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1、齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计（论文）题 目 汽车防盗系统设计 学 院 计算机与控制工程 专业班级 学生姓名 指导教师 成 绩 2011年 06月 20日摘 要本文介绍了基于单片机的汽车防盗系统的设计。系统利用各种传感器对警情进行检测，通过遥控实现汽车防盗系统设防和撤防。本文中采用了三种传感器分别对警情进行检测。微波传感器用于入侵范围的检测，主要针对整个车体1米范围内的运动物体进行检测；霍尔开关用于检测汽车门锁的非法开启；振动传感器用于对车体剧烈震动或倾斜的检测，当车体震动幅度大于5度时，传感器认为汽车出现了警情，会向单片机发送信号。当单片机接收到微波传感器、霍尔开关和震动传感器传来的信号时，
2、单片机会针对其优先级的不同，首先对微波传感器的信号进行处理，接着单片机发送触发信号给霍尔开关和振动传感器的电源管理芯片，用于对警情的进一步检测。当单片机接收到霍尔开关和振动传感器传来的警情信号时，单片机会立刻接通各种报警芯片。在本文中不仅采用了传统的声光报警方式还采用了语音报警方式。当有警情发生后单片机会立刻接通声光报警和语音报警芯片，一方面车灯不停的在闪烁，另一方面语音芯片会发出刺耳的声音引起周围人们的注意，因而对小偷施以压力。与此同时单片机会通过TC35i芯片向车主发送报警信息，车主也可以对汽车发送信息控制汽车的点火系统，这样即使小偷进入汽车也无法将汽车开走。关键词：AT89C51单片机；
3、传感器；报警模块；GSM通信模块；汽车防盗AbstractThis paper introduces the automobile guard against theft system based on single chip design ,The System using a variety of sensors to detect alarm, car security system by remote control and disarm fortified. Three sensors used in this article were tested on the alarm. Ra
4、nge of microwave sensors for intrusion detection, mainly for the entire body within 1 meter to detect moving objects; Hall switch used to detect the illegal opening of car door locks; vibration sensors on the body for the detection of severe vibration or tilt When the body vibration is larger than 5
5、 degrees, the sensor that the car appeared in police intelligence, will send a signal to the microcontroller. When the MCU receives the microwave sensors, Hall switches and vibration sensors, MCU will be different priorities for their first microwave sensor signal processing, and then send the trigg
6、er signal to the microcontroller switches and Vibration Sensor Hall-power-management chip for further testing of police intelligence. When the MCU receives the Hall sensor switches and vibration coming from the alarm signal, the microcontroller will be immediately connected to various alarm chip.In
