基于GSMCDMA的防盗报警系统设计

成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)PAGEPAGE36毕业设计（论文）题目:基于GSM/CDMA的防盗报警系统专业:测控技术及智能仪器论文摘要随着科技的发展，汽车是越来越安全了，但是窃车贼的手段也是越来越高明了。防盗车窗还是能被打破，电子锁照样能被撬开，也就是汽车盗窃的物理途径不能被完全切断。我们可以想象这样一个窃车的场景：汽车先被拖到一个偏僻的角落（异常移动），接着车窗或者车门被强力打开（异常的振动和震动），随后汽车就被盗走了。于是我们想如何在这些异常情况发生时，能自动的被快速、准确的检测到，同时快速、有效的报警呢？本设计是为了解决传统汽车防盗方式的缺点和不足而开发一种崭新的集成传感、控制和报警三大功能模块的汽车防盗GSM报警系统，通过安装该报警器在汽车中，当传感器收到汽车震动、移动信号时，以GSM网络为信道，把报警信息通过短信/电话通知用户，从而实现准确、实时的报警效果关键词：电子锁报警器震动移动信号AbstractAlongwiththetechnicaldevelopment,theautomobilewasmoreandmoresafe,butstoleCheZeithemethodalsoismoreandmorewiseThesecurityglasscanbreak,theelectronlockscanpryopeninthesameoldway,alsoisthephysicalwaywhichtheautomobilestealscannotshutoffcompletely.Ourconceivablesuchstealsthevehiclethescene:Theautomobileistowedfirst(exceptionallymoves)toaremotequoin,thentheglassorthevehicledoorareturnedonbytheforce(unusualvibrationandvibration),afterwardstheautomobileisrobbed.Howthereforedowewantoccurswhentheseunusualsituations,canautomaticbyfast,theaccurateexamination,simultaneouslyisfasteffectively,reportstothepolice?Thisdesignisinordertosolvethetraditionalautomobilesecuritywayshortcomingandinsufficientdevelopsonekindofbrand-newintegratedsensing,controlsandreportstothepolicethreebigfunctionmoduleautomobilesecurityGSMalarmsystem,throughinstallsthisalarmapparatusintheautomobile,whenthesensorreceivestheautomobilevibrates,themotionsignal,taketheGSMnetworkasthechannel,reportstothepolicetheinformationthroughtheshortnote/telephonemessageuser,thusrealizesaccurately,real-timereportstothepolicetheeffectKeywords：electronlocksalarmapparatusautomobilevibratesmotionsignal目录论文摘要 IAbstract II目录 III第１章绪论 11.1.机械式防盗器 11.2.电子防盗器 11.3.网络防盗器 11.4.GPS防盗的缺陷： 1第2章总体设计 32.1系统的目标任务 32.2系统的总体设计 3第3章系统的结构框图及工作原理 4第4章硬件设计及软件设计 64.1主要芯片 64.1.1GSM/CDMA 64.1.2AT89S52 74.1.3MAX813L 124.1.4传感器 134.1.5加速度传感器ADXL202 174.2PDU格式简介 214.3报警策略 224.4软件流程 224.5程序框图 234.5.1程序流程如图如下： 234.5.2程序的主循环如下图 244.6控制电路 254.7应用情况和改进设想 26结论 27致谢 28参考文献 29附录1程序清单 301.1系统主程序 301.2报警子程序 321.3设置短信息格式子程序 321.4拨号报警子程序 34第１章绪论现行流行的汽车防盗器可以简单归纳为三大类，即：机械式防盗器、电子防盗器和网络防盗器，从盗车者破解的难度看，上述三类防盗器越往后科技含量越高，但价格也基本与科技含量成正比。1.1.机械式防盗器机械式防盗装置是市面上最简单、最廉价的一种防盗装置，其原理十分简单，即锁住转向盘、控制踏板或挡柄。

优点：价格便宜，安装简便，几百元甚至几十元就能搞定。

缺点：防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。1.2.电子防盗器电子防盗装置电子防盗就是给车锁加上电子识别码，开锁或配钥匙都需要输入十几位密码。电子防盗的最大卖点在于密码解锁和声讯报警。

电子防盗装置的主要功能有以下四种：声讯报警功能、安全提示功能、遥控寻车功能、中央门锁遥控功能。1.3.网络防盗器网络防盗装置即利用现代电子信息技术、航天技术和网络技术，实现汽车与车主的实时信息反馈，以全球卫星定位系统（GPS）为代表。其利用接收卫星发射信号与地面监控设备和GPS信号接收机组成全球定位系统，卫星星座连续不断发送动态目标——汽车的三维位置、速度和时间信息，从接收到的反馈信息来获知汽车当时所处的位置。目前的GPS系统具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、遥控熄火、车内监听、抛锚救援、路况信息、人工导航、车辆查询等多种功能。1.4.GPS防盗的缺陷：一是没有建立卫星定位地面监控中心的地区GPS无法工作；二是由于卫星数量有限，信息扫描覆盖存在一定“盲区”，从而使监控实际上经常处于间断“丢失”状态；三是价格一般都在数千元以上，光安装一套不带显示屏的GPS就需要花费六七千元，而每年还需向服务商交纳近千元的服务费。高昂的费用让许多车主望而却步。

此汽车防盗GSM报警系统是集传统车载式防盗报警单元和GSM全球通移动通信网路控制为一体的高科技产品。该产品无需设运营中心，依托覆盖率极高的GSM公众网络，利用GSM无线通讯业务和短消息增值业务，采用人车互动主动防盗模式，对车辆进行远程监控和定位；具有遥控监听现场语音功能、遥控呼叫语音报警功能、发送和遥控关闭报警短消息功能、被劫报警按键、振动报警等功能，使车主摆脱了看不到、听不见的被动防盗尴尬局面；无需设运营中心，解决了GPS入网成本高以及普通的车辆防盗报警器监控范围小，不胜其烦地声响噪音等问题，能让您的汽车随时随地尽在您的掌握之中。第2章总体设计2.1系统的目标任务系统的目标任务包括：①主控器对GSM/CDMA模块具有实时控制性；②确保GSM/CDMA工作的稳定性；③要求系统的抗干扰性和报警功能齐全；④用户可以对报警器进行实时管理；⑤报警统具有灵活性、系降低产品成本。2.2系统的总体设计根据以上目标任务，为了使系统具有灵活行，这里采用分体组合的方法，使得外部的传感和报警装置独立起来，整个系统的优点如下：=1\*GB3①主控器能及时地对GSM/CDMA模块收到的短信息采取相应的处理，保证了系统的抗干扰性。=2\*GB3②系统采用轮询握手的方式保证模块能够正常工作，避免系统进入死锁状态。=3\*GB3③用户可以直接使用自己的收集和系统进行控制，如设防、撤防、修改密码、查询状态等。④系统具有远程性，不受距离的影响。⑤多路传感器和继电器输出保证了系统的报警检测方位的齐全和遇警处理强大功能。⑥加设匪警按钮，遇匪可以直接向家人或者110报警，确保车主的安全。第３章系统的结构框图及工作原理根据系统的目标任务以及总体设计方案，本系统主要框图如图1，系统有主控机、传感器、继电器组、蜂鸣器、手机模块构成。各个部分重要功能如下：控制主机，主控机核心为89S52单片机，主孔机负责接受传感器的报警信号向继电器和蜂鸣器发出动作控制命令。主控机和GSM/CDMAModem之间通过USB或者RS232串口进行双向通信，接受来只GSM/CDMAModem的控制信息，根据车主的控制命令进行系统设置，当接到传感器的报警信号后主控机要控制GSM/CDMAModem拨打设定的电话号码或发送短信息。GSM/CDMAModem（手机），主要负责向主控机传送控制信息、向主控机指定的电话号码发送报警信息。继电器、蜂鸣器，继电器在主控机的控制下执行锁死车门，切断电路、油路等保护动作，蜂鸣器发出报警声音。报警传感器，可以选配红外报警探测器、振动传感器等，本系统最多允许接入4路报警传感器。本系统的工作原理是：当汽车遭受盗窃时，由于车身的异常运动情况被加速度传感器所监测到，系统CPU根据两个加速度传感器的三路加速度信息，通过系统设定的分析、处理和分类算法，生成若干类报警信息；同时，系统CPU控制GSM模块发出短信报警。

