基于单片机的汽车多功能报警器设计.doc
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1、 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 基于单片机的多功能汽车报警器的设计 The Design of Automotive Multi-function Alarm Based on Microcontroller 系(院)名称: 电子信息与电气工程学院 专业班级: 自动化专升本班 学生姓名: 端木亚斌 学 号: 200902060027 指导教师姓名: 杜章永 指导教师职称: 讲师 2011 年 5 月 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文) ,是我个人在指导教师的指导下 进行
2、的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方 外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得安 阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助 和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明 本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定, 即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存 毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以 采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以
3、赢利为目的前提下, 学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名: 日 期: 目 录 摘 要.I ABSTRACTABSTRACTII 第 1 章 概述 1 1.1 汽车报警器研究背景及其意义.1 1.2 汽车报警器国内外发展状况.1 1.3 汽车报警器的发展趋势.2 第 2 章 汽车多功能防盗报警器总体方案设计 3 2.1 汽车多功能报警器的设计原理3 2.2 汽车多功能报警器的设计方案3 2.3 汽车多功能防盗报警器的总体框图4 第 3 章 系统的具体设计与实现 5 3.1 中央处理单元设计5 3.1.1 89S51 单片机的引脚功能介绍.5 3.1.2 89S51 单片机的中断系统.8
4、3.1.3 定时器/计数器10 3.1.4 89S51 单片机的外围电路的设计.11 3.2 电源电路设计12 3.3 遥控模块设计13 3.3.1 PT2262/PT2272 介绍.13 3.3.2 遥控控制电路设计.17 3.4 汽车防盗报警设计18 3.5 汽车轮胎欠压检测设计20 3.5.1 汽车轮胎欠压报警器的设计难点及其解决办法.20 3.5.2 压力传感器的结构和工作原理.21 3.5.3 霍尔效应开关.22 3.6 冷却系统温度检测设计23 3.7 报警驱动电路、切断点火系统电源设计25 3.8 无线报警设计27 第 4 章 汽车多功能报警器软件系统.30 结束语.31 致谢.
5、32 参考文献.33 附录 1 电路总图34 附录 2 程序清单35 - I - 基于单片机的多功能汽车报警器的设计 摘摘 要要: :汽车是目前人类主要的交通工具,也是现代文明的标志。全世界每年 汽车销售量达 6000 多万辆,保有量已超过 4 亿辆。在用的车辆越多,但随之而 来的交通事故和被盗的汽车也越来越多,造成了人员伤亡及经济财产的损失。 人们对机动车辆的使用性能和防盗性能提出了更高的要求。汽车安全成为一个 重要的社会问题。为了减少汽车事故的发生率,给拥有汽车的用户提供安全感, 研制一种简单可靠、操作方便,能自动检测汽车各部分状况,发现不正常情况能 给驾驶员发出报警提醒和防盗警报的安全系
6、统,具有实际的设计意义。 本文设计了一种基于单片机的汽车多功能报警装置。利用单片机的低成本、 高精度、微型化性能及特点设计以其为核心的一种汽车多功能报警器,利用单 片机的实时控制和数据处理功能,完成系统对汽车防盗报警、轮胎欠压的检测 报警和冷却系统温度检测报警。该多功能报警器有着经济实用的优点且符合普 通大众的消费水平,能够被大多汽车消费者所接受,渐渐成为普通大众汽车用 户的优先考虑安装的报警系统。 该系统利用各种传感器对警情和汽车各部分设备进行检测,通过遥控实现 汽车防盗报警设防和撤防。当报警器处于设防状态时,若警情采集电路采集到 警情信号时,AT89S51 立即接通报警驱动电路实现声光报警
7、,同时 AT89S51 通 过无线信号发射电路发给车主报警信号,并切断点火系统的电源。车辆行驶中, 对汽车各部分各系统工作状况进行自动检测,当汽车设备出现不正常时,单片 机根据传感器检测到各种警情信号分别进行报警,提醒车主进行处理,避免事 故发生。 关键词:汽车,单片机,传感器,报警 - II - The Design of Automotive Multi-function Alarm Based on Microcontroller AbstractAbstract:Cars are the current human major traffic tools, but also the m
8、odern sign of civilization. Car sales worldwide each year more than 6,000 already more than thousand units, and possession of 4 million cars. In the vehicle with more, but following the traffic accident and the stolen car more and more, caused the casualties and economic property. People of motor-dr
