基于单片机的多功能汽车防盗系统.docx

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基于单片机的多功能汽车防盗系统

本科毕业设计论文

题目基于单片机的多功能汽车防盗系统

BasedonSingle-chipMicrocomputermulti-functioncaralarm

专业名称

学生姓名

指导教师

毕业时间

设计

论文

毕业任务书

一、题目

基于单片机的多功能汽车防盗系统

二、指导思想和目的要求

汽车是目前人类主要的交通工具，也是现代文明的标志。

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统，具有实际的设计意义。

三、主要技术指标

发动机温度监测：

测量范围为-55℃~+125℃；在-10~+85°C范围内，精度为±0.5°C。

轮胎压力监测：

压力探测精度±0.017Bar工作压力范围0-4.5Bar。

无线报警：

工作频率433MHz发送距离0-2km

四、进度和要求

第1-2周：

查阅参考文献和相关资料。

通过反复阅读，弄清研究对象的基本原理。

第3-4周：

完成论文的前言及第一章总体结构的设计。

第5-6周：

构建论文硬件部分的主体结构，选择适合本文的中央处理器，了解处理器的主要指标。

第7-8周：

完成系统电源，遥控等模块的设计，并构建传感器系统。

第9-10周：

搜集各种传感器的资料，完成整个传感器系统。

第11-12周：

完成报警电路的设计。

第13-14周：

完成整个系统及几个重要模块的流程图设计并一同完成结束语致谢等论文最后部分。

第15-16周：

完成论文的修改工作，确定终稿。

打印装订，准备论文答辩

五、主要参考书及参考资料

1.刘法治，郑竹林.GSM技术在机动车辆报警系统中的应用[J].电气应用,2005

2.刘法治，赵明富，宁鹏达.基于单片机的汽车多功能报警系统设计[J].自动化仪表，2005

3.郑泉，曹成茂.汽车轮胎欠压报警器[J].安徽科技，1999

4.丁园园，赵维琴.基于MCS—51单片机的自动报警系统[J].仪表技术，2001

5.李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：

北京航空航天大学出版社，1999

6.池保忠.基于单片机的汽车防盗报警系统设计.科教文汇，2006

7.郭梯云，李建东等.移动通信（第四版）.西安:

西安电子科技大学出版社,2006

8.徐凡.基于GSM的汽车定位防盗系统研究[D]。

武汉：

武汉理工大学,2007

9.张春页.基于手机模块TC35的单片机短消息收发系统[J].电子技术,2003

10.何立民.单片机应用系统设计[M].北京：

航空航天大学出版社,2007

11.刘法治，巴新华，徐君鹏.机动车辆新型报警器智能控制的研究[J].农机化研究,2005

12.孙涵芳.MCS-51系列单片机原理及应用[M].北京：

北京航空航天大学出版社，1996

学生___________指导教师___________系主任___________

目录

摘要2

ABSTRACT3

前言4

第1章汽车防盗系统的总体设计6

1.1汽车多功能报警器的设计思想6

1.2汽车报警器的设计方案6

1.3汽车防盗报警框图7

第2章汽车防盗系统硬件设计8

2.1中央处理单元设计8

2.1.1单片机与DSP的比较8

2.1.2单片机的选择10

2.1.389S51单片机的引脚功能介绍11

2.1.489S51单片机的中断系统13

2.1.5定时器/计数器15

2.1.689S51单片机的外围电路的设计16

2.2电源电路设计19

2.3遥控模块设计19

2.3.1PT2262/PT2272介绍20

2.3.2遥控控制电路设计23

2.4传感器系统24

2.4.1加速度传感器25

2.4.2压力传感器30

2.4.3温度传感器33

2.4.4震动传感器36

第3章报警控制电路43

3.1基于GSM网络防盗43

3.1.1TC35i模块详细资料44

3.1.2TC35I的外围电路设计。

46

3.1.3TC35i与AT89C51的连接电路49

3.2报警驱动电路、切断点火系统50

3.3无线报警设计51

第4章软件系统56

4.1系统总体流程图56

4.2部分模块流程图57

4.2.1热传感器流程图57

4.2.2短消息发送模块58

结论、讨论和建议60

致谢61

参考文献62

毕业设计小结63

摘要

本文介绍了基于单片机的汽车多功能报警器的设计。

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，同时AT89S51通过无线信号发射电路发给车主及发送短信到车主手机报警，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。

