汽车遥控防盗报警系统模块设计
摘 要
随着科学的进步，人们的生活水平也逐步提高，汽车已经是家家户户出门的第一选择。但是随着汽车保有量的急剧上升，汽车被盗的数量也日益增多。为此，我们需要对汽车防盗系统进行更深入的研究。
本次课题设计出了以单片机为控制芯片的汽车遥控防盗报警系统，主要分为硬件设计和软件设计。硬件部分主要包括单片机、控制报警电路、红外线传感器、温度传感器以及无线模块。盗窃者打开车门或车窗通过红外线传感器感知，同时一旦发动机被启动，发动机温度升高通过温度传感器感知。这两种信号发送到单片机，经单片机处理再通过无线模块发送，车主接收到报警信号再反馈给单片机，由此实现报警。结果表明，此次设计不但能实现防盗报警功能，还能使车主及时做出相关措施。
关键字:单片机传感器无线模块防盗报警
目 录
1 绪论 1
1.1引言 1
1.2汽车防盗系统发展趋势 1
1.3研究内容 2
1.4系统总体设计原则 3
2 系统总体设计 4
2.1方案论证 4
2.1.1控制模块方案论证 4
2.1.2无线模块方案论证 4
2.2系统总体设计 5
3 报警系统硬件设计 6
3.1单片机最小系统 6
3.2 LCD显示电路设计 9
3.3传感器检测电路设计 12
3.3.1热释电红外传感器 12
3.3.2数字温度传感器 13
3.4无线电路设计 16
3.5报警电路设计 18
4 报警系统软件设计 20
4.1设计软件介绍 20
4.1.1KEIL编程软件 20
4.1.2Proteus仿真软件 21
4.2主程序设计 22
4.3子程序设计 23
4.3.1子机发送 23
4.3.2主机接收 24
4.4系统测试 25
结束语 28
参考文献 29
致谢 30
1 绪论
1.1 引言
从1886年卡尔本茨发明世界上第一辆汽车开始，一百多年来，汽车一直都在改变人类的生活。它在生活中给我们带来方便高效的同时，也带来了烦恼与坏处。汽车被盗就一直是每位车主的一块心病。从世界上第一辆福特T型车被盗，汽车盗窃案屡见不鲜。随着生产力的发展，人们的日常生活水平质量节节升高，现在汽车已经是人们生活中必不可少的一部分，但是汽车数量增多的同时汽车盗窃案件也越来越多。据统计，汽车大国美国每年有150多万辆汽车被盗（世界之最），汽车被盗的概率为20秒/辆。发达国家英国每年有20万辆汽车被盗，而汽车被盗的概率更高，接近3秒/辆。从国内大陆实际情况来说，最近些年汽车被盗犯罪案件数量持续升高。2005年全国发生盗车案件70多万起，平均每天被盗将近2千多辆汽车。然而这数据在最近几年仍然急剧上升，汽车被盗给人们生活带来了不便甚至给人的心理带来了恐慌。
然而，随着电子技术的大力发展，单片机因集成度高、价格低、体积小等优点逐渐走进人们的视野。单片机技术在我们日常生产生活中有很多应用，这些都极大地丰富了我们的生活。比如说我们经常放在身边的手机和Pad、学习工作用的电脑和计算器、日常生活中用到的冰箱洗衣机、工业生产的自动化控制系统、医疗军用的诊断仪器和导弹飞行追踪等等。尤其在汽车电子中，单片机的应用有基于CAN总线的发动机控制系统、仪表盘控制系统、ABS系统、GPS系统等。
据于这种背景下，本课题研究了基于单片机编程技术制作一种控制芯片，使此系统能够根据外界干扰的情况而实现报警。
1.2 汽车防盗系统发展趋势
众所周知，最早的汽车防盗技术是汽车门锁。但事实上汽车门锁不起防盗作用，它只起到了行车安全作用。它的实际目的是当汽车在行驶过程中防止车门自动打开而使车上人员有危险。随着科学的进步，人们研制出的防盗系统也越来越先进。常见的汽车防盗系统有4类：机械式、电子式、芯片式和网络式。
（1）机械式防盗报警系统
机械式是比较古板陈旧的防盗系统，其防盗方式就是在关键零件上加锁。其结构原理也比较简单，就是将控制踏板、转向盘和钢圈锁住。机械式防盗装置主要包括：可拆卸式转向盘，转向盘锁，车轮锁，离合刹车锁，排挡锁和防盗磁片。这些装置价格都比较便宜，在一定时间阶段内被广泛应用。但是这些装置也都有很突出的缺点，比如拆装麻烦，不用时放置麻烦，还有安全性差，所以机械式防盗系统趋于淘汰。
（2）电子式防盗报警系统
由于遥感技术和电子软件技术的快速发展，电子式防盗系统应运而生。电子防盗就是给开车锁需要电子识别，换言之就是开车锁需要输入密码的汽车防盗方式。它一般具有遥控技术。电子式防盗报警系统都有四大功能：车门未关安全提示、遥控中央门锁、防盗报警和自动寻车功能。我们现在广泛使用的汽车遥控防盗报警系统是时下最流行并且普及率最高的电子防盗系统。
（3）芯片式防盗报警系统
