[學(xué)士]基于單片機(jī)的雙向防盜器設(shè)計(jì)_secret

1、 雙向防盜器設(shè)計(jì)【摘要】隨著人們生活水平的提高，電動(dòng)自行車已逐步進(jìn)入家庭，對(duì)電動(dòng)車防盜的要求也越來越高，并且無線技術(shù)的不斷發(fā)展，使得防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加靈活、安全、方便、可靠。我的設(shè)計(jì)主要介紹基于LPC930單片機(jī)和TDA5255無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)的雙向電動(dòng)自行車防盜系統(tǒng)，分遙控器和主機(jī)設(shè)計(jì)兩部分。遙控器和主機(jī)進(jìn)行半雙工的通信，遙控器控制主機(jī)的狀態(tài)，包括設(shè)防 、解除、尋車等，還具有與主機(jī)同步報(bào)警的功能；主機(jī)能夠檢測(cè)多個(gè)觸發(fā)源自動(dòng)報(bào)警并且同步通知遙控器，能根據(jù)遙控器的設(shè)定執(zhí)行相應(yīng)的功能，還具有自動(dòng)上下鎖、中控鎖自動(dòng)化、自動(dòng)恢復(fù)、緊急解除等功能。自定義無線通信協(xié)議，協(xié)議數(shù)據(jù)采用PWM編碼，使用 FSK

2、調(diào)制和解調(diào)方式。軟件實(shí)現(xiàn)采用C語(yǔ)言編程和Keil編譯環(huán)境?！娟P(guān)鍵詞】LPC930、TDA5255、PWM、FSK調(diào)制和解調(diào)第1章 引言6第2章 防盜器系統(tǒng)要求82.1防盜器主機(jī)指標(biāo)要求82.1.1主機(jī)基本要求82.1.2主機(jī)擴(kuò)展功能要求102.2遙控器指標(biāo)要求102.2.1遙控器基本要求10第3章 系統(tǒng)方案選擇133.1核心控件MCU133.2無線通信模塊143.3通信協(xié)議143.3.1PWM編碼格式153.3.2字節(jié)的發(fā)送格式173.3.3數(shù)據(jù)幀格式173.3.4幀的發(fā)送接收時(shí)間計(jì)算19第4章 無線通信模塊設(shè)計(jì)204.1TDA5255芯片介紹204.1.1總體描述204.1.2功能模塊介紹2

3、14.1.3FSK調(diào)制234.1.4FSK解調(diào)234.1.5節(jié)電控制254.1.6信號(hào)檢測(cè)和低電壓檢測(cè)254.1.7TDA5255的時(shí)間特性274.2基于TDA5255的高頻模塊設(shè)計(jì)284.2.1高頻模塊的總體框圖284.2.2高頻模塊發(fā)射電路284.2.3高頻模塊接收電路29第5章 遙控器設(shè)計(jì)315.1硬件設(shè)計(jì)315.1.1總體硬件設(shè)計(jì)框圖315.1.2電源設(shè)計(jì)315.1.3核心控制單元MCU設(shè)計(jì)325.1.4無線收發(fā)模塊375.1.5ICP下載電路385.1.6遙控器的總體硬件電路405.2軟件設(shè)計(jì)405.2.1軟件的設(shè)計(jì)要求415.2.2軟件設(shè)計(jì)的總體流程框圖415.2.3系統(tǒng)初始化43

4、5.2.4按鍵處理程序455.2.5數(shù)據(jù)的發(fā)送編碼485.2.6數(shù)據(jù)的接收解碼505.2.7數(shù)據(jù)的校驗(yàn)535.2.8系統(tǒng)狀態(tài)處理565.2.9功能函數(shù)控制575.2.10接收數(shù)據(jù)的處理62第6章 防盜器主機(jī)的設(shè)計(jì)646.1主機(jī)的硬件設(shè)計(jì)646.1.1總體硬件設(shè)計(jì)框圖646.1.2電源的設(shè)計(jì)646.1.3傳感器檢測(cè)電路656.1.4繼電器控制電路696.1.5聲音報(bào)警控制電路706.1.6核心控件MCU電路716.2主機(jī)軟件設(shè)計(jì)736.2.1軟件設(shè)計(jì)總體流程圖736.2.2全局狀態(tài)寄存器介紹746.2.3數(shù)據(jù)的傳輸766.2.4接收數(shù)據(jù)的處理766.2.5傳感器檢測(cè)806.2.6報(bào)警輸出866.