本设计汽车防盗GSM报警系统的实现情况：首先，利用加速度传感器检测汽车的是否存在异常移动、异常振动、异常振动、异常提升和车身异常切斜等等情况。其次，控制单元根据算法模型分析、报确认上述异常情况的发生。最后，GSM模块收到确认的异常情况信号信息，便向预先设置的用户发送警信息，如==部门、用户及第二级用户。用户接到报警信息后还可以回拨监听，实现互动。下面给出一个应用示意图如下：第4章硬件设计及软件设计4.1主要芯片4.1.1GSM/CDMA软件部分则基于现在市场上大多数GSM/CDMAModem均支持GSM07.05规定的AT指令集。该指令集是ETSI（欧洲通信技术委员会）发布的，其中包含了对拨号和收发SMS的控制。利用GSM/CDMA手机的串行接口，单片机向手机手法一系列的AT命令，就能达到控制手机拨号和收发SMS的目的。常用的AT指令如下与SMS有关的AT指令（GSM07.05）命令功能ATD拨号ATH挂机ATA接电话ATDL重拨上一次电话号码AT+CSMS选择短信息服务AT+CPMS选择短信息内存AT+CMGF选择短信息格式AT+CSCA短信息中心地址AT+CNMI显示新收到的短信息AT+CMGR读短信息AT+CMGS发送短信息AT+CMGL列出SIM卡中的短信息图2本系统中用到的AT指令如下：

发送：AT+CMGF=0

//设置短消息发送格式

回答：OK

发送：AT+CMGS=24

//短信息长度，注意为十进制。

回答：>

发送：0001030D91683108480646F932080A67094EBA-52A88F66FF01//PDU数据包

回答：+CMGS：[，]4.1.2AT89S52主要性能与MCS-51单片机产品兼容

8K字节在系统可编程Flash存储器

1000次擦写周期

全静态操作：0Hz～33Hz

三级加密程序存储器

32个可编程I/O口线

三个16位定时器/计数器

八个中断源

全双工UART串行通道

低功耗空闲和掉电模式

掉电后中断可唤醒

看门狗定时器

双数据指针

掉电标识符

（2）功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止（3）引脚结构VCC:电源GND:地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8引脚号第二功能P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3引脚号第二功能RST:复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端特殊功能寄存器：特殊功能寄存器(SFR)的地址空间映象如表1所示。并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。定时器2寄存器：寄存器T2CON和T2MOD包含定时器2的控制位和状态位（如表2和表3所示），寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。中断寄存器：各中断允许位在IE寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。存储器结构MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于89S52，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000H~FFFFH。数据存储器：AT89S52有256字节片内数据存储器。高128字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定CPU访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）。例如，下面的直接寻址指令访问0A0H（P2口）存储单元MOV0A0H,#data使用间接寻址方式访问高128字节RAM。例如，下面的间接寻址方式中，R0内容为0A0H，访问的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。MOV@R0,#data堆栈操作也是简介寻址方式。因此，高128字节数据RAM也可用于堆栈空间4.1.3MAX813LMAX813L有双列直插和贴片两种封装形式，其双列直插如图1所示，引脚功能如下：第(1)脚为手动复位输入，低电平有效；第(2)、(3)脚分别为电源和地；第(4)脚为电源故障输入；第(5)脚为电源故障输出；第(6)脚为看门狗输入，第(7)脚为复位输出，第(8)脚为看门狗输出。

MAX813L的内部结构框图如图2所示，由图可知该芯片具有以下主要性能特点：

（1）复位输出。系统上电、掉电以及供电电压降低时，第(7)脚产生复位输出，复位脉冲宽度的典型值为200ms，高电平有效，复位门限的典型值为4.65V。

（2）看门狗电路输出。如果在1.6s内没有触发该电路（即第(6)步无脉冲输入），则第(8)脚输出一个低电平信号。

（3）手动复位输入，低电平有效，即第(1)脚输入一个低电平，则第(7)脚产生复位输出。

（4）1.25V时，第(5)脚输出一个低电平信号。

MAX813L的典型应用电路如图3所示。图中单片机以AT89C51为例，MAX813L的第(1)脚与第(8)脚相连。第(7)脚接单片机的复位脚（AT89C51的第(9)脚）；第(6)脚与单片机制P10相连。在软件设计中，P10不断输出脉冲信号，如果因某种原因单片机进入死循环，则P10无脉冲输出。于是1.6s后在MAX813L的第(8)脚输出低电平，该低电平加到第(1)脚，使MAX813L产生复位输出，使单片机有效复位，摆脱死循环的困境。另外，当电源电压低于限值4.65V时，MAX813L也产生复位输出，使单片机处于复位状态，不执行任何指令，直至电源电压恢复正常，可有效防止因电源电压较低进单片机产生错误的动作。