7、this paper not only uses the traditional way of sound and light alarm mode also uses a voice alarm. When the police intelligence immediately after the microcontroller connected sound and light alarm and voice alarm chip, while the lights stop flashing, the other voice chip will screech caused the at
8、tention of people around, and thus impose on the thief Pressure. At the same time by TC35i chip microcontroller will send alarm information to the vehicle owners, vehicle owners can also send the information to control the car ignition system, so that even if the thief entered the car can not drive
9、away the car.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典翻译以下任意网站 -德语 Machu Picchu-西班牙语 The Washington Post-美国 -波兰语 La Informacin-西班牙语 Los Angeles Times-美国 Guardian.-英国 Arte Toreo-西班牙语 Spiegel Online-德语 -德语 -西班牙语 Yomuiri Online-日本Keywords：AT89C51 microcontroller; Sensors; Alarm Modules; GSM communication module; Car alarm 目 录摘
10、要IAbstractII第 1 章 绪论11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的现状11.3 本文的主要研究内容2第 2 章 汽车防盗系统的总体方案设计32.1 汽车防盗系统的设计方案32.2 汽车防盗系统的总体框架3第 3 章 汽车防盗系统硬件设计53.1 防盗系统控制部分设计5 中央处理器的选择53.1.2 中央处理器引脚功能介绍53.1.3 中央处理器时钟电路设计73.1.4 中央处理器复位电路设计83.2 防盗系统的电源设计8 防盗系统的电压转换93.2.2 防盗系统电源的保护113.3 防盗系统检测部分的设计123.3.1 微波多普勒传感器对入侵范围的检测123.3.2 霍尔开关
11、器件对车门开关的检测143.3.3 加速度传感器对车体振动与倾斜进行检测163.4 防盗系统报警执行模块的设计173.4.1 报警执行模块的GSM报警183.4.2 报警执行模块的语音报警193.4.3 报警执行模块的闪光报警及汽车的自锁操作20第 4 章 系统软件设计224.1 系统主程序设计224.2 C语言程序设计23结论28参考文献29致谢30第一章 绪 论 课题研究的背景随着国民经济快速的发展和人民生活水平的提高，越来越多的家庭可以拥有自己的汽车，随之而来的每年被盗的汽车也越来越多。因此越来越多的人投入到汽车防盗技术的研究之中。国外的汽车防盗技术起步较早，主要原因是其保险金额很大，而
12、且盗窃案件逐年上升，广大汽车用户对汽车在防盗性能方面的要求更高等。同时电子技术和计算机技术的发展也推动了汽车制造厂商对汽车防盗技术进行研究和升级。统计结果表明:2007 2009年中国轿车的需求量一直保持在百分之二十到二十五的年增长速度;到2010年，国内有能力购车的家庭约达5000万户;而到2011年，中国已经成为全球仅次于美国和日本的第三大汽车市场。拥有私家车已成为当今国家文明、发展、进步的标志之一。然而随着汽车数量越来越多，盗窃分子也开始把目光投向了具有高端技术的汽车，因为它们的价值所在。据最近的调查显示，我国每年发生的汽车失踪件十多万起，每天被盗的车辆达到250多辆之多。就河北地区而言
13、，河北公安局每天都会接到十余起汽车被盗的报案。虽然绝大多数轿车都装有汽车防盗器，但是抽样调查显示:在失窃的汽车中，一半以上都是装有汽车防盗系统的;在北京，被盗的机动车辆中装有防盗装置的占总数的70%。这些数据足以说明目前所具有的防盗系统并不是很可靠。由此看来，现有的汽车防盗系统不但不能满足汽车防盗的需求，同时还存在着噪声污染、功耗高、误报率高等诸多缺欠。因此，设计新一代的更为可靠的汽车防盗系统是制造业发展的一种必然趋势。 课题研究的现状汽车防盗装置按其结构与功能可分四类:机械类、电子式、芯片式和网络式;按方式分:锁方向盘、锁油门、锁车门、锁刹车、锁变速杆甚至锁车轮;按能不能反馈汽车的信息分:单