5、2.7掉電狀態(tài)記憶91第7章 系統(tǒng)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析937.1通信協(xié)議的數(shù)據(jù)測(cè)試與分析937.2遙控器功耗的測(cè)量與分析947.3主機(jī)功率測(cè)試與分析957.4防盜器功能測(cè)試96第8章 結(jié)束語(yǔ)100致 謝102參考文獻(xiàn)103第1章 引言20世紀(jì)90年代以來，電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得電子信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有效的應(yīng)用于汽車防盜技術(shù)，促進(jìn)了電動(dòng)自行車防盜技術(shù)的高度智能化、功能多樣化。隨著電動(dòng)自行車電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)自行車防盜設(shè)備按其結(jié)構(gòu)與功能可分四大類：機(jī)械類、電子式、芯片式和網(wǎng)絡(luò)式。機(jī)械類防盜器是最簡(jiǎn)單最廉價(jià)的一種，主要分為方向盤鎖和排擋鎖兩大

6、類，其原理是將轉(zhuǎn)向盤和控制踏板或擋柄鎖住，其價(jià)格便宜，安裝簡(jiǎn)便，但是防盜不徹底，每次拆裝麻煩。電子式是時(shí)下最流行而且銷售量最大的防盜器，下面我將電子式防盜過程講解如下：當(dāng)有人盜取或接觸電動(dòng)自行車時(shí)，警報(bào)器都會(huì)發(fā)出警報(bào)聲引起車主及他人的注意，當(dāng)自己想要駕駛電動(dòng)自行車是，車主只需要通過袖珍的遙控器，經(jīng)過紅外線對(duì)電動(dòng)自行車的控制，就可以達(dá)到解鎖的目的。電子式防盜系統(tǒng)是一個(gè)半雙工通信的雙向汽車防盜系統(tǒng)，以飛利浦公司的LPC930單片機(jī)為主控器，它的速度6倍于標(biāo)準(zhǔn)的80C51，而且有許多的特殊功能，為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的帶來極大方便。遙控器和主機(jī)是交互工作，必須有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，確保通信的可靠，所以通信協(xié)議的確

7、定是一大難點(diǎn)，本系統(tǒng)協(xié)議數(shù)據(jù)采用PWM編碼，使用 FSK調(diào)制和解調(diào)方式，編碼和解碼都通過C語(yǔ)言的編程來實(shí)現(xiàn)。遙控器和主機(jī)都有大量的功能，主機(jī)實(shí)現(xiàn)了防盜報(bào)警功能，遙控器以按鍵作為第一響應(yīng)輸入，根據(jù)按鍵的不同以及時(shí)間的長(zhǎng)短來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)，并且當(dāng)主機(jī)報(bào)警時(shí)遙控器同步報(bào)警，還具有低功耗控制、低電壓檢測(cè)、信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)等功能。第2章 防盜器系統(tǒng)要求2.1 防盜器主機(jī)指標(biāo)要求2.1.1 主機(jī)基本要求1. ID學(xué)習(xí)主機(jī)沒有自身ID，但是要求可以學(xué)習(xí)2個(gè)遙控器，即記憶2個(gè)ID號(hào)，ID號(hào)必須20位以上。主機(jī)學(xué)習(xí)2個(gè)遙控器后，2個(gè)遙控器均可以遙控器主機(jī)，包括交替操控。2. 斷電記憶上電后系統(tǒng)等待4秒緩沖時(shí)間，4秒

8、內(nèi)如過沒有按鍵情況下，則根據(jù)前次斷電的狀態(tài)進(jìn)行工作，默認(rèn)狀態(tài)為解除防盜系統(tǒng)狀態(tài)。3. 聲光警戒設(shè)定停車拔下ACC鎖匙，當(dāng)自行車熄火以想要鎖住，短按一次“設(shè)定”鍵，車體上鎖,主機(jī)LED燈閃爍，方向燈閃亮一次，喇叭響一Bi聲，進(jìn)入聲光警戒狀態(tài)。4. 靜音警戒設(shè)定停車拔下ACC鎖匙，車門關(guān)好后，短按一次“靜音”鍵，車門上鎖,主機(jī)LED燈閃爍，方向燈閃亮一次，喇叭不響，進(jìn)入靜音警戒狀態(tài)。5. 報(bào)警報(bào)警包括ACC報(bào)警、邊門報(bào)警（等同腳剎報(bào)警）、振動(dòng)報(bào)警，任何一個(gè)觸發(fā)源觸發(fā)報(bào)警后，主機(jī)喇叭報(bào)警32秒，方向燈閃爍，車輛無法啟動(dòng)。報(bào)警后防盜系統(tǒng)回到報(bào)警前的防盜狀態(tài)。6. 報(bào)警暫停在主機(jī)報(bào)警時(shí)，按遙控器“設(shè)定”