电源故障输入PFI通过一个电阻分压器监测未稳压的直流电源。当PFI低于1.25V时，电源故障输出脚第5脚PFO变低，可引起AT89C51中断进行电源故障处理，或将重要数据保存下来。把分压接到未稳压的直流电源是为了更早地对电源故障告警。

MAX813L是一体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能的复位芯片；它使用简单、方便。它所提供的复位信号为高电平，因而是应用于复位信号为高电平场合的单片机系统的理想芯片。4.1.4传感器

传感器可利用热释电红外传感器或振动传感器。热释电红外传感器通过检测人或动物发射的红外线而输出电信号，作用角度为110°。可使用BISS001型红外成品组件，作用距离通过菲聂尔透镜调节。振动传感器可采用ND-l型高灵敏振动位移传感器。它是一种集振动和位移测量于一身的全方位固态控制器件，对振动有很高的检测灵敏度，对周围环境的声音信号抑制并具有很强的抗干扰能力。其灵敏度通过电容可调。声音信号抑制,高可靠的

ND系列振动位移传感电路

ND系列振动位移传感器,是一种集振动和位移检测于一身的全方信固态控制器件,是目前作为报警和状态检测的最佳选择,传感部分采用目前最先进固态加速度检测器件,既对振动有很高的检测灵敏度,又对周围环境的声音信号抑制,具有很强的抗干扰能力,可广泛应用于机动车,保险柜,库房门窗等场合的防盗装置中,器件的内部均含有专用的控制芯片,应用非常方便,可直接带动小功率负载,用一只三极管进行电流放大后,即可驱动继电器或报警器。

由于ND系列器件工作在固态检测方式,故不存在机械疲劳,灵敏度降低,误触发和受环境湿度温度影响等不良现象,具有很好的一致性,器件根据控制芯片的不同分为以下两种型号:

1、ND-1全向振动传感控制电路，特点：可调灵敏度和输出延时长短。

2、ND-2全向振动传感控制电路，特点：超微功耗IO<1UA.

3、ND-1和ND-2的专用传感器.ND-1全向振动传感控制电路

ND-1的外形及引脚见图1，脚距：2.54mm,引脚功能见表1,内部示意图2,在器件检测到振动信号时,能够输出直流电压信号,经外部元件电流放大后,即可驱动报警器或继电器，并受内部定时器控制，具有报警一段时间后自动复位功能.

ND-1的技术指标及参数见表2,应用见图3引脚功能1地2悬空3输出4延时设定5电源表1图1图2

图3图4图5由于器件内部集成度很高,外围电路相当简单,图中的C是延时控制电容,取值越大,延时就越长,反之则反,一般取值为0.1UF-10UF之间.R是外接灵敏度设定电阻,一般情况下悬空即可,这时ND-1灵敏度最高.当晃动或振动(敲击)ND-1时,LED点亮(3脚输出由低电平转为高电平),延时过后自动熄灭,由于音乐IC耗电很小,故可用ND-1直接驱动,见图4.也可通过三极管电流放大后驱动继电器或大功率负载,见图5.工作电压3V-12V静态电流3V时500UA灵敏度0.1g检测方向全向位移检测依据加速度工作温度-30℃~+65体积12×22×32mm表2图6图7用ND-1制作的人体运动检测器,见图6,当人体在不断运动时,ND-1输出为高电平,并通过内部电路延时,当人体停止运动时,ND-1的输出转为低电平,C8550导通,报警电路B开始工作,发出警报声,此电路可开发成老人救护报警器,军人战地救护器,如将报警电路换成无线发射机,可用于被盗物体跟踪器或跟踪观察动物的仪器及其它电子报警和检测装置.

用ND-1输出脉冲信号的应用,见图7,这是一则可设置在门上的音乐门铃(或报警)电路,当客人敲门时,ND-1可输出一串脉冲触发音乐ICKD9300工作,起到门铃的作用,如果有人在撬锁或擅自开门闯入时,电路也会动作,起到防盗作用,整个电路的耗电为UA级,用示波器可看P2脚输出波形ND-2全向振动传感控制电路

ND-2是最新推出的产品,采用特别设计的低功耗检测控制芯片,静态耗电小于1UA,是目前振动传感器中耗电最小的器件.为了方便使用,采用引线方式,外形见图8.引线连接方式:

红线:电源正极,绿线:输出端,黑线:地.

