汽车防盗报警器的设计_毕业设计(论文).doc
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1、成都理工大学毕业设计(论文) 汽车防盗报警器的设计 摘要 随着汽车数量增多,盗窃汽车的犯罪案件与日俱增,且车辆被盗的数量逐 年上升,为了防止汽车被盗,给汽车装上防盗报警系统实有必要。对此提出了 一种汽车防盗报警器的设计方案。 本论文介绍了一种制作容易、性价比高、实用性强的防盗报警器。在本设 计中,用红外遥控器控制报警系统电源的通断,避免车主进入室内产生误报警; 采用现在普遍应用于报警器中的热释电红外线传感器进行盗情信号的检测;用 当今最流行的 AT89C2051 单片机控制,体积小、成本低。此报警器处于警戒状 态下,发生盗窃时,传感器将检测到的信号送到单片机,经单片机分析处理产 生声光报警,并
2、且切断汽车点火线圈电源使汽车无法启动。 关键字关键字: :红外遥控、热释电红外传感器、AT89C2051 单片机、声光报警 成都理工大学毕业设计(论文) The Design Of Car Warning System Guarding Against Theft Abstract: As the quantity of personal automobile increases, cases of stealing cars rise day by day, causing the lost of automobile goes right toward the peak, to preve
3、nt the vehicles from being taken robbed, an anti-theft system including alarming module is absolutely necessary for every single automobile. Therefore a new scheme of anti- theft and warning system for vehicles is announced. In this thesis, an anti-theft alarm system with features of high performanc
4、e-to- price ratio, much easier manufacture procedure and great practical usages is introduced. In this design, inferred remote controller is in charge of control alarm system power source supply, to avoid the car owner triggers the warning by mistake. In sensing module, the pyroelectric inferred sen
5、sor is selected for detecting signals of stealing; And the most popular microcontroller AT89C2051 which has small volume and low cost is used. When the whole system is in guarding status, and stealing behavior has been detected, sensing module will send the detected signal to the microcontroller. Af
6、ter processing by the microcontroller, sound and light warning will be activated. And the vehicle will not be fired anyway because the automobile ignition coil power source will be cut off at the same time. Keyword: Inferred Remote Control, Pyroelectric Inferred Sensor, Microcontroller AT89C2051, So
7、und And Light Alarm 成都理工大学毕业设计(论文) 1 目 录 第 1 章 前 言1 1.1 选题背景 1 1.2 全球汽车防盗报警器的现状 1 1.3 本论文的主要工作 2 第 2 章 汽车防盗报警器的总体方案设计.3 2.1 方案设计要求 3 2.2 系统方案设计 3 第 3 章 汽车防盗报警系器的硬件设计.4 3.1 红外遥控发射器 4 3.1.1 振荡器 4 3.1.2 红外遥控发射器的原理图 5 3.2 防盗报警系统的电源电路 6 3.3 红外遥控接收及控制电路 7 3.3.1 锁相环单音频率译码集成电路(LM567) .8 3.3.2 锁存器 9 3.3.3 继电
8、器的工作原理和特性 9 3.3.4 红外遥控接收和控制电路工作原理 .11 3.4 利用热释电红外传感器实现对汽车的监测 .12 3.4.1 红外线 .12 3.4.2 热释电红外线传感器 .13 3.4.3 热释电红外线传感器工作原理 .13 3.4.4 热释电红外传感器对汽车的检测原理 .14 3.5 声光报警电路和切断电路 .15 3.5.1 555 多谐振荡15 3.5.2 声光报警电路 .16 成都理工大学毕业设计(论文) 2 3.5.3 切断电路 .16 3.6 报警系统的中央处理模块 .17 3.6.1 中央处理器的选用 .17 3.6.2 中央处理器的时钟电路和复位电路 .20