关键字AT89S51，传感器，遥控模块，报警

ABSTRACT

ThisarticleintroducedbasedonSingle-chipMicrocomputermulti-functioncaralarm.SystemusesvarioussensorstotestthetheftsituationandworkingcircumstanceofAutomotivevariouspartsequipment,automobileanti-thiefalarm'sopeningandwithclosurethroughremotecontrol.Whenautomobile'santi-thiefalarmisopening,iftheautomobilealarmhaddiscoveredsomepeoplestealtheautomobile,theSingle-chipMicrocomputercircuitcontrolsoundalarmcircuitsendsforththewarningatonce,simultaneouslySingle-chipMicrocomputercontrolsthewirelesssignalcircuittosendsforththealarm,simultaneouslyshutsoffignitionsystem'spowersource.Whenthevehicledriving.Makeuseofsensorversustheautoplantworkingconditionproceedautomaticmeasurement,whentheautoplanthasabnormallywork,theSingle-chipMicrocomputerhasproceedrespectivelyalarmaccordingtothesignalofthesensor,remindsthedrivertocarryontheprocessing,avoidshappentheaccident.

KEYWORDS：

AT89S51,Sensor,Remotecontrol,Alarm

前言

随着我国的经济不断高速发展，人民生活水平的提高，汽车逐渐进入家庭。

但是汽车（特别是轿车）每年的偷、盗、抢案越来越多。

据不完全统计，全国每天有近千辆车被盗被抢，这给企业、事业单位和个人带来很大损失和不便，同时也给保险公司带来每年几百亿人民币的损失。

这样严峻的情势，迫使车主及保险公司都在迫切地寻求一种安全、快捷而有效的反偷、盗、抢车辆手段。

并且随着私有车的高速增长这必将成为一个值得关注的社会问题。

汽车防盗器是一种安装在车上，用来增加盗车难度延长盗车时间的装置，是汽车的保护神。

它与汽车上的电路配接在一起，从而可以起到防止车辆被盗、被破坏，以达到保护汽车的目的。

汽车防盗器按其结构和功能可以分为四大类：

机械式、电子式、芯片式和网络式。

机械锁是最常见也是最早的汽车防盗器，现阶段在高中档汽车中几乎不被使用，即便是低档汽车也已经很少单独使用，主要和电子式、芯片式联合使用，主要分为方向盘锁和变速箱锁两大类。

其中方向盘锁在使用时，主要是将方向盘与制动脚踏板连接一起，使方向盘不能作大角度转向及不能制动汽车。

而安装变速箱锁是在换挡杆附近安装变速锁，可使变速箱不能换挡。

在现阶段，应用最广泛的是电子式防盗锁。

机械防盗装置是预防汽车被盗的装置，但这种装置不能防止他人进入驾驶室、车内，打开行李箱、发动机罩或起动发动机等。

而电子防盗装置不仅能可靠地防止汽车被盗，而且能防止他人拆卸某些汽车零件和进入车内。

电子防盗报警器（也称微电脑汽车防盗器），是目前使用最广泛的类型，包括插片式、按键式和遥控式等电子式防盗器。

它主要是靠锁定点火或起动系统来达到防盗的目的，同时具有声音报警功能。

芯片式数码防盗器基本原理是锁住汽车的马达、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，杜绝了被扫描的弊病。

网络防盗是指通过网络来实现汽车的开关门、启动马达、截停汽车、汽车的定位以及车辆会根据车主的要求提供远程的车况报告等功能。

网络防盗主要是突破了距离的限制。

在网络式防盗方面，美国、日本、德国、加拿大等国家和地区在开发轿车导航系统方面已广泛采用了GPS技术，在汽车防盗方面应用GPS技术也已取得很好效果。

GPS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、人工导航等多种功能；GPS具有技术先进、市场潜力大、社会和经济效益高等特点。

同发达国家相比，我国在汽车网络式防盗方面的研究已经起步并已取得较快进展，但目前一些公司还只是利用GPS的定位功能，将GPS技术应用于汽车防盗的研究仍有待进一步的发展。

随着经济的飞速发展，汽车作为人类重要的交通工具正在迅速增加。

然而，现代科技的发展促使犯罪分子的作案手段不断提高，汽车被盗事件也越来越多。

为了防止汽车被盗，科研工作者们研制开发了很多汽车防盗新产品，各种防盗装置相继产生并被广泛运用。

第1章汽车防盗系统的总体设计

1.1汽车多功能报警器的设计思想

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，而每年还需向GPS系统服务公司交纳服务费，高昂的购买费和使用费让许多车主望而却步。

利用单片机或DSP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。

1.2汽车报警器的设计方案

该多功能汽车防盗报警器，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，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，若有人试图砸玻璃实施盗车或抢夺车内财物时，玻璃破碎引起震动传感器的变化；若有人试图将整车搬移或拖行的时候，会引起倾角的变化，而倾角的变化可以通过加速度传感器感知，当采集电路采集到以上警情信号时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主报警信号，通过GSM系统给车主发短信通知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，若轮胎出现漏气情况，会引起压力传感器的变化；行驶中或启动车辆时，若发动机温度出现异常，会引起温度传感器的变化，传感器采集到以上信息数据会送到AT89S51单片机，用AT89S51单片机作为主机进行检测处理，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。

遥控电路主要完成报警状态的切换功能。

1.3汽车防盗报警框图

图1-1汽车防盗报警器方框图

第2章汽车防盗系统硬件设计

2.1中央处理单元设计

2.1.1单片机与DSP的比较

1．单片机的简介

所谓单片机就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM（EPROM或EEPROM）、时钟、定时/计数器、多种功能的串行和并行I/O口。