9、鍵或“靜音”鍵，可暫停報(bào)警，同時(shí)防盜系統(tǒng)恢復(fù)到原先的防盜狀態(tài)。7. 解除防盜聲光防盜警戒中，按一下“設(shè)定”鍵，車門開鎖，主機(jī)方向燈閃亮二次，喇叭響B(tài)i聲二次，防盜系統(tǒng)退出警戒狀態(tài)，警戒解除。8. 緊急解除當(dāng)防盜器進(jìn)入緊急報(bào)警時(shí),遇遙控器丟失或意外損壞,此時(shí)將車門打開，踩住腳剎踩，ACC置ON,后同時(shí)將緊急按鈕短按三次,最后一次按住2秒或以上,主機(jī)會(huì)自動(dòng)解除報(bào)警，進(jìn)入緊急解除狀態(tài)后，主機(jī)LED燈閃亮，指示進(jìn)入緊急解除狀態(tài)，未解除此狀態(tài)時(shí)不能進(jìn)行設(shè)定，此時(shí)按遙控器“解除”鍵可解除此狀態(tài)或另配遙控器進(jìn)行學(xué)習(xí)后會(huì)自動(dòng)解除此狀態(tài)。9. 自動(dòng)恢復(fù)防盜警戒狀態(tài)，按“解除”鍵，警戒解除，如25秒內(nèi)車門未打開，

10、防盜系統(tǒng)視作誤解除，會(huì)自動(dòng)回復(fù)到原防盜警戒狀態(tài)，且遙控器有上鎖時(shí)的回傳音，提示已處在警戒狀態(tài)。10. LED警示燈警戒設(shè)定后，LED警示燈間隔2秒快閃2次，向車主提示已進(jìn)入防盜警戒狀態(tài)，并向他人警示本車正處于防盜警戒中；警戒中振動(dòng)或位移觸發(fā)后，在報(bào)警過程中LED警示燈連續(xù)快閃，觸發(fā)報(bào)警完后，LED警示燈間隔2秒快閃4次，直到解除警戒并開車門清除后才消失，向車主提示車輛被觸發(fā)過；警戒中開門、Acc置ON、踩腳剎狀態(tài)觸發(fā)報(bào)警后，LED警示燈會(huì)連續(xù)快閃不停，直到解除警戒并開車門清除后才消失。11. 功耗要求平均功耗小于 25mA 12V 2.1.2 遙控器基本要求12. 遙控器出廠必須帶有唯一的ID

11、號(hào)，ID號(hào)必須20位以上。13. 遙控器系統(tǒng)使用鋰離子電池，電池電壓3.7V，容量150mAh。 遙控器除高頻板模塊外（Pwd、RFDat、BusSDA、BusSCL、BusRst、Rx/Tx、 Txen）， 還需要連接7個(gè)LED作為報(bào)警提示需要，7個(gè)LED指示狀態(tài)分別為：警戒、天線、振動(dòng)觸發(fā)、ACC觸發(fā)、邊門觸發(fā)、尾門、電池容量；以及一個(gè)振動(dòng)電機(jī)作為報(bào)警提示用；此外還需要一個(gè)交流蜂鳴器，同樣作為報(bào)警提示用以及回傳音樂等作用；最后就是遙控器的按鍵，目前要求3個(gè)按鍵：設(shè)定鍵、解除鍵、靜音鍵。14. 報(bào)警響應(yīng)功能當(dāng)防盜器主機(jī)在警戒狀態(tài)下被某個(gè)傳感器觸發(fā)引起報(bào)警時(shí)，在監(jiān)控有效范圍內(nèi)（遙控器能清晰接收

12、主機(jī)信號(hào)范圍）遙控器必須及時(shí)報(bào)警，點(diǎn)亮相應(yīng)LED作為指示；如果同時(shí)多個(gè)傳感器觸發(fā)，則把相應(yīng)的LED均點(diǎn)亮報(bào)警指示。如果車主沒有按鍵停止，則報(bào)警時(shí)間為30秒。但是，如果在30秒內(nèi)又接收到另外的報(bào)警信號(hào)，則必須重新報(bào)警15. 報(bào)警停止功能防盜器器主機(jī)在報(bào)警過程中，短按“設(shè)定”鍵、短按“靜音”鍵、長(zhǎng)按“設(shè)定”鍵、長(zhǎng)按“靜音”鍵均可中止防盜器報(bào)警；如果按解除鍵則防盜器主機(jī)停止報(bào)警同時(shí)立刻解除防盜器系統(tǒng)。2.1.3 防盜器遙控器擴(kuò)展功能要求16. 監(jiān)控范圍指示在防盜系統(tǒng)處于警戒狀態(tài)下，如果遙控器在能接收主機(jī)信號(hào)的范圍內(nèi)，遙控器必須維持2秒閃爍警戒示意LED，有聲警戒2秒閃爍2次，無聲警戒2秒閃爍1次。容

13、許滯后時(shí)間為2分鐘。第3章 系統(tǒng)方案選擇3.1 核心控件MCU本系統(tǒng)對(duì)于速度要求不高，不需要高速器件（例如FPGA、CPLD、DSP等）作為核心控件，這樣有利于降低成本，這里采用單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)需要的功能?？紤]到功能實(shí)現(xiàn)的難易程度以及指標(biāo)要求，我們選擇了LPC900系列的單片機(jī)。LPC900 系列單片機(jī)是PHILIPS公司生產(chǎn)的一款基于80C51內(nèi)核的高速、低功耗Flash 單片機(jī)，集成了字節(jié)方式的I2C總線、SPI接口、UART通信接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、A/D轉(zhuǎn)換器、ISP/IAP在線編程和遠(yuǎn)程編程方式等一系列有特色的功能部件，這些有特色的功能部件給本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來非常大的方便，而且節(jié)省了很多的外