9、iven car performance characteristics and properties of security put forward higher request. Auto safety become an important social problem. In order to reduce the incidence of car accidents, to provide the user with car security, developing a simple, reliable, easy to operate, can automatically dete
10、ct auto parts status, found not normal situation can give drivers alarm remind and anti-theft alarm security system, with the actual design significance. This paper introduces a design based on SCM car multifunctional alarm device. Of the microcontroller low cost, high precision, miniaturization pro
11、perties and characteristics in its design for the core of a car multifunctional alarm, of the microcontroller real-time control and data processing functions, complete system of auto anti-theft alarm, tire undervoltage detection alarm and cooling systems temperature detection alarm. The multifunctio
12、nal alarm has economic advantages and conforms to the general public consumption level, can be accepted by most auto consumers, gradually become common Volkswagen users preferred installation alarm system. The system USES to alert and various sensors detect car parts equipment, through remote contro
13、l to make the anti-theft alarm fortify and removal. When the alarm in fortification condition, if acquisition to alert warning signal acquisition circuit, drive circuit AT89S51 immediately connect alarm acousto-optic alarm, meanwhile AT89S51 realized through wireless signal alarm signals to launch c
14、ircuit, and cut off the car ignition system, the power. Vehicle for auto parts, each system working status of automatic detection, when auto equipment to appear abnormal, SCM according to detect various acoustic sensor signal separately alarm, remind owner processing, - III - avoid accidents. Keywor
15、ds:Cars, microcontroller, sensor, alarm - 1 - 第第 1 1 章章 概述概述 1.1 汽车报警器研究背景及其意义 汽车是目前人类主要的交通工具,也是现代文明的标志。全世界每年汽销 售量达 8000 多万辆,保有量已超过 6 亿辆。在用的车辆越多,但随之而来的交 通事故和被盗的汽车也越来越多,造成了人员伤亡及经济财产的损失。人们对 机动车辆的使用性能和防盗性能提出了更高的要求。汽车安全成为一个重要的 社会问题。为了减少汽车事故的发生率,给拥有汽车的用户提供安全感,研制一 种简单可靠、操作方便,能自动检测汽车各部分状况,发现不正常情况能给驾驶 员发出报警
16、提醒和防盗警报的安全系统,具有实际的设计意义。 1.2 汽车报警器国内外发展状况 目前,市场上的 GPS 卫星定位系统是目前国内外最先进的防盗装置,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。GPS 卫星定位汽车防盗系统属于 网络式防盗器,它主要靠锁定点火或起动达到防盗目的,而同时还可通过 GPS 卫星定位系统,将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心。专家 提醒,这种防盗技术名字叫起来很响亮,虽然有防盗的作用,但使用起来不是 很实用,而且价格也昂贵,实际功用不大。卫星追踪防盗系统,主要是汽车装 备回报系统,经由
