毕业设计电动车报警器.docx
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毕业设计电动车报警器
无锡职业技术学院
毕业设计（论文）
题目电动车报警器
英文并列题目THEELECTRICBICYCLEWIRELESS
ANTI-THEFTALARMSYSTEMSYSTEMDESIGN
院系班级
学生姓名学号
指导老师职称
指导老师职称
答辩委员会主任主答辩人
二零一五年四月
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名
学号
班级
所属院系专业
物联网技术学院
指导教师
职称
所在部门
物联网
毕业设计（论文）题目
电动车报警器
题目类型
工程设计（项目）□√
论文类□
作品设计类□
其他□
一、选题简介、意义
随着科学技术不断发展，交通工具也在不断更新换代。
国家推行节能环保礼念后，电动车这一交通工具深得人们的喜爱。
电动自行车的能源是最为环保的电力，因此发动时比机动车噪音要小，且无尾气排放，所以不会构成环境污染。
且使用方便，经济实惠，推广性强。
目前摩托车以及燃油助力车等机动车辆污染环境性强，而且无论是本身的价格还是燃料的价格都远高于电动车，因此电动车已经成为广大工薪阶层的最佳选择。
然而随着电动车用户的不断增加，街上的电动车越来越多，电动车的丢失率也在不断上升，让广大市民头痛不已。
所以，能否出现一款优秀的电动车报警器也是许多人越来越关心的问题。
只有研制出一款经济实惠且实用性强的报警器，才能大幅度解决电动车丢失问题。
所以，本次课题就是要设计出一款符合大众要求的报警器。
报警器首要要求是体积小，不易于被盗贼拆卸。
并且易于操作，为车主省去不必要的麻烦。
遥控距离要远，达到100米左右。
其次要灵敏度高，误报率以及漏报率低，性能稳定，拥有布防、解除布防以及寻车三种基本功能。
报警音量适中，太低达不到效果，太高又容易扰民。
节能效果好，遥控器采用3V直流电压供电，报警器采用12V直流电压供电。
并且严格控制原材料的成本，以保证报警器上市之后价格可以为大多数市民所接受。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
课题研究：
电动车报警器的总体方案设计需要纵观全局，以实现其相应功能为出发点，细致到每个模块。
其内容主要包含报警电路模块设计、无线接收模块设计、无线发送模块设计和信号触发模块设计等。
主要研究的内容：
AT89S51单片机作为控制单元模块，无线收发模块采用红外遥控收发装置，信号触发模块可以采用振动传感器，报警电路模块则采用音乐集成电路（含蜂鸣器）。
报警器开关打开后，无线模块给单片机发出预警信号。
当有人触碰到报警器，弹簧开关受到振动影响，接通电路，报警器报警。
要解决的问题：
单片机如何接收无线收发部分发出的警报信号：
铃声集成电路在单片机传输报警信号后如何使蜂鸣器出声：
预期目标：
报警器首要要求是体积小，不易于被盗贼拆卸。
并且易于操作，为车主省去不必要的麻烦。
遥控距离要远，达到100米左右。
其次要灵敏度高，误报率以及漏报率低，性能稳定，拥有布防、解除布防以及寻车三种基本功能。
报警音量适中，太低达不到效果，太高又容易扰民。
节能效果好，遥控器采用3V直流电压供电，报警器采用12V直流电压供电。
并且严格控制原材料的成本，以保证报警器上市之后价格可以为大多数市民所接受。
研究步骤：
调研现状→确定所要实现的功能→归纳所需元器件→硬件设计→软件设计→电路图绘制→单片机编程→软件调试→论文撰写
方法及措施：
1、图书馆查找相关书籍
2、网上搜索相关资料
3、请教指导老师
设计（论文）体系、结构（大纲）
总体方案设计：
本次设计流程以下列框架结构为主体。
AT89C51
单片机
信号触发模块
无线发送模块
无线接收模块
报警电路模块
电动车报警器的总体方案设计需要纵观全局，以实现其相应功能为出发点，细致到每个模块。
其内容主要包含报警电路模块设计、无线接收模块设计、无线发送模块设计和信号触发模块设计等。
指导教师意见：
签字：
年月日
院（系）审批意见：
签章：
年月日
毕业设计（论文）任务书
2015年3月8日
毕业设计（论文）题目
电动车报警器
题目来源
自拟
指导教师
杨建平
职称
副教授
所在部门
物联网技术学院
学生姓名
郭浩卿
学号
3080123108
班级
应用电子31231
所属院系专业