14、向、双向。其中电子式是应用最多的汽车防盗设备。但是汽车防盗的发展是向更高的芯片式和网络式发展。第一代防盗产品是单向的电子防盗器。车主通过遥控器来控制汽车。车的开关门、震动或非法开启车门，以及遇到异动时都会报警，这些都是单向控制。其优点是:价格便宜，能自动断电，且安装便利。缺点是:质量不好，抗干扰性差，易受高频率干扰。第二代防盗产品具有双向并可视的防盗系统。其可遥控使用，还能将车辆状况传递给车主，遥控距离较远，当汽车有警情报警时，遥控器的显示器会显示汽车的状况。其遥控距离可分为两类:一类为100米左右，另一类为400500米。其优点是:在很远的距离可知汽车的预警状态，且能够自动断电。缺点是:价格
15、较高，不容易安装，误报率大，耗电大。第三代防盗产品是芯片式数码防盗器。其工作的基本原理是锁住汽车的马达、电路和油路，在没有钥匙的状况下不能够启动车辆，而且要用钥匙接触密码锁才能开锁。大众、本田、派力奥等车型均已装有原厂的芯片防盗系统。目前芯片式防盗系统发展较快，最新研发的的电子防盗芯片具有诊断功能，能够授权备用钥匙的数目，授权者能够得到防盗系统的历史信息。另外其具有的射频识别技术可以保证系统在任何情况下能够正确识别驾驶者，在驾驶者接近或远离车辆时可自动识别其身份。其优点是:重码率低，密码不容易破解。缺点是:防盗装置由汽车原厂配，损坏或丢失密码钥匙只能反厂，维护不方便。第四代防盗装置是以GPS卫
16、星定位防盗系统为代表，是网络式电子防盗器。它主要通过切断点火装置达到防盗作用，还可通过GPS卫星定位系统，将报警信息和报警车辆所在的位置传送到报警中心。其优点是:实时性强，可以远程监控。缺点是:存在信号死角，易受到破坏，价格昂贵，每月都要服务费用。另外，第四代防盗器已经采用了蓝牙技术，这种技术的优点是非接触式，可以放在钥匙里。 本文的主要研究内容本文根据基于AT89C51为核心的汽车防盗系统的设计思想，主要在以下几个方面展开了研究工作：（1）防盗系统的各模块电压的转换。（2）检测模块的选择。（3）报警模块的选择以及采用的报警方式的选择。（4）电路设计中元器件的选择。（5）中央控制器与检测模块的
17、连接设计。（6）中央控制器与通讯模块的连接设计。第二章 汽车防盗系统的总体方案设计 汽车防盗系统设计方案目前GPS卫星定位系统是国内外最先进的汽车防盗装置，GPS系统具有车辆定位、反劫报警、网络防盗、等多种功能。它是网络式的防盗器，它主要靠关闭或启动点火系统达到防盗的目的，同时还可通过全球卫星定位系统显示丢失车辆所在位置并将该信息传送到报警中心。这种防盗系统虽然有防盗的作用，但使用起来不是很实惠。卫星追踪防盗系统主要是汽车上装有跟追踪有关的系统，经过卫星显示屏幕从而显示车辆所在的位置。根据丢失的车辆查看，无不是发报系统被破坏，即是系统电源被破坏。从而使卫星无法追踪到汽车的位置。这种系统的价格很
18、高，安装一套不带显示屏的GPS就需要60007000元，而每年还需向GPS系统服务公司缴纳近千元的服务费，因此高昂的购买费用还有服务费让许多车主止步，经济效益差。考虑到经济实用性，我们可以利用单片机的低成本、微型化的性能和特点设计以AT89C51为核心的另一种汽车防盗系统。利用AT89C51的实时控制和比较快的数据处理能力，完成系统对汽车的防盗报警。该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，所以能被大多数汽车消费者接受，渐渐成为普通大众汽车用户的优先考虑安装的报警系统。该报警器采用AT89C51单片机和各种传感器的组合，构成汽车报警系统。其系统主要有以下几部分组成：单片机处理电
19、路、传感器、GSM通信模块、声光报警电路、无线报警电路。其工作原理：当报警器处于设防状态时，若警情采集电路采集到有警情信号时，AT89C51立即接通报警驱动电路实现声光报警和语音报警，同时AT89C51通过通信模块给车主发送信息报警信号，并同时切断点火系统的电源。汽车行驶中，对汽车震动进行自动检测。汽车报警系统用各种传感器进行数据采集，传感器采集到的信息经过信号调理、AD转换送到AT89C51单片机。用AT89C51单片机作为主机进行检测处理。AT89C51单片机控制电路根据传感器检测到的信息作出判断，实现各种报警，从而使汽车避免被偷。汽车报警系统可用发送信息形式实现汽车的无线设防和撤防。2.