芯片式防盗系统在当下也非常流行，大部分汽车都采用芯片防盗系统作为原配防盗系统。它的工作原理是直接将汽车马达、油路和电路锁住，如果没有配备芯片钥匙的话汽车就不能被启动。该系统数字化密码安全性极高，如果没有原版密码钥匙就根本破解不了，这样做杜绝了被扫描的可能性，因而大大提高了车辆的安全性。目前广本、一汽大众、上海大众、派力奥等车型车辆都采用原装的芯片防盗系统。现如今，芯片防盗系统已经发展到了第四代，它拥有电子防盗系统所没有的诊断功能。
（4）网络式防盗报警系统
网络式防盗报警系统包括两种：一是利用通过中央控制中心对对讲机进行监控定位。二是GPS卫星防盗系统。其中，GPS系统有五大功能：通信，停驶，调度，定位和监控。上述两种防盗系统的技术性和安全性都非常高，但它们都需要载体，需要没有盲区的网络，更需要公安部门设立监控中心。这些技术发达国家都已经开始试用，但是我国由于技术条件制约还没有正式批量使用该系统。不过，随着通信技术和智能交通的步步发展，该技术必将在汽车领域中广泛应用。
对此我们可以展望，未来汽车防盗系统必将向便捷化，可视化，网络化和多功能化发展。
1.3 研究内容
本课题主要任务是利用人体热释电传感器和温度传感器所接收的信号传输给单片机，单片机再将信号通过无线模块通知车主，最终实现报警。本课题主要介绍了汽车报警系统的设计思想、方案论证、器件筛选和系统调试等内容，整体分为硬件设计和软件设计。
本课题实际控制系统是通过硬件和软件相结合组成，并且对传感器、无线模块等器件进行理论分析。在此硬件电路设计基础上，要完成系统各个模块的作用并且彼此间联系在一起。在软件设计基础上，采用 51单片机完成C语言软件编写，最终实现汽车防盗功能。
系统主要研究内容如下：
（1） 单片机最小系统设计。
（2） LCD显示器的研究。
（2）温度传感器和红外线传感器的研究。
（3）无线报警。利用无线模块远程接收报警信息。
（4）由报警蜂鸣器鸣响报警。
（5）仿真调试。
1.4 系统总体设计原则
在进行总体设计时，主要遵循的原则如下：
从整体到局部原则。运用“大事化小小事化了”的思想，逐个击破。
经济性要求。尽量采用性价比高的方案。
可靠性要求。可靠性是系统的首要要求。
操作维护尽量简单。
基于以上原则，我确定了利用单片机本身地定时/计数器来计算频率，利用液晶显示器显示的整体方案。
2 系统总体设计
本课题要完成的功能是设计一个基于单片机的汽车防盗控制系统，因此整个系统应该有传感器、单片机、报警电路和无线模块。单片机的汽车防盗系统的研究方法有很多种，运用技术的方法和元器件的选择也有很多种。因此，系统第一要保证能够完成功能，第二则要考虑系统在什么环境下使用，所选择的技术和元件一定要耐用、可靠，且容易控制，价格比较低廉，总之，要具有较高的性价比。
2.1 系统的总体思想
2.1.1控制模块方案论证
方案一：利用FPGA或CPLD进行总体控制、显示等功能。配合使用VHDL，语言设计数字硬件控制模块进行对电路系统进行控制，系统电路工作稳定，运行速度快，成本相对较高。
方案二：利用单片机编程控制技术，对外界干扰信息实现报警。改良方案简单可靠，而且成本比较低。
考虑到系统的整体性，由于有些操作属于日常的控制，我们可以使用单片机进行数控，这样子的系统设计相对于用复杂的逻辑器件来讲会简单得多且成本较低，并且在这方面进行复杂逻辑器件的应用，效果会十分不理想，进行正常的操控也十分繁琐。现在单片机技术是我们在各种系统设计中的核心技术，加上它在系统控制操作上有很大的发展空间，制作的成本低，对于大学生进行电子设计来讲，单片机是首要选择。
在这次毕业设计中，我使用了单片机AT89C51 。对于整个程序设计而言，AT89C51内部的闪存以及内存已经远远超出了我的需求量，对于电路的设计而言，AT89C51具有线上编写程序功能。对于51系列单片机而言，AT89C51单片机的兼容性极强，对于进行电路测试而言，AT89C51单片机可以直接输入所需的软件程序，这样就可以减少长期性的机械性损坏。
2.1.2无线模块方案论证
方案一：采用无线模块NRF905。NRF905采用GFSK调制，数据传输速率高达50kbps，传输模式采用Enhanced ShockBurst，单片机可采用SPI接口与NRF905通信。
方案二：采用无线模块NRF24L01。NRF24L01采用GFSK调制，数据传输速率高达2Mbps，传输模式采用Enhanced ShockBurst，单片机可采用SPI接口与NRF24L01通信。
方案三：采用无线模块RFD5800。RFD5800采用串口通信，属于工业级芯片，传输距离可达1千米。
