汽车遥控防盗报警器的设计毕业论文文档格式.docx
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广大汽车用户对汽车在防盗性能方面有更高的需求,
另一方面国外政府也针对汽车防盗性能制定了严格的法律法规;
同时微电子技术和计算机软件技术的进步也推动了汽车制造厂商对汽车防盗技术进行研究和升级。
最初的防盗设备为机械锁装置,
代表产品有转向盘锁和变速档锁,
特点是价格低廉,
但使用不方便,
只防盗不报警。
之后推出了电子遥控门锁和钥匙防盗门锁,
代表产品有德克萨斯仪器公司的一家子公司推出钥匙防盗技术,
主要利用射频技术比对钥匙中的密码转发器和点火线圈上识别器的识别码,
从而控制汽车发动机ECU的启动。
1994年德国梅赛德斯·
奔驰公司推出变密码防盗技术,
在之前技术的基础上将密码变成随时可变的,
大大提高了防盗性能。
2004年,
日本松下电器公司推出了感应式防盗技术,
利用声压传感器和人体传感器辨认异常情况进行处置和报警。
现在的最新技术是基于GPS全球定位系统和移动公司GSM
、GPRS以及短信技术的综合防盗系统,
具有车辆定位、遥控熄火、网络查询及跟踪、车监听、路况信息查询、人工导航等多种功能。
国对汽车防盗技术的研究起步较晚,
但对新技术的跟进十分迅速,特别是对GPS、GPRS、GSM、短信、RFID以及跳码等最新技术在汽车防盗上应用进行了卓有成效的研究。
1.4汽车防盗的分类
汽车防盗器就是一种安装在车上，用来增加盗车难度，延长盗车时间的装置，是汽车的保护神。
它通过将防盗器与汽车电路配接在一起，从而可以达到防止车辆被盗、被侵犯、保护汽车并实现防盗器各种功能的目的。
随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车手段，人们研制出各种方式、不同结构的防盗器，目前防盗器按其结构可分四大类：
机械式、芯片式、电子式和网络式。
机械式防盗器：
机械式防盗装置是市面上最简单最廉价的一种防盗器型式，其原理也很简单，只是将转向盘和控制踏板或挡柄锁住。
其优点是价格便宜，安装简便；
缺点是防盗不彻底，每次拆装麻烦，不用时还要找地方放置。
机械式防盗装置比较常见的有:
转向盘锁。
所谓转向盘锁就是大家熟悉的拐杖锁，它靠坚固的金属结构锁住汽车的操纵部分，使汽车无法开动。
方向盘锁将方向盘与制动踏板连接在一块，或者直接在方向盘上加上限位铁棒使方向盘无法转动。
目前市场上推出一种护盘式转向盘锁，以覆盖的方式，将镍铝高强度合金钢横跨在转向盘的某二辐，在锁头上再接一根钢棒，防止歹徒使用暴力窃车。
这种锁为隐藏式，有一层防锯防钻钢板保护，另外材质也比传统的拐杖锁坚固，锁芯也设计得更加精密。
可拆卸式转向盘。
该种防盗器材在市场上较拐杖锁少见，其整套配备包括：
底座、可拆式转向盘、专利锁帽盖。
操作程序是：
先将转向盘取下，将利锁帽盖套在转向轴上。
即使小偷随便拿一个转向盘也无法安装在转向轴上。
该类防盗锁的优点是不会破坏原车结构，故障率低，操作容易；
缺点是车主必须找一个空间隐藏拆下的转向盘。
上述机械式防盗装置结构比较简单，占用空间，不隐蔽，每次使用都要用钥匙开锁，比较麻烦，而且不太安全。
因此，随着电子技术在汽车上的应用，电子式防盗装置就应运而生。
芯片式防盗器:
芯片式数码防盗器是现在汽车防盗器发展的重点,大多数轿车均采用这种防盗方式作为原配防盗器.芯片式防盗的基本原理是锁住汽车的发动机,电路和油路,在没有芯片钥匙的情况下无法启动车辆.数字化的密码重码率极低,而且要用密码钥匙接触车上的密码锁才能开锁,杜绝了被扫描的可能.目前进口的很多高档轿车,国产的大众,本田和派力奥等车型已装有原厂的芯片防盗系统。
目前,芯片式防盗已经发展到第四代,最新面世的第四代电子防盗芯片具有特殊的诊断功能,即已获授权者在读取钥匙信息时,能够得到该防盗系统的历史信息,系统中经授权的备用钥匙数目,时间印记以及其他背景信息,成为收发器安全性的组成部分.第四代电子防盗系统除了比以往的电子防盗系统更有效的起到防盗效果外,还具有其他先进之处,独特的射频识别技术可以保证系统在任何情况下都能正确的识别驾驶者,在驾驶者接近或远离车辆时可以自动识别其身份,自动打开或关闭车锁。