14、圍電路的設(shè)計(jì)，性價(jià)比相當(dāng)?shù)母摺Ｋ捎昧烁咝阅艿奶幚砥鹘Y(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時(shí)間只需2到4個(gè)時(shí)鐘，當(dāng)操作頻率為12MHz 時(shí)，除乘、除法指令外，高速80C51的指令執(zhí)行時(shí)間為167333ns，在同一時(shí)鐘下，其速度為標(biāo)準(zhǔn)80C51器件的6倍。針對(duì)于本設(shè)計(jì)，LPC900 單片機(jī)能夠提供的特殊功能：Ø 片內(nèi)高精度的RC振蕩器，無需額外的晶振為系統(tǒng)提供時(shí)鐘輸入；Ø 片內(nèi)有上電復(fù)位功能，還具有軟件復(fù)位功能，無需額外的復(fù)位器件；Ø 低電壓復(fù)位（掉電檢測(cè)）功能可在電源故障時(shí)使系統(tǒng)安全關(guān)閉，無需外圍電源監(jiān)控器件；Ø 片內(nèi)Flash存貯器可以通過IAP在系統(tǒng)編程，可以隨時(shí)保存獲取的

15、信息，如ID、密碼等，掉電不遺失；Ø 內(nèi)部還具有E2PROM 的芯片，無需外擴(kuò)E2PORM 存儲(chǔ)器；Ø 可編程I/O口具有多種模式，外部驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)靈活方便；Ø 可設(shè)置多個(gè)鍵盤中斷源，提高的按鍵響應(yīng)的實(shí)時(shí)性；Ø 輸入口具有硬件干擾抑制電路，無需復(fù)雜的輸入信號(hào)處理電路；Ø 具有三種節(jié)電模式，多個(gè)喚醒中斷源（外部中斷、RTC系統(tǒng)時(shí)鐘中斷、鍵盤中斷），對(duì)于低功耗設(shè)計(jì)有很大的幫助。基于以上的特點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇了LPC900系列單片機(jī)中的LPC930作為主控制器，不僅減少了很多的外圍電路設(shè)計(jì)，減小了系統(tǒng)的體積（對(duì)于遙控器非常有必要）；另外它的低功耗處理使得

16、系統(tǒng)更加節(jié)電，對(duì)于防盜器的設(shè)計(jì)來說非常的重要，這樣可以將性價(jià)比達(dá)到最高。第4章 遙控器設(shè)計(jì)4.1 硬件設(shè)計(jì)4.1.1 總體硬件設(shè)計(jì)框圖遙控器的設(shè)計(jì)采用LPC930單片機(jī)作為主控部分，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)編解碼、信號(hào)的接收和發(fā)射、外圍電路的控制、以及與TDA5255的通信等；以按鍵作為主控輸入，具有第一響應(yīng)時(shí)間，以主機(jī)的報(bào)警信號(hào)作為第二輸入，實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警信號(hào)，并有相應(yīng)的提示。系統(tǒng)總體框如圖 5.1所示。圖 4.1系統(tǒng)總體框圖4.1.2 電源設(shè)計(jì)電源采用4.2V的鋰電池供電，由于CPU采用是PHILIPS單片機(jī)LPC900系列，它的工作電壓是2.43.6V，因此需要降壓處理，如圖 5.2鋰電池接口P

17、OWER 4.2V輸入，通過SPX1117變壓模塊變壓到3.3V（原理圖中標(biāo)有3.3V都是取于SPX1117變壓模塊變壓后的電壓）進(jìn)行供電。圖中還包含了C1、C2、C3、C4組成的濾波穩(wěn)定電壓電路，也就是術(shù)語(yǔ)所說的“退耦電容”。如果電路突然需要大量的電量時(shí)，而同時(shí)電壓因此而下降時(shí)，電容器就會(huì)釋放存儲(chǔ)的電量來維持電壓（電容器可以減緩幾毫秒內(nèi)電壓的快速下降，這足以克服電壓下降帶來的問題）。當(dāng)電路不再需要大量的電量時(shí)，電容器會(huì)自動(dòng)充電。這種用途的電容器就叫做“退耦電容”。而且“退耦電容”還可以濾除電源電壓中一些毛刺高頻量，在電源的輸入部分以及電路中需要用到電源的地方加上這連個(gè)電容，可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的

