單片機(jī)的某汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

李海

摘要： 在本篇文章當(dāng)中，主要就基于單片機(jī)的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要的分析，將該系統(tǒng)放置在汽車的駕駛室內(nèi)，一旦有人非法進(jìn)入到了汽車當(dāng)中，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)立刻進(jìn)行報(bào)警，并且能夠切斷汽車的點(diǎn)火電路，且可以撥打出預(yù)先存儲(chǔ)的電話號(hào)碼，或者是在未解除防盜功能的時(shí)候，車輛被拖行或者是離地的，振動(dòng)傳感系統(tǒng)都會(huì)獲得信號(hào)并且送至單片機(jī)處理，如果達(dá)到了報(bào)警限度的話，就會(huì)出現(xiàn)蜂鳴報(bào)警，切斷汽車點(diǎn)火電路以及撥打報(bào)警電話等一系列行為，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在使用的過程當(dāng)中，相較于以往的防盜系統(tǒng)出現(xiàn)的誤報(bào)情況會(huì)大大的減少。

Abstract： In this article， the main automobile anti-theft system based on single chip design brief analysis， place the system in the car driving indoor， if someone illegally enters into the car， the alarm system alarm immediately， and the ability to cut off the car ignition circuit， and can call out the pre-stored telephone number， or at the time of unwinding anti-theft function， vehicle towed line or from the ground， the vibration sensor system will receive the signal and sent to the microcomputer processing， if reached the alarm limit， can appear the buzzer alarm， cut off the ignition circuit and give a warning ring and a series of behavior， the study found that in the process of using this system， compared with the previous the misstatement cases of guard against theft system could be greatly reduced.

關(guān)鍵詞： 超聲波;震動(dòng)傳感器;多普勒效應(yīng)

Key words： ultrasonic;vibration sensor;doppler effect

中圖分類號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）20-0211-02

0? 引言

相較于專用處理器來說，單片機(jī)更加適合使用在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，所以單片機(jī)應(yīng)用的非常的廣泛，事實(shí)上單片機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)成為了世界上數(shù)量最為多的一種計(jì)算機(jī)，現(xiàn)代人的社會(huì)幾乎每一個(gè)電子產(chǎn)品都有單片機(jī)，例如手機(jī)，電話和計(jì)算器，包括一些家用電器等等，而個(gè)人電腦當(dāng)中可能會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作，汽車上一般來說會(huì)配置四十多部單片機(jī)，那些更加復(fù)雜的系統(tǒng)甚至可能會(huì)有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)，由此便可看出，單片機(jī)的數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)超其他pc機(jī)的綜合。

1? 單片機(jī)汽車防盜系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

90年代后，伴隨著電子產(chǎn)品不斷的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)也得到了相應(yīng)的提升，隨著inteli960系列，尤其是后期的arm系列的不斷的應(yīng)用，32位的單片機(jī)迅速取代了過去的16位單片機(jī)，并且直接進(jìn)入了主流市場當(dāng)中，而傳統(tǒng)的八位單片機(jī)的性能也得到了一定的提升，處理能力要比過去提升了數(shù)百倍，就目前來看高端的三十二位單片機(jī)他的主頻率已經(jīng)超過了300MHz，其性能甚至直追九十年代中期的專用處理器，普通型號(hào)的出廠已經(jīng)低至一美元，最高端型號(hào)也就只有十美元?，F(xiàn)如今，單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不止能夠在裸機(jī)情況下使用了，大量的嵌入式系統(tǒng)使單片機(jī)能夠應(yīng)用在全系列上，能夠進(jìn)行核心處理的高端單片機(jī)甚至可以使用在windows系統(tǒng)當(dāng)中。

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

在該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，主要以at89c2051作為研究的核心，由555定時(shí)器共同構(gòu)成了超聲波發(fā)射電路，以lm567構(gòu)成了超聲波接收電路，Cla-3振動(dòng)傳感器構(gòu)成振動(dòng)檢測電路，蜂鳴報(bào)警器以及智能芯片構(gòu)成了自動(dòng)撥號(hào)電路，切斷電路是由繼電器構(gòu)成的。在該系統(tǒng)當(dāng)中，主要利用超聲波發(fā)射器發(fā)射出超聲波信號(hào)，該信號(hào)為40kHz，利用單片機(jī)來進(jìn)行接收，如果收到的超聲波信號(hào)也是40kHz的話，那么接收器不會(huì)出現(xiàn)任何報(bào)警信號(hào)，但是一旦有人試圖破壞車窗或者是非法進(jìn)入到車內(nèi)當(dāng)中，由于多普勒效應(yīng)，移動(dòng)物體所反射出來的超聲波就會(huì)出現(xiàn)偏移，那么接收回來的超聲波的頻率將不再是40kHz，一旦檢測器檢測到，出現(xiàn)了頻差，就會(huì)通過單片機(jī)發(fā)射出報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)，就會(huì)出現(xiàn)蜂鳴以及完成自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，同時(shí)本系統(tǒng)還可以通過振動(dòng)傳感器將信號(hào)輸入到單片機(jī)當(dāng)中，一旦達(dá)到了報(bào)警限度的話，單片機(jī)也會(huì)自動(dòng)切斷點(diǎn)火電路。