除了以上基本功能外，有的还集成有A/D、D/A。

单片机一般具有如下主要特点：

（1）适合实时控制和操作任务

（2）可预测的执行周期

（3）擅长中断处理，特别是外部异步事件

（4）比较多的I/O功能

（5）程序较大

（6）丰富的片上外设

２.DSP的简介

DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。

一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。

DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。

也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。

另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。

其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。

它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。

它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：

（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；

（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；

（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；

（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；

（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；

（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；

（7）可以并行执行多个操作；

（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

3.单片机与DSP的比较

目前看来，单片机比DSP应用范围更广，但是DSP比单片机功能更强大。

单片机一般用于要求低的场合，如4/8位的单片机。

DSP适合于要求较高的场合，DSP主要面向数字信号处理设计，而单片机主要面向系统控制应用设计。

DSP是单片机的一个分支。

它有专门的FFT算法需要的特殊指令，流水线指令处理。

能以较高的速度进行运算。

与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。

DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。

提供高速、同步串口和标准异步串口。

有的片内集成了A/D和采样/保持电路，可提供PWM输出。

DSP器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。

内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据运算能力。

DSP器件比16位单片机单指令执行时间快8～10倍，完成一次乘加运算快16～30倍。

DSP器件还提供了高度专业化的指令集，提高了FFT快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。

此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便，开发工具可实现全空间透明仿真，

不占用用户任何资源。

下面是单片机与DSP的比较图

DSP

单片机

DSP的优势

总线

结构

哈佛/改进型哈佛结构

冯.诺依曼结构

消除总瓶颈，运行速度更快

乘加

运算

利用硬件乘法器，用单指实现

多指令实现

减少所需指令周期数

寻址

方式

利用硬件数据指针，实现逆序寻址

普通寻址

大大减少FFT运算寻址时间

指令运行方式

“流水线”方式，允许程序与数据存储器同时访问

顺序运行

在单条指令执行时间相同的情况下，大大提高运算速度

指针

配置专用运算器，复合指令可以在寄存器、运算单元处理变量的同时，使用指针访问数据存储器

无复合指令功能

采用并行方式，提高数据处理能力

循环

控制

利用硬件循环控制结构，实现无消耗循环控制

每次循环都将消耗机器时间

较好解决了高速运行和精简程序的矛盾

多处理系统

提供具有很强同步机制的互锁指令

无专用指令

保证了高速运算中通信和结果的完整

表2-1

４.结论

虽然DSP功能确实很强大，但是一个产品的设计要考虑，在满足需求的情况下它的性价比。

如果你作一个遥控器，选用DSP就没优势了。

因为很多其他的用于遥控的单片机比他更适合用来做遥控器。

单片机长于控制场合应用，DSP长于信号分析运算，本身针对了不同的需求，应该不存在互相替代的问题。

针对本设计，单片机的功能已足够满足设计要求，使用DSP有点“大材小用”。

2.1.2单片机的选择

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）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ISPFlash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，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

2.1.389S51单片机的引脚功能介绍

图2-1引脚图

1电源和晶振：

Vcc——运行和程序校验时加+5V。

Vss——接地。

XTAL1——输入到振荡器的反相放大器。

XTAL2——反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器。

当用外部振荡器时，XTAL2不用，XTAL1接收振荡器信号。

2控制线，共4根。

（1）输入：

RST——复位输入信号，高电平有效。

在振荡器工作时，在RST上作用两个机器周期以上的高电平，将器件复位。

EA/Vpp——片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。

在编程时，其上施加21V的编程电压。

（2）输入，输出：

ALE/PROG——地址锁存允许信号，输出。

用做片外存储器访问时，低字节地址锁存。

ALE以1/6的振荡频率稳定速率输出，可用做对外输出的时钟或用于定时。

在EPROM编程期间，作输入。

输入编程脉冲。

ALE可以驱动8个LSTTL负载。

（3）输出：

PSEN——片外程序存储器选通信号，低电平有效。

在从片外程序存储器取指期间，在每个机器周期中，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送上P0口（数据总线）。

PSEN可以驱动8个LSTTL负载。

3I/O口：

4个口，32根

单片机51系列共有四个8位双向并行I/O通道口，分别是P0、P1、P2、P3，各具有特殊的电路结构，每位均有自己的锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。

这种结构，在数据输出时可锁存，即输出新的数据之前，通道口上原数据一直保持不变，但对输入信息是不锁存的，因此从外部输入的信息必须保持到取数指令执行完为止。

在这四个8位双向并行I/O通道口中，我们应该选择哪一个通道口作为输入信号和输出信号的端口呢？

下面我们先来了解一下四个通道口的结构。

（1）P0口介绍

P0口在访问外部存储器时，P0口既是一个真正的双向数据总线口，又是从分时输出8位地址口。

它包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动电路和一个输出控制电路

（2）P1口介绍

P1口是专门为用户使用的I/O口，是准双向口，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口。

在编程校验期间，用做输入低位字节地址。

P1口可以驱动4个LSTTL负载。

（3）P2口介绍

P2口也是双向口。

它是供系统扩展时输出高8位地址。

如果没有系统扩展时，也可以作为用户的I/O口使用。

P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。

外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通，因为216=64k，所以89S51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器

（4）P3口介绍

P3口是个双功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作变异功能用，为适应引脚的第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑，在真正的应用电路中，第二功能显得更为重要。

由于第二功能信号有输入输出两种情况，我们分别加以说明。

P3口的输入输出及P3口锁存器、中断、定时/计数器、串行口和特殊功能寄存器有关，P3口的第一功能和P1口一样可作为输入输出端口，同样具有字节操作和位操作两种方式，在位操作模式下，每一位均可定义为输入或输出

端口引脚

功能特征

P3.0

串行输入口（RXD）

P3.1

串行输出口（TXD）

P3.2

外中断0（INT0）

P3.3

外中断1（INT1）

P3.4

定时/计数器0的外部输入口（T0）

P3.5

定时/计数器1的外部输入口（