17、卫星屏幕,显示车辆位置,因此根据失窃车中有安装卫星追 踪系统者,无不是发报系统被破坏,即是电源被切断,使卫星无法追踪到汽车 的具体位置,即失去防盗效用,而且价格昂贵,光安装一套不带显示屏的 GPS 就需要花费 6000-7000 元,而每年还需向 GPS 系统服务公司交纳近千元的服务 费,高昂的购买费和使用费让许多车主望而却步,经济效益差。 利用单片机的低成本、高精度、微型化性能及特点设计以其为核心的一种 汽车多功能报警器,利用单片机的实时控制和数据处理功能,完成系统对汽车 防盗报警、轮胎欠压的检测报警和冷却系统温度检测报警。该多功能报警器有 着经济实用的优点且符合普通大众的消费水平,能够被大
18、多汽车消费者所接受, - 2 - 渐渐成为普通大众汽车用户的优先考虑安装的报警系统。 1.3 汽车报警器的发展趋势 在汽车电子设计方面,系统越来越复杂,因此系统厂商、软件厂商、芯片 厂商通力合作非常重要。数字汽车时代与以往不同的是很多技术得到迁移与转 变,以前的汽车仪表精度取决于传感器,但传感器精度不高、寿命不长,而数 字汽车时代意味着不用传感器,而是应用网络协议;在故障诊断方面,未来汽 车出现什么故障,没有网络协议解释,就不知道如何解决故障问题;这些技术 提供给我们很多新的市场机会。 在实现方面,为提高可靠性,可在单芯片里把软件硬件化。数字汽车时代 的一个特征就像手机,3 个月就会有一个新产
19、品推出,需要大量的可重构,可 能来不及做 ASIC,标准、协议就又变了,因此 FPGA 会得到更大的发展。过去, 网络协议用 C 语言实现,现在用 HDL 语言写入内核,可靠性提高很多。过去产 业分工较细,软件、硬件、设计分开,各做各的,而数字汽车时代需要协同设 计,这是其面临的一个挑战。 - 3 - 第第 2 2 章章 汽车多功能防盗报警器总体方案设计汽车多功能防盗报警器总体方案设计 2.1 汽车多功能报警器的设计原理 最基本的汽车报警系统一般由一个或多个传感器和与之相连的警报器组成。 最简单的报警系统就是在驾驶员侧车门上安装开关并接好线路,如果有人开门, 警报器就会鸣响。安装这种汽车报警系
20、统需要一个开关、几根电线和一个警报 器。 现在,多数汽车的报警系统要比这复杂得多。这些报警系统一般包括:一 组传感器,包括开关、压力传感器和运动探测器;可以发出多种声音的警报器; 由密钥卡无线控制的无线电接收器;在主电池断开的情况下也可以保证报警系 统正常工作的备用电池;计算机控制单元,也是报警系统的“大脑” ,可以对周 围的情况进行监控并发出警报。 许多先进的报警系统的“大脑”实际上是一台小型电脑。当传感器察觉到 异常情况时, “大脑”就会合上开关,激活报警装置(即喇叭、车前灯或警报器) 。不同的安全系统使用不同的传感器,而且传感器接入控制器的方式也不同。 控制器和报警系统一般与车的主电池相
21、连,通常还配备有备用电源。如果 有人切断主电源(如剪断电池线缆) ,这个隐藏的备用电源就会介入供电。电源 被切断很可能是有人在盗车,此时控制器将启动并拉响警报。 2.2 汽车多功能报警器的设计方案 该多功能汽车报警器,采用 AT89S51 单片机和各种传感器的组合,构成汽 车多功能报警系统。其系统主要由以下几个部分组成:遥控电路、传感器信号 检测电路,单片机处理电路,声光报警和无线报警电路。本设计的汽车多功能 防盗报警器工作原理:车辆停放,当报警器处于设防状态时,若警情采集电路 采集到警情信号时,AT89S51 立即接通报警驱动电路实现声光报警,同时 AT89S51 通过无线信号发射电路发给车
22、主报警信号,并同时切断点火系统的电 源;车辆行驶中,对汽车各部分各系统工作状况进行自动检测,汽车报警器用 各种传感器进行数据采集,传感器采集信息数据被送到 AT89S51 单片机, AT89S51 单片机控制电路根据传感器检测到信息做出判断,当某一系统出现故 - 4 - 障时,其传感器检测的相应信号,经放大和模数转换后输入单片机,单片机进 行比较判断输出信号,驱动报警电路,实现声光报警,以提醒司机及时处理, 避免事故发生。汽车报警器用来遥控器实现设防与撤防的切换。 2.3 汽车多功能防盗报警器的总体框图 汽车多功能防盗报警器由电源电路、传感器检测电路、遥控电路、声光报 警器电路、点火系统电源切
23、断电路、无线报警电路和单片机组成。图 2.1 为汽 车多功能防盗报警器方框图。 89S51 单 片机 遥控模块 震动传感器 声音报警驱动电路 电源 点火系统电源切断电路 红外传感器 温度传感器 压力传感器 霍尔开关 无线信号发射电路 灯光报警驱动电路 图 2.1 汽车多功能防盗报警器方框图 - 5 - 第第 3 3 章章 系统的具体设计与实现系统的具体设计与实现 系统的硬件设计包括中央处理单元、电源电路、遥控电路、防盗检测电路、 轮胎欠压检测电路、冷却系统温度检测、无线信号发送电路、声光报警和点火 系统电源切断电路组成。系统的总体电路见附录 1。 3.1 中央处理单元设计 AT89S51 是一
24、个低功耗,高性能 CMOS 8 位单片机,片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器, 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准 MCS-51 指令 系统及 80C51 引脚结构,芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储 单元,功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高 性价比的解决方案。 AT89S51 具有如下特点:40 个引脚,4k Bytes Flash 片内程序存储器, 128 bytes 的随机存取数据存储器(R
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