9、 3.6.3 AT89C2051 的指令系统说明21 第 4 章 汽车防盗报警器的软件设计22 4.1 单片机软件设计概述 .22 4.2 系统防盗报警的软件实现 .22 结 论24 致 谢25 参考文献.26 附录 A 软件实现源程序 27 附录 B 红外遥控发射器的电路图 29 附录 C 红外遥控接收以及报警系统的电路图 30 成都理工大学毕业设计(论文) 1 第 1 章 前 言 1.1 选题背景 汽车这个人类工业文明的产物、现代人的代步工具、曾经被视为奢侈品 的商品,随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高,已经逐渐地成 为我国寻常百姓家的新成员。统计结果表明:2003-2005
10、年中国轿车的需求量保 持在 20%25%的年增长速度:到 2005 年,国内有能力购车的家庭约达 4,500 万 户;而到 2010 年,中国将很有可能成为全球仅次于美国和日本的第三大汽车市 场。拥有私家车已成为当今中国家庭进入时尚、现代生活的标志之一。 但是随着汽车数量的增加,盗窃分子也开始把目光投向作为高档消费品的 汽车。据“新浪网”2004 年 7 月 22 日报,我国每年发生汽车盗案件十万多起, 平均每天被盗的车辆达 300 多辆。就北京而言,北京市公安局 110 服务台每天 都会接到十余起机动车被盗的警情报告,实际情况表明防盗装置已经成为汽车不 可或缺的附件之一。 虽然 19 世纪末
11、已经发明汽车,但是直到 20 世纪 20 年代末期,所有的汽车 才安装上了简单的机械锁。为了安全防盗、便于操纵,从 20 世纪 70 年代至今, 以轿车为突破口,汽车锁已从机械式向电子式转变。汽车防盗报警无论是对汽 车制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值,如何制定出更为严格规 范的法规,开发出更为有效的汽车防盗装置,减少车主的损失是今后人们研究 的重要课题。针对目前世界范围内汽车盗窃案的上升趋势,各汽车厂家都在不 断地改进防盗技术,尤其是随着微电子技术的进步,汽车防盗技术已向着自动 化、智能化方向发展。 1.2 全球汽车防盗报警器的现状 现代汽车在出厂时大多已经安装了防盗系统,但是目前
12、国际上通用的汽车 防盗的核心思想是防止“汽车整车”被盗,也就是说即使盗贼将车门打开进入车 内,却仍然无法将车开走。 市场上已有的汽车防盗报警器可以大致分为三种:第一种是低档的电子类 汽车防盗报警器,依靠声音振动触发,仅具有声音报警的功能,容易被剪断而 成都理工大学毕业设计(论文) 2 解除报警,因无法区分实质性盗窃和偶然干扰而误报,典型的现象就是扰民, 已基本淘汰。在已安装了这种防盗报警器后仍然被盗的现象仍然发生。第二种 是目前普遍使用的中控锁类,遥控操作,有定频和跳频两种,可闭锁点火启动 电路,效果有很大提高。使用无线电信号进行遥控控制,曾发生专业盗窃团伙 用频率扫描解锁成功而盗车的事例。第
13、三种是已少量使用的利用 GPS 全球星定 位系统的天网类和地网类防盗报警系统,该系统具有很好的防劫持功能和被盗 后监控行踪的功能,在电子地图未能普遍应用的情况下,该类汽车防盗报警器 的应用受到限制,此外,它的初装费和年服务费很高,是它难以普及和市场化 的主要原因。该类汽车防盗报警器是目前国内外最先进的系统,但是它仍然没 有主动无线通知车主和车内摄像的功能。 “安全、可靠、环保、便捷”应该是新一代汽车电子产品的趋势;也是汽车安 防产品的未来发展方向。 1.3 本论文的主要工作 为了保护汽车,一个操作简单、功能齐全、保护性高的汽车防盗报警器将 是重要的选择。为了达到这个目的,我们将设计汽车防盗报警
14、器,但由于条件的 限制,只能设计一种简单的汽车防盗报警器.在本设计中,用红外遥控器控制报 警系统电源的通断,避免车主进入室内产生误报警;采用现在普遍应用于报警 器中的热释电红外线传感器进行盗情信号的检测;用当今最流行的 AT89C2051 单片机控制,体积小、成本低。此报警器处于警戒状态下,发生盗窃时,传感 器将检测到的信号送到单片机,经单片机分析处理产生声光报警,并且切断汽 车点火线圈电源使汽车无法启动。 成都理工大学毕业设计(论文) 3 第 2 章 汽车防盗报警器的总体方案设计 2.1 方案设计要求 (1)遥控功能:采用红外遥控器控制报警系统电源的通断; (2)防盗功能:发生盗情时,系统自
15、动切断点火线圈电源使汽车无法启动。 (3)报警功能:有人非法近时,产生声光报警。 2.2 系统方案设计 根据设计要求,论文提出了一个汽车防盗报警器的设计方案。整个防盗报警 系统的原理框图如图 2-1 所示。红外遥控器用来控制报警系统的电源通断,车主 离开驾驶室时通过遥控器接通报警器电源,报警器处于警戒状态,热释电人体红 外传感器开始工作。当汽车有盗情发生时,红外传感器会检测到盗贼的红外线 信号,该信号经过放大、滤波、比较电路后送至 AT89C2051 单片机的 P3.2 口, 再经单片机分析处理后,发出有效的报警信号驱动声光报警电路产生声光报警, 并切断点火线圈电源使汽车无法启动。 车主 盗贼
16、 图 2-1 汽车防盗报警器原理框图 电源 人体红外 传感器 声光报警电路 切断电路 信号放大、 滤波 比 较 电 路 AT89C2051 P3.2 P1.7 P1.2 红外遥控发射 红外遥控器 红外遥控接收电源控制电路 红外遥控接收 及控制电路 成都理工大学毕业设计(论文) 4 第 3 章 汽车防盗报警器的硬件设计 3.1 红外遥控发射器 发射部分的主要元件为红外发光二极管,它实际上是一只特殊的发光二极 管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而其两端施加一定电压时,它 便发出的是红外线而不是可见光。其外与普通 5 发光二极管相同,红外线发光 二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。 红外遥