电子式防盗装置：
所谓电子防盗，简而言之就是给车锁加上电子识别，开锁配钥匙都需要输入十几位密码的汽车防盗方式，它一般具有遥控技术，是随着电子技术的发展而迅速发展起来的一种防盗方式。
电子式防盗器有如下四大功能：
防盗报警功能。
这个功能是指在车主遥控锁门后，报警器即进入警戒状态，此时如有人撬门或用钥匙开门，会立即引及防盗器鸣叫报警，吓阻窃贼行窃，这也是电子防盗器最大的卖点和争议之处，因为它发出的“哇、哇”声在震慑盗贼的同时，也存在着扰民的弊端。
和等一些城市已经对电子式防盗器中的一种俗称“哇哇叫”的防盗器亮了红牌；
车门未关安全提示功能。
行车前车门未关妥，警示灯会连续闪烁数秒。
汽车熄火遥控锁门后，若车门未关妥，车灯会不停闪烁，喇叭鸣叫，直至车门关好为止；
寻车功能。
车主用遥控器寻车时，喇叭断续鸣叫，同时伴有车灯闪烁提示；
遥控中央门锁。
当遥控器发射正确信号时，中央门锁自动开启或关闭。
电子遥控防盗装置的遥控器、电子钥匙都有相对应的密码。
遥控器发射部分采用微波/红外线系统。
利用手持遥控器将密码信号发向停车位置，门锁系统接收开启，驾车者进车后再将电子钥匙放入点火锁，电子钥匙将置密码发至控制电路中的接收线圈，产生电感耦合令电路和油路启动，使汽车得以运行。
电子防盗装置的两个最大的卖点就在于它的密码解锁和报警声，其中密码解锁根据密码的发射方式的不同分为定码式和跳码式两种。
定码式防盗器的特点是密码量少。
工作原理主要是利用密码扫描器或解截码器，通过它们接收到的空间无线电信号截取主码，从而通过复制解除防盗系统。
现在，因为它密码重复的机率比较大，已经基本被淘汰。
跳码式防盗器的工作原理则是通过在防盗过程中，不断变化的大量密码函使得主机能确认由车主发出的信号来工作。
它的优点就是密码量多，不容易出现重复。
现在市面上常见的电子数码防盗器主要是通过专用微电脑数据来锁定汽车的油路、点火电路以达到控制车辆启动的目的，只有唯一的数码车匙接触对码方可解除锁定，因此在解码截码上具备了不错的性能。
过去的电子式防盗器在雷声和剧烈的震动、碰撞中往往会发出恼人的叫声，不但扰民，自己听了也觉得心惊肉跳。
现在的电子式防盗器在这方面也取得了不错的长进，比如常见的电子防盗器一般就只有在窃贼试图剪断防盗线路的时候才会立即动作，清静了不少；
GPS卫星定位汽车防盗系统网络式防盗器：
和很多高端技术的来历一样，GPS的“出身”也有着浓浓的军事背景，即全球卫星定位系统，在20世纪70年代，美国为了和苏联对抗，美国耗资130亿美元研制开发出来的。
最初只使用于军事领域。
1993年后，美国国防部正式宣布GPS向全球免费开放使用，由于它先进的技术特点在很多方面和交通行业不谋而合，因此很快就被广泛的用于交通行业。
GPS的工作原理是利用接收卫星发射信号与地面监控设备和GPS信号接收机组成全球定位系统，卫星星座连续不断发送动态目标的三维位置、速度和时间信息。
保证车辆在地球上的任何地点、任何时刻都至少能收到卫星发出的信号。
GPS主要是靠锁定点火或启动来达到防盗的目的，同时还可通过GPS卫星定位系统，将报警处和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心。
因此，只要每辆移动车辆上安装的GPS车载机能正常的工作，再配上相应的信号传输链路（如GSM移动通讯网络和电子地图），建一个专门接收和处理各个移动目标发出的报警和位置信号的监控室，就可形成一个卫星定位的移动目标监控系统。
GPS卫星定位汽车防盗系统有如下五大功能：
（1）定位功能。
监控中心在全国围可随时监控某辆车的运营状况，可以24小时不间断地检测目标车辆当前的运行位置、行使速度和前行方向等数据。
（2）通讯功能。
GPS适应信息时代的需求，在行车中可以为车主提供GSM网络上的全国漫游服务。
车主可以随时随地与外界和服务中心保持联络。
在实际使用过程中，对劫车者也具有震慑作用。
另外，它的话费优惠和免提功能也更方便更舒心。
（3）监控功能。
