基于单片机汽车防盗报警器的设计

PAGE9目录摘要 1第一章系统概述 1第二章各功能模块的设计 22.1单片机电路 22.2红外热释电报警传感器电路 42.2.1被动式热释电传感器防盗报警工作原理 42.2.2被动式红外报警器组成结构 42.2.3DYP-ME003人体感应传感器 52.2.4DYP-ME003红外人体传感器电路 62.3DS1302实时时钟电路 62.3.1DS1302的结构及工作原理 62.3.2引脚功能及结构 62.3.3DS1302的控制字节 72.3.4DS1302电路连接图 7第三章软件的程序实现 7结语 8致谢 8参考文献 9摘要本设计主要包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路等部分组成。处理器采用52系列单片机AT89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。软件部分可以划分为以下几个模块：数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数。关键字：单片机，汽车，防盗系统，设计。第一章系统概述本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和ＰＣ机通信，便于多用户统一管理和用户操作。为了探测移动人体，通常使用双元件型热释电红外传感器，在这种传感器内部，两个敏感元件反相连接，当人体静止时两元件极化程度相同，互相抵消。但人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到了探测移动人体的目的。该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。电路结构组成可划分为：热释电红外传感器、汽车智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、在线调试等几个阶段，就本设计来说也包括这些过程。它们的进程框图如图1.1所示。图1.1进程框图第二章各功能模块的设计本研究设计的控制框图如图2.1所示。图2.1红外报警监控系统方框图图中STC89C52单片机随时监控DYP-ME003红外人体传感器送来的报警信号。当报警功能打开并且传感器检测到有人侵入时，单片机通过声（蜂鸣器）光（LED发光管）报警，同时将入侵时间记录在外部存储芯片AT24C04中。系统还可以即时显示当前环境温湿度值。单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。系统通过DS1302时钟电路获得并显示当前时间。该时间初始值可以通过设置键、上调键和下调键设定，由于具有后备电池，主控系统断电后时钟仍然继续运行。系统通过四键键盘切换开、关报警状态，设定时钟初始值，查询报警时间等。系统各单元电路介绍如下：2.1单片机电路本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52采用主控芯片，其管脚如图2.2所示。图2.2STC89C52单片机管脚图STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。如图2.3所示，为单片机系统电路。图2.3单片机系统电路2.2红外热释电报警传感器电路2.2.1被动式热释电传感器防盗报警工作原理热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件，现在电子防盗报警设备研制中已得到广泛的应用。通常我们采用的热释电传感器防盗报警电路，是利用该电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信号，最终电声报警。其工作原理如下：一般人体体温是37℃，所以会发出波长10um左右的红外线，被动式红外传感器探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件，这种元件接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经后续电路检测处理后就能产生报警信号了。在红外探头中有两个关键性的器件，一个是热释电红外传感器，它能将波长为8~12um之间的红外信号的变化转变为电信号，并对自然界中的可见光信号具有抑制作用，因此在红外探测器的有效警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，没有信号变化，所以不能产生电信号，也不会报警。2.2.2被动式红外报警器组成结构被动式红外报警器主要由菲涅耳光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大电路、信号处理和报警电路等几部分组成（如图2.4所示）。图2.4被动式红外报警器组成框图菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透明状，但对波长为10Lm左右的红外线来说却是透明的。菲涅耳透镜的焦点一般为5厘米左右，除有聚焦作用还可形成可见区和盲区，实际应用时一般把菲涅耳透镜固定在传感器正前方1~5厘米的地方。当物体射出的红外线通过菲涅耳透镜后，传到热释电红外探测器，这时热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出警报。被动式热释电红外探头的优点是本身不发生各种类型的辐射，器件的功耗小、隐蔽性好、价格低。缺点是具有容易受各种热源、光源及射频辐射的干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度下降，有时还会短时失灵。目前市场上经常采用P288型热释电红外传感器作为敏感元件，能以非接触方式检测出人体辐射出的红外能量，并将其转化为电信号输出。该传感器外接12V电源，内部装有菲涅耳透镜，检测区域为球形，有效警戒距离为12~15m，方向角为85度。当红外警戒区内无移动物体时，传感器无输出信号，报警电路不工作；当有人闯入警戒区时，只要人体移动，其辐射出的红外线便会被热释电红外传感器所接收，并输出微弱的电信号。该信号经运算放大器A1和A2放大后，会输出一个较强的电信号。再输送给由A3和A4组成的双限电压比较器。2.2.3DYP-ME003人体感应传感器以上所说的热释电红外传感器的电路比较繁琐，调试难度也较大。目前市场上有集成红外人体感应传感器，将热释电传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一个模块上，可以实现5伏电压供电，性能稳定，使用方便。DYP-ME003人体感应传感器就是这样一款基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品中。其功能特点：（1）全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。（2）光敏控制（可选择，出厂时未设）：可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。（3）温度补偿（可选择，出厂时未设）：在夏天当环境温度升高至30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。（4）两种触发方式：a.不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；b.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点）。（5）具有感应封锁时间（默认设置:2.5S封锁时间）：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V-20V。微功耗：静态电流<50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。2.2.4DYP-ME003红外人体传感器电路图2.5DYP-ME003红外人体传感器电路传感器使用DYP-ME003红外人体传感器，图2.5中ALERT引脚输出信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示无人入侵。R17电阻为下拉电阻，防止管脚误报。2.3DS1302实时时钟电路2.3.1DS1302的结构及工作原理DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。2.3.2引脚功能及结构DS1302的引脚排列,其中Vcc2为主电源，VCC1为后备电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。2.3.3DS1302的控制字节DS1302的控制字如图2.6所示。控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。图2.6DS1302的控制字2.3.4DS1302电路连接图图2.7DS1302电路连接图第三章软件的程序实现本设计软件主程序流程图如图3.1所示。图3.1软件流程图结语总的来说，此次设计完成了任务书规定的各项要求，在学习c语言和汇编语言以及相关专业软件的基础上，进一步学习并实践了画原理图、pcb图和制作pcb电路实物等多种实用技术，成功设计出一个功能基本齐全的单片机防盗报警系统。既学习了不少新的知识和技术，由亲身体验软件设计、开发的过程，个人觉得收获颇丰。致谢本论文是在指导老师的谆谆教诲和指导下完成的，论文从选题、构思到定稿无不渗透着导师的心血和汗水；教授渊博的知识和严谨的学风使我受益终身，在此表示深深的敬意和感谢。我还要感谢含辛茹苦、任劳任怨、望子成龙、不图回报的父母的养育之恩，他们给予我的爱和支持让我顺利地完成了自己的学业。最后，因本人水平有限，在文中难免有不足之处，恳请各位老师批评指正。参考文献[1]李洋.基于GSM汽车防盗通信系统设计与实现[D].天津大学,2010.[2]徐娟娟.基于GSM的汽车远程防盗系统设计[D].曲阜师范大学,2012.[3]朱刚.基于GSM/GPS汽车防盗系统的设计[D].武汉理工大学,2012.[4]陈利娜.基于GSM和GPS的汽车防盗系统设计[J].农业装备与车辆工程,2015,01:14-18.[5]曹莉凌,简佳辉.基于单片机的汽车防盗报警系统的设计与实现[J].电子设计工程,2015,15:121-124+128.[6]黄晓研.汽车远程控制防盗报警系统设计[D].武汉理工大学,2007.[7]尹冬至.基于GSM/GPS的汽车防盗系统的设计[D].武汉理工大学,2007.[8]冯若愚,高芳芳.基于单片机的汽车防盗报警系统设计[J].漯河职业技术学院学报,2013,05:35-3