ND-2采用集电极开路输出方式(见图9),其内部三极管的控制电流不小于10mA。受内部定时器的控制,每检测出一次振动信号,三极管导通5秒.负载得电工作.当用量较大时,用户可向我厂定制任意延时参数(1-30秒范围)

ND-2的技术参数见表3,其应用见图10.

当ND-2受到振动时,LED会点亮5秒,之后熄灭,再次振动则继续点亮.如果外接一只PNP三极管(见图11),则可带动继电器,报警器等功率较大的负载.

注:1,ND-2在数只联用时其输出端可并联使用.

2,ND-2的输出端不允许与电源正极短路,否则会造成器件的永久损坏.工作电压2V-5V静态电流1UA灵敏度0.1g检测方向全向位移检测依据加速度工作温度-30℃~+65体积0.8×2×2.2cm

表3图8图10图9图11ＮＤ专用传感器

这是一种不被声音控制的固态传感器件,当受到振动或大幅度晃动时,其内部阻值会快速变化,当加入偏流电阻R时,即可输出一定幅值的电压触发信号,此信号可驱动音乐IC,控制电路等,体积:0.8×2×2.2cm,外形见图12,实际应用见图13.

图12

图13ND-O振动传感控制电路安装支架为了便于ND系列振动传感控制电路的安装和使用,特为其设计了ND-0安装支架,用它可以充分发挥传感器的性能,并简化了安装难度,其外形和孔位见图14,使用时将ND传感器用914胶或环氧树脂固定在支架的平面上,另一面的两个孔用于与被检测体固定在一起4.1.5加速度传感器ADXL202（1）加速度传感器ADXL202的工作机理1．1利用ADXL202进行加速度测量的基本原理

ADXL202的模块结构如图l所示，它是在单一芯片上集成两个相互独立、测量方向相互垂直的敏感元的测量模块，是由多晶硅微加工表面工艺制成的电容式加速度传感器；由硅片表面的弹性结构支撑起的质量块下面贴附电容的一个极板，电容的另一极扳固定。当加速度引起质量块的相对位置变化时，电容值也发生变化；两个敏感元的信号处理电路将各自的电容变化转换成幅值与加速度成正比的方波信号，经工作周期调制(DCM)后，就能将模拟信号转换为数字信号，通过引脚XOUTYOUT进行输出。另外，ADXL202还可以通过XFILT、YFILT引脚输出模拟信号。1．2ADXL202引脚功能简介

ADXL202的封装形式为LCC-8，其封装和引脚的示意图如图2所示。

引脚ST用于芯片自测，VDD上电后，ST在静电力的作用下，输出的工作循环脉宽改变10％左右，相当于作用800mg加速度的输出信号，测试这个引脚就可以用于判断芯片是否正常工作；引脚T2需外接RSET电阻，在0．5ms～10ms范围内设置工作循环周期T2；引脚COM作为公共接地端；引脚XOUT、YOUT用于输出数字信号；引脚XFILT、YFILT外加滤波电容，用以设置检测信号的带宽范围，VDD引脚作为芯片供电电源输入端。

1．3加速度值的确定

加速度传感器可以分别利用XOUT、YOUT引脚和XFILT、YFILT引脚进行数字信号或模拟信号输出。

在采用数字信号进行测量时，只要利用微处理器的计数器/定时器端口分别采集信号的工作周期脉宽T1和工作周期的时间度T2，利用公式(1)就可以得出被测加速度的值。计算公式为：

信号示意图如图3所示。在采用模拟信号进行测量时，可以直接采用从XFILT、YFILT引脚输出的模拟信号，也可以将XOUT、YOUT引脚输出的数字信号进行RC滤波，重新恢复成模拟信号。第一种方法输出的信号带宽比较宽，但需外加电压跟随器才能带负载；第二种方法可以对输出的模拟信号进行放大，但频率响应特性较低。采用何种输出方式应根据具体的使用条件来确定。（2）采用ADXL202的汽车防盗系统设计方案