20、2 汽车防盗系统总体框架汽车防盗系统由电源电路、传感器检测电路、声光报警电路、点火系统电源切断电路、无线报警电路和单片机组成。图2-1为防盗系统的方框图。电源电路主要用于将车载系统的12V、24V电源转变为单片机、语音芯片、各种传感器以及其他芯片所需要的电压，分两次完成降压；传感器检测电路主要用于各种警情的采集，微波传感器主要用于对车体1米以内范围运动物体的检测，用于霍尔开关和振动传感器的电源管理芯片的触发电路，霍尔开关用于对车体非法开启的检测，振动传感器用于对车体剧烈震动以及倾斜的检测；声光报警用于在车体遇警后，通过车灯的不断闪烁和语音芯片的语音报警引起周围人们的注意，这样可以对小偷造成震慑
21、作用；无线报警：在汽车遇警后单片机会通过TC35i通信模块向车主发送设置好的报警信息，同时车主也可通过这个模块向单片机发送控制指令，从而关闭汽车点火系统；单片机是整个系统的控制部分，也是整个系统最主要的部分，它主要负责监测信息的处理，以及报警模块的控制等。 AT89C51单片机微波多普勒传感器霍尔开关传感器震动传感器点火系统电源切断电路语音报警电路TC35i灯光报警电路电源电路图2-1 汽车防盗系统总图框图GSMSIM第3章 汽车防盗系统硬件设计汽车防盗系统硬件部分主要由电源模块、传感器模块、通信模块、中央处理模块及报警执行模块组成。其中电源模块与汽车蓄电池相连接，为系统提供所需的能量来源;监
22、测模块由多种传感器组组成，用于汽车防盗信息的采集;中央处理模块用于整个系统的控制，以及执行对监测模块采集的信息进行处理过程;报警执行模块主要用于系统确认警情后，进行报警以及执行汽车锁死等操作。通信模块用于在警情发生后由单片机通过通信模块向车主发送报警信息，同时主人可通过通信模块用于汽车的设防和撤防。系统在硬件设计中遵循了以下的基本设计原则:(1)尽可能多的选择典型电路，并符合单片机的连接要求，实现模块化、系统化。(2)系统的扩展和外围设备的选择应满足系统的功能要求，并为下次使用做好准备。(3)由于硬件结构与软件方案会产生相互的影响，所以我们的原则是:能用软件实现的尽量用软件实现，从而简化硬件结
23、构。(4)尽量做到系统性能的匹配，如选用晶振频率较高时，存储器的存取时间有限，应该选择允许存取速度较高的芯片。(5)单片机外接芯片较多时，我们需要考虑器件的驱动能力。3.1 防盗系统控制部分设计 中央处理器的选择由单片机及外围设备组成的中央处理模块是汽车防盗系统的核心。整个系统中的监测模块、报警执行模块都要受控于单片机，监测模块所采集的警情的处理也在这里进行。考虑到汽车防盗系统应具有低功耗、可靠性等因素，系统采用ATMEL公司的AT89C51型单片机作为主控单元。 中央处理器引脚功能介绍掌握AT89C51单片机，应首先了解89C51的引脚，熟悉并牢记各引脚的功能。89C51系列及80C51系列
24、中各种型号芯片是相互兼容的。目前89C51单片机多采用40引脚的双列直插式封装方式（DIP），如图3-1所示。 图3-1 89C51双列直插封装方式的引脚（1）VCC（40引脚）：供电电压，接+5V电源。 （2）VSS（20引脚）：接地（3）XTAL1(19引脚)：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。使用片内振荡器时该引脚连接外部石英晶体和微调电容。（4）XTAL2(18引脚)：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容。当采用外接时钟电源时，引脚XTAL1接受外部时钟振荡器的信号，XTAL2悬空。（5）RST(9引脚)：复位输入，高电平有效。
25、当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 （6）ALE/PROG（30引脚）：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 （7）/PSEN（29引脚）：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 （8）/EA/VPP（31引脚）：当/EA保持低电平时，对程序储存器的读操作只限定外部程
26、序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。当/EA端保持高电平时，此时读内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 （9）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，输出可驱动8个LS型TTL负载。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 （10）P1口：P1口是一个内部具有提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出可驱动4个LS型TTL负载。P1口
