ鲿r(shí)是旋轉(zhuǎn)的，如果在車輪上加裝交流發(fā)電機(jī)或安置電池，則其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。二是信號(hào)的傳輸問題，若信號(hào)采用接觸式傳輸，因汽車車輪工作環(huán)境惡劣，這樣勢(shì)必會(huì)降低信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕喝绻捎秒娦盘?hào)發(fā)射和接收方式實(shí)現(xiàn)耦合，則電路復(fù)雜、維護(hù)困難。本文設(shè)計(jì)的汽車輪胎欠壓報(bào)警器，采用輪胎內(nèi)氣體壓力作為動(dòng)力，巧妙地利用輪胎內(nèi)氣壓變化差使彈性元件（彈簧與波紋管組件）產(chǎn)生壓縮和拉伸變化，并使磁鋼產(chǎn)生位移，從而改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，即由輪胎內(nèi)空氣作為傳遞信號(hào)的介質(zhì)，從而減少了動(dòng)力消耗；再利用空間磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)耦合。該汽車輪胎欠壓報(bào)警器，可通過調(diào)整螺釘調(diào)整在0.130.15 MPa 內(nèi)的任一氣壓報(bào)警 ，適用于不同型號(hào)的車輛，試驗(yàn)時(shí)重復(fù)報(bào)警率誤差在50 kPa 以內(nèi)。該種汽車輪胎欠壓報(bào)警器結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠。3.5.2 壓力傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理壓力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖10所示。壓力傳感器固定安裝在汽車輪轂上，隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由接口通過銅管與氣門心連通。當(dāng)輪胎內(nèi)壓力充足時(shí)，在氣體壓力作用下，波紋管和彈簧被壓縮，由導(dǎo)桿帶動(dòng)磁鋼右移；當(dāng)欠壓時(shí)，氣體壓力減少，波紋管與彈簧伸長，通過導(dǎo)桿推動(dòng)磁鋼左移，因此由輪胎內(nèi)氣體的壓力變化可實(shí)現(xiàn)磁鋼的左右移動(dòng)。彈簧的初始?jí)毫梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘來調(diào)節(jié)，整個(gè)工作過程中彈簧始終處于壓縮狀態(tài)，波紋管在輪胎欠壓時(shí)，因彈簧伸長而處于拉伸狀態(tài)；在非欠壓狀態(tài)下，其處于壓縮狀態(tài)2。波紋管和彈簧組件的鋼度為:K = KtK (1)式中；Kt彈簧鋼度Kb 波紋管的鋼度 ,壓縮時(shí)Kb 0 ,拉伸時(shí)Kb 0在欠壓狀態(tài)下，波紋管和彈簧組件的鋼度為:K = Kt-Kb (2)靈敏度S = 1/ K。設(shè)彈簧輸入功率譜密度為 Sx = SO , 彈簧的阻尼系數(shù) C 為常數(shù) , 則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：H(i)=K（K+iC） (3)圖10 汽車輪胎欠壓報(bào)警器壓力傳感器結(jié)構(gòu) 3.5.3 霍爾效應(yīng)開關(guān)霍爾效應(yīng)開關(guān)固定安裝在制動(dòng)底板上，霍爾元件與壓力傳感器中磁鋼的安裝距離為35mm?；魻栃?yīng)開關(guān)工作原理圖如圖11所示。圖11中H為霍爾元件， A為運(yùn)算放大器，D為觸發(fā)器，R為溫度補(bǔ)償電阻。R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于霍爾元件輸入電阻，這樣溫度變化時(shí)，霍爾元件控制電流幾乎不變?；魻栯妱?shì) En = KHBI（KH為霍爾常數(shù)），控制電流不變時(shí)，霍爾電勢(shì) En 正比于磁鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。當(dāng)輪胎氣壓低于某一設(shè)定值時(shí)，磁鋼移向霍爾元件 ，從而產(chǎn)生電壓輸出。輸出的電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器A放大，并由觸發(fā)器D將其轉(zhuǎn)移變?yōu)槊}沖信號(hào)輸出，使三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，再將三極管輸出的信號(hào)給單片機(jī)；也可使揚(yáng)聲器工作發(fā)出報(bào)警信號(hào)，告知駕駛員應(yīng)及時(shí)補(bǔ)氣。觸發(fā)器D可保證三極管可靠地工作在開關(guān)狀態(tài)。圖11 霍爾開關(guān)工作原理對(duì)輪胎欠壓的檢測(cè)，采用由特制壓力傳感器和霍爾效應(yīng)開關(guān)組合實(shí)現(xiàn)檢測(cè) 。它們的原理為，讓輪胎內(nèi)氣壓變化作為動(dòng)力，通過壓力傳感器中的彈簧與波紋管組件壓縮、拉伸，使磁鋼產(chǎn)生位移，以改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，再利用空間磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)耦合。在控制電流不變時(shí)，霍爾電勢(shì)正比于磁鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度。當(dāng)輪胎氣壓低于某一設(shè)定值時(shí)，磁鋼移向霍爾元件，霍爾元件產(chǎn)生輸出電壓信號(hào)。輸出電壓信號(hào)經(jīng)放大器放大輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并由A/D 轉(zhuǎn)換器將信號(hào)傳送給AT89S51單片機(jī)。壓力傳感器固定安裝在汽車輪轂上，隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由接口通過銅管與氣門芯連通。而霍爾效應(yīng)開關(guān)固定安裝在制動(dòng)底板上，霍爾元件與壓力傳感器中磁鋼的安裝距離為35mm。3.6 冷卻系統(tǒng)溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)目前, 汽車上用溫度傳感器有熱電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點(diǎn), 其應(yīng)用場(chǎng)合也略有區(qū)別。熱電阻式溫度傳感器測(cè)量精度高, 穩(wěn)定性好。熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高, 響應(yīng)特性好, 但線性差, 適應(yīng)溫度較低。熱電偶式溫度傳感器的精度高,測(cè)量溫度范圍寬, 但需要配合放大器和冷端處理一起使用6。 本系統(tǒng)采用的是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)度數(shù)，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DSl8B20數(shù)字溫度計(jì)提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機(jī)CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)。DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)DSl8B20在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè)DSl8B20可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的測(cè)量范圍從-55攝氏度到+125攝氏度，增量值為0.5攝氏度，可在ls(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。每一個(gè)DSl8B20包括一個(gè)唯一的64位長的序號(hào)，該序號(hào)值存放在DSl8B20內(nèi)部的ROM(只讀存貯器)中。開始8位是產(chǎn)品類型編(DSl8B20編碼均為10H)。接著的48位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)。最后8位是前面56位的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼。DSl8B20中還有用于存儲(chǔ)測(cè)得的溫度值的兩個(gè)8位存貯器RAM，編號(hào)為0號(hào)和1號(hào)。1號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù)(攝氏度)，則1號(hào)存貯器8位全為1，否則全為0。0號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，LSB(最低位)的1表示0.5攝氏度。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以2就得到被測(cè)溫度值(-55攝氏度-125攝氏度)。每只D518B20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長，采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快 。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖12所示。圖12 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式RAM）、用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值TH和TL的觸發(fā)器、存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器8部分。DS18S20既可以采用寄生供電，也可以采用外部5 V電源供電，本電路的設(shè)計(jì)采用的是外部5 V電源供電。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。64位激光ROM的結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UCC、GND接地，I/O接單片機(jī)I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5k左右的上拉電阻。CPU對(duì)DS18B20的訪問流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。其軟件設(shè)置程序的流程圖如圖13所示。DS18B20把檢測(cè)到的溫度信號(hào)輸入單片機(jī) AT89S51的P1.3口。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱及正常工作時(shí)，檢測(cè)到數(shù)據(jù)與單片機(jī)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存放的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若小于參考值，報(bào)警電路無聲光報(bào)警。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常，檢測(cè)的水溫?cái)?shù)據(jù)超過參考值時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。發(fā)復(fù)位信號(hào)發(fā)ROM命令依次讀出N個(gè)DS18B20的機(jī)器碼發(fā)匹配命令（55H）發(fā)轉(zhuǎn)換命令（44H）發(fā)讀RAM的低9位值命令求補(bǔ)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制并除以2保存N置P1.0為高電平且大于2S全部轉(zhuǎn)換完了嗎？Y返回圖13 DS18B20的軟件設(shè)置程序3.7 報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路、切斷點(diǎn)火系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)聲音報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器組成，該報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路是以分立元件組成的多諧自激振蕩升壓電路，其電路原理圖如圖14所示。圖14 聲報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng)89S51的P2.0有信號(hào)變化時(shí)，送入本報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)Q1基極輸入，如果信號(hào)電壓達(dá)到三極管Q1導(dǎo)通放大條件，Q1開始工作，集電極輸出電平通過C2耦合到Q2的基極，使Q2進(jìn)入工作狀態(tài)，同時(shí)Q2集電極輸出電壓通過C1耦合到Q1基極，完成自激振蕩。Q3和Q4的工作原理與Q1和Q2的工作原理是一樣的，Q4的集電極同時(shí)輸出信號(hào)電壓加在由Q5和Q6組成的NPN復(fù)合三極管上，對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行高倍放大，送入升壓變壓器初級(jí)，耦合到次級(jí)加給揚(yáng)聲器，產(chǎn)生大功率報(bào)警聲音。光報(bào)警電路、切斷點(diǎn)火系統(tǒng)電源電路如圖15所示，發(fā)光二極管D3-D5分別與單片機(jī)的P2.1-P2.3端口相連，D3表示防盜報(bào)警；D4表示汽車輪胎欠壓報(bào)警；D5表示汽車?yán)鋮s系統(tǒng)溫度報(bào)警；切斷點(diǎn)火系統(tǒng)和控制油路由單片機(jī)控制繼電器KM1，通過繼電器KM1的觸點(diǎn)的開關(guān)和閉合實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車點(diǎn)火系統(tǒng)和控制油路的控制。圖15 光報(bào)警電路、切斷點(diǎn)火系統(tǒng)和控制油路3.8 無線報(bào)警設(shè)計(jì)無線信號(hào)發(fā)射電路的設(shè)計(jì)以MICRF102 為核心,如圖16所示。MICRF102是Micrel公司推出的一個(gè)單片UHF ASK發(fā)射器，MICRF102 采用SOP(M) - 8 封裝,芯片內(nèi)包括由基準(zhǔn)振蕩器、相位檢波器、分頻器、帶通濾波器、壓控振蕩器構(gòu)成的合成器;發(fā)射偏置控制;RF 功率放大器;無線調(diào)諧控制和變?nèi)荻O管等電路,是一個(gè)真正的“數(shù)據(jù)輸入- 無線輸出”的單片無線發(fā)射器件。由它給駕駛員發(fā)送無線信號(hào)。UHF合成器產(chǎn)生載頻和正交信號(hào)輸出。輸入相位信號(hào)（I）用來驅(qū)動(dòng)RF功率放大器。