由于窃贼盗窃汽车时会引起车俸的振动或倾斜现象，而ADXL202能够测量0～5kHz、±2g范围内动态或静态加速度。动态加速度的测量可以用于振动检测；而利用静态的重力加速度作为输入矢量，就可以确定物体的空间方向。2．1整体方案设计

ADXL202采用3V直流电源供电，为降低电源对传感器的干扰，在引脚VDD和公共接地端COM之间需连接O．1μF的去耦电容。由于芯片与微处理器共用一个供电电源，在电源与VDD间需增加一个100Ω的电阻，以减小数字信号对传感器输出信号的干扰。

T2引脚外接625kΩ的RSET电阻，将输出的数字信号周期确定为5ms，即频率为200Hz。从XOUT、YOUT引脚输出的数字信号直接送到微处理器的计数器，定时器端口，以便进行重力加速度的测量，以得出车体倾角的变化。从XEILT、YFILT引脚输出的模拟信号经电压跟随器提高负载能力后，送入微处理器的A/D端口，以对车体微小振动进行测量。

汽车防盗中，车体倾斜角度的测量要求其信号的噪声必须很小，这就要限制信号带宽。而对于振动的测量，则需要10～200Hz的较宽信号范围。首先，将XFILY、YFILT引脚的滤波电容CX、CY设定为0．027μF，这样输出的数字、模拟信号的带宽全都限制在200Hz以下，再将ADXl202输出的带宽为200Hz的数字和模拟信号分别经过低通滤波和高通滤波，就可以获得倾斜、振动监测所需带宽的信号。将ADXL202同时作为振动测量和倾角测量传感器的方案原理图如图4所示。2．2倾斜角度的测量

对于拖车或整车搬运的盗窃方式，如果车体的角度相对于初始状态改变5°，就可判定有盗车情况发生。

倾斜角度测量值通过XOUT、YOUT端口输出的数字信号得到。由于经XFILT、YFILT端口的电容低通滤波，信号带宽为200Hz．则根据ADXl202的噪声计算公式为：

其中，Noise为噪声的几何平均值，BW为信号带宽，f(Hz)为频率。则其噪声平均水平为：

如果ADXl202的敏感轴从水平位置变化了5°，就相当于ADXL202输出的数字信号改变约87mg，这样14．4mg的噪声水平就显得过高了。因为期望的噪声水平最多不能超过信号的十分之一，即8．7mg。将XOUT、YOUT端口输出的200Hz数字信号进行16次采样，并将采得的信号取平均值，就可以实现数字低通滤波，将信号的带宽降为12．5Hz。此时的噪声水平为：

这种噪声水平完全可以满足系统要求。

ADXl202的温度变化系数为2mg／℃，在监测的0°～5°倾角范围内，每改变1°，输出约改变17mg。由于室外昼夜温差很可能达到8．5℃，温度漂移很可能造成虚假报警，必须对其限制。可以利用软件微分器进行信号处理，即如果ADXL202的输出变化率大于87mg/min，就认为有警情；如果小于这个数值，就可以认为是由于温度变化引起的温度漂移，不予报警。2．3汽车微小振动的测量

通过对车体微小振动的测量，可以实现对破坏车体行为的监测。若在一个较短时间段内，振动的能量超过设定的阈值，就可以判定有破坏汽车的情况发生。

监测汽车微小振动所需信号由XFILT、YFILT端口获得。虽然在XFILT、YFITL端口输出的模拟信号已经过200Hz低通滤波，但仍需将信号再经10Hz高通滤波，才能达到振动监测所需的10~200Hz带宽要求。另外，从XFILT、YFILT端口输出的模拟信号负载能力很弱，可以将带通滤波后的信号送入电压跟随器，以提高其负载能力，然后，将信号送微处理器内部的A/D端口进行模，数转换。根据采样定理(NyquistCriteria)，徽处理器采样频率定为400Hz，即每2．5ms采样一次。

利用软件积分器测量振动的能量，是将微处理器记录的16次振幅采样值的绝对值求和，即可得到40ms内振动的能量。如果这个绝对值之和超过设定的数字阈值，微处理器就可以进行报警。