总结：在传输距离等方面RFD5800最远，在编程使用方面，RFD5800比NRF905，NRF24L01要简单。因此最终选择方案三。
2.2 系统总体设计
综上所述，系统分为子机跟主机，子机由单片机最小系统、红外线传感器、温度传感器、无线发送电路和LCD显示器组成。主机由单片机最小系统、无线接收电路、报警电路组成。系统整体框图如图2-1、2-2所示：
图2-1 子机系统整体框图
图2-2 主机系统整体框图
3 报警系统硬件设计
3.1 单片机最小系统
每个单片机的电路设计都需要最小系统外围设计的支撑。单片机AT89C51的主要内容有：4KB的闪存，128B的内存， 32个I / O口以及2个16定时器/计时器，一个全双工串行通信口，具有1个两级中断结构和8位CPU。它的片内还有FLASH，可以根据需要进行1000次电擦除改写，也可以用常规的编程器对其进行编程。最突出的特点就是它内部的可编程FLASH可以为很多嵌入式应用提供有用且灵活的方案。典型单片机内部结构框图如图3-1所示：
图3-1 典型单片机内部结构框图
单片机硬件主要特性如下：
（1）系统结构简单，运作方便，形成模块化；
（2）具有很高的可靠性，可以保证单片机能够无故障运行几万个小时；
（3）处理功能强，速度快；
（4）低电压，低功耗，方便生产便携式产品；
（5）控制功能强；
（6）环境适应能力强。
单片机包含四个端口：
P0口：P0端口有8位，漏极开路，能进行双向通信，那么作为一个输出端口时，驱动器可以做出最大的4端口，还可以驱动8个TTL电平。当对P0端口写“1”时，P0端口就可以当作输入，此时阻抗很高。当与外部设备或内存进行通信时，P0可以作为一个复用端口来提供地址和数据，只有在外部提供上拉电阻时P0端口才能工作。编程程序进入单片机也要通过P0端口，指令在校验时通过P0端口输出。
P1口：P1端口有8位，可提供双向数据传输，能够接收驱动4个TTL门电路，内部具有上拉电阻，输出时，P1端口变成高电平是由于内部上拉电阻的作用，P1端口在当作输入端口使用时，如果外部设备把引脚拉成低电平，引脚上输出IIL电流。
P2口：P2端口具有内部上拉的特点，所以使用P2端口的时候外部无需连接上拉电阻。双向端口的电流驱动能力比P0端口驱动能力小，所以它只能驱动4个TTL门电路。若P2端口被置高，P2端口变成高电平时是由于其内在上拉电阻的作用。如果外部设备把引脚拉成低电平时，P2端口可做输入口使用，此时引脚上将输出IIL电流。当访问外部设备时，外部设备将锁存P2端口输出地址的高八位。
P3口：P3端口和P2端口一样也有内部上拉的特点，所以使用P3口时外面无需连接上拉电阻，在使用双向端口时，电流驱动能力比P0端口驱动能力小，它只能驱动4个TTL门电路。若P3端口被置高，P3端口变成高电平时是由于内部上拉电阻的作用。如果外部设备把引脚拉成低电平时，P3端口可做输入口使用，此时引脚上将输出IIL电流。由此可见，P3端口通常当作第二功能复用端口。
RST：复位引脚。当这个引脚保持两个机器周期或以上，那么单片机就会进行复位操作，这时如果晶片为12M，那么就需要2US。调整好看门狗定时器并实行完计数任务后，复位端将会一直传送高电位并持续96个机器周期，这样的操作使单片机回到初始状态。
ALE / PROG：编程地址锁存输入脉冲，外部输出脉冲信号，此时ALE禁止位外部存储器存取不会受到影响。当单片机访问输出脉冲的外部数据存储器的地址被放在锁存地址存储器，快闪存储器的过程中，ALE / PROG允许输入电平脉冲。在日常的操作过程中能够，ALE引脚会有振荡器的1/6赫兹信号，并且十分稳定，所以ALE/PROG有设定时间和向周围输出发射脉冲的作用。但必须注意的是，单片机访问一次内部的数据存储器，一个ALE脉冲就会消失。
PSEN：外部ROM选通信号，如果一个机器周期内有两次有效，那么程序代码需要从外部ROM执行。如果对外程序存储器进行查询，那么端口查询失败，处于状态失效并且操作起不了任何作用。
EA/VPP：内外ROM选择端，如果其为0，那么执行外部ROM，如果为1，那么先直接执行内部ROM，后执行外ROM。如果需要读取外部ROM，那么这个端口应该设为低电位，这样子才能保证系统能读取内部存储器的数据，所以EA接的是电源电压。除此之外，如果要用12V的编程电源（VPP）需要与Flash并行编程/校验。
原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/qcgc/876.html