18、作用，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。我們?cè)賮斫榻B一下SPX1117，它是由Sipex公司生產(chǎn)的電源穩(wěn)壓模塊。SPX1117可以提供0.8A穩(wěn)定輸出電流和1A穩(wěn)定峰值電流，輸入電壓最大值是20V，而且有3端可調(diào)節(jié)（電壓可選：1.5V，1.8V，2.5V，2.85V，3.0V，3.3V及5V）有一個(gè)較寬的電壓范圍和標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，各方面性能參數(shù)都達(dá)到要求，外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，成本底。SPX1117有很低的靜態(tài)電流，在滿負(fù)載時(shí)其低壓差僅為1.1V。當(dāng)輸出電流減少時(shí)，靜態(tài)電流隨負(fù)載變化，并提高效率。圖 4.2電源設(shè)計(jì)4.1.3 核心控制單元MCU設(shè)計(jì)4.1.4 軟件的設(shè)計(jì)要求根據(jù)本系統(tǒng)的要求，軟件的實(shí)現(xiàn)用C語(yǔ)

19、言編寫，采用KEIL的編譯環(huán)境，遙控器軟件編寫時(shí)特別要注意的幾點(diǎn)要求：1功能要求這是前提，程序的編寫以此為中心，功能要求包括前面介紹的防盜、解除、設(shè)定等控制主機(jī)的部分，還有些附加的功能，有音樂的產(chǎn)生、振動(dòng)的提示、LED的閃爍等。2功耗要求功耗是必須考慮的問題，本系統(tǒng)采用的4.2V，150mA的鋰電池供電，靜態(tài)功耗要求小于20uA，按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)充一次電在待機(jī)狀態(tài)下可以使用7500個(gè)小時(shí)，所以在硬件的選型中，選擇了具有節(jié)電模式的器件，包括無線收發(fā)模塊和單片機(jī)，它們都必須處在間隙工作狀態(tài)才能達(dá)到這個(gè)要求3按鍵要求遙控器是給用戶使用的，手感非常重要，不能有按鍵遲鈍的感覺，所以在程序的設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考

20、慮按鍵的實(shí)時(shí)響應(yīng)，同時(shí)也要執(zhí)行相應(yīng)的功能。4協(xié)議要求無線收發(fā)模塊的通信協(xié)議需要自己來定制，協(xié)議不僅需要通信的可行性，又要保證安全可靠，接收和發(fā)射只能針對(duì)于同一種格式。其中難點(diǎn)在于準(zhǔn)確性和同步，所謂準(zhǔn)確性就是接收到的數(shù)據(jù)必須和發(fā)送的數(shù)據(jù)一致，所謂同步是指接收必須能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)到一幀數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束，以及它們之間的每位數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束。第5章 防盜器主機(jī)的設(shè)計(jì)5.1 主機(jī)的硬件設(shè)計(jì)5.1.1 總體硬件設(shè)計(jì)框圖5.1.2 電源的設(shè)計(jì)Error! Reference source not found.為雙向防盜器主機(jī)部分電路圖，電源芯片使用的SPX1117穩(wěn)壓器，具體介紹見遙控器設(shè)計(jì)5.1.2電源設(shè)計(jì)

21、電路輸入接+12V的直流電壓，經(jīng)過二極管D1和電容C2，C3組成的降壓濾波環(huán)節(jié)得到11V電壓，再經(jīng)過一階RC濾波和穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后作為SPX1117的輸入電壓，輸出3.3V電壓。圖中R3是壓敏電阻， 壓敏電阻的最大特點(diǎn)是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閥值UN時(shí)，流過它的電流極小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門，當(dāng)電壓超過UN時(shí)，流過它的電流激增，相當(dāng)于閥門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓，保護(hù)電路免受過電壓的損害。2ACC檢測(cè)電路圖 6.1為ACC檢測(cè)電路，其中A點(diǎn)接ACC傳感器，B點(diǎn)接單片機(jī)。 電路工作原理如下:Ø ACC未被插入，A和B點(diǎn)均為低電平。Ø ACC插入后

22、，A和B點(diǎn)均變?yōu)楦唠娖健D中R47，R12，C9和C22組成RC濾波電路，過濾毛刺脈沖，確保電路檢測(cè)具有一定的抗干性。圖 5.1 ACC檢測(cè)電路3振動(dòng)檢測(cè)圖 6.2為振動(dòng)檢測(cè)電路， 其中A點(diǎn)接振動(dòng)檢測(cè)傳感器，B點(diǎn)接單片機(jī)。 電路工作原理如下:Ø 當(dāng)檢測(cè)到振動(dòng)時(shí)，A變?yōu)榈碗娖?，D11導(dǎo)通，C3和R6組成的RC電路通過D11迅速放電，使得B點(diǎn)迅速變?yōu)榈碗娖健?#216; C3兩端電壓不能跳變，因而利用此特性將振動(dòng)產(chǎn)生的低電平毛刺脈沖過濾，確保準(zhǔn)確檢測(cè)振動(dòng)跳變信號(hào)。R510KR6100KD111N5819C3104uF3.6vBA圖 5.2振動(dòng)檢測(cè)電路5.1.3 繼電器控制電路由于單片機(jī)I