物联网学院应用电子
外语翻译要求
课题需要完成的任务
【工程设计类课题：
】
设计一个电动车报警器，要求
（1）最大遥控距离100米左右，
（2）报警器具有布防、解除布防以及寻车三种基本功能。
（3）遥控器采用3V直流电压供电，报警器采用12V直流电压供电。
课题
计划安排
序号
内容
时间安排
1
熟悉课题，查资料，调研，初步方案设计。
3月8日～3月16日
2
设计最佳方案，单元设计电路
3月17日～3月31日
3
综合电路，指标核算，写毕业论文
4月1日～4月20日
4
修改、完善毕业论文，并做答辩准备。
4月21日～4月27日
计划答辩
时间
4月28日～5月3日
答辩提交资料
毕业设计说明书
教研室主任审核意见
签名：
电动车报警器
摘要：
本次课题需要设计出一个电动车报警器，以减少目前电动自行车的丢失率。
装置由报警电路模块、无线接收模块、无线发送模块和信号触发模块组成。
正文将对这几个模块进行具体介绍。
本次课题设计出的报警器体积小，不易于被盗贼拆卸。
并且易于操作，为车主省去不必要的麻烦。
遥控距离要远，达到100米左右。
其次要灵敏度高，误报率以及漏报率低，性能稳定，拥有布防、解除布防以及寻车三种基本功能。
报警音量适中，太低达不到效果，太高又容易扰民。
节能效果好，遥控器采用3V直流电压供电，报警器采用12V直流电压供电。
并且严格控制原材料的成本，以保证报警器上市之后价格可以为大多数市民所接受。
关键词：
无线收发；遥控装置；信号触发；响音报警；单片机
Electriccaralarm
Abstract:
Inthispaperweneedtodesignacaralarm,inordertoreducethelossrateofelectricbicycle.Deviceiscomposedofanalarmcircuitmodule,awirelessreceivingmodule,wirelesstransmittingmoduleandasignaltriggermodule.Thetextwillintroducethemodule.Theprojectdesignofthealarmhastheadvantagesofsmallvolume,noteasytobethethiefdisassembly.Andiseasytooperate,fortheownerstoavoidunnecessarytrouble.Remotecontroldistanceisfar,upto100meters.Second,highsensitivity,falsepositiverateandfalsenegativerateislow,stableperformance,withthedeployment,deploymentandreleaseforthethreebasicfunctionsofthecar.Alarmvolumeismoderate,istoolowtoreachtheeffect,andeasytocausetoomuch.Theenergysavingeffectisgood,theremotecontrolusingthe3VDCvoltagepowersupply,alarmusing12VDCvoltagepowersupply.Andthepriceismoderate,canbeacceptedbythemajorityofusers.
Keywords:
Wirelesstransceiver;remotecontrol;signaltriggersoundalarm;MCU;
一、绪论
1.1电动车报警器研究背景
随着科学技术不断发展，交通工具也在不断更新换代。
国家推行节能环保礼念后，电动车这一交通工具深得人们的喜爱。
电动自行车的能源是最为环保的电力，因此发动时比机动车噪音要小，且无尾气排放，所以不会构成环境污染。
且使用方便，经济实惠，推广性强。
目前摩托车以及燃油助力车等机动车辆污染环境性强，而且无论是本身的价格还是燃料的价格都远高于电动车，因此电动车已经成为广大工薪阶层的最佳选择。
然而随着电动车用户的不断增加，街上的电动车越来越多，电动车的丢失率也在不断上升，让广大市民头痛不已。
所以，能否出现一款优秀的电动车报警器也是许多人越来越关心的问题。
只有研制出一款经济实惠且实用性强的报警器，才能大幅度解决电动车丢失问题。
1.2电动车报警器的研究现状
