基于单片机的汽车防盗报警系统设计

毕业设计论文

题 目： 基于单片机的汽车防盗报警系统设计

专业名称： 机电一体化 ****： *** ****： *** 毕业时间： 2011年7月

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目 录

摘 要 ………………………………………………………………………….错误!未定义书签。

第1章 绪论……………………………………………………………….. 错误!未定义书签。

1.1课程设计目的和意义 ..................................... 错误!未定义书签。 1.2汽车报警系统设计项目发展 ......................... 错误!未定义书签。 1.3汽车报警系统设计原理 ................................. 错误!未定义书签。

第2章 汽车报警系统设计方案研究…………………………………… 错误!未定义书签。

2.1方案一设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.2方案二设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.3汽车报警系统设计参数 ................................. 错误!未定义书签。 2.4本课题完成的主要任务 ................................. 错误!未定义书签。

第3章 汽车报警系统设计 错误!未定义书签。

3.1主回路设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 3.2控制电路设计 ................................................. 错误!未定义书签。 3.3控制程序设计 ................................................. 错误!未定义书签。 3.4汽车报警系统结构部分设计 ......................... 错误!未定义书签。

第4章 结论 ………………………………………………………………..错误!未定义书签。

致 谢............................................................................错误!未定义书签。

参考文献......................................................................错误!未定义书签。

附 录 ...........................................................................错误!未定义书签。

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摘要

随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。汽车数量增多，车辆被盗的数量也逐年上升，这给社会带来极大的不安定因素，担心车辆被盗，成为困扰每一位汽车用户的难题。然而传统的汽车报警器为声音报警器，声音报警器一般通过振动传感器感知被保护物体汽车门的异常振动, 然后驱动大功率声音报警, 该报警方式缺点是报警距离短、对环境产生噪音污染、报警器易被拆卸或遭破坏。另外声音报警器易受地域范围的影响, 特别是车主超出声音报警范围或者出差在外则无法了解汽车的状况。声音报警器侧重于瞬时振动、冲击的检测，虽然可以识别出车门遭遇暴力打开的情况，但也容易造成误判报警，结果高分贝的误报往往导致周围居民的烦恼，成为危害社会和谐的因素。针对以上声音报警器的缺点，本论文要求设计了一种可靠方便，功能强大的汽车报警器。这种基于单片机的报警器将传统防盗报警技术与现代GSM数字移动通信技术相结合，就可以实现车辆状态监控、防盗报警、远程控制等功能。当汽车遭遇到打开等危险情况时，立即启动警报，同时发送相应信息到指定的手机上，通知车主有异常情况，车主可以通过手机获知信息防止汽车被盗。防盗报警系统是安全防范技术体系中一个重要的组成部分。目前这种系统的应用在我国发展极快，市场竞争激烈。防盗报警系统主要由六部分组成：留给司机进出汽车关、开防盗报警器总电源开关的延时电路、防盗车电路、内外防劫车电路、物品防窃电路、高压自卫电路和报警声响电路所组成。 随着计算机技术的高速发展，整个系统的向着数字化，网络化，集成化的方向发展。本文主要以防盗控制为例，论述一般防盗报警系统的类型特点和基本工作原理，以及介绍这种技术的最新发展趋势。

