大学生创新性实验结题报告自行车防盗器

1、唐山学院“大学生创新性实验计划”项目结题报告项目名称 自行车防盗器设计与应用 项目编号 0202142 项目级别 一般项目 项目负责人 系、年级、班级 指导教师姓名 职称 填表日期 2015年 5 月 10 日 唐山学院教务处制表一、项目选题思路当前校园中，几乎每个同学都有自己的交通工具自行车，但是随之而来的自行车被盗现象频频发生，仅仅依靠一把小小的车锁是无法打消小偷的偷车念想的。市场上虽有各种自行车防盗报警装置出售，但由于价格过高或产品质量不可靠等因素，不太适合学生使用。21世纪这个电子技术高速发展的时代，对于电子通信专业的学生来说自制一个廉价高效的防盗报警器是非常有意义的。报警器使用蜂鸣器

2、并配合使用GSM短信收发装置，则可以有效防止小偷偷走车辆。然而，这个报警器必须能辨别车辆是否被移动，因此选用震动感应器来判断。为判断出此移动是否是合法的，考虑用电路的开或者关来识别。当车主使用车辆的时候，可以关闭报警器电源，车主需要此功能时，则把电源接上。如果使用普通开关控制，虽然车主能使用此开关来控制电路，但小偷也能使用此开关，然而如果换成遥控控开关的话，遥控器只在车主手上，也就是说，只有车主能够控制警报器的电源开关了，当有小偷试图偷走自行车时，报警器响的同时车主也会收到报警短信，这大大减少或防止了自行车被盗现象的发生。二、实验的研究方案及技术路线1.系统的硬件设计当车主不需要使用自行车的时

3、候可将自行车停好，加上锁之后，打开自行车的防盗器开功能，此时电路处于接通转态，震动传感器，单片机，及TC35模块开始运转，当自行车收到外来的扰动后，振动传感器即可监测出来，振动传感器一直是处于高电平转态，外来扰动使震动传感器电平瞬间被拉低，瞬间到来的低电平会顺势给单片机一个中断，当单片机接受到中断信号以后根据事先烧写到单片机的程序，中断将会触发TC35模块开始工作，按照预期，TC35将事先拟写好的短信发送到车主指定的手机号上，当短信到来的时候，车主可知道自己的自行车被非法移动，故会自己到自己停放自行车的事故地点进行勘察，可在第一时间内获取有关自行车的消息，防止被盗，于是便实现了防盗的功能。根据

4、系统所要实现的功能，各功能模块应该主要包括单片机主控模块、无线遥控收发模块、信号触发模块、报警电路模块、GSM无线收发模块。系统的组成原理框图如图1所示。图1 系统组成原理图（1）单片机主控模块。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在各个领域得到广泛应用。在本此设计中采用的是AT89C52型单片机，功能更加齐全，有利于硬件控制的实现。（

5、2）信号触发模块。采用震动传感器来收集信号，所使用的是SW18020P，即弹簧型无方向性触发开关。它含有四个引脚，分别为A0、D0、GND和Ucc。工作电压为35V，所使用的是比较器输出，具有信号干净，波形好，驱动能力强等一系列优点。输出形式为数字开关量输出（0和1）。当传感器不震动时，震动开关呈断开状态，输出端输出高电平，绿色指示灯不亮；震动时，震动开关瞬间导通，输出端输出低电平，绿色指示灯亮；输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境是否有震动，起到报警作用。（3）报警电路模块。采用蜂鸣器实现，它是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打

6、印机、复印机、报警器、电子玩具、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。让蜂鸣器发出1KHZ的声音，那么，周期是 1/1000hz =1ms 。在此实验中蜂鸣器作为报警器来使用，通过高频率的发声达到报警目的。（4）无线遥控收发模块。PT2262/PT2272 是台湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/PT2272 最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供 531441 地址码，PT2262 最多可有6位（D0-D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。PT2262发

7、出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此 同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以 315MHz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262 得电工作，其第17 脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间 315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于 PT2262的17脚输出的数字信

8、号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK 调制）相当于调制度为100的调幅。（5）GSM无线收发模块。使用的是西门子GSM模块（TC35）开发板，它是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块，集成了标准的RS232接口以及SIM卡，可以在PC机上用AT命令通过串口对它进行设置。这使它成为在声音和数据通讯上通用的一个GSM/GPRS双频终端产品。 2.系统软件设计每次停车的时候将蜂鸣器和继电器初始化，此时系统的遥控接收模块可接收到有效遥控信号，并发送给单片机，单片机根据用户的设定来判断该信号是否有效，若信号有效，则进行单片机的下一步判断，确定是用户按下的是哪一个键，A键代表的是蜂鸣器鸣叫