如果万一不幸遇上劫匪，可以通过GPS系统配备的脚踏/手动报警、防盗报警等报警设施与监控中心的联系。
2方案论证及选择
2.1基于GSM的汽车防盗报警系统
基于GSM汽车防盗报警系统的框图见图2.1。
该报警系统依托GSM网，利用GSM无线通信业务及短信业务，对车辆进行远程监控和定位。
GSM收集控制方式有两种，一种是采用模拟键盘控制方式，采用DTMF双音信号编解码实现数据信号的发送接收，一种是采用GSM收集串行数据接口，利用GSM网短信息业务，实现数据的信号发送接收。
图2.1基于GSM的汽车防盗报警系统框图
2.2基于pt2262的汽车防盗报警系统
基于pt2262汽车防盗报警系统框图见图2.2。
Pt2262是一款点动式的无线发送接收模块，具有良好的收发性能价格便宜。
信号的采集通过两种类型的传感器，红外传感器和温度传感器，利用无线传感器检测是否有人接近汽车，利用温度传感器检测发动机的温度，看车是否启动，如果当温度、红外两个传感器都触发的时候证明有人盗窃汽车，就会发出报警信号，在通过无线发送接收模块通知远处的车主，进一步保证了汽车的安全。
图2.2基于pt2262汽车防盗报警框图
2.3方案的选则
两种方案都能很好的完成该任务，但是他们都有各自的优缺点。
方案一基于GSM的汽车防盗报警系统的扩展性比较好，而且能够网络化和信息化，进一步加强了汽车被盗的几率，而且除了系统以外用户不需要支付高额费用，只用携带手机就能进行双向的控制。
但是系统价格比较贵，维护价格也高。
方案二基于pt2262的汽车防盗报警系统优点是价格便宜，而且能够很好的完成汽车防御，维护价格也少。
但是相对于GSM来讲不够信息化和网络化，扩展性能较差。
由于两个方案都能完成我的课题要求，但是方案一的价格远远大于方案二。
从价格，维护方面我选择方案二。
3系统硬件电路设计
3.1红外传感器模块
3.1.1红外传感器描述
该传感器对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离围2～80cm，工作电压为3.3V-5V。
该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。
3.1.2红外传感器的参数说明
当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上绿色指示灯点亮电平，同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2～80cm，检测角度35°
，检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；
逆时针调电位器，检测距离减少。
传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。
其中黑色探测距离最小,白色最大;
小面积物体距离小,大面积距离大。
传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可，也可以直接驱动一个5V继电器；
连接方式：
VCC-VCC;
GND-GND;
OUT-IO。
比较器采用LM393，工作稳定。
可采用3-5V直流电源对模块进行供电。
当电源接通时，红色电源指示灯点亮。
图3.1.2红外传感器原理图
3.2温度传感器
3.2.1温度传感的描述
独特的单线接口仅需一个端口引脚进行讯；
每个器件有唯一的64位的序列号存储在部存储器中；
简单的多点分布式测温应用l无需外部器件；
可通过数据线供电。
供电围为3.0V到5.5V；
测温围为-55～＋125℃（－67～＋257℉）；
在－10～＋85℃围精确度为±
5℃。
；
温度计分辨率可以被使用者选择为9～12位。
最多在750ms将温度转换为12位数字；
用户可定义的非易失性温度报警设置；
报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器1与DS1822兼容的软件实物图；