关键词：单片机，报警系统，GSM数字移动通信，智能化

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第1章 绪论

1.1 汽车防盗报警系统设计目的和意义

汽车防盗系统，是指防止汽车本身或车上的物品被盗所设的系统。它由电子控制的遥控器或钥匙、电子控制电路、报警装置和执行机构等组成。最早的汽车门锁是机械式门锁，只是用于汽车行驶时防止车门自动打开而发生意外，只起行车安全作用，不起防盗作用。随着社会的进步、科学技术的发展和汽车保有量的不断增加，后来制造的轿车、货车车门都上装了带钥匙的门锁。这种门锁只控制一个车门，其他车门是靠车内门上的门锁按钮进行开启或锁止。为了更好的发挥防盗作用，有的车上还装有一个转向锁。转向锁是用来锁车的转向轴的。转向锁与点火锁设在一起，安装在转向盘下，它是用钥匙来控制。即点火锁切断点火电路使发动机熄火后，将点火钥匙再左旋至极限位置的挡位，锁舌就会伸出嵌入转向轴槽内，将汽车转向轴机械性的锁止。即使有人将车门非法打开并起动发动机，由于转向盘被锁止，汽车不能实现转向，故不能将汽车开走，于是起到了汽车的防盗作用。有的汽车设计和制造时就没有转向锁，而是用另外一个所谓的拐杖锁锁止的转向盘，使转向盘不能转动，也可起到防盗作用。有的汽车在变速器上设有机械锁，是将变速器操纵杆锁止，使盗窃者不能挂挡而使汽车不能移动。点火开关是用来接通或断开发动机点火系的电路，根据一把钥匙开一把锁的道理，也起到了一定的防盗作用。由于汽车技术不断发展，近年来多数轿车上都安装了中央门锁，即汽车上的车门门锁和行李厢锁来实现了集中控制。

1.2汽车防盗报警系统设计项目发展

未来汽车防盗系统将向多功能化、网络化、可视化和便捷化发展。 （1） 多功能化

就是在同一辆车上使用两种或两种以上的防盗技术,从而增加窃贼的盗窃难度并延长其作案时间,最终迫使窃贼放弃。如安装超音波传讯锁的属于机械式防

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盗器和电子防盗器的组合:方向盘锁是利用钢制材质制造不易锯断,感应器采用超音波感应与震动感应, 在收到异常状态的第一时间就呼叫车主,距离可达2.5～3公里,车型不限。

（2） 网络化

只有网络化才能远程跟踪、遥控并在窃贼得手后找回被盗汽车, 因此汽车防盗网络化是大势所趋,是主流发展的产品。在GPS定位、GSM、短信、电子地图这些技术的基础上今后还可能和可视化设备融合,可以实现对窃贼进行拍照取证; 另一方面通过和公安机关的机动车防盗警务网络进行联网, 可以实现自动向警方报警的功能。

（3）可视化

主要有以下两种设备：(1)微型间谍相机,该相机体积极小,可以安在汽车的任何部位而不被人注意，并能在很弱的光线下工作。可拍摄多达12幅的照片，与蜂窝式无线电话网络联接, 可将闯入汽车盗贼的照片直接传送到控制中心, 使盗贼立即被辨认出来,以供警方采取相应的措施。(2)秘密的报像机,该报像机体积很小，可隐蔽安装在汽车内。秘密报盗贼强行进入汽车的影像, 并通过全球定位系统, 传送到控制中心。使控制中心随时掌握车辆所在的位置及盗贼的动向,以便抓获。

（4） 便捷化

自动实现车门的加解锁和车窗玻璃的升降,如最新的PKE(Passive Keyless Entry)技术,也称“被动式免钥匙进入”技术,车主将“智能钥匙”放到口袋或皮包中随身携带后,可以实现车主离开汽车超过1.8米系统将自动为您锁好车门并伴有声光提示。如果下车时没有关好车门, 系统会有声光报警提醒您回去关好车门。如果您忘记了关车窗, 系统会自动为您升窗。当需要开车时,没有需用做任何操作直接可以开启车门。

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1.3汽车防盗报警系统设计原理

近年来，报警器行业发展非常迅猛，特别是光电防盗报警系统的应用最为广泛，光电防盗报警系统以其监测范围宽，探测距离远，可靠性高，隐蔽性好等优点著称，虽说报警器种类繁多，但基于单片机的控制的报警器的基本结构都大同小异，系统核心部分是传感器检测和单片机的处理，利用传感器检测车的情况，传感器一般采用双鉴别模式即有两个具有功能互补性的传感器同时对车内监测，然后输出两路不同的信号，再经过逻辑“于”关系判断，当发现并确认有盗车时检测电路输出信号给单片机，由单片机根据输入的信号发出报警指令给报警电路，从而触发报警电路，达到及时准确的报警功能。

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第2章

2.1 方案设计

方案一：根据需求，汽车内部采用红外发射模块，当汽车遭遇偷盗等行为时报警模块发出报警声，同时通过红外发射模块将信号通过红外线的形式通知车主，该方案成本低，但通信距离短，灵敏度不高。