9、一段时间（即定位功能）；B键代表的是继电器闭合即防盗状态，此时若自行车被非法移动，则震动传感器将信号发送至单片机，蜂鸣器鸣叫一段时间并通过GSM模块发送短信给车主指定的手机，告知车主自行车存在危险，及时到达现场；C键则代表关闭防盗系统。其系统工作流程图如图2所示。GSM发短信蜂鸣器响Y震动传感器是否被接通继电器打开，关闭防盗系统继电器闭合，防盗系统打开蜂鸣器鸣叫一段时间ABCY识别信号判断按下的是哪个按键N遥控器模块是否接收到有效信息开始蜂鸣器、定时器、继电器初始化N图2 系统工作流程图3.系统的软硬件调试在各功能模块确定好后开始进行各模块的安装，以及硬件调试与软件调试。本设计的功能核心是AT

10、89C52单片机，配合上面提到的各功能模块进行硬件安装与焊接，焊接完成后配合万用表进行硬件调试，检测各个所连元件是否有焊错、漏焊、虚焊，元件有没有接错、接反。在软件调试中，将编好的C语言程序烧入单片机中，使用断点跟踪的方法检测并改正程序中的错误。具体地说，调试过程由两个步骤组成，它从显示程序中存在错误的某迹象开始，首先确定错误的准确位置，也就是找出哪个模块或哪个语句引起的错误，然后仔细研究推断代码以确定问题的原因，并设法改正。硬件成果展示如图3所示。图3 硬件成果展示图三、 项目的实施过程项目的实施过程分为六个阶段：项目可行性研究阶段、文献资料收集及最终方案确定阶段、购买器件及着手制作阶段、对

11、系统整体进行调试完善及实际性测试阶段、系统性能完善阶段、撰写结题报告阶段。1. 项目可行性研究阶段项目组成员在同学中做了一个调查问卷，调查结果显示同学们对此项目的构想比较认同，同时根据同学们的反馈项目组制定了初步的设计方案。 2文献资料收集及最终方案确定阶段通过浏览网页，查阅相关书籍及市场考察等方式搜集相关资料，项目组成员了解到市场上的自行车防盗器在实用性和经济性方面都不适合学生使用，从中寻找灵感，汲取其中值得借鉴的方面制定了最终的设计方案。3购买器件及着手制作阶段确定了方案后项目组成员在淘宝购买了项目制作所需的器件，通过跟店主的交流，确定了价格低廉性能符合设计要求的器件。接下来开始着手防盗器

12、的制作。项目组成员分工合作，各自完成不同的模块制作，过程中积极配合，共同解决遇到的困难，最后整合成果，完成了硬件安装。4对系统整体进行调试完善及实际性测试阶段将C语言程序烧入单片机后没有得到预期的成果，项目组成员开始寻找程序中的错误，寻找错误的过程困难而繁琐，使用断点跟踪的方法找到程序的出错位置，缩小查找错误的范围，提高调试的效率。在数次的找错与改错工作后，终于调试成功，达到预期的目标。5系统性能完善阶段在完成了预期目标后，项目组成员决定在系统中再增加一个GSM模块以完善系统性能。在购买了GSM模块后，将该模块加到原来的系统中，并且在C语言程序中加入相应的程序，重新进行调试，调试成功后将系统放

13、到自行车上进行功能测试，测试成功。6撰写结题报告阶段制作完成后，项目组成员开始总结项目制作过程中遇到的困难及解决方法，撰写结题报告。四、项目的预期成果及最终成果由项目组自行设计的自行车防盗器在实用性和节约成本等方面进行构思，预期设计成果能实现在小偷企图偷走自行车时，报警器被触发，蜂鸣器的持续鸣叫能起到震慑小偷的作用，从而达到防盗的目的。 在达到预期目标后，为了使报警装置功能更加完善，小组成员经过讨论与研究，决定在原有的基础上增加GSM模块。经过半年的努力，最终制作的自行车防盗器在实现了预期功能的同时，还可以实现报警短信的收发，大大增加了报警器的实用性。 最终成果基本满足当初的设计要求，且研发成

14、本控制在预期范围内，经过同学们的试用，得到良好的反响与评价。五、项目组成员的收获及体会1. 建立分工合作的机制。实验项目贯穿了整个学期，项目组成员在学好本科生课程的同时，还要积极的抽出时间来完成实验项目，保证实验项目在规定时间内完成。为此，项目组成员建立了“模块分工负责，定时实验与讨论”的机制。每人负责不同的功能模块，各个模块完成后再进行系统的实验与调试。实际实施过程中，项目组成员互相监督与帮助，通过交流和讨论共同解决相对复杂的问题。遇到无法攻克的困难时，项目组成员积极向指导老师请教，即使解决遇到的难题。通过这样一种合作机制，不仅保证实验项目有条不紊的进行，也可以锻炼每个成员独立实验的能力，同时也不影响专业课程的学习，同学们在合作过程中互相学习，共同进步。2. 正确理解创新的含义。通过这次自行车防盗器的独立设计，项目组成员意识到创新并不像项目组成员想象的那么难。很多时候项目组成员理解创新常常有一个误区，觉得创新的东西一定是新意的东西。创新不排除有新意的部分，但是更多的是在项目组成员的生活中提炼出来的，也就为是发现，只要项目组成员的观察力够强，够细心，够仔细，就会在生活中找到很多的灵感。其实创新没有项目组成员想象的那么难，真正困难的是把想法转化为现实。在以后的生活中，项目组