23、O口驅(qū)動(dòng)能力有限，最大只能提供20mA電流，不足以驅(qū)動(dòng)繼電器工作，為此將單片機(jī)IO口輸出信號(hào)通過ULN2003放大后再驅(qū)動(dòng)繼電器工作。ULN2003是由七個(gè)NPN達(dá)林頓管組成的晶體管陣列，每個(gè)達(dá)林頓管提供最大500mA，50V電壓輸出，而且兼容TTL和COMS電平輸入，專用于驅(qū)動(dòng)繼電器工作。圖 6.3是單片機(jī)通過ULN2003驅(qū)動(dòng)繼電器工作的具體原理圖。 電路工作原理如下:Ø INPUT與單片機(jī)IO相連，單片機(jī)IO設(shè)置為推挽輸出，確保有足夠能力驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓管。Ø 當(dāng)INPUT輸出高電平時(shí)，OUTPUTC輸出為低電平，11V電源通過繼電器向達(dá)林頓管集電極灌電流，驅(qū)動(dòng)繼電器工作。

24、Ø 在INPUT輸入端恢復(fù)低電平時(shí)，達(dá)林頓管集電極截至，OUTPUTC變?yōu)楦唠娖?。由于繼電器存在電感作用，因此繼電器電感端與D3組成泄放電路，及時(shí)釋放剩余電荷。圖中D1和D2都是起到保護(hù)達(dá)林頓管作用。圖 5.3單片機(jī)通過ULN2003驅(qū)動(dòng)繼電器工作的具體原理圖5.1.4 聲音報(bào)警控制電路RT0100是一個(gè)可以產(chǎn)生單一報(bào)聲的晶體電路。工作電壓2-5V，CMOS技術(shù)制造，內(nèi)建RC振蕩電路，低靜態(tài)電流。1、2腳是振蕩電路輸入；3腳控制7、8腳頻率的輸出，如果接低則不輸出頻率，如果接高輸出； 4腳為地端；7、8報(bào)警信號(hào)頻率輸出端，可接兩個(gè)報(bào)警源；6腳電源，并通過單片機(jī)的引腳SP來控制；5腳懸

25、空。圖 5.4 聲音報(bào)警控制電路5.1.5 核心控件MCU電路核心控件還是采用LPC930單片機(jī)，負(fù)責(zé)高頻信號(hào)的收發(fā)，報(bào)警輸出控制，傳感器信號(hào)的輸入等，LPC930的介紹見5.1.3節(jié)5.1.6 軟件設(shè)計(jì)總體流程圖主機(jī)的軟件部分主要包括無線數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)處理并回傳、傳感器檢測(cè)、報(bào)警輸出并回傳四部分組成，總體的流程框圖如圖 6.5所示：圖 5.5 主機(jī)軟件設(shè)計(jì)總體流程圖傳感器檢測(cè)傳感器檢測(cè)主要有傳感器觸發(fā)檢測(cè)和傳感器損壞檢測(cè)兩部分組成。當(dāng)檢測(cè)到傳感器被觸發(fā)時(shí)，主機(jī)報(bào)警，同時(shí)更新遙控器狀態(tài)，提醒車主汽車被觸發(fā)。對(duì)于傳感器檢測(cè)必須除抖動(dòng)，因?yàn)閷?duì)于像ACC被觸發(fā)同時(shí)，可能會(huì)觸發(fā)振動(dòng)，造成不能準(zhǔn)確檢測(cè)

26、ACC觸發(fā)，只檢測(cè)到振動(dòng)觸發(fā)。如果檢測(cè)到某觸發(fā)點(diǎn)長(zhǎng)期被觸發(fā)，防盜系統(tǒng)只報(bào)警4分鐘后停止報(bào)警。在其它傳感器被觸發(fā)時(shí)重新檢測(cè)所有觸發(fā)點(diǎn)，此時(shí)仍檢測(cè)到某一檢測(cè)點(diǎn)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間被觸發(fā)，又報(bào)警4分鐘，同時(shí)向遙控器發(fā)送傳感器損壞信息。檢測(cè)只能在汽車處于設(shè)防而且沒有被標(biāo)記為緊急解除或防盜屏蔽或自動(dòng)恢復(fù)下進(jìn)行。檢測(cè)部分總體框圖以及各部分見圖 5.6 傳感器檢測(cè)5.1.7 報(bào)警輸出報(bào)警輸出主要根據(jù)狀態(tài)寄存器STATUS，檢測(cè)狀態(tài)寄存器D_STATUS和全局定時(shí)計(jì)數(shù)器COUNT輸出相關(guān)的報(bào)警信號(hào)以及提示信號(hào)，但是某些報(bào)警信號(hào)或者提示信號(hào)是要連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間輸出的，例如觸發(fā)報(bào)警時(shí)叭要鳴響30秒后自動(dòng)熄滅，LED要不斷閃爍。根