利用加速度传感器ADXL202组成的防盗监测装置，不但拥有传统汽车防盗传感器件的灵敏性，而且扩大了汽车防盗的监测范围(可以对拖车和整车搬运的盗窃方式进行预警)，而且还简化了系统的电路结构，提高了系统可靠性。ADXL202完全可以取代磁效应传感器等传统敏感元件。成为汽车防盗监测信号的可靠敏感器件。另外，ADXL202在计算机外围设备、信息产品、运动监测等方面也有着广泛的应用。4.2PDU格式简介

目前，发送短消息常用Text和PDU(PrutoeolDataUnit)模式。使用Text模式收发短信代码简单，容易实现，但最大的缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。PDU模式收发短信可以使用三种编码：7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，8-bit编码通常用于发送数据消息，UCS2编码用于发送Unicode字符，编码类型在PDU数据包中指定。

下面举例说明PDU格式的组成。例如要把“有人动车!”五个字发送则PDU数据为：

0001030D91683108480646F932080A67094EBA52A88F(1)00表示省略短信中心号码；

(2)0l表示文件头字节；

(3)03表示信息类型(TP-Message-Reference)；

(4)0D表示被叫号码长度；

(5)91表示被叫号码类型；

(6)683108480646F9表示被叫号码，经过了位移处理；

(7)32表示协议标识TP-PID；

(8)08表示数据编码方案TP-DCS，因为要发送U-NICODE内码，所以使用USC2(16bit)编码；

(9)0A表示用户数据长度TP-UDL(以8位码为单位(octet))；

(10)67094EBA52A88F汉字编码

由于在GSM标准中，中文编码采用Unicode编码，而不是目前国内常用的GB-2312编码，所以只要将十进制的Unicode编码转化为十六进制即可，也可以由GB-2312编码通过换算得来。例如“您好”二字的十进制Unicode码分别为24744和22909，转化为十六进制为60A8和597D。4.3报警策略为了区分情况的紧急程度，可以设置两条短信。若单一检测器检测到信号则发送短信一；若两个都检测到信号则发送短信二。发出短信息以后，用户只需拨号就可以切断点火线。若网络出现问题则向用户手机拨号。4.4软件流程在主程序中，89C51利用巧妙的算法对红外信号和震动信号进行采样，相当于对信号进行积分。如果4秒内80％（可根据实际情况调节)的信号有效，则说明有非法人员入侵，产生报警信号以后通过程序控制，以保证15分钟之内不会产生第二次报警信号4.5程序框图4.5.1程序流程如图如下：开始开始进行串口设置设防设置短信息格式查已读短信查未读短信是否有匪警信号匪警报警拨号报警短信息报警声音报警是否有报警信号4.5.2程序的主循环如下图（硬件原理电路图见附录）4.6控制电路