1.2 控制模塊的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要利用單片機(jī)對(duì)于各個(gè)模塊進(jìn)行系統(tǒng)控制，利用振動(dòng)傳感器采集信號(hào)，并且通過單片機(jī)控制報(bào)警電路以及自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，可以使用單片機(jī)發(fā)射信號(hào)或者是接收信號(hào)，這樣來確定是否要切斷點(diǎn)火電路。

2? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控芯片簡介

主控芯片at89c2051屬于一種低電壓但是高性能的八位單片機(jī)，在該芯片當(dāng)中，主要包含可反復(fù)擦寫的只讀flash程序存儲(chǔ)器以及隨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，器件使用的是ATMEL公司產(chǎn)的高密度器件，兼容MCS-51指令系統(tǒng)，在該芯片當(dāng)中內(nèi)置了八位中央處理器以及flash存儲(chǔ)單元，功能非常強(qiáng)大，能夠提供更多高性價(jià)比的應(yīng)用。

AT89c2051屬于一個(gè)功能性非常強(qiáng)大的單片機(jī)，但是他只有20個(gè)引腳以及15個(gè)雙向輸入輸出，其中p1屬于一個(gè)非常完整的八位雙向口，兩個(gè)外中斷口，兩個(gè)16位編程計(jì)數(shù)器，兩個(gè)雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。

At89c2051的時(shí)鐘頻率可以是零，也就是說具備軟件的睡眠功能，系統(tǒng)的喚醒方式主要包括串行口以及外中斷口和ram等等，在進(jìn)行喚醒之后，系統(tǒng)就進(jìn)入了工作狀態(tài)。省電模式當(dāng)中，ram將會(huì)被凍結(jié)，停止時(shí)鐘，所有功能都會(huì)停止，一直到系統(tǒng)被喚醒之后方可繼續(xù)工作。

2.2 超聲波發(fā)射與接受電路設(shè)計(jì)

超聲波屬于人耳無法聽見的一種聲波，它的頻率在20kHz及以上，能夠很好的使用到報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)中，一般來說，超聲波發(fā)生器可以分成兩個(gè)部分，一部分是電力方式產(chǎn)生，另外一部分就是使用機(jī)械方式來產(chǎn)生，在本次研究的報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)中，主要使用的是電氣方式的超聲波發(fā)生器，他的工作電壓是40kHz脈沖信號(hào)，該超聲波在運(yùn)行的過程當(dāng)中，實(shí)際上利用的是壓電晶體的諧振來進(jìn)行工作的。在本系統(tǒng)當(dāng)中，超聲波發(fā)生器主要包括兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板，一旦頻率等于壓電晶片的固有脈沖信號(hào)加在兩極時(shí)，壓電晶片就會(huì)出現(xiàn)共振的情況，并且?guī)?dòng)共振板來振動(dòng)，直接產(chǎn)生了超聲波，如果兩電極之間沒有外加電壓的話，共振板所接收到的超聲波就是壓迫晶片的振動(dòng)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，出現(xiàn)電信號(hào)，這個(gè)時(shí)候他就成為了一個(gè)超聲波接收器。

①發(fā)射電路。

超聲波的工作電壓脈沖是由555集成器構(gòu)成的脈沖電路，555定時(shí)器的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就在于他的整個(gè)電路都非常的簡單，而且調(diào)整起來非常的方便，頻率也比較穩(wěn)定，當(dāng)頻率為40kHz的超聲波發(fā)送脈沖信號(hào)，直接驅(qū)動(dòng)超聲波能器的時(shí)候，由該換能器的逆壓電效應(yīng)形成超聲波，AT89c2051的p1.3管腳和555定時(shí)器的復(fù)位四腳是相連的，這個(gè)時(shí)候他們二者就能夠有效地控制整個(gè)脈沖的發(fā)射和停止。

②接收電路。

當(dāng)超聲波換能器MA40EIR接收器和中心頻率超聲波信號(hào)相等的時(shí)候，由換能器會(huì)形成同頻電脈沖信號(hào)，但是這個(gè)時(shí)候的信號(hào)非常的弱，所以說接收換能器的輸出的信號(hào)只是有幾毫伏而已，因此所接收到的信號(hào)必須要經(jīng)過放大調(diào)整才可以。