27、據(jù)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖，在相鄰的兩次報(bào)警輸出之間將執(zhí)行數(shù)據(jù)幀的接收和校驗(yàn)，每次數(shù)據(jù)幀接收和校驗(yàn)時(shí)間是比較固定的，因此利用這段時(shí)間配合全局計(jì)數(shù)寄存器COUNT，可以做到定時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)有限時(shí)間報(bào)警。Error! Reference source not found.是報(bào)警輸出整體框圖。對(duì)于主機(jī)的多種狀態(tài)，報(bào)警輸出是有優(yōu)先級(jí)別的，順序如下：Ø 緊急解除Ø 自動(dòng)恢復(fù)Ø 防盜屏蔽Ø 傳感器損壞或者被觸發(fā)Ø 尋車1緊急解除緊急解除報(bào)警輸出擁有最高的優(yōu)先級(jí)別，當(dāng)檢測(cè)到緊急解除被標(biāo)記時(shí)，主機(jī)LED燈每3秒輸出取反一次，提示已經(jīng)進(jìn)入緊急解除狀態(tài)，只有在該狀態(tài)被解除

28、后，主機(jī)才能執(zhí)行其它命令。2自動(dòng)恢復(fù)當(dāng)自動(dòng)恢復(fù)被標(biāo)記時(shí)，主機(jī)將解除警戒狀態(tài)，車門下鎖，同時(shí)全局計(jì)時(shí)器COUNT清零，開始30秒計(jì)時(shí)，如果30秒內(nèi)車門沒被打開，就認(rèn)為是錯(cuò)誤解除防盜狀態(tài)，汽車將恢復(fù)解除前狀態(tài)，車門上鎖。圖 5.7 防盜屏蔽4傳感器輸出在檢測(cè)階段，如果檢測(cè)到傳感器損壞，將被標(biāo)記，全局定時(shí)計(jì)數(shù)器COUNT清零，開4分鐘報(bào)警輸出計(jì)時(shí)，喇叭鳴響，LED閃爍，4分鐘后如果還是原來?yè)p壞的傳感器觸發(fā)，將不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警輸出，直到有新的傳感器被觸發(fā)為止。在檢測(cè)階段，如果檢測(cè)到傳感器被觸發(fā)，將被標(biāo)記，全局定時(shí)計(jì)數(shù)器COUNT清零，開始30秒報(bào)警輸出計(jì)時(shí)，喇叭鳴響，LED閃爍，30秒后如果有傳感器觸發(fā)，

29、將繼續(xù)產(chǎn)生報(bào)警輸出，直到?jīng)]有傳感器被觸發(fā)為止。當(dāng)傳感器被連續(xù)觸發(fā)次數(shù)超過上限時(shí)，該傳感器就被認(rèn)為是損壞而被標(biāo)記損壞。圖 5.8 傳感器觸發(fā)或損壞流程圖5設(shè)防成功汽車防盜狀態(tài)分兩個(gè)級(jí)別：普通警戒和高級(jí)警戒，主要區(qū)別是LED閃爍頻率不同，當(dāng)汽車被觸發(fā)過后，LED會(huì)快速閃爍，提示車主汽車曾經(jīng)被觸發(fā)過。當(dāng)汽車被觸發(fā)，全局定時(shí)計(jì)數(shù)器COUNT清零，喇叭鳴響30秒后停止。防盜器功能測(cè)試在防盜器的設(shè)計(jì)中主要是以實(shí)現(xiàn)功能為目的，因此針對(duì)給出的要求（見系統(tǒng)指標(biāo)要求）測(cè)試的結(jié)果如下表所示：表 5.1 遙控器功能測(cè)試功能名稱遙控器實(shí)現(xiàn)程度按鍵功能根據(jù)按得時(shí)間長(zhǎng)短實(shí)現(xiàn)不同的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，包括短按（小于2S）、長(zhǎng)按（大于2

30、S）、復(fù)合按鍵、開關(guān)機(jī)按鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)比較精確的跳轉(zhuǎn)音樂根據(jù)不同的需要，有按鍵音、回傳音、開關(guān)機(jī)音樂、低電壓提示音樂、報(bào)警音，LEDLED根據(jù)不同的提示有不同的循環(huán)順序，開機(jī)LED提示、開尾門提示、低電壓提示。報(bào)警響應(yīng)功能當(dāng)接收到主機(jī)的報(bào)警信號(hào)時(shí)，遙控器報(bào)警提示，包括LED提示、振動(dòng)提示和音樂提示，報(bào)警時(shí)間為30S，在30S內(nèi)接收到新的報(bào)警信號(hào)重新報(bào)警；可以同時(shí)報(bào)警多個(gè)觸發(fā)源報(bào)警停止功能在報(bào)警狀態(tài)下，任何一個(gè)按鍵都可以停止報(bào)警，按解除鍵還可以進(jìn)入解除狀態(tài)。學(xué)習(xí)成功提示復(fù)合鍵可以發(fā)送學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并接收主機(jī)的回傳，有音樂提示低電壓提示當(dāng)檢測(cè)到電壓低于3.3V時(shí)有音樂提示，LED閃爍，電壓低于3.1V，

31、自動(dòng)關(guān)機(jī)，充電大于3.6V自動(dòng)開機(jī)信號(hào)強(qiáng)度指示一盞LED指示信號(hào)的強(qiáng)度，以閃爍的次數(shù)不同來指示信號(hào)的強(qiáng)度，分三級(jí)，閃爍一次為弱信號(hào)，兩次為中強(qiáng)度信號(hào)，三次為高強(qiáng)度信號(hào)。監(jiān)控范圍指示每?jī)煞昼姡l(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)幀給主機(jī)，收到回傳后并指示警戒狀態(tài)，有聲警戒2S閃爍兩次，無聲警戒2S閃爍一次，如果沒有收到測(cè)試的回復(fù)幀則在兩分鐘內(nèi)警戒指示關(guān)閉，表明現(xiàn)在不在監(jiān)控范圍內(nèi)。功耗控制功耗的實(shí)現(xiàn)程度見7.2所示第6章 結(jié)束語(yǔ)通過對(duì)以上文章的閱讀，大家應(yīng)該了解了汽車防盜器設(shè)計(jì)的原理 ，這類防盜器是現(xiàn)在汽車防盜器的主流，在性能功能上滿足了大部分車主的要求，在價(jià)格上相對(duì)低廉，普遍讓人接受。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)從開始到完成包括文檔的編

32、寫總共花了兩個(gè)月左右的時(shí)間，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于通信協(xié)議的制定、數(shù)據(jù)可靠的傳輸、低功耗的設(shè)計(jì)、大量的功能狀態(tài)處理以及半雙工的實(shí)時(shí)通信等。本系統(tǒng)基本上完成了設(shè)計(jì)指標(biāo)的基本要求和擴(kuò)展要求，從設(shè)計(jì)的開始就從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度考慮，在硬件選型上，充分考慮的價(jià)格和性能的因素，選擇了性價(jià)比較高的LPC930單片機(jī)和TDA5255無線發(fā)射模塊作為主控部分，選擇了多功能的控制器件可以減少外圍電路的設(shè)計(jì)，從而減少系統(tǒng)的體積，這對(duì)遙控器的設(shè)計(jì)非常有必要；從客戶角度考慮，功能的實(shí)現(xiàn)是主要的考慮因素，所以在設(shè)計(jì)時(shí)把客戶需要的大部分要求都考慮在內(nèi)，滿足不同人的需求；其次低功耗的設(shè)計(jì)又是客戶的另一方面要求，特別是遙控器的設(shè)計(jì)，所以

33、硬件選型和軟件設(shè)計(jì)中都考慮了這點(diǎn)，把功耗盡量降到最低，延長(zhǎng)電池的使用壽命。但是由于時(shí)間的局限性以及本人能力的有限性，本系統(tǒng)還有許多需要改進(jìn)和完善的地方，未能真正達(dá)到產(chǎn)品化的要求，具體有以下幾點(diǎn)可以改進(jìn)的地方：Ø 在通信協(xié)議上。本系統(tǒng)采用PWM編碼，雖然編碼和解碼相對(duì)簡(jiǎn)單，但是它的可靠性是通過降低傳輸?shù)乃俾蕘頁(yè)Q得的，發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的時(shí)間過長(zhǎng)。雖然曼切斯特編解碼未能很好的調(diào)試成功，但是它仍然是比較理想的編碼方式。不但可以提高傳輸速率，而且由于每個(gè)碼元都有跳變，有較好的抗干擾性，加上TDAA5255有檢測(cè)曼切斯特編碼速率的功能，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單。Ø 安全性。本系統(tǒng)采用的協(xié)議相對(duì)簡(jiǎn)單，每個(gè)主機(jī)用24位的ID來識(shí)別遙控器，一旦被人截取了無線數(shù)據(jù)就可能破解此防盜系統(tǒng)，安全性較弱。所以可以在發(fā)射端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，在接收端再解密，加密的方法可以有軟件加密或硬件加密。Ø 人機(jī)界面。本系統(tǒng)以LED作為信號(hào)的指示，指示的級(jí)別和類型相對(duì)較少，可以用液晶顯示代替LED，用圖形界面更加得直觀，還可以附加有日期、鬧鐘等功能。在報(bào)警音樂上，現(xiàn)在是用交流蜂鳴器產(chǎn)生一定的音樂，提示音樂較難區(qū)分，可以用專門的語(yǔ)音芯片產(chǎn)生人