通过我这段时间在网上的调查及研究，我发现现在配备防盗报警装置的用户约占97％。
目前常见的电动车防盗报警装置大致分为以下三类：
（1）普通防盗报警器，此类报警装置由于体积较小，所以使用较为方便。
电动车上有许多别人轻易难以察觉的地方，用户将报警器安装在此类地方，盗贼很难发现并拆卸。
此类报警器使用振动传感器探测警报信号，实现布防和撤防的开关按钮设在报警器上。
此类报警器价格不高，性能也较为稳定。
而其缺点也显而易见，假如报警器放在较为隐蔽的地方，车主并不能很方便的接触到开关按钮。
假如放到不隐蔽的地方，又容易被盗贼发现，从而进行拆卸。
因此，近几年此类报警器应用并不广泛。
（2）防盗报警锁，此类装置就是把车锁于报警器合二为一，车身振动引发内部传感器振动之后，就会触发车锁上的报警喇叭。
这种防盗报警锁因为将锁与报警器合二为一，且价格不高，所以在前几年使用较为广泛。
但是这种报警器的缺点也很明显，其误报的发生频率较高，路人在轻触到电动车后，警报器就会发出警报，而且警报不会自动解除，会给用户及他人造成不必要的麻烦。
（3）遥控防盗报警器，此类警报器都会配备一个小型遥控器，遥控器拥有基本功能，比如设防和撤防。
此类报警器灵敏度高，性能稳定，传感器灵敏，喇叭声响高，方便快捷，因此，此类报警器应用最为广泛。
但价格相对于以上两种报警器较高。
而且误报率高，扰民现象严重。
电动车本身价格低于机动车，性能又高于普通自行车，目前在各类型代步工具中性价比是数一数二的，因此能被大多数市民所接收。
所以，一个高性能且成本较低的电动车报警器也是目前电动车用户最为需要的工具。
1.3电动车报警器的研究要求
首要要求是体积小，不易于被盗贼拆卸。
并且易于操作，为车主省去不必要的麻烦。
遥控距离要远，达到100米左右。
其次要灵敏度高，误报率以及漏报率低，性能稳定，拥有布防、解除布防以及寻车三种基本功能。
报警音量适中，太低达不到效果，太高又容易扰民。
节能效果好，遥控器采用3V直流电压供电，报警器采用12V直流电压供电。
并且严格控制原材料的成本，以保证报警器上市之后价格可以为大多数市民所接受。
二、电动车报警装置总体设计
电动车报警器的总体方案设计需要纵观全局，以实现其相应功能为出发点，细致到每个模块。
其内容主要包含报警电路模块设计、无线接收模块设计、无线发送模块设计和信号触发模块设计等。
2.1框架结构体系设计
本次设计流程以下列框架结构为主体。
（见图1）
图1：
总体框架结构体系
AT89S51单片机作为控制单元模块，无线收发模块采用红外遥控收发装置，信号触发模块可以采用振动传感器，报警电路模块则采用音乐集成电路（含蜂鸣器）。
报警器开关打开后，无线模块给单片机发出预警信号。
当有人触碰到报警器，弹簧开关受到振动影响，接通电路，报警器报警。
2.2各功能模块方案设计
本部分将详细讨论信号触发模块、无线收发模块和报警电路模块的采用方案，并介绍最终方案。
2.2.1无线收发模块
LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块
无线收发模块采用LR-T15CTM4-S红外遥控收发组件。
该装置相比其他装置的优点明显，其稳定性强的特色非常符合电动车报警器的需要。
而且此类装置可以抵御其他输出脉冲的干扰，从而减少误报率。
其次是供电消耗问题，LR-T15CTM4-S系列的低电流消耗是其他收发组件不能比拟的。
例如HF-15/HJ-15红外收发组件。
这也我们之前要求的供电电压十分相符。
而且其遥控距离强于其他收发组件，利用价值很高。
2.2.2信号触发模块
振动传感器
振动传感器是传感器的一种，但是他在测试技术中确是不可或缺的一部分，振动传感器的作用很简单，他是将自身受到的机械量按一定的比例转换成电量。
他的这种转换符合机电转换的原理，所以他也被叫作拾振器、换能器等。
由于振动传感器的转换特性，他被大规模的运用在报警防盗领域，他用压电陶瓷片加弹簧重锤结构来接收来自外界的振动信号，并运用LM358等一系列运放器来放大并输出控制信号。
当外来碰撞使振动传感器产生振动时，如果振动力达到一定程度，那么指警报灯亮起，同一时间响起警报，而对于振动标准的灵敏性，我们可以用旋钮进行调整，灵敏度的调节由旋钮的顺逆时针旋转确定。
振动传感器的原理较为复杂,他首先要对外界接收机械量,在将接收到的机械量作为一个原始值mi,在经过振动传感器的机械接受部分处理转换为新的输入值mt,最后在经过机电变把mt转换为电量e，而并不是单纯的把机械能变成电能。
由上述分析可知,振动传感器的工作性能与二个因素有关,他们分别是机电的转换部分以及机械的接收部分,振动传感器性能的好坏即由这两种性能的好坏而决定。
振动传感器是一种优点颇多的传感器，他不仅工作可靠稳定，而且灵敏度高，性价比高，最主要的是他的检测可调节范围也非常可观。
振动传感器拥有独立的控制芯片，这个芯片可以带动一定量的负载，使用便捷，只要用对其用三极管进行电流放大,就能促使防盗系统正常运转，方便快捷，现在市场上八成以上的车辆报警器报警器都是运用振动传感器。
2.2.3报警电路模块
音乐集成电路（含蜂鸣器）
音乐集成电路可以按照用户的要求通过蜂鸣器或扬声器发出不同音调的声音。
其具有结构简单，成本低，响音清脆的优点。
因而音乐集成电路在家用电器中，例如时钟、玩具等方面得到了十分广泛的应用。
三、无线收发模块设计
无线收发模块采用LR-T15CTM4-S红外遥控收发组件。
该装置相比其他装置的优点明显，其稳定性强的特色非常符合电动车报警器的需要。
而且此类装置可以抵御其他输出脉冲的干扰，从而减少误报率。
3.1系统模块介绍
3.1.1主要特性
（1）供电电压2.4V～6.5v之间；
（2）光电检测器及前置放大器封装在一起；
（3）可以抵御其他输出脉冲的干扰；
（4）低效输出
（5）低功率消耗；
由以上特性可知，LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块优点较多，所以许多用到红外遥控功能的家电产品都会使用LR-T15CTM4-S。
例如电视、空调、DVD等。
3.1.2工作原理
图2：
输出波形
当外界有信号传输进时，通道里面的信号同步放大稳定动态工作点将因自动增益控制器而提高输送的效益。
而限制区则会把一系列原因产生的错误信号以及声反馈按照相应的比对进行限制幅度或者压缩处理。
这样一来，就不会产生过载的隐患。
而价格相对较高的蜂鸣器和功率发大器就得到了更好的保护。
为了使信号在传输的过程中减少错误，我们可以运用滤波器来得到理想的信号。
我们还可以用比较器以及高峰活塞来对电压进行对比，再利用对比成果，将输出的电压保持在数字高态。
要想将前后的信号进行叠加处理，我们可以运用积分器来实现。
然后再对脉冲边缘进行整形以及产生输出方波脉冲，这里可以用施密特触发器。
（见图2）
3.1.3外部特征
注意事项：
（1）存放及使用的低点应确保不会造成其产生变形。
（2）在非很湿的地方储存和使用。
（3）人和烙铁间一定要接地，以保证不会受到静电侵害。
（4）远程控制系统的性能受周围环境以及元件的性能决定。
因此，这里强烈推荐该接收模块与周边元件如电阻器，冷凝器，继电器等共同使用。
材料配置：
表1：
材料配置
规格
配置
备注
导线
金（99.9%）
银环
银（80%）树脂（10%），固化剂（10%）
环氧树脂
树脂（55.5%），固化剂（45.5%）
引线框架
铁（99.5%），银（0.5%）
光电二极管
硅（99%）
集成电路
硅（99%）
盾状盒
铁（99%），锡（1%）
内部
3.2无线收发模块电路连接
该系统为LR系列远程控制模块，在此模块中电源接五伏电压，和VCC角相连；Gnd与地相连，其中单片机采用AT89C51，他的P00接LR系列的VOUT；该模块的工作原理很简单，首先用遥控器对LR发出信号，然后LR经过他自身的处理，对AT89C51的POO口发出四点五伏的高电平，从而使该模块运行。
（见图3）
图3：
无线收发模块
四、音乐集成电路（含蜂鸣器）模块设计
4.1音乐集成电路模块介绍
音乐集成电路可以按照用户的要求通过蜂鸣器或扬声器发出不同音调的声音。
其具有结构简单，成本低，响音清脆的优点。
因而音乐集成电路在家用电器中，例如时钟、玩具等方面得到了十分广泛的应用。
4.1.1音乐集成电路内部结构及其工作原理
下面将介绍音乐集成电路主要包含的模块。
。
（1）振荡电路
振荡电路是振荡器的重要组成部分，另一个构成振荡器的部分就是电阻。
振荡电路的振荡频率一般是五十千赫兹或者一百千赫兹，他的频率大小主要取决于外接电阻的阻值。
振荡频率对于音乐集成电路起着至关重要的作用，他决定着音乐集成电路的质量好坏，是各发生器的时间标准；是旋律，声音大小，播放速度的决定因素。
（2）音调发生器
音调发生器主要包含2个不同的8度音音阶，他主要依据ROM的调配数值来形成各个音调地代码，值得一提的是他的频率范围并不是特别广泛。
（3）包络发生器
包络发生器主要的作用是确定声音音色的效果，而音色的准确与否决定着音乐集成电路的好坏。
音色主要由包络信号地形状来确定，而包络发生器就是包络信号的来源。
包络发生器还是合成音乐信号组合而成的场所。
（4）驱动电路
驱动电路的种类很多，有包含着前置放大器的，有放出一定量电流然后使压电扬声器直接发声的等种类各异。
（5）速度控制
速度控制顾名思义是用来供给和放音速度相配对的速度的，这种速度是固定不变的，不受外界所干扰，而是依照提前编程固化于集成电路中。
（6）节奏发生器
节奏发生器按存储器的数据分配，可提供8种节拍来操控rom地址时钟，如1/4、1/3、3/4、3/2、2、3、4拍。
（7）存储器
存储器由于种类不同，存储量也存在差异，主要以六十四字七位和五百一十二字七位的为主。
他的4位用来操作音调发生器，3位用来操作节奏发生器，还可以产生自停信号。
4.2音乐集成电路报警模块设计
4.2.1元件选择
整流二极管的选用：
二极管最重要的特性就是单向导电性。
在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
（1）正向特性
在电子电路中，将整流二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式称为正向偏置。
当加在二极管两端的正向电压很小时，整流二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。
只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，整流二极管才能直正导通。
导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。
（2）反向特性
在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。
整流二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。
当整流二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。
在本设计中对整流二极管并没有太多的性能要求，只要具备了二极管的单向导电性就可以了，在电路中起到保护电子元件的作用。
所以本设计将采用IN4007型锗二极管。
晶体三极管的选用：
三极管的工作状态可以分为三个区域：
截止区、放大区和饱和区，根据三极管发射极和集电极偏置情况，可以判别其工作状态：
（1）对于NPN三极管来说，当Ube≤0时，三极管发射极处于反向偏置，Ib≈0，三极管工作在截止区；
（2）当晶体三极管发射极处于正向偏置而集电极处于反向偏置时，三极管工作在放大区，Ic随Ib近似作线性变化；
（3）当发射极和集电极均处于正向偏置状态时，三极管工作在饱和区，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。
在本设计中三极管选用型号为S9013NPN型硅三极管。
电磁继电器的选用：
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：
继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
在本设计中为了安全保护须在音乐集成电路中接入电磁继电器，而继电器的选用为了达到供电电压的一致从而选用直流继电器。
4.2.2音乐集成电路的电路连接
该板块的构思图如下。
其原理是：
首先用遥控器对lr系列发出脉冲信号，这时他的vout角将会提供四点五伏的高脉冲信号，这个信号会传输到单片机的p24口。
这时该口会通过高电平输出以及r1来为三极管提供偏执电流。
此时他的q1将发生正向偏执，继电器ka关闭，使报警器发出大的声音，当一轮叫声结束后就会使报警器处在预警模式。
如果此时对报警器进行碰撞后将会再一次引发警报，引起周围群众注意，保护电动自行车的安全。
图4：
音乐集成电路报警模块
五、电路及编程
5.1硬件选择
本次设计主要围绕AT89C51作为中枢模块，以下将对其进行系统的介绍。
5.1.1AT89C51单片机相关特性及参数介绍
AT89C51由美国ATMEL
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