Cmos的總增益能夠達(dá)到60db以上，由于cmos電路的阻抗非常的高，所以說和超聲計(jì)數(shù)器是比較匹配的，Im567屬于一種鎖相環(huán)電路，它的五六腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部震蕩的頻率，lm567的輸出端八腳能夠通過非門接單片機(jī)的p3.2腳，當(dāng)lm567的輸入信號(hào)頻率并沒有落到真正的中心頻率上面的時(shí)候，也就是說這個(gè)時(shí)候有人非法進(jìn)入到了車內(nèi)當(dāng)中，他的邏輯輸出端八腳就會(huì)直接發(fā)出報(bào)警信號(hào)，單片機(jī)在接收到信號(hào)之后就會(huì)進(jìn)入到汽車的切斷服務(wù)當(dāng)中，直接控制報(bào)警電路，并且切斷汽車的點(diǎn)火電路，讓汽車不能夠移動(dòng)。

2.3 振動(dòng)檢測模塊設(shè)計(jì)

車內(nèi)所安裝的振動(dòng)傳感器能夠?qū)噧?nèi)出現(xiàn)的特殊振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，在沒有解除防盜功能的時(shí)候?qū)囕v進(jìn)行拖行，或者是讓車輛離開地面，振動(dòng)傳感器都能夠檢測到信號(hào)，并且將該信號(hào)傳遞給單片機(jī)，由單片機(jī)來控制，決定是否來報(bào)警，或者是采取一些其他的措施，振動(dòng)傳感器可以使用Cla-3型高靈敏位移傳感器，這種傳感器屬于一種全方位的固態(tài)器件，可以有效的將機(jī)械振動(dòng)傳感進(jìn)行微型化，能夠把震動(dòng)體炭化進(jìn)行密封處理。對(duì)于振動(dòng)有著非常強(qiáng)的靈敏度，而且針對(duì)于周邊的其它信號(hào)有著很強(qiáng)的抗干擾能力，它的靈敏度可以有效地通過電容來對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，它的功能性能非常的可靠，輸出開關(guān)信號(hào)直接和電路或者是單片機(jī)的輸入電路進(jìn)行連接，整體結(jié)構(gòu)非常簡單，輸出阻抗也比較高。

2.4 報(bào)警模塊設(shè)計(jì)

2.4.1 光電耦合器簡介

光電耦合器的工作原理就是在光電耦合器進(jìn)行工作的過程當(dāng)中，它的輸出端加電信號(hào)就會(huì)使其出現(xiàn)發(fā)光的情況，具體的發(fā)光強(qiáng)度取決于電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器之后就會(huì)產(chǎn)生光電流，受光器會(huì)把光電流從輸出端引出，這樣就能夠有效的實(shí)現(xiàn)電光電的轉(zhuǎn)換。

2.4.2 蜂鳴報(bào)警模塊工作原理

蜂鳴報(bào)警電路主要是由555定時(shí)器以及揚(yáng)聲器共同構(gòu)成的，系統(tǒng)在正常工作的過程當(dāng)中，所輸出的是高電平，經(jīng)反相器U4A之后為低電平，這個(gè)時(shí)候555定時(shí)器是不工作的，而且揚(yáng)聲器也并不發(fā)聲，一旦接收到報(bào)警信號(hào)之后，中心芯片就會(huì)通過中斷服務(wù)使其輸出低電平經(jīng)與門和反相器U4之后變成高電平，這個(gè)時(shí)候，555定時(shí)器開始工作，并且讓揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警的聲音，這個(gè)時(shí)候蜂鳴報(bào)警電路還有一個(gè)特點(diǎn)，即便是汽車的蓄電池被非法人員卸下，也可以完成報(bào)警，這是因?yàn)閳?bào)警電路使用的電源是自備電源，所以說即便是偷車賊把蓄電池卸下，汽車也不會(huì)受到任何影響。

2.4.3 智能撥號(hào)報(bào)警模塊簡介

撥號(hào)模塊是集DTMF信號(hào)接收以及信息的存儲(chǔ)跟發(fā)送為一體的一種通訊電路模塊，當(dāng)中主要設(shè)置了單片機(jī)以及撥號(hào)管理系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩籼峁┒喾N型號(hào)的輸入輸出端口，可以有效地在安防警報(bào)以及信號(hào)采集，包括自動(dòng)化控制當(dāng)中進(jìn)行靈活的應(yīng)用。

3? 結(jié)束語

在本篇文章當(dāng)中，主要通過對(duì)于at89c2051的控制，結(jié)合傳感器技術(shù)以及智能芯片技術(shù)，基本的完成了汽車防盜系統(tǒng)的簡單的設(shè)計(jì)，汽車在遭遇危險(xiǎn)的時(shí)候，可以通過單片機(jī)完成蜂鳴報(bào)警以及自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，可以有效地防止汽車被盜。

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