方案二：报警核心部分采用单片机与现代GSM数字移动通信技术相结合，就可以实现车辆状态监控、防盗报警、远程控制等功能。当汽车遭遇到打开等危险情况时，立即启动警报，同时发送相应信息到指定的手机上，通知车主有异常情况，车主可以通过手机获知信息防止汽车被盗。该方案成本相对较高，但其具有功能强大、灵敏度高等特点。

2.2 方案选择

考虑到目前汽车防盗报警装置的发展情况，既要降低成本，又要保证其功效，因此，我们可以充分GSM网络的短信息服务来实现。GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统[4]。基于GSM的短信息服务，是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用，是一种信息在移动网络上储存和转寄的过程。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不须再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。该系统由防盗传感器检测到的安防信号、微处理器、GSM模块、GSM网络、用户手机等组成，其方案框图如图1所示。

SENSERMCUGSM模块GSM网络用户手机

图1汽车远程控制防盗报警系统方案框图

因此，这种基于GSM网络短消息平台的防盗报警系统具备如下优点[5]：

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（1）适用范围广，只要是(3SM信号覆盖(手机可用)的地方就可以使用； （2）发送短消息的速度快(平均每5．6秒就能完成一条短消息的发送)、无须像Modem通信那样进行冗长的握手连接；

（3）组网简单，费用低廉。同有线网相比，节省线路、电话资源；运行费用低，目前收费标准0．1元／条；

（4）可以实现批量发送，以较短的时间完成大量信息的发送。

3 系统分析与实现

4.1 硬件设计

该设计将传统防盗报警技术与现代GSM数字移动通信技术相结合的系统集测试技术、数据采集技术、GSM无线通信技术、计算机控制技术于一体。汽车防盗传感器进行状态检测，一旦检测到有效信号经A／D转换后输入到微处理器中进行处理和判断，其评判结果经GSM模块发送至用户手机或上位机。其整个系统的结构如图2所示。

安防信号传感器及信号变换器A/D转换MCUGSM模块GSM网络

图2 硬件结构方框图

报警装置接收安防信号采用加速度传感器，如遇暴力打开车门等情况下随着信号的变化转换给单片机的信号发生改变，一单发生改变，单片机则仲裁该危险状况，并将通过GSM模块将信息发送给车主[6]。该电路核心模块电路图如图3所示。相对于传统的磁效应传感器, MMA7260 加速度传感器的硬件电路极其简单, 仅需与ADC之间增加阻容滤波电路,其与微处理器的接口电路如图3所示。

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VCCG--1G--2VCCVCCVREFIN+D0D1D2D3D4P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7ALE/PSEN/EAA0.0A0.1A0.2A0.3A0.4A0.5A0.6A0.7A0.8A0.9A1.0D0.1D0.2D0.3D0.4D0.5X0Y0MAX7260SLEEZ0PIN-ADC0832D5D6GNDSTD7R/WENCSGNDCSGSMVCCP3.7RSTX+X-GND

图3 主要硬件电路图

目前，国内常用的GSM模块有Wavecom的WM02系列、西门子的TC35系列、爱立信的DMl0／DM20系列、中兴的ZXGMl8系列等，这些模块的功能和使用方法都很相像。其中，西门子的TC35系列性价比较高，在国内应用比较广泛。所以，我们选择西门子TC35模块[7]。

TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码。其功能框图如图4所示。

TC35模块数据通信电路主要完成短消息收发、与微处理器通信、软件流控制等功能。TC35的数据接口采用串行异步收发，符合ITU-T RS-232接口电路标准。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300bps-115kbps的波特率下运行，支持的自动波特率为4.8kbps～115kbps(14.4kbps和28.8kbps除外)。