应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统；
引脚说明：
GND－地，DQ－数据I/O，VDD－可选电源电压，NC－无连接。
图3.2.1DS18B20实物图
3.2.2温度传感器个工作方式
DS18B20数字温度计提供9-12位摄氏温度测量而且有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失而改变的报警功能。
DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。
它的测温围为-55～＋125℃，并且在-10～＋85℃精度为±
除此之外，DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量，除去了对外部电源的需求。
每个DS18B20都有一个独特的64位序列号，从而允许多只DS18B20同时连在一根单线总线上；
因此，很简单就可以用一个微控制器去控制很多覆盖在一大片区域的DS18B20。
这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。
表3.2.2详细的引脚说明
引脚
符号
说明
5
1
GND
接地
4
2
DQ
数据输入/输出引脚。
对于单线操作：
漏极开路。
当工作在寄生电源模式时用来提供电源（建“寄生电源”节）
3
VDD
电源
图3.2.1是表示DS18B20的方框图，表3.2.2已经给出了引脚说明。
64位只读存储器储存器件的唯一片序列号。
高速暂存器含有两个字节的温度寄存器，这两个寄存器用来存储温度传感器输出的数据。
除此之外，高速暂存器提供一个直接的温度报警值寄存器（TH和TL），和一个字节的的配置寄存器。
配置寄存器允许用户将温度的精度设定为9，10，11或12位。
TH,TL和配置寄存器是非易失性的可擦除程序寄存器（EEPROM），所以存储的数据在器件掉电时不会消失。
DS18B20通过达拉斯公司独有的单总线协议依靠一个单线端口通讯。
当全部器件经由一个3态端口或者漏极开路端口（DQ引脚在DS18B20上的情况下）与总线连接的时候，控制线需要连接一个弱上拉电阻。
在这个总线系统中，微控制器（主器件）依靠每个器件独有的64位片序列号辨认总线上的器件和记录总线上的器件地址。
由于每个装置有一个独特的片序列码,总线可以连接的器件数目事实上是无限的。
单总线协议，包括指令的详细解释和“时序”见单总线系统节。
DS18B20的另一个功能是可以在没有外部电源供电的情况下工作。
当总线处于高电平状态，DQ与上拉电阻连接通过单总线对器件供电。
同时处于高电平状态的总线信号对部电容（Cpp）充电，在总线处于低电平状态时，该电容提供能量给器件。
这种提供能量的形式被称为“寄生电源”。
作为替代选择，DS18B20同样可以通过VDD引脚连接外部电源供电。
3.2.3测温操作
DS18B20的核心功能是它的直接读数字的温度传感器。
温度传感器的精度为用户可编程的9，10，11或12位，分别以0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃增量递增。
在上电状态下默认的精度为12位。
DS18B20启动后保持低功耗等待状态；
当需要执行温度测量和AD转换时，总线控制器必须发出[44h]命令。
在那之后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中，DS18B20继续保持等待状态。
当DS18B20由外部电源供电时，总线控制器在温度转换指令之后发起“读时序”，DS18B20正在温度转换中返回0,转换结束返回1。
如果DS18B20由寄生电源供电，除非在进入温度转换时总线被一个强上拉拉高，否则将不会由返回值。
寄生电源的总线要求在DS18B20供电节详细解释。
表3.2.3（a）温度寄存器格式
bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0
LSByte
23
22
2-1
2-2
2-3
2-4
Bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8
s
S
26
25
24
表3.2.3（b）温度/数据关系
温度
℃
数据输出（二进制）
数据输出（十六进制）
+125
0000
0111
1101
0000
07D0h
+85
0101
0550h
+25.0625
0001
1001
0001
0191h
+10.125
1010
0010
00A2h
+0.5
1000
0008h
0000h
-0.5
1111
FFF8h
-10.125
1110
FF5Eh
-25.0625
1110
0110
1111
FE6Eh
-55
1100
FC90h
上电复位时温度寄存器默认值为＋85℃；
报警操作信号：
DS18B20完成一次温度转换后，就拿温度值与和存储在TH和TL中一个字节的用户自定义的报警预置值进行比较。
标志位（S）指出温度值的正负：
正数S=0,负数S=1。
TH和TL寄存器是非易失性的，所以它们在掉电时仍然保存数据。
在存储器节将解释TH和TL是怎么存入高速暂存器的第2和第3个字节的。
当TH和TL为8位寄存器时，4位温度寄存器中的11个位用来和TH、TL进行比较。
如果测得的温度高于TH或低于TL，报警条件成立，DS18B20部就会置位一个报警标识。
每进行一次测温就对这个标识进行一次更新；
因此，如果报警条件不成立了，在下一次温度转换后报警标识将被移去。
总线控制器通过发出报警搜索命令[ECh]检测总线上所有的DS18B20报警标识。
任何置位报警标识的DS18B20将响应这条命令，所以总线控制器能精确定位每一个满足报警条件的DS18B20。
如果报警条件成立，而TH或TL的设置已经改变，另一个温度转换将重新确认报警条件；
DS18B20供电：
DS18B20可以通过从VDD引脚接入一个外部电源供电，或者可以工作于寄生电源模式，该模式允许DS18B20工作于无外部电源需求状态。
寄生电源在进行远距离测温时是非常有用的。
寄生电源的控制回路见图1，当总线为高电平时，寄生电源由单总线通过VDD引脚。
这个电路会在总线处于高电平时偷能量，部分汲取的能量存储在寄生电源储能电容（Cpp），在总线处于低电平时释放能量以提供给器件能量。
当DS18B20处于寄生电源模式时，VDD引脚必须接地；
寄生电源模式下，单总线和Cpp在大部分操作中能提供充分的满足规定时序和电压的电流（见直流电特性和交流电特性节）给DS18B20。
然而，当DS18B20正在执行温度转换或从高速暂存器向EPPROM传送数据时，工作电流可能高达1.5mA。
这个电流可能会引起连接单总线的弱上拉电阻的不可接受的压降，这需要更大的电流，而此时Cpp无法提供。
为了保证DS18B20由充足的供电，当进行温度转换或拷贝数据到EEPROM操作时，必须给单总线提供一个强上拉。
用漏极开路把I/O直接拉到电源上就可以实现，见图4。
在发出温度转换指令[44h]或拷贝暂存器指令[48h]之后，必须在至多10us之把单总线转换到强上拉，并且在温度转换时序（tconv）或拷贝数据时序（ter=10
ms）必须一直保持为强上拉状态。
当强上拉状态保持时，不允许有其它的动作。
对DS18B20供电的另一种传统办法是从VDD引脚接入一个外部电源，见图5。
这样做的好处是单总线上不需要强上拉。
而且总线不用在温度转换期间总保持高电平；
温度高于100℃时，不推荐使用寄生电源，因为DS18B20在这种温度下表现出的漏电流比较大，通讯可能无法进行。
在类似这种温度的情况下，强烈推荐使用DS18B20的VDD引脚。
对于总线控制器不直到总线上的DS18B20是用寄生电源还是用外部电源的情况，DS18B20预备了一种信号指示电源的使用意图。
总线控制器发出一个Skip
ROM指令[CCh]，然后发出读电源指令[B4h]，这条指令发出后，控制器发出读时序，寄生电源会将总线拉低，而外部电源
会将总线保持为高。
如果总线被拉
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