17、控发射器原理框图如图 3-1 所示,他主要由 6V 的电池、按钮开关、 振荡器、信号放大、红外发射二极管等组成。当按下按钮开关接通电源,振荡 器就产生 20KHz 频率,其输出信号经过三极管放大后,使红外发光二极管向外 发射红外遥控信号。同理断开按钮开关,振荡器停振,则中断红外信号。 图 3-1 红外遥控发射器原理框图 3.1.1 振荡器 由于用与非门组成的多谐振荡器的电路简单易懂,使用的元件也少,所以在 本电路中采用 CD4011 与非门集成电路组成振荡频率为 20KHz 的振荡器如图 3-2 所示,通过 RC 电路的充放电使电路产生多谐振荡。其振荡频率可通过选择 R、C 的值来确定,即 f
18、1/2.2RC,所以选用 24K 的电阻和 1000PF 的电容即可 达到要求。图中的控制端用来控制振荡器的起振,即当控制端为高电平时,电 路振荡;当控制端为低电平时,电路停振。电路中的电阻 Rs 为保护电阻,其阻 值一般要求大于或小于 2R1。 20kHz 电池(6V) (6V) 振荡器信号放大红外发光二极管 按钮开关 成都理工大学毕业设计(论文) 5 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:30-May-2007Sheet of File:C:Documents and Settings1xiuxiuPro
19、tel9911.DDBDrawn By: 1 2 3 U1A CD4011 5 6 4 U1B CD4011 R 24K RS 100KC 1000P U0 图 3-2 多谐振荡器 3.1.2 红外遥控发射器的原理图 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:21-Jun-2007Sheet of File:C:Documents and Settings1信信信2信信信信.ddbDrawn By: R3 220K R1 47K R5 24K R4 100K R2 470K R7 100 R6 4.7K C1 1
20、u C2 1000p C3 1000p V D1 V DD 6V V T1 9013 S1 1 2 3 U1A 4011 5 6 4 U1B 4011 8 9 10 U1C 4011 12 13 11 U1D 4011 图 3-3 红外遥控发射电路原理图 红外遥控发射电路原理图如图 3-3 所示,电路中的与非门 U1C、UID 组成多 谐振荡器,其振荡频率大约为 20KHz;电路中 R1、R2 对 6V 电源电压分压,R1 两 端电压大约 4.5V。当按下按钮开关,6V 电源通过 R2 向 C1 充电,使电容 C1 两端 电压 Vc1 按指数规律上升,则与非门 U1A 的输入端就由低电平变为高
21、电平,输出 端由高电平变为低电平,因此,与非门 U1B 的输出端变为高电平,该高电平加 在与非门 U1C 的 8 脚输入端上,使由 U1C、U1D 组成的振荡器起振,其输出的信 号经过 VT1 放大后,使红外发光二极管向外发射红外遥控信号。当按下按钮开 关时,电容 C1 放电,与非门 U1A 的输入端就由高电平变为低电平、输出端由高 电平变为低电平,则与非门 U1B 的输出端由高电平变为低电平,使振荡器停振, 中断红外发射信号。 成都理工大学毕业设计(论文) 6 3.2 防盗报警系统的电源电路 汽车防盗系统是利用蓄电池作为供电来源,而红外接遥控收控制电路和报警 系统选用的微处理器(AT89C2
22、051 )、热释电红外传感器、处理电路以及报警执行 模块等所需电压值为 5V,需要电压转换电路为各种器件提供稳定可靠的电源。 由于现在的汽车采用的蓄电池一般是 12V,防盗系统所需求的电压为 5V,可以通 过三端固定输出集成稳压器 CW7805 来实现电压的转换。 一、W7800 系列集成稳压器的内部组成框图 输入 输出 图 3-4 CW7800 系列集成稳压器的内部组成框图2 CW7800 系列集成稳压器的内部组成框图如图 3-4 所示,它由启动电路、调 整电路、基准电路、取样电路、比较放大电路、保护电路等部分组成。其中启 动电路是集成稳压器的一个特殊环节,它的作用是在输入电压 Ui 加入以
23、后,帮 助稳压器快速建立输出电压 Uo;调整电路由复合管构成且该复合管工作在线性 放大区;基准电路为比较电路同相输入端提供基准电压;取样电路由内部电阻 分压器构成,分压为固定的,所以输出电压是固定的;比较放大主要由集成运 放构成,用来对取样电压与基准电压的差值进行比较放大;保护电路主要是用 来保护调整管,它具有过流保护、过压和过热保护功能(当输出过流或短路时, 过流保护电路动作以限制调整管电流的增加;当输入、输出电压差较大,即调 调整电路 保护电路 启 动 电 路 取 样 电 路 比较 放大 基准 电路 成都理工大学毕业设计(论文) 7 整管 C、E 之间的压降超过一定值后,过压保护电路就工作
24、,自动降低调整管的 电流,以限制调整管的功耗,使之处于安全工作区;过热保护电路是集成稳压 独特的保护措施,当芯片温度较低时,起保护电路不起作用,当芯片温度上升 到最大允许值时,保护电路将迫使输出电流减小,芯片功耗随之减少,从而可 避免稳压器因为过热而损坏2。 一、电源电路原理 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:19-Jun-2007Sheet of File:H:信2信信信信.ddbDrawn By: C10 0.1u C12 0.33u + C9 220u Vin 1 GND 2 Vout 3 7805
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