声波振动对加速度值的直接影响极其微弱,引起误报的原因是由于传感器的谐振频率点过低, 声波的干扰频率与谐振频率接近引起共振。采用 QFN封装的MMA7260 加速度传感器的谐振频率在10 kHz 左右,可有效避免声波谐振造成的误报。另外在加速度输出端与ADC之间增加低通滤波电路, 这样就可以滤除加速度传感器的高频响应和电路引入的其它高频干扰.由于后续软件处理还会对高频信号进行抑制, 综合考虑了系统的成本、稳定性,选用一阶RC无源低通滤波器(截止频率为100Hz,由1kΩ的金属膜电阻和1μF陶瓷电容构成)[8]。

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图4 TC35的功能框图

4.2 软件分析

本系统的设计、开发和调试采用单片机的C语言编程，使用KEI C51软件对程序进行编辑、编译、调试。

C语言是一种通用的计算机程序设计语言，它提供高效的代码，结构化的编程，和丰富的操作符。其语言简洁，使用灵活方便，可移植性好，表达能力强，具有直接访问机器物理地址的能力。C不是一种大语言，不是为任何特殊应用领域而设计。它一般来说限制较少，可以为各种软件任务提供方便和有效的编程。许多应用用C比其他语言编程更方便和有效。

该设计主要涉及到AT89S52的软件程序的编写，由于该系统结构简单，程序流程图比较简单。其中程序流程图主要如图5所示。当进入功能时检测是否系统打开报警功能，若没有打开程序直接结束；若打开报警功能，随即系统进入初始化中，初始化完成后随即启动第一次ADC转换，等待ADC转换完成，转换完成后单片机通过IO口读取转换的数值，随即仲裁转换的数值是否是安全范围。若是安全范围，系统进行下一次ADC转换，若不安全，通过单片机内部设置的数值单片机将与GSM模块进行读写操作，从而将要发送的数据发送给机主，同时报警。在报警过程中，系统若发现危险排除，将根据需要选择是否再次进入下一次报警还是直接结束系统。

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开始打开功能？Y系统初始化起动A/D转换Y转换完成？读取转换结果安全？NN判断危险种类报警N危险排除？Y结束？Y结束

图5 软件流程图

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5 结论

本设计针对汽车车门振动信息的检测、车辆信息的传输与控制进行了研究。汽车防盗报警系统核心数字控制系统选用的单片机是AT89S52，汽车振动信息检测采用加速度传感器MMA7260QT进行检测，将检测的信息通过GSM技术发送到车主的手机上。同时该设计画出系统的结构框图，分析各部分电路工作原理，进行相关的软硬件设计和调试，并给出实验结果。但由于该方法的一部分限制，本设计任然存在一些不足之处：

1、程序的设计方面还有待提高。

2、由于该模型的设计是基于具体模型，因此在设计该模型时使用的通用性还有待加强。

3、没有考虑外接的空气阻力等影响，用于实际模型还需考虑其它状态变量。

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参考文献

[1] 何小庆.单片机和工业无线网络[J].电子产品世界,2008(7):84-86. [2] 张伟.新编实用集成电路选型手册[M].北京:人民邮电出版社, 2008.

[3]谬传书,韩屏.基于LabV IEW的USB数据采集系统的实现[J].工业控制计算机,2004,(17):23-24. [4] 张立等.现代电力电子技术[M].北京:科学出版社，1992． [5] 丁士心,崔桂梅主编.虚拟仪器技术[M].北京:科学出版社,2005.

[6] 郑琼林,耿文学.电力电子电路精选—常用元器件•实用电路•设计实例[M].北京：电子工业出版社，1996

[7] 张毅刚,彭喜元,姜守达等.新编MCS-51单片机应用技术[M].第三版.哈尔滨工业大学出版社,2008.

[8]余家春.Protel99SE电路设计实用教程[M].中国铁道出版社，2003.

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致 谢

本设计的工作是在指导老师荣军老师的精心指导下完成的。在设计期间，荣老师自始至终给予了我细心的指导、关怀和帮助，特别注重对我独立思考、独立查阅资料和独立工作能力的培养，为我提供了在Matlab语言应用和电力电子方面分析实际模型的机会以及良好的学习和设计环境。同时，荣老师严谨的治学态度和兢兢业业的工作作风也给我留下了深刻的印象。这为我今后的学习和工作奠定了坚实的基础，并会使我终生受益。在此谨向荣老师表示衷心的感谢。

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