当用户收到报警信息后，如需采取措施，可以向TC35模块拨号。单片机收到信号后，发出ATH指令将拨号挂断，然后向P1．7口发出控制信号。控制信号通过运放放大后，继电器（ULN2003A）将点火线切断，从而保证汽车的安全。如要恢复，再向TC35拨号即可。继电器的内阻很小，须用OC门驱动，驱动电路如图3所示。系统程序采用汇编语言程序，主程序共调用了5个子程序。·设置短信息格式子程序：用来进行单片机GSM/CDMA模块的握手过程和设置GSM/CDMA模块发送短信息的格式·查已读短信子程序：一般用于系统重新启动，设置系统密码。·查未读短信子程序：系统工作期间，用户通过短信管理系统，主要功能是先检测密码，密码正确后，判断用户的指令，进行修改密码、撤防、设防、查询状态等功能。·发送匪警短信息子程序：执行发送匪警短信息功能·报警子程序：执行控制报警喇叭、拨号、发送短信息报警。经实验验证，采用基于GSM短消息的通信方式控制汽车报警系统，不仅可以提高报警系统的通信可靠程度，而且通信距离基本不受限制，从而实现用户对汽车的长距离实时监控。此外本系统还可对入侵的紧急程度进行区分，便于用户根据情况采取措施，满足了汽车用户对汽车防盗的要求。本系统成本不高，易于推广。通过在多种汽车上的实际应用，系统运行良好。4.7应用情况和改进设想如上所述，本设计主要是加速度传感器的应用。现在就其在本设计中的应用情况作个总结，并提出一点改进设想。在本设计中实现了加速度传感器的基本应用，也体现了low-g加速度传感器高灵敏度的特点。但是在应用中存在许多不足，仍须改进。为什么会产生这些问题呢？首先，加速度传感器有一定的感应带宽和其变化频率，在设计中采用纯软件，也就是纯数字的设计方法处在缺陷。数模转换的速度有限，使得快变的加速度信号不能被很好的采集、利用。其次，对于连续变化的电压模拟量做精度有限的数模数转换必然牺牲模拟量的精度，并且必须考虑数模转换本身存在的误差使得加速度的定标变得很困难。在后续的研究工作中会在一下改进。改变原有的纯软件的实现方法，改为软硬件并用的方法，把原本的纯软件的积分，也就是数字量的累加改成采用模拟积分器的方法，而且改用模拟方法的自矫正，增加模拟低通滤波器。本设计着眼于加速度传感器的振动、震动、倾斜、提升、移动和玻璃破碎等防范信息的数字信号处理（包括区分、判断、噪音滤除、形态综合分析等等）算法的研究，并结合本公司的成熟技术——GSM短信发送和报警技术，构成新的应用——汽车防盗GSM报警系统，可望年内向社会推广。（具体程序看：九程序清单）结论一份耕耘，一份收获。通过两周的单片机课程设计，使我对汇编语言有了进一步的认识。为了以后使自己能进一步学好该门科以及其它的科目，我深深地感到要有科学的思维方法和学习方法是极其重要的。实习已经很快的过去，蓦然回首，深深的认识到汇编的重要性。由于对微机原理的课程有点茫然，所以拿到这个题目时不知道是如何下手，一下子没有头绪。于是去图书馆查找了相关资料后开始理清了设计的思路。从程序设计到上机调试以及说明书的编写，都花费了不少的时间，还好课题能够顺利通过。小小的胜利给了我自己很大的信心。这其中也出现了不少的问题。比如调试过程中，使我花费了不少工夫重温系统软件的应用，真是有种“才下眉头，又上心头”的感觉。尽管在课程设计当中遇到了不少的问题，但在老师及同学的帮助下迎刃而解了。做完设计我进一步认识到，任何事情，开始的时候，都感觉很难。但，只要有信心克服困难，坚持到底，永不气馁，就能达到胜利的彼岸。还有，在搞设计的时候，查阅资料也是很重要的，“他山之石，可以攻玉”，掌握足够的信息，就是掌握成功的关键。回顾这段时间的课程设计，我的收获很大，觉得以前所学的单片机这门课程的重要性以及灵活运用，并且把以前所学的知识复习一遍，还自学了很多关于芯片的知识。认为和以前进行的课程设计一样，开始总是一片茫然，但在老师的指导下，将逐步打开思路，万里长征终于走出了第一步，经过同组同学的讨论，仔细分析，终于定下了方案。通过这次的毕业设计，我对汽车的防盗系统的工作原理和工作方式有了更深的理解，更多的是使我初步形成了一种全局考虑，对问题各个击破的设计思路。总之，这次毕业设计相对来说比较成功，要感谢各位老师的耐心指导，我相信不管做什么毕业设计，只要自己进入到其中为毕业设计到处找书籍，都将会有多的收获，都能取得成功。并且让你学到你在平时的课堂上学不到的知识！让你对这门深奥的知识更加有积极性致谢我由衷的感谢我的指导老师王超对我的学习、工作、以及课题的研究和论文撰写过程中面临的问题所给的细心指导和无私帮助，也感谢机电系教研室全体老师、支持我的其他老师和同学对我的热心帮助。谨向审评本文的各位专家、老师致意！李金晟2007参考文献[1]《单片微型计算机技术》刘国荣编机械工业出版社[2]《单片微型计算机原理、应用及接口技术》张迎新编国防工业出版社[3]《单片机实用系统设计技术》房小翠编国防工业出版社[4]《单片机应用系统设计》 何立民编北航出版社[5]《单片机原理及接口技术》 曹琳琳编国防科技大学出版附录1程序清单1.1系统主程序ORG0000HSJMPSTARTORG0050HSTART: NOPCLEAR: MOV@R0,A ；系统缓冲一小段时间DJNZR0,CLEAR MOV89H,#20H ；波特率发生器T1工作模式2上MOV98H,#50H ；串行口控制，工作方式1+允许接受MOV8DH,#253 ；定时器1中高8位计数初值或0FDHMOV8BH,#253 ；定时器1中底8位用语计数（可不写）SETB0AFH ；中断总允许SET