27、管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 （11）P2口：P2口为一个内部具有上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出可驱动4个LS型TTL负载，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉电阻的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊
28、功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 （12）P3口：P3口管脚具有8个带内部上拉电阻的双向I/O口，输出可驱动4个TTL负载。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口的第二功能定义如表3-1所示.表3-1 P3口的第二功能定义引脚第二功能说明RXDTXD /INT0 /INT1T0T1/WR/RD串行数据输入口串行数据输出口外部中断0输入外部中断1输入定时器0外部计数输入定时器1外部计数输入外部数据储存器写选通输出外部数据储存器读选通输出 中央处理
29、器时钟电路设计AT89C51单片机各功能部件的运行都以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一怕的工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。外部时钟电路相对较简单，可使用现成的外部振荡器产生脉冲信号，常用于多片89C51同时工作，以便于多片89C51单片机之间的同步，一般为低于12MHZ的方波。本文在电路设计中选用8MHZ的石英晶振以，外部时钟源直接接到XTAL1端，XTAL2端悬空，其电路见图3-2所示。 图3-2 89C51外部时钟电路 中央处理器复位电路设计复位是单片机的初始化
30、操作，只需给89C51的复位引脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可使89C51复位。复位时，PC初始化为0000H，使89C51单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，也需要复位键使RST脚为高电平，使89C51从新启动。复位电路通常采用自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路如图3-3所示。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。当电源接通时，只需VCC的上电时间不超过1ms,就可实现自动上电复位。当时钟频率选用8MHZ时，电容选用20uf,R1选用4K电阻。 图3-3
31、上电复位电路 防盗系统的电源设计汽车防盗系统是利用蓄电池为本系统供电的，目前车上使用的电源有12V/24V。而42V电源系统也有所发展。所以在系统设计时我们应更多的考虑系统的兼容性，特别是在器件的选择时应考虑器件的可替换性。由于本系统选用单片机(AT89C51)、各种传感器(微波多普勒传感器、振动传感器、霍尔器件等)及报警芯片，他们所需要的供电电压不同，而蓄电池所供给的电源电压过高，所以我们需要采用两次将压的方法，来得到每个电路和芯片所需要的电压。所以我们需要电压转换电路为各种器件提供稳定可靠的电源。 防盗系统的电压转换目前汽车采用12V和24V电源系统；然而防盗系统所需求的电压却为5V、2.
32、75V。因此需要通过两次降压的方法来实现系统电压的转换。转换方案如图3-4所示。12v/24v/42v一次降压9v二次降压5v图3-4 电压转换方案示意图第一部分为一次降压：该部分降压我们采用电源管理芯片LM2576作为电压的转换芯片。该芯片的输入电压范围从到3.7V，有3.3V、5V、12V、15V四种固定电压输出类型，以及一种输出电压可变化的类型，输出电压变化范围比较稳定。该管理芯片仅需要四个外部元件就可以完成电压的转换。我们选择其输出电压可调节型的LM2576-ADJ作为一次降压系统的电源管理芯片，以12V电源为例进行必要的设计，实现从12V到9V的第一次电压降压转换，所需电路及相关器件
33、如下图3-5所示.图3-5 汽车防盗系统电源一次降压电路（1）电阻的确定：由电压输出公式： （3-1）得到： （3-2）其中，的设定值为9v;的设定值为1.23V; 选用金属膜电阻，阻值为1K.这样便可得到，根据实际产品可确定的阻值为6.34K，则根据公式（3-.（2）电感的确定：有微妙计算公式： （3-3）由微妙常数为43,可得到所求电感值为68uH。 （3）输出电容的选择： 根据公式（3-4）得： （3-4） 可知输出电容304uf,可选择470uF的电解电容。 （4）根据负载中流过的电流、以及反向电压可确定二极管类型为IN5822。（5）输入电容的选择：在IN引脚和GND引脚之间设置一个
34、100uF的电解电容作为输入电容就可以实现旁路电容的作用。 第二部分为二次降压：二次降压采用ADP3330电源管理芯片。将其固定在各个传感上可以为其提供电源，而且通过其引脚SD可以控制该芯片的开启和关闭，进一步可实现对传感器的开关控制。汽车防盗系统地二次降压的实现电路如图3-6所示.图3-6 汽车防盗系统地二次降压实现ADP3330的电压输入范围从2.9V到12V，有2.5V、2.75V、2.85V、3V、3.3V、3.6V、5V、12V、15V、九种固定输出电压。输出电流为200mA，它能满足各传感器对电压的要求够实现电压的转换。通过ADP3330线性电压转换电路可以将一次降压所得的9V电压
35、转换为控制器以及各个传感器电路所需的电压。 防盗系统电源的保护为了提高系统的可靠性，车载防盗系统的电源应该具有自保护电路。汽车防盗系统的电源电压保护电路如图3-7所示。图3-7 电源电压保护电路（1） 一般电子设备的内部都具有电源极性反接保护电路，用于防止维修人员疏忽而将电源极性接反造成的破坏。电源极性反接保护电路中串联二极管(D2),当操作人员疏忽将电源极性接反时，二极管反向截止，可避免电子设备的损坏。（2） 由于汽车工作环境比较恶劣，电子设备在使用过程中会遇到电压瞬变和浪涌的破坏，因此应在电源的入口处并联二极管TVS或金属氧化物压敏电阻等防护器件，这样可以避免电子设备的损坏。 防盗系统检测
36、部分设计汽车防盗系统的检测部分主要有振动传感器、霍尔器件以及微波多普勒传感器组成，主要用于汽车防盗信息的采集。 微波多普勒传感器对入侵范围的检测微波多普勒传感器的原理介绍：微波乃电磁波的一种，它的波长介于无线电波和红外线之间，波长从1mm到lm。微波传感器的基本原理是根据微波的反射、透射、散射、干涉等物理特性的改变以及被测材料的电磁特性的相对变化，通过对微波基本参数变化的测量，从而实现对非电量的转换。由于观测者和波源的相对运动变化，从而出现的波源频率和观测频率不同的现象被称为多普勒效应。多普勒效应可以发生在波的各个频段。主要现象是：当波源与观测者靠近时频率升高，两者远离时频率降低。微波传感器是
37、利用微波的多普勒效应和反射特性制成的传感器件。当波源发射波投射到运动的物体之上时，由于多普勒效应，反射波的频率会发生变化。如果将发射波与反射波混频，取出其频差，即可检测物体的运动状况。当接收器和发射器一起都保持静止时，据多普勒原理多普勒频差为: （3-5）上式中为物体的运动速度，微波在介质中的速度，是发射波与速度间的夹角.当忽略目标的加速度时，则由于目标移动而产生的多普勒频率为: （3-6） 为发射频率，电磁波在空气中传播速度，目标与多普勒测速传感器间径向速度。鉴于微波的相干性比较好，因此用其可对360度的一个区域进行探测。因为微波测速传感器可以测量运动的物体，将由于人运动引起的电磁波频率变化
38、的量作为控制信号，进而对运动中的人进行非接触式的监控。因此将微波测速传感器用于汽车防盗系统中，就可以在汽车周围安置一个全方位的监测空间。微波多普勒传感器检测模块的应用：我们采用Agilis通讯技术公司的HB100微波运动传感器模块作为微波多普勒传感器。HB100最要技术参数如表3-2所示：表3-2 HB100最要的技术参数参数最小值典型值最大值单位电源电压供电电流频率使用温度脉冲重复频率噪声接收信号强度重量-15-100-30-2-8405535250-V（DC）mAGHzKHzVVg微波多普勒检测模块的电路原理图如图3-8、3-9、3-10所示，图3-8为HB100信号的采集及处理电路，HB
39、100为微波的发生和接收模块，第一级放大以及与之连接的阻容器件构成了滤波、放大电路，其中两个100K电阻和一个100uF电容，用于设定输出电压的中心值。图3-9所示为窗口式比较器，即把输出的电压与设定的值进行比较，就可以把模拟信号变换成数字信号，与单片机相连。图3-10所示为电源管理芯片，一方面能为传感器提供可靠的电压，另一方面通过单片机可以控制芯片的开启和关闭。用微波多普勒检测模块作为整个防盗报警系统的第一级模块，他可以实现对设定范围内运动物体的检测。当有警情发生时，该模块向单片机发出警报信息，单片机在作出相应的处理。图3-8 HB100信号的采集及处理电路图3-9 所示为窗口式比较器图3-
40、10 所示为开关电源管理芯片 霍尔开关器件对车门开关的检测霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。所谓霍尔效应，是指磁场作用于金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。利用霍尔效应制成的各种霍尔件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔器件A3210E的介绍：A321E0是Allegro-Systems公司出品的开关器件。在南、北磁极
41、的作用下都能产生霍尔效应,采用数字信号输出。磁极远离时，开关关闭，输出高电平。靠近时，开关打开，输出电平为低。该类传感器的功耗非常低，A3209E的功耗低达400uW，特别适合低功耗场合。A3210E的主要电气性能如表3-3所示:表3-3 A3210E的主要电气性能参数参数符号最小值典型值最大值单位供电电压供电电流输出电压信号占空比漏电流信号周期唤醒时间VddIddVd.c.ITt-3030-1056060300-9090VAmV%UaMssA3210E传感器是在一块硅芯片上集成了霍尔电压发生器、放大器、斩波电路、锁相器，及场效应管等器件。当磁场发生变化时，霍尔电压发生器就会产生微小的电压变化
42、，经过斩波处理后就会送入放大器，再经过锁相器的锁相后，由场效应管输出高低电平。该传感器在每一个工作循环中，利用60us进行数据采样，在脉冲下降沿触发下采样数据被所存。然后传感器进入休眠，该传感器的休眠时间为60us。A3210E在汽车防盗系统中的应用设计：单个霍尔开关器件的原理图如图3-11所示。由于它的功耗很低，并且其最大工作电流小于3mA，所以可以由单片机的输入输出口直接驱动。在输入处应设置一电容为uF的旁路电容，一方面可以减小外部噪声，另一方面可以避免内部斩波对信号的影响。R用于对器件的保护。输出旁路电容设定为10pF用以为输出的跳变信号提供能量。图3-11 单个霍尔开关器件应用原理图由
43、于汽车有四个车门，小偷有可能对任意一个进行破坏，所以我们应设计一组霍尔器件。本设计是将多个霍尔器件分布在汽车四个车门上，这里将四个车门的警报等级看作相同，可以直接采用硬件进行“或”运算，把得到结果与中央处理模块的外部中断连接。信号处理电路的示意图如3-12所示。图3-12 信号处理电路 加速度传感器对车体振动与倾斜进行检测ADXL202E对倾角和振动测量的原理介绍：ADXL202E是Analog Device公司设计生产的单芯片集成双轴加速度式传感器。它的供电电压为3-5.25v，工作电流小于6mA，可以测量0-5KHz，2g范围内动态或静态加速度。可以输出数字信号和模拟信号。ADXL202E
44、是在同一个芯片上集成两个互不影响、并且测量方向垂直的敏感元的测量模块，是电容式加速度传感器。在硅片表面的弹性结构支撑起的质量块下面贴附一个电容极板，电容的另一极板则固定。当加速度引起质量块的相对位置变化时，电容值发生变化。与之对应的两个敏感元的信号处理电路将各自的电容变化转换成幅值与加速度成比例的方波信号，经脉宽调制后将模拟信号转换为数字信号，再从引脚Xout、Yout输出:另外，ADXL202还可以从Xfilt、Yfilt引脚输出模拟信号。ADXL202E的封装形式及引脚如图3-13所示。图3-13 ADXL202E的封装引脚结构图ST(1引脚)用于芯片自测，测试这个引脚可以用于判断芯片是否
45、正常工作； T2（2引脚）需外接Rset电阻，在0.5ms一10ms范围内设置工作循环的周期；COM（3引脚）为公共接地端；Xout（5引脚）、Yout（4引脚）用于输出数字信号；引脚Xfilt（7引脚）、Yfilt（8引脚）需要外加滤波电容，用以设置检测信号的带宽范围；VDD（9引脚）作为芯片供电电源输入端。当利用数字信号进行测量的时侯，只要利用单片机的计数器/定时器端口分别采集信号的工作周期脉宽T1和工作周期的时间T2，利用公式(3-7)就可以得出被测加速度的值。计算公式为: (3-7)ADXL202E在汽车防盗系统中的应用设计：其直流电源供电，为降低电源对传感器引起的干扰，需要在电源uF的去藕电容。T2引脚需要接6