基于单片机的汽车防盗报警系统的设计Word下载.docx

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关键词：

单片机红外传感器数据采集报警电路

Abstract

Withthepeople'

slivingstandardcontinuouslyimproved,theawarenessoftheprotectionofprivatepropertycontinuouslyenhanced,andthusthesecuritymeasuresputforwardnewdemands.Thispaperisdesignedinordertomeettheneedsofthepreventionoftheft,accidentsandvehicleanti-theftalarmsystem.

Currentlyonthemarketpressuretriggertheburglaralarmswitchelectronicanti-theftalarmandpressureshadingtriggerburglaralarm,suchasavarietyofalarm,butthatseveralofthemorecommonalarmtherearesomedrawbacks.Thesystemusesapyroelectricinfraredsensor,theproductionofsimple,lowcost,moreconvenienttoinstall,andanti-theftperformanceisrelativelystable,stronginterferencecapability,highsensitivity,safeandreliable.Thisanti-theftdeviceinstalledhiddenanddifficulttobediscoveredbythieves.It’ssignalthroughaconvenienttreatmentoftheSCMsystemandPCcommunications,tofacilitatetheunifiedmanagementofthemulti-user.

Thