汽車智能防盜防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計

題目汽車智能防盜防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名賀晶晶學(xué)號所在學(xué)院專業(yè)班級通信工程1204班指導(dǎo)教師薛轉(zhuǎn)花完畢地點物理與電信工程學(xué)院實驗室2023年06月05日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書院(系)物理與電信工程學(xué)院專業(yè)班級通信1204學(xué)生姓名賀晶晶一、畢業(yè)設(shè)計題目汽車智能防盜防撞控制系統(tǒng)的設(shè)計二、畢業(yè)設(shè)計工作自__2023__年___12_月10_日起至__2023___年6月__20___日止三、畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行地點:博遠(yuǎn)樓物理與電信工程學(xué)院通信工程系實驗室四、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容規(guī)定：設(shè)計目的與意義：隨著人們生活水平的不斷提高，汽車作為重要的代步工具，在人們生活中發(fā)揮重要的作用，人們對于汽車的安全規(guī)定也越來越高。本次設(shè)計規(guī)定學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，完畢汽車智能防盜防撞系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)可實現(xiàn)當(dāng)汽車在高速行駛或靜止停放過程中，可以全面的實時的監(jiān)測到車內(nèi)外一切情況，當(dāng)出現(xiàn)與別的障礙物在一定的距離內(nèi)或當(dāng)出現(xiàn)火警、外人侵入等不安全情況時，系統(tǒng)可以及時報警，可以使人們采用相應(yīng)的措施，保護(hù)車主財產(chǎn)的安全。規(guī)定學(xué)生根據(jù)設(shè)計規(guī)定完畢本次設(shè)計任務(wù)，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。其具體規(guī)定如下：2．規(guī)定自選一種方案完畢汽車智能防盜防撞控制系統(tǒng)的設(shè)計；3．規(guī)定采用軟、硬件結(jié)合的方式完畢系統(tǒng)電路的設(shè)計；4.完畢系統(tǒng)硬件電路的搭建和系統(tǒng)整體測試，實現(xiàn)汽車的智能防盜防撞控制系統(tǒng)。畢業(yè)論文規(guī)定：1．畢業(yè)設(shè)計論文撰寫規(guī)定格式規(guī)范，設(shè)計思緒清楚，條理清楚；2．英文文獻(xiàn)翻譯規(guī)定語句通順流暢，詞義準(zhǔn)確，用詞恰當(dāng)；3.畢業(yè)設(shè)計論文內(nèi)容完整，準(zhǔn)確無誤，用A4紙張打印。進(jìn)程安排如下：2023年1月10日--3月15日：查資料，調(diào)研，擬定方案，并準(zhǔn)時在系統(tǒng)中提交開題報告。2023年3月16日--4月25日：對系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行模塊化設(shè)計，采用編程語言進(jìn)行軟件編程，完畢硬件電路的仿真；在系統(tǒng)中提交外文翻譯；完畢中期檢查報告。2023年4月26日—5月20日：進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的搭建、調(diào)試和測試，完畢畢業(yè)設(shè)計驗收。2023年5月21日--5月31日：完畢畢業(yè)設(shè)計論文初稿、定稿和終稿，并在系統(tǒng)中提交。2023年6月1日--6月15日：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計答辯，提交畢業(yè)設(shè)計資料。指導(dǎo)教師通信工程系系(教研室主任署名批準(zhǔn)日期2023年12月20日2023年1月_10日學(xué)生署名汽車智能防盜防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計作者：賀晶晶（陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信工程專業(yè)2023級4班，陜西漢中723001）指導(dǎo)教師：薛轉(zhuǎn)花[摘要]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車成為了人們的重要代步工具，汽車安全得到人們越來越多的關(guān)注。為了保證車主的人身財產(chǎn)安全，設(shè)計了一款具有自動監(jiān)測汽車危險信息并且可以無線報警的監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件采用單片機(jī)STC89C51作為控制芯片，由紅外檢測模塊、超聲波檢測模塊、顯示模塊、聲光報警模塊和GSM報警模塊等電路組成。該系統(tǒng)通過傳感器采集信息，通過單片機(jī)解決判斷是否有危險信號，當(dāng)有被撞危險時，通過無線發(fā)射與接受電路實現(xiàn)聲光報警，當(dāng)有被盜危險時，由單片機(jī)發(fā)送AT指令到GSM模塊，通過聲光提醒報警信息，最終由GSM模塊發(fā)送報警信息至用戶手機(jī)。程序采用C語言進(jìn)行編寫，由Keil軟件編譯下載入主控芯片。通過測試，該系統(tǒng)實現(xiàn)了智能防盜防撞的設(shè)計規(guī)定，且電路簡樸，體積小，價格便宜。[關(guān)鍵字]單片機(jī)超聲波測距無線報警GSM模塊紅外感應(yīng)DesignofvehicleintelligentantitheftandanticollisionalarmsystemAuthor:JingjingHe(Grade12,Class4,MajorofCommunicationEngineering，SchoolofPhysicsandtelecommunicationEngineeringofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723001,Shaanxi)Tutor:ZhuanhuaXue[Abstract]With

the

rapid

economic

development,

the

car

became

the

main

means

of

transport,

car

security

receivedmoreandmore

attention.

Inordertoensurethesafetyoftheowner'spersonalproperty,amonitoringsystemisdesigned,whichcanautomaticallymonitorthedangerousinformationoftheautomobileandcanbewirelessalarm.ThehardwareofthesystemadoptssinglechipmicrocomputerSTC89C51asthecontrolchip,whichiscomposedofinfrareddetectionmodule,ultrasonicdetectionmodule,displaymodule,soundandlightalarmmoduleandGSMalarmmodule.Thesystemthroughthesensorgatheringinformation,processingthroughtheMCUtojudgewhetherthereisadangersignal,whentheriskofhit,throughwirelesstransmittingandreceivingcircuittoachievethesoundandlightalarm,whenthereisriskoftheft,theMCUsendscommandstotheGSMmodule,byacoustoopticpromptalarminformation,eventuallybytheGSMmoduletosendalarminformationtotheuser'smobilephone.TheprogramusesClanguagetoprepare,bytheKeilsoftwarecompileanddownloadtothemaincontrolchip.Aftertesting,Thissystemhasrealizedthedesignrequestoftheintelligentguardagainsttheft,andthecircuitissimple,thevolumeissmall,thepriceischeap.[Keywords]MCUUltrasonicdistancemeasurementWirelessalarmGSMmoduleInfraredinduction目錄TOC\o"1-3"\h\u254241緒論 1291401.1課題研究的背景 168751.2課題的研究目的與意義 1311681.3本課題解決的重要內(nèi)容 220692系統(tǒng)方案設(shè)計與選擇 3289882.1方案設(shè)計目的 3311742.2方案一：采用上位、下位機(jī)(PC-PLC) 3212082.3方案二：采用TI公司DSP控制器TMS320LF2407 3295692.4方案三：采用STC公司的STC89S51單片機(jī) 4169192.5系統(tǒng)方案比較與選擇 4266393系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 558023.1STC89C51單片機(jī)電路設(shè)計 5266883.2無線發(fā)射電路的設(shè)計與性能分析 8241863.2.1SC2262發(fā)射模塊性能簡介 8290023.2.2SC2262接口電路設(shè)計 8299653.3無線接受模塊設(shè)計與性能分析 979673.3.1SC2272性能簡介 97783.3.2SC2272接口電路設(shè)計 9272253.4數(shù)碼管顯示模塊 938163.5聲光報警電路設(shè)計 1058133.6超聲波測距模塊 10204943.6.1超聲波原理 10241143.6.2超聲波模塊接口電路 11163623.7GSM模塊電路設(shè)計 1216093.7.1TC35無線模塊介紹 122013.7.2TC35模塊的指標(biāo)參數(shù) 12143073.7.3GSMAT指令 12140883.7.4GSM接口電路 13142073.8HC-SR501傳感器設(shè)計 13223243.9振動傳感器電路 15279553.10系統(tǒng)電路原理圖 166524系統(tǒng)軟件的設(shè)計 18226384.1開發(fā)工具介紹 183054.2主程序設(shè)計 18221054.3程序編譯與下載 21103745系統(tǒng)電路的搭建及調(diào)試 2424805.1系統(tǒng)硬件電路仿真 24280495.1.1Protues簡介 24165185.1.2電路仿真 24199195.2系統(tǒng)硬件搭建與調(diào)試 24198805.2.1硬件電路搭建 24267355.2.2硬件電路調(diào)試 25217245.3測試結(jié)果及分析 26302686總結(jié)與展望 29182596.1總結(jié) 29145556.2展望 2926765致謝 3029834參考文獻(xiàn) 3118309附錄A英文文獻(xiàn)原文 3220780附錄B英文文獻(xiàn)譯文 4013858附錄C系統(tǒng)源程序 5030261附錄D元器件清單 621緒論近年來,隨著社會和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)的發(fā)展,人民生活水平也顯著提高,交通越來越發(fā)達(dá),越來越多的汽車進(jìn)入人們的平常生活中,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,汽車盜竊越來越高科技,偷車已成為不容忽視的問題了,防盜防撞對于汽車制造商或社會保險具有非常重要的研究價值,如何開發(fā)一系列更嚴(yán)格的法律法規(guī),發(fā)展的更有效的汽車防盜裝置,減少了所有者的損失是未來研究的一個重要問題。隨著敞篷車的普及,汽車門鎖沒有萬無一失的鐵將軍,車門鎖防盜系統(tǒng)的概念進(jìn)一步稀釋,即各種汽車防盜設(shè)備出現(xiàn),隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，享受汽車給我們帶來了便利,但也產(chǎn)生了一些混亂的實際問題。一方面汽車的數(shù)量逐年增長，而街道，公路，停車場等可用于調(diào)轉(zhuǎn)的空間越來越??；另一方面，新司機(jī)，及一些非專職司機(jī)越來越多，由于倒車而產(chǎn)生的問題越來越多，倒車引起的糾紛也越來越多。倒車時，車輛與人，車輛與車輛，車輛與障礙物之間的碰撞時有發(fā)生，倒車已成為令人頭疼的事情，即使是經(jīng)驗豐富的老司機(jī)也會抱怨倒車是一件費力費心的事情。為了減少因倒車和汽車無人時被盜而產(chǎn)生的損失，需要有一種專門的系統(tǒng)來幫助司機(jī)很好的進(jìn)行倒車和防盜--汽車倒車防撞防盜系統(tǒng)。目前汽車防盜器由最早的機(jī)械控制，發(fā)展成為鑰匙控制——電子密碼——遙控呼救——短信報警的汽車防盜系統(tǒng)，由落后簡樸的機(jī)械鑰匙防盜技術(shù)走向電子防盜、生物特性式電子防盜。電子防盜系統(tǒng)要由電子控制的遙控器或者鑰匙、電子控制電路、報警電路和控制單元等組成REF_Ref30676\w[1]。特別是隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，汽車防盜技術(shù)己向著自動化、智能化方向發(fā)展。1.1課題研究的背景 運用信息感知、動態(tài)辨識、控制技術(shù)與方法提高的積極安全性，是先進(jìn)汽車控制與安全系統(tǒng)（AVCSS）的重要研究內(nèi)容。毫米波雷達(dá)和CCD攝像機(jī)時時檢測汽車周邊的狀況，當(dāng)檢測距離小于預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)將發(fā)出直觀報警信號提醒司機(jī)謹(jǐn)慎駕駛。緊急制動系統(tǒng)是運用先進(jìn)的距離監(jiān)測系統(tǒng)對車身周邊的障礙物距離進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，當(dāng)需要減速或制動時，用制動燈亮來提醒駕駛員，并及時監(jiān)測駕駛員操縱駕駛踏板的踏踩狀態(tài)，必要時汽車的自動制動系統(tǒng)會自動減少車速，在最危險時刻自動制動。扇形激光束掃描采用的是雷達(dá)傳感器，即使車輛在彎道行使時也能監(jiān)測到本車與前方汽車或障礙物的距離，當(dāng)距離降到預(yù)定值時，假如駕駛員還沒有采用相應(yīng)措施，便發(fā)出警告信號REF_Ref29765\w[2]。我國目前已經(jīng)建立了一個全國性的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò),它是公共陸地移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要途徑。GSM短消息服務(wù)SMS(短消息服務(wù))和語音和傳真?zhèn)鬏?重要的電信業(yè)務(wù)的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò),通過無線傳播控制通道是一個GSM通信網(wǎng)絡(luò)具體。短消息服務(wù)不需要建立撥號連接,使用存儲和轉(zhuǎn)發(fā)短消息服務(wù)中心直接發(fā)送到目的地址,加上信息發(fā)送到短消息中心,短消息中心,然后發(fā)送到最終目的地,以這種方式非常適合使用手機(jī)(手機(jī))組合方案汽車防盜報警裝置,在這個方案中,汽車防盜報警系統(tǒng)電路內(nèi)置移動通信,與指定的手機(jī)用戶通過短信溝通無處不在的公共通信網(wǎng)絡(luò),在任何時候任何地方監(jiān)控條件的車輛,和電話都是平常交流工具,和短信遠(yuǎn)程控制汽車防盜遙控裝置,或接受警告消息信號接受器。配備移動電話來控制汽車防盜報警系統(tǒng),你可以得到兩個“關(guān)注”的所有者,也可以接受網(wǎng)絡(luò)由專業(yè)報警服務(wù)公司的成本重要是短信費用和適當(dāng)?shù)姆?wù)費用,當(dāng)然,加入一個專業(yè)警察服務(wù)網(wǎng)絡(luò),比“關(guān)注”的業(yè)主更及時、更強(qiáng)大的人類的拯救。1.2課題的研究目的與意義 隨著社會經(jīng)濟(jì)運送業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車數(shù)量大幅上漲。交通擁擠狀況也日趨嚴(yán)重，撞車事件屢有發(fā)生，導(dǎo)致了不可避免的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，針對這種情況，設(shè)計出一種響應(yīng)快，可靠性高，更經(jīng)濟(jì)的汽車碰撞預(yù)警系統(tǒng)勢在必行，超聲波測距方法是最常見的距離的測距方法之一，采用超聲波的測距是一個非常普遍的汽車防碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計的方法?；贕SM手機(jī)的汽車防盜報警系統(tǒng)是汽車防盜報警技術(shù)與移動通信技術(shù)的集成，在符合我國《車輛防盜報警系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)的防盜報警系統(tǒng)主機(jī)基礎(chǔ)上，將其與具有信息產(chǎn)業(yè)部進(jìn)網(wǎng)許可證的GSM移動通訊模塊通過串口相接，車上的防盜傳感器感知到發(fā)生被盜時，一方面控制發(fā)動機(jī)防止車輛在沒有車主允許的情況下使用，一方而發(fā)出警報信息，又可以通過GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)及時、準(zhǔn)確、有針對性地向車主的移動終端發(fā)送短信報警;GSM移動通訊模塊通過用戶手機(jī)反饋的操作信號，實現(xiàn)汽車的防盜警戒與解除。開關(guān)車門，還可以實現(xiàn)切斷點火設(shè)備，防止汽車被人駕駛逃走。保障車主的財產(chǎn)安全REF_Ref31910\w[3]。1.3本課題解決的重要內(nèi)容本課題的研究內(nèi)容是以單片機(jī)為控制核心，控制測距傳感器測量距離，并實時顯示倒車時障礙物與車間的距離，有防盜功能控制開關(guān)，關(guān)閉就進(jìn)入防盜狀態(tài)，在有人接近時，系統(tǒng)通過無線傳輸給接受器報警，報警電路采用滴滴聲加閃光報警。課題目的是汽車在倒車環(huán)境時能檢測出車距后方障礙物的距離，達(dá)成危險距離時進(jìn)行聲光報警，提醒駕駛員提高警惕；在防盜功能啟動時，自動進(jìn)行檢測，檢測有人靠近時車門時，打開報警，控制車輛，防止車輛被盜。該系統(tǒng)使用Keil軟件完畢單片機(jī)與GSM模塊的通信程序以及單片機(jī)對命令的解決程序，以ST89C51型單片機(jī)和西門子公司的TC35iGSM模塊為核心。本設(shè)計在研究己有汽車防盜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運用單片機(jī)做控制單元，以GSM網(wǎng)絡(luò)為媒介向車主傳遞信息。該系統(tǒng)分為車載終端和用戶終端兩部分。只要具有通話功能的手機(jī)都可以作為用戶終端。車載終端涉及中央解決器控制模塊，遙控模塊，GSM模塊和傳感器模塊等。單片機(jī)實時控制用戶終端，可以根據(jù)短信息的內(nèi)容實時解決，用戶可以運用短信息發(fā)送命令查詢或控制汽車狀態(tài)。2系統(tǒng)方案設(shè)計與選擇2.1方案設(shè)計目的本次設(shè)計解決的重要問題是防止汽車被不法分子盜取和解決汽車與障礙物之間相撞對車主導(dǎo)致?lián)p傷。本次設(shè)計解決的思緒與方法是:依據(jù)軟件工程化的思想，設(shè)計并編制系統(tǒng)所需的軟件，使其可以完畢數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解決、反饋解決結(jié)果。具體采用模塊化設(shè)計思想，分別對系統(tǒng)的初始化模塊、延時模塊、測距模塊、紅外檢測模塊、中斷檢測模塊、數(shù)據(jù)解決模塊和顯示模塊的程序進(jìn)行了軟件設(shè)計，單片機(jī)控制程序采用C語言編寫。本系統(tǒng)由防撞和防盜兩個子系統(tǒng)組成，防撞系統(tǒng)即為汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)由三個模塊組成，分別為測距模塊（超聲波發(fā)送接受模塊）、控制模塊和顯示報警模塊。防盜系統(tǒng)則涉及紅外檢測模塊、振動監(jiān)測模塊、GSM短信發(fā)送模塊、控制模塊和報警模塊。設(shè)計并實現(xiàn)超聲波測距子系統(tǒng)，用于近距離障礙物的檢測?？梢钥刂瞥暡▊鞲衅靼l(fā)射并接受超聲波信號，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出障礙物的距離，并與系統(tǒng)設(shè)定的臨界距離進(jìn)行比較，在一定的情況下給出報警信息。設(shè)計并實現(xiàn)紅外檢測子系統(tǒng)，用于檢測是否有人非法入侵，假如有，切斷汽車點火電路并且啟動聲音報警系統(tǒng)；還設(shè)計了振動監(jiān)測子系統(tǒng)，當(dāng)車身出現(xiàn)一定的振動觸發(fā)報警系統(tǒng)進(jìn)行聲光報警，同時觸發(fā)GSM模塊給車主發(fā)送短消息進(jìn)行危險提醒。2.2方案一：采用上位、下位機(jī)(PC-PLC)上、下位機(jī)（PLC）技術(shù)是基于工業(yè)控制領(lǐng)域，可編程邏輯控制器（PLC）控制應(yīng)用程序開發(fā)。如圖2.1所示，系列可編程序控制器(PLC)在PC（PLC）作為下位機(jī)和運營可靠性的技術(shù)已被廣泛認(rèn)可，PLC在系統(tǒng)中的作用是︰通過及時檢測的離散模塊或各種類型的傳感器收集的系統(tǒng)運營參數(shù)，將運營參數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)，根據(jù)采集單元現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將信息發(fā)送到PLC主機(jī)控制系統(tǒng)，由PLC主機(jī)(CPU)到數(shù)據(jù)解決，最后通過總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到工業(yè)控制計算機(jī)PC(PLC)。但通過使用可編程序控制器PLC控制多傳感器的數(shù)據(jù)采集卡，這種方法在工業(yè)生產(chǎn)中，體積較大，安裝不方便，和成本很高REF_Ref8\w[4]。圖2.1方案一控制原理圖2.3方案二：采用TI公司DSP控制器TMS320LF2407DSP控制器TMS320LF2407片內(nèi)有高達(dá)32K字的FLASH程序存儲器，544字雙口RAM(DARAM)和2K字的單口RAM(SARAM);它采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3.3V，減小了控制器的功耗;TMS320的執(zhí)行速度使得指令周期縮短33ns(30MHz)，從而提高了控制器的實時控制能力，其可擴(kuò)展的外部存儲器總共192K字節(jié)空間和高達(dá)40個可單獨編程的GPI0引腳,在這個控制器里具有5個外部中斷源，其中的兩個中斷源用于電機(jī)驅(qū)動保護(hù)電路，除此之外，尚有兩個可屏蔽中斷和一個復(fù)位電路中斷源。和以上的方案相比，它的缺陷是硬件電路比較復(fù)雜，需要花費更多的成本。圖2.2方案二控制原理圖2.4方案三：采用STC公司的STC89S51單片機(jī)STC89C51單片機(jī)是一個性價比較高的微控制器，它的優(yōu)點涉及以下幾個方面：1）與同等價位的單片機(jī)相比，它具有更大的內(nèi)存資源；2)很好的克制噪聲對有用信號的干擾；3)具有豐富的外圍電路，涉及各種常用的硬件資源；4）由于通過數(shù)年的發(fā)展，它已經(jīng)擁有了很廣泛的應(yīng)用，有很高的參考資料可以使用，這可以大大的加快整個系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)程。總之，它可以給我們提供一個更加靈活的方式去實現(xiàn)我們需要的功能。圖2.3方案三控制原理圖2.5系統(tǒng)方案比較與選擇方案一可編程控制器PLC通過數(shù)據(jù)采集卡控制多個傳感器的方式，這種方式多用于工業(yè)，生產(chǎn)中。實驗中并不常用，由于其體積大，安裝不放便，成本高，操作等空難度較大，因此并不是抱負(fù)的設(shè)計方案。方案二DSP芯片功能強(qiáng)大，操作使用難度適中，并在實驗室有可操作空間。但其外接硬件電路較多，體積會有所增長，在系統(tǒng)安裝上增長難度，并且相比之下成本要有所增長，其價格是單片機(jī)的五倍；方案三單片機(jī)其內(nèi)存較大，功能強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)、價格適中。其操作簡樸，體積小，便于攜帶。軟硬件資源都比較豐富，是抱負(fù)的設(shè)計方案。綜合以上比較，方案一和方案二系統(tǒng)數(shù)據(jù)解決任務(wù)，控制實時性規(guī)定高但設(shè)計復(fù)雜，體積較大，成本高等缺陷，而方案三，設(shè)計簡樸，體積小，安裝簡易，成本低等特點，所以，本次設(shè)計采用的是第三種方案作為控制系統(tǒng)。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計本設(shè)計是運用單片機(jī)的控制功能，設(shè)計防撞防盜報警器，實現(xiàn)距離檢測防撞報警、防盜報警功能。本章重要介紹了通過對任務(wù)的分析，對總體的方案進(jìn)行論證，并介紹了總體的硬件調(diào)試與分析。主控制板硬件電路框圖如圖3.1所示。a防撞電路設(shè)計框圖bGSM防盜設(shè)計框圖圖3.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計框圖3.1STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計STC89C51單片機(jī)是美國STC公司最新推出的一種新型51內(nèi)核的單片機(jī)。片內(nèi)具有Flash程序存儲器、SRAM、UART、SPI、PWM等模塊。STC89C51最小系統(tǒng)如圖3.2所示。圖3.2STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)圖（1）部分串口的介紹I/O口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時事實上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，通過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。上面圖中的兩個三角形表達(dá)的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完畢不同的操作。這是由硬件自動完畢的，不需要我們操心，然后再實行讀引腳操作，否則就也許讀入犯錯，如圖3.2所示，假如不對端口置1端口鎖存器本來的狀態(tài)有也許為0Q端為0Q^為1加到場效應(yīng)管柵極的信號為1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時即使引腳上輸入的信號為1，也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1。若先執(zhí)行置1操作，則可以使場效應(yīng)管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現(xiàn)對的的讀入，由于在輸入操作時還必須附加一個準(zhǔn)備動作，所以這類I/O口被稱為準(zhǔn)雙向口。STC89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口。接下來讓我們再看另一個問題，從圖中可以看出這四個端口尚有一個差別，除了P1口外P0P2P3口都尚有其他的功能。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定期目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想嚴(yán)禁ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。此外，該引腳被略微拉高。假如微解決器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE嚴(yán)禁，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。（2）STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)涉及單片機(jī)及其所需的必要的電源、時鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處在正常的運營狀態(tài)。單片機(jī)能正常運營的必備條件是電源、時鐘，可以將單片機(jī)最小系統(tǒng)作為系統(tǒng)設(shè)計的控制部分，通過對其進(jìn)行存儲器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完畢較復(fù)雜的功能。STC89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡樸﹑可靠。用STC89C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，最小系統(tǒng)圖如圖3.2所示，原理框圖如圖3.3所示。圖3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖時鐘電路STC89C51單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：要產(chǎn)生一個時鐘信號就需要給系統(tǒng)板提供一個晶振，這個晶振可以作為內(nèi)部時鐘使用，也可以作為外部時鐘使用。圖3.4向我們展示了內(nèi)部時鐘的電路。STC公司在其單片機(jī)內(nèi)部添加了震蕩電路，而要產(chǎn)生需要的脈沖信號就需要在單片機(jī)的18和19引腳間添加一個晶振。為了輸出穩(wěn)定的頻率，就需要加入濾波電容。由經(jīng)驗知，這個值應(yīng)當(dāng)在5-30PF，這樣達(dá)成更好的濾波效果。圖3.4STC89C52內(nèi)部時鐘電路復(fù)位電路對于一個單片機(jī)而言，經(jīng)常會碰到一些意外的情況，這就需要添加相應(yīng)的復(fù)位電路來讓整個系統(tǒng)保持正常工作。而這個操作需要花費你2個機(jī)器周期。要想對著個系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，你可以通過單片機(jī)內(nèi)置的看門狗進(jìn)行復(fù)位，也可以使用按鍵電路來進(jìn)行復(fù)位。由于電容具有可充放帶電的特性，常用這自動復(fù)位電路中，它的反映非常迅速，因此，需要很短的時間。對于按鈕復(fù)位電路而言，它通常需要更多的時間，這是由于它存在抖動問題，我們需要對其進(jìn)行消抖操作，也就是添加幾個周期的延時，這就增長整個系統(tǒng)的復(fù)位時間。本次設(shè)計就是采用按鍵復(fù)位電路REF_Ref1432\w[5]。圖3.5STC89C51復(fù)位電路STC89C51中斷技術(shù)中斷技術(shù)重要用于實時監(jiān)測與控制，規(guī)定單片機(jī)能及時地響應(yīng)中斷請求源提出的服務(wù)請求，并作出快速響應(yīng)、及時解決。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)的。當(dāng)中斷請求源發(fā)出中斷請求時，假如中斷請求被允許，單片機(jī)暫時中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)解決程序解決中斷服務(wù)請求。中斷服務(wù)解決程序解決完中斷服務(wù)請求后，再回到本來被中止的程序之處（斷點），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。圖3.6為整個中斷響應(yīng)和解決過程。圖3.6中斷響應(yīng)和解決程假如單片機(jī)沒有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時間也許會浪費在查詢是否有服務(wù)請求發(fā)生的定期查詢操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機(jī)在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機(jī)的工作效率和實時性。3.2無線發(fā)射電路的設(shè)計與性能分析3.2.1SC2262發(fā)射模塊性能簡介SC2262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,SC2262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SC2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，假如發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時，SC2262不接通電源，其17腳為低電平，那么相應(yīng)的高頻發(fā)射電路就不能正常工作，反之，高頻電路則能正常工作，從而完畢了相應(yīng)的調(diào)頻電路。3.2.2SC2262接口模塊電路設(shè)計由于無線信號容易受外界環(huán)境影響，因此從系統(tǒng)的可靠性考慮，控制信號傳送采用代碼發(fā)送，并在同一區(qū)域同時使用多個系統(tǒng)也沒有影響，所以無線信號的2262集成電路完畢編碼，電路有八個地址信號和4位數(shù)據(jù)信號，不同的地址和數(shù)據(jù)的組合，可以編制各種代碼成千上萬，可以在同一區(qū)域內(nèi)滿足彼此不影響工作REF_Ref2767\w[6]。SC2262的電源端與發(fā)射模塊的電源端受制于震動開關(guān)，一旦車體發(fā)生震動就會啟動SC2262芯片與發(fā)射模塊的電源，一旦SC2262芯片工作則會把已經(jīng)固定的編碼信號通過發(fā)射電路發(fā)送出去。其與單片機(jī)的接口電路圖如圖3.7所示。圖3.7無線電路與單片機(jī)接口電路圖3.3無線接受模塊設(shè)計與性能分析3.3.1SC2272性能簡介SC2272是一款用以解碼的芯片，編碼芯片SC2262發(fā)出的編碼信號由：\t"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\_blank"地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片SC2272接受到信號后，其地址碼通過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，假如發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時，SC2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時，SC2262開始工作，其第17腳輸出串行數(shù)據(jù)信號，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，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)射電路完全受控于SC2262的17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完畢幅度調(diào)制（ASK），相稱于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。3.3.2SC2272接口模塊電路設(shè)計SC2272接受電路如圖3.8所示。圖3.8接受報警電路圖3.4數(shù)碼管顯示模塊電路設(shè)計顯示器是最常用的輸出設(shè)備，其種類繁多，但在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）兩種。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡樸，價格便宜，接口容易實現(xiàn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。下面介紹發(fā)光二極管顯示器（LED）的結(jié)構(gòu)、工作原理及其接口電路。（1）LED結(jié)構(gòu)與原理圖3.9為典型的數(shù)碼管。圖3.9LED數(shù)碼管如圖3.9，這是一個LED顯示器，又被成為數(shù)碼管。幾個發(fā)光二極管就可以構(gòu)成一個LED顯示器，這個圖中有四組數(shù)碼管，每個數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管構(gòu)成，它的形狀像一個8，每一段中有一個發(fā)光二極管。對于具體的電路而言，你需要根據(jù)條件選擇合適的連接方式，通常有共陽和共陰有種接法，這兩種不同的接法需要使用不同的譯碼電路，這是一個需要注意的問題。（2）LED顯示器顯示方式 點亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每個顯示屏將占據(jù)單獨的I/O接口具有自鎖功能的筆劃段字形代碼。所以，只要單片機(jī)顯示字體代碼發(fā)送到接口電路，那里將不需要為它發(fā)送新的數(shù)據(jù)。因此，使用這種方法單片機(jī)CPU開銷是最小的。此電路的優(yōu)點是：可以同時顯示不同的字符，但缺陷是占用了更多的資源。從圖3.9可以看出，每位LED顯示器需要單獨占用8根端口線，因此，在數(shù)據(jù)較多的時候，往往不采用這種設(shè)計，而是采用動態(tài)顯示方式。本設(shè)計采用的便是此種顯示方式。由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。但假如要顯示不同字符，則要由位選碼來控制。LED顯示器電路設(shè)計LED顯示器電路原理圖如圖3.10所示。圖3.10數(shù)碼管顯示電路原理圖3.5聲光報警模塊電路設(shè)計報警電路如圖3.11所示，上面是光報警電路，它與單片機(jī)的P1.0口連接，當(dāng)單片機(jī)控制相應(yīng)的P1.0口輸出1時，發(fā)光二極管截止，不報警。當(dāng)單片機(jī)控制相應(yīng)的P1.0口輸出0時，發(fā)光二極管導(dǎo)通，報警，這樣單片機(jī)就可以通過控制相應(yīng)的P1.0口來控制光報警電路。下面是聲報警電路，同樣的道理，當(dāng)單片機(jī)控制相應(yīng)的P1.1口輸出1時，三極管Q1的基極和發(fā)射極之間截止，整個三極管就不工作，不報警。當(dāng)單片機(jī)控制相應(yīng)的P1.1口輸出0時，三極管的基極和發(fā)射極就導(dǎo)通，在集電極就產(chǎn)生一個較大的電流，從而驅(qū)動蜂鳴器工作，發(fā)出報警聲。圖3.11聲光報警電路設(shè)計3.6超聲波測距模塊電路設(shè)計本模塊的任務(wù)是在倒車環(huán)境或行車過程中通過超聲波測距儀測出車周邊危險的障礙物距離車身的距離以提醒駕駛員小心駕駛。3.6.1超聲波原理人們能聽到聲音是由于物體振動產(chǎn)生的，它的頻率在20Hz-20kHz。超聲波傳感器范圍內(nèi)，超過20kHz稱為超聲波，低于20Hz的稱為次聲波。通常應(yīng)用的超聲波頻率為幾十kHz-幾十MHz。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。由于超聲波具有反射和折射效應(yīng)，這就會在傳播過程中個損失一部分有用的信號。當(dāng)然，在不同的傳播媒介中它有不同的傳播速度，因此選擇合適的媒介至關(guān)重要。由于它具有一些優(yōu)良的特性，在電子與通信等多個領(lǐng)域里得到了廣泛的使用。使用超聲波進(jìn)行測距的過程如下：1）由特定的器件發(fā)射出需要的超聲波并啟動相應(yīng)的計數(shù)器來進(jìn)行計時；2）當(dāng)超聲波碰到障礙物之后，它會立即返回并停止計數(shù)；3）通過距離公式就可以獲得你想要得到的數(shù)據(jù)。超聲波在空氣中的傳播速度為,而根據(jù)計時器記錄的測出發(fā)射和接受回波的時間差,就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離，即：（3.1）這就是所謂的時間差測距法。由于超聲波也是一種聲波,其聲速受溫度等因素影響。在使用時,假如溫差小時,則認(rèn)為聲速是恒定不變的REF_Ref10546\w[9]。常溫下超聲波的傳播速度是334米/秒,但其傳播速度易受空氣中溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響,其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1℃,聲速增長約0.6米/秒。已知現(xiàn)場環(huán)境溫度T時,超聲波傳播速度的計算公式為：（3.2）常用的超聲波傳感器重要由壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）制成。電致伸縮材料鋯鈦酸鉛（PZT）等。超聲傳感器是由一個可逆的傳感器組成的，它可以將機(jī)械振動能量轉(zhuǎn)化為電能產(chǎn)生超聲波，同時它接受到超聲波時，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以提成發(fā)送器和接受器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接受。3.6.2超聲波模塊接口電路本設(shè)計采用現(xiàn)成的超聲波發(fā)射和接受電路，與單片機(jī)接口電路圖如圖3.12所示。圖3.12超聲波與單片機(jī)接口電路圖（1）超聲波測距模塊實物圖圖3.13超聲波實物圖3.7GSM模塊電路設(shè)計3.7.1TC35無線模塊介紹本次設(shè)計選用的GSM模塊是用于工業(yè)GSM模塊西門子TC35，它可以快速、安全地實現(xiàn)短消息服務(wù)系統(tǒng)解決方案（短消息服務(wù)）。TC35模塊由六部分組成的GSM基帶解決器、GSM射頻模塊、電源模塊、FLASH存儲器、ZIF連接器，天線接口組件。緊湊的設(shè)計，大大減少了產(chǎn)品的尺寸，和gsm2/2+兼容，與ETSI標(biāo)準(zhǔn)gsm0707和gsm0705線，3.3-4.8V模塊的工作電壓，雙兼容（GSM900/GSMl800）工作，具有RS232數(shù)據(jù)通訊口。該模塊設(shè)立了射頻和基帶，為用戶提供一個標(biāo)準(zhǔn)的“AT”（調(diào)制解調(diào)器命令語言）接口的數(shù)據(jù)，語音和短信的快速，可靠和安全的傳輸REF_Ref11169\w[10]。3.7.2TC35模塊的指標(biāo)參數(shù)TC35的電流消耗指標(biāo)如表3.1所示。表3.1TC35的電流消耗指標(biāo)通話式峰值電流通話模式的典型電流空閑模式的消耗電流休眠模式的消耗電流關(guān)機(jī)模式的消耗電流1.8A300mA900MHz270mA1800MHz10mA3mA50uA關(guān)于LED顯示的狀態(tài)要觀測電路的狀態(tài)，可以使用LED燈來實現(xiàn)，這就需要一個可以產(chǎn)生不同信號的電路引腳，即SYNC引腳。為了實現(xiàn)有效控制，通常需要加入二極管或三極管來驅(qū)動電路。一個簡樸的電路接法是：同步電路端口通過一電阻接到NPN三級管的基極，發(fā)射極直接接地，通過限流電阻連接到LED的集電極，LED的正極端子Vcc。LED的工作模式是完全類似的同步信號，顯示的是TC35的工作狀態(tài)。LED燈滅，表達(dá)TC35沒有工作，處在充電模式；600ms亮/600ms滅，表達(dá)未插入SIM卡，或者個人身份未登記/已注銷，或者網(wǎng)絡(luò)正在搜尋中，或者正在進(jìn)行用戶身份鑒定或者網(wǎng)絡(luò)注冊正在進(jìn)行中；75ms亮/3s滅，表達(dá)網(wǎng)絡(luò)注冊成功（控制通道和用戶互換信息完畢），無來電REF_Ref11839\w[11]；LED燈亮，依據(jù)不同的呼喊類型：聲音呼喊、數(shù)據(jù)呼喊，在建立或者完畢時的狀態(tài)。3.7.3GSMAT指令GSM引擎模塊提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。GSM07.07中定義的ATCommand接口,提供了一種移動平臺與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口;GSM07.05對短消息作了具體的規(guī)定。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時,可以通過串口發(fā)送指示消息,數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)送各種命令。表3.2給出了本系統(tǒng)用到的GSMAT指令。表3.2與SMS相關(guān)的GSMAT指令A(yù)T指令功能AT+CMGCSendanSMScommand(發(fā)出一條短消息命令）AT+CMGDDeleteSMSmessage(刪除SM卡內(nèi)存短消息）AT+CMGFSelectSMSmessageformat(選擇短消息信息格式：0-PDU；1-文本）AT+CMGRReadSMSmessage(讀短消息）AT+CMGSSendSMSmessage(發(fā)送短消息）AT+CNMINewSMSmessageindication(顯示新收到的短消息）AT+CSCASMServicecenteraddress(短消息中心地址）AT+CSMPSelectMessageService(選擇短消息服務(wù)）3.7.4GSM接口電路本次設(shè)計采用了GSM現(xiàn)有的模塊，其與單片機(jī)接口電路如圖3.13所示。TC35模塊與單片機(jī)接口電路圖如圖3.14所示。圖3.14TC35接口電路3.8HC-SR501傳感器模塊電路設(shè)計工作原理

人體有恒定的體溫，一般為37度，它會發(fā)出特定波長約為10um紅外，紅外傳感器可以監(jiān)測到人體所發(fā)出的紅外線。紅外傳感器通常用于熱釋電元件中，這種傳感器在接受電荷平衡時會丟失，當(dāng)紅外輻射溫度變化時，表面電荷，將可以產(chǎn)生報警信號并傳達(dá)給后續(xù)電路。(2)模塊參數(shù)工作電壓：DC5V至20V；靜態(tài)功耗：65微安；電平輸出：高3.3V，低0V；延時時間：可調(diào)(0.3秒--18秒)；封鎖時間：0.2秒；觸發(fā)方式：L不可反復(fù)，H可反復(fù)，默認(rèn)值為H(跳帽選擇)；感應(yīng)范圍：小于120度錐角，7米以內(nèi)；工作溫度：-15--+70度。

(3)觸發(fā)方式不可反復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間一結(jié)束，輸出將自動從高電平變?yōu)榈碗娖健?/p>

可反復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，假如有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖絉EF_Ref1834\w[12]。

(4)可調(diào)封鎖時間及檢測距離調(diào)節(jié)封鎖時間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，可以設(shè)立一個封鎖時間，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何采集的數(shù)據(jù)。此功能可以實現(xiàn)(感應(yīng)輸出時間和封鎖時間)兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測的設(shè)備；同時此功能可有效的減少負(fù)載在切換過程中產(chǎn)生的各種信號干擾；調(diào)節(jié)檢測距離。(5)模塊優(yōu)缺陷

優(yōu)點：自身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉。

缺陷：容易受各種熱源、光源干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接受；易受射頻輻射的干擾；環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時導(dǎo)致短時失靈。

(6)模塊抗干擾防動物干擾；防電磁干擾；防強(qiáng)光干擾。圖3.15HC-SR501傳感器原理圖（7）人體紅外檢測模塊實物圖圖3.16紅外檢測實物圖3.9振動傳感器模塊電路設(shè)計CLA-3微型全向振動傳感器是一種采用新型高靈敏度傳感膜而設(shè)計的全向振動傳感器，具有全向檢測、靈敏度可調(diào)、高抗干擾能力、產(chǎn)品一致性和互換性好、體積小、可靠性高、價格低等特點。常用的振動傳感器分為以下幾個類型:壓電/駐極體/電磁型、彈簧型、機(jī)械接觸型等等。CLA-3全向微型振動傳感器與其他振動傳感器的比較如表3.3所示表3.3CLA-3全向微型振動傳感器與其他振動傳感器的比較型號性能壓電/駐極體/電磁型彈簧型機(jī)械接觸型CLA-3型靈敏度可調(diào)高高可調(diào)一致性及互換性差差差好可靠性及抗干擾易誤觸發(fā)、聲音敏感易誤觸發(fā)易誤觸發(fā)無誤觸發(fā)、抗干擾強(qiáng)信號的后期解決復(fù)雜簡樸簡樸簡樸輸出信號幅度小開關(guān)信號開關(guān)信號準(zhǔn)數(shù)字信號體積大小小較小價格高低較低低（2）CLA-3重要性能參數(shù)工作電壓：1.25V～30V；靈敏度：大于等于0.2g；頻率范圍：0.5HZ～20HZ；工作溫度范圍：-30℃～60℃；體積：直徑4.5毫米，長度9毫米（不含引線，單側(cè)引線15毫米）；檢測方向：全向；信號輸出：準(zhǔn)數(shù)字信號；輸出脈沖寬度：與振動信號幅度成正比；靜態(tài)電阻：小于30000歐姆；輸出：無極性。（3）震動傳感器模塊實物圖圖3.17震動傳感器實物圖3.10系統(tǒng)電路原理圖（1）防撞電路原理圖圖3.18防撞電路原理圖（2）防盜電路原理圖圖3.19防盜電路原理圖4系統(tǒng)軟件的設(shè)計4.1開發(fā)工具介紹實現(xiàn)一個單片機(jī)系統(tǒng)，你不僅需要焊接相應(yīng)的外接電路模塊，并且需要編寫相關(guān)的代碼來驅(qū)動整個外設(shè)電路。比較常用的代碼編程語言涉及C語言和ASM匯編語言。它們各有各的優(yōu)缺陷，C語言通熟易懂，但是執(zhí)行效率較低；而ASM語言的執(zhí)行效率很高，卻不易于學(xué)習(xí)，需要具有一些編程經(jīng)驗與技巧。Keil軟件是一個方便快捷的開發(fā)工具，它不僅支持C代碼，同時支持ASM代碼。具有和諧的開發(fā)界面。當(dāng)你輸入相應(yīng)的C代碼之后，它會對其進(jìn)行編譯和鏈接操作，編譯的重要目的是檢查程序之中是否存在基本的語法等一些比較低檔的錯誤，比如忘掉在句尾添加逗號等眾多問題，這可以加速整個系統(tǒng)的設(shè)計；鏈接的重要目的是將C代碼轉(zhuǎn)換為一種更為低檔的代碼，它可以被機(jī)器辨認(rèn)，在這個過程中，你可以采用但不或全速運營等方式來調(diào)試整個代碼。4.2主程序設(shè)計（1）防撞主程序流程圖圖4.1測距主程序流程圖重要程序如下：//主函數(shù)voidmain(void){ TMOD=0x11; //設(shè)T0為方式1，GATE=1； TH0=0; TL0=0; TH1=0xf8; //2MS定期 TL1=0x30; ET0=1; //允許T0中斷 ET1=1; //允許T1中斷 TR1=1; //啟動定期器 EA=1; //啟動總中斷 while(1) { while(!RX); //當(dāng)RX為零時等待 TR0=1; //啟動計數(shù) while(RX); //當(dāng)RX為1計數(shù)并等待 TR0=0; //關(guān)閉計數(shù) Conut(); //計算 }}（2）防盜主程序設(shè)計當(dāng)給系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)開始檢測單片機(jī)和GSM模塊的連接，發(fā)送AT+CMGF=1指令給GSM，假如返回OK，P1.3號腳的LED燈閃爍3次并且處在常亮指示狀態(tài)，表白系統(tǒng)開始正常工作；假如沒有返回OK，LED燈閃爍5次并不斷的查找GSM。當(dāng)系統(tǒng)開始穩(wěn)定工作時，單片機(jī)開始不斷的查找P1.5號腳是否給高電平，假如為高電平，則P1.0號腳的LED燈點亮，P1.1號腳的蜂鳴器響，并發(fā)送預(yù)先設(shè)定的短信給用戶手機(jī)；假如P1.5號腳為低電平，則系統(tǒng)不斷查找，總流程圖如圖4.2所示。圖4.2GSM報警程序流程圖重要程序如下：voidGSM_work(){ if(rsd==0&&flag_BF==1) flag_alam=1;/* else BUZZ=1; */ if((rsd==0&&flag_BF==1&&again==1)||SOS==1) { LED_S=0; BUZZ=1; SendString("AT+CMGF=1\r\n"); delay(1000); SendString("AT+CSCS=\"UCS2\"\r\n"); delay(1000); SendString("AT+CSMP=17,0,2,25\r\n"); delay(1000); SendString("AT+CMGS="); //信息發(fā)送指令A(yù)T+CMGS=// SendASC('"'); SendString(PhoneNO); SendASC('"'); SendASC('\r'); //發(fā)送回車指令// SendASC('\n'); //發(fā)送換行指令// delay(1000); SendString(somebody); delay(1000); SendASC(0x1a); if(SOS==0) { again=0; flag_time_start=1; flag_alam=1; } elseif(SOS==1&&flag_time_start==1) { TIME_50ms=0; flag_BF=1; LED_B=0; flag_time_start=0; again=1; } LED_S=1; SOS=0; flag=1; }} 4.3程序編譯與下載實驗中的程序經(jīng)由霍爾元件的C程序添加改編而來，在編寫將數(shù)字電壓轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)速的程序段時，運用存儲在BUFFER中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種方法十分的方便，大大節(jié)省了轉(zhuǎn)換部分的時間。在軟件調(diào)試過程中，需檢測代碼是否有錯和檢測功能是否完全實現(xiàn)。在修改代碼至無錯后，代碼的調(diào)試重要采用的是分段測試，功能一個一個的測試和實現(xiàn)。一方面，進(jìn)行參數(shù)的選定。本系統(tǒng)主芯片采用的是STC89C51，因此選定該型號，如圖4.3所示。圖4.3芯片型號選擇另一方面，在OptionForTargetTarget1中選擇生成HEX文獻(xiàn)，如圖4.4所示。圖4.4HEX文獻(xiàn)生成運營的第一步，點擊運營程序，確認(rèn)運營程序無誤，即沒有錯誤和警告，如圖4.5所示。圖4.5確認(rèn)程序無誤點擊生成工程文獻(xiàn)并生成HEX文獻(xiàn)，如圖4.6所示。圖4.6已生成HEX文獻(xiàn)可通過Debug中的Run和Step來對程序的相應(yīng)代碼進(jìn)行一一調(diào)試，如圖4.7所示。圖4.7程序運營調(diào)試系統(tǒng)源程序見附錄C。5系統(tǒng)電路的搭建及調(diào)試5.1系統(tǒng)硬件電路仿真5.1.1Protues簡介Protues軟件不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真電路及外圍器件，是由英國LabCenterElectronics公司出版的一種EDA軟件工具。它是目前比較好的單片機(jī)仿真及外圍器件的工具。目前，雖然在國內(nèi)的推廣剛剛起步，但已受到好多單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的廣大歡迎。Protues是世界上有名的EDA工具，從布置原理圖、調(diào)試代碼到外圍電路和單片機(jī)協(xié)同仿真，切換到PCB設(shè)計只要一鍵便可，真正貫徹了從概念到產(chǎn)品的整體設(shè)計，是目前世界上唯一將PCB設(shè)計軟件、電路仿真軟件和虛擬模型仿真軟件三體合一的設(shè)計平臺，其解決器模型支持PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、HC11、AVR、ARM、8051、8086和MSP430等，2023年又增長了Cortex和DSP系列解決器，并繼續(xù)增長其他系列的解決器模型。在編譯方面，它也支持Keil、IAR和MATLAB等多種編譯器。它可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，能仿真51系列、ARM、AVR、PIC等通用主流單片機(jī)，還可以在基于原理圖的虛擬原型上直接編程，再配合顯示和輸出，就能看到運營后的輸入輸出結(jié)果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Protues建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。5.1.2電路仿真本次電路仿真采用英國LabCenterElectronics公司出版的一種EDA軟件工具Protues對硬件進(jìn)行仿真，仿真圖如圖5.1所示。圖5.1電路仿真圖5.2系統(tǒng)硬件搭建與調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過程中，必須使用在線開發(fā)系統(tǒng)相應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行檢測和調(diào)試，保證應(yīng)用系統(tǒng)脫離開發(fā)系統(tǒng)后能準(zhǔn)確無誤地工作。硬件調(diào)試還應(yīng)和軟件結(jié)合互調(diào)，尋找出現(xiàn)的錯誤是軟件還是硬件，方可解決問題。該系統(tǒng)在硬件測試過程中出現(xiàn)了好多的問題，其實現(xiàn)實和理論之間還是有一定差距的。5.2.1硬件電路搭建焊接是制造電子產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)之一，假如沒有相應(yīng)的工藝質(zhì)量保證，任何一個設(shè)計精良的電子裝置都難以達(dá)成設(shè)計指標(biāo)。對焊點的基本規(guī)定:（1）可靠的電氣連接，焊接是電子線路從物理上實現(xiàn)電氣連接的重要手段，錫焊連接不是靠壓力而是靠焊接過程形成的牢固連接的合金層到達(dá)電氣連接的目的。（2）足夠的機(jī)械強(qiáng)度，焊接不僅起到電氣連接的作用，同時也是固定元器件，保證機(jī)械強(qiáng)度連接的手段。（3）光潔整齊的外觀，良好焊點就會規(guī)定焊料的用量恰到好處，外表會有金屬的光澤，沒有粒尖，橋接等現(xiàn)象，同時不傷到導(dǎo)線的絕緣層和相鄰元器件。根據(jù)前面的電路設(shè)計對系統(tǒng)電路進(jìn)行焊接，實物圖如圖5.2所示。圖5.2系統(tǒng)電路實物圖5.2.2硬件電路調(diào)試電路的安裝與調(diào)試過程是檢查、修正設(shè)計方案的實踐過程，也是應(yīng)用理論知識來解決實踐中各類問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是電路設(shè)計者必須掌握的基本技能。把電子元器件連接起來，實現(xiàn)特定功能的關(guān)鍵一步是調(diào)試。調(diào)試方法有兩種：分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。具體的調(diào)試環(huán)節(jié)如下:通電前檢查。對于剛連接好的電路。在通電前必須對電路進(jìn)行檢查，對照電路原理圖對電路元器件進(jìn)行檢查，檢查焊接是否有錯誤或是焊接不牢固情況。（2）通電檢查。通電時一定要注意供電電壓的大小。切不可以高于芯片的最高電壓值。通電后，觀測各個元器件的狀態(tài)，一旦有器件冒煙或者發(fā)熱，立即斷開電源。重新檢查電路。然后再調(diào)試。（3）分塊調(diào)試。分塊調(diào)試時應(yīng)明確本部分的調(diào)試規(guī)定，按調(diào)試規(guī)定測試性能指示和觀測波形。調(diào)試順序按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的整機(jī)聯(lián)調(diào)發(fā)明條件REF_Ref12786\w[13]。（4）整機(jī)聯(lián)調(diào)。整機(jī)聯(lián)調(diào)時應(yīng)觀測各單元電路連接后各級之間的信號關(guān)系，重要觀測動態(tài)結(jié)果，檢查電路的性能和參數(shù)，除此之外，你需要分析獲得的數(shù)據(jù)和波形，并將其與相應(yīng)的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比，假如真實結(jié)果很接近理論結(jié)果，則表白設(shè)計出的整個系統(tǒng)基本對的，假如真實結(jié)果與理論結(jié)果有很大的差距，則表白設(shè)計出的整個系統(tǒng)存在一些問題，針對不同的問題，我們需要做出不同的修改策略。在本次設(shè)計中，主控模塊是非常重要的部分，它不僅是本次設(shè)計的核心，在本次硬件調(diào)試中也碰到了很多問題（1）接上電源的時候，數(shù)碼管不亮，沒有任何顯示，于是我做了如下工作檢查電源是否通電，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)有5v電壓；編程使P1為低電平，檢查到P1輸出為低；檢查P0口未接上拉電阻，接上數(shù)碼管發(fā)亮了。數(shù)碼管顯示亂碼，于是我做了如下工作一方面確認(rèn)程序的顯示碼表對不對，經(jīng)檢核對的；檢查電線有沒有短路和斷路，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)排阻與P0口有短路，斷開就顯示正常了。（3）顯示的數(shù)據(jù)一點不對的，于是我做了如下工作檢查單片機(jī)的I/O口數(shù)據(jù)正不對的，經(jīng)檢核對的；檢查超聲波的接受和發(fā)射焊接的正不對的，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接受焊接反了，通過重新焊接，可以顯示對的的數(shù)據(jù)了。（4）顯示的數(shù)據(jù)有跳動，于是我做了如下工作通過查資料，得知自己焊接的沒有買的成品抗干擾能力強(qiáng)；通過反復(fù)測試，得出經(jīng)驗：測距時障礙物不能太多，手要伸直，避免操作者自身就是個干擾體。（5）當(dāng)距離小于50cm時，蜂鳴器不響，距離大于50cm時接受板的小燈亮，于是我做了如下工作一方面檢查無線發(fā)射模塊有無信號輸出，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)無線信號輸出，正常情況下當(dāng)距離小于50cm時，整個無線系統(tǒng)得電工作，同時sc2262的10腳應(yīng)當(dāng)有高電平，可是檢查發(fā)現(xiàn)主線無電壓；檢查電路的焊接，經(jīng)檢核對的無誤；最后發(fā)現(xiàn)驅(qū)動的三極管9012在實際電路中是9013，馬虎大意釀成的大錯，換上9012接受板的小燈顯示在正常了。（6）無線的傳輸不靈敏，于是我做了如下工作擬定芯片是否好使，通過換塊芯片效果同樣；通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)天線接的短，正常應(yīng)當(dāng)是23cm左右，換了個天線，無線系統(tǒng)正常。5.3測試結(jié)果及分析（1）防盜報警測試結(jié)果當(dāng)紅外監(jiān)測到人體進(jìn)入車內(nèi)或震動監(jiān)測模塊監(jiān)測車身由震動時，將外部監(jiān)測到信號傳到單片機(jī)，通過單片機(jī)控制的聲光報警器開始報警，GSM短信模塊將危險短信發(fā)送到車主手機(jī)，其測試結(jié)果如圖5.3所示。圖5.3防盜報警測試結(jié)果（2）防撞報警測試結(jié)果當(dāng)系統(tǒng)啟動防撞測試時，超聲波時時測量車聲周邊的障礙物，將數(shù)據(jù)及時反饋給單片機(jī)，單片機(jī)對所測距離進(jìn)行判斷分析。當(dāng)小于預(yù)設(shè)值是，進(jìn)行聲光報警提醒司機(jī)小心駕駛。測試結(jié)果如圖5.4所示。圖5.4防撞測試結(jié)果圖本作品達(dá)成了本次設(shè)計的目的，實現(xiàn)了汽車智能防盜防撞報警設(shè)計，下面重要對測距部分做了重要的分析。測量數(shù)據(jù)如表5.1所示。表5.1測距數(shù)據(jù)實際距離32.634.538.639.045.048.651.260.763.572.9測量距離32.533.237.538.144.247.550.258.962.971.1誤差距離1111111111誤差率3.0%2.8%2.6%2.6%2.2%2.0%2.0%1.6%1.6%1.4%實際距離102.6108.1130.5142.2158.6159.2173.5180.2184.5197.5測量距離102107.5129.2140.1156.9158.4171179.2183.0195.6誤差距離0111212112誤差率0%0.9%0.77%0.70%0.63%0.63%1.2%0.55%0.54%1.0%實際距離200250300350400450500550600650測量距離197.9247.2297.1345.8398.7446.8494.9545.2590.9639.1誤差距離23242454712誤差率1.0%1.2%0.67%1.5%0.5%0.89%1.0%0.73%1.2%2.0%（3）超聲波測距誤差分析根據(jù)超聲波測距的原理，測量誤差的來源有：啟動發(fā)射和啟動計時之間的偏差；收到回波到被檢測出的滯后；收到中斷到中斷響應(yīng)停止計時之間的滯后；計時器自身的誤差；溫度對聲波速度以及上述因素的影響。第二項誤差源于檢測電路的靈敏度和判斷偏差。從收到實際回波到反饋確認(rèn)并輸出相應(yīng)信號之間肯定存在時間誤差，回波信號強(qiáng)弱、檢測電路原理以及判斷電路的敏感性都是影響誤差的相關(guān)因素，也是超聲波測距的核心。由于假如靈敏度過高，則會將一些干擾信號誤認(rèn)為回波，導(dǎo)致測量錯誤，假如過低，又大大限制了檢測距離，由于回波衰減是距離的平方關(guān)系。這部分誤差是導(dǎo)致數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的重要來源，由于判斷滯后會隨著回波的強(qiáng)弱而變化REF_Ref13289\w[14]。6總結(jié)與展望6.1總結(jié)本次設(shè)計運用單片機(jī)STC89C51單片機(jī)作為控制中心,由紅外人體檢測模塊、超聲波測距模塊,無線發(fā)射和接受電路、GSM短信發(fā)送模塊和振動監(jiān)測電路組成。通過軟硬件結(jié)合實現(xiàn)汽車與障礙物距離監(jiān)測和及時報警提醒,車身振動或當(dāng)人體強(qiáng)制進(jìn)入車內(nèi)時給車主及時發(fā)送短信提醒和警告。本次程序設(shè)計使用C語言代碼,使用KEIL軟件進(jìn)行了編譯，并在硬件上驗證其所有的功能。該系統(tǒng)具有操控簡樸方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點。與此同時，也可以在系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其它功能的開發(fā)。6.2展望雖然這次設(shè)計實現(xiàn)了本次設(shè)計的規(guī)定，實現(xiàn)了汽車的智能防盜防撞報警設(shè)計，但系統(tǒng)尚有幾個可以改善的地方：測距模塊還可以采用精確度更加準(zhǔn)確的激光測距或毫米雷達(dá)波測距；還可以在四周都添加，多方位保護(hù)汽車安全。顯示部分采用了數(shù)碼管顯示；還可以添加語音提醒電路，為了更加直觀，可以采用視頻采集，通過視頻顯示更加直觀明了。此設(shè)計還可以設(shè)計自動切斷點火電路，即當(dāng)監(jiān)測到有防盜信號是，自動控制汽車切斷點火電路，實現(xiàn)汽車的自我保護(hù)。致謝能順利完畢本次設(shè)計，非常感謝我的指導(dǎo)老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的楷模；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格地思緒給了我無盡的啟迪。在整個畢業(yè)設(shè)計的完畢過程中，我得到了老師的精心指導(dǎo)。我的指導(dǎo)老師具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，她不僅嚴(yán)格規(guī)定學(xué)生對自己研究的課題進(jìn)行進(jìn)一步的理解，同時積極的去查閱一些資料，幫我們解決一些棘手的問題。相信她的思想和工作作風(fēng)會給我以后的工作和學(xué)習(xí)帶來重大的幫助。再此，請允許我對老師們再次表達(dá)我深深的謝意。如今，大學(xué)將盡，我們即將離開母校，踏上新的征程?；仡櫞髮W(xué)歷程，老師和同學(xué)給予我太多的支持，太多的幫助。在此，我對老師表達(dá)感謝，并祝老師身體健康，工作順利!也祝我的所有同學(xué)事業(yè)早成，萬事如意！ 致謝人：年月日參考文獻(xiàn)趙娟.簡述汽車防盜器的應(yīng)用與發(fā)展[J].港口科技,2023,10：15-16.門濤.高速公路追尾碰撞預(yù)警系統(tǒng)實驗研究[D].長安大學(xué),2023.7-8.王堅.基于GSM的汽車防盜報警器的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華中科技大學(xué),2023.22-28.崔楷華.飛機(jī)出入庫防碰撞系統(tǒng)研究[D].武漢理工大學(xué).2023.18-19.王維維.單片機(jī)最小系統(tǒng)實現(xiàn)智能搶答器[J].邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2023.31(1):14-17.劉楚湘.簡易多路無線智能報警系統(tǒng)[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報,2023.27(4):21-23.李露.基于單片機(jī)的籃球比賽計時計分系統(tǒng)設(shè)計[D].青海師范大學(xué).2023.19-22.王磊.全自主家用清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與途徑規(guī)劃[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2023.22-23.邢曉敏.基于超聲波的水泥生料料位檢測系統(tǒng)的研究[D].武漢理工大學(xué),2023.19-20.于明軍.基于SMS的遠(yuǎn)程家電控制終端的設(shè)計[J].赤峰學(xué)院學(xué)報,2023,26(11):15-20.江濤.基于GPRS的能見度測量與傳輸系統(tǒng)設(shè)計[D].南京信息工程大學(xué),2023.11-13.張東.基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控安防系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)與數(shù)字工程，2023,39(5):34-35.何西鵬.嵌入式系統(tǒng)在防盜報警設(shè)備中的研究與應(yīng)用[D].武漢理工大學(xué),2023.23-24.苑潔.基于STM32單片機(jī)的高精度超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計[D].華北電力大學(xué)(北京),2023.33-34.譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(第三版)[M].清華大學(xué)出版社.2023.馬士寶.張國玉.基于GSM模塊的無線報警系統(tǒng)的設(shè)計[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2023,32(1):51～53.張云,熊承燕.基于GSM的短消息業(yè)務(wù)協(xié)議分析[J].無線通信技術(shù),2023.10.樊昌信,曹麗娜.通信原理（第6版）[M].北京：國防工業(yè)出版社.2023.Davidovici.S.AndKanterakis,E.G.Radiometric.DetectionofDirect-SequenceSpreadSpectrumSignalsUsingInterferenceExcision[J].IEEEJournalonSAIC.2023,7(4):76-88.Krasner.N.F.OptimalDetectionofDigitallyModulatedSignals[J].IEEETrans.onCommunications.2023,30(5):85-95. 附錄A英文文獻(xiàn)原文ObstacleDetectabilityofUltrasonicRangingSystemandSonarMapUnderstandingAkihisaOHYA,TakayukiOHNOandShin'ichiYUTAIntelligentRobotLaboratoryInstituteofInformationSciencesandElectronics，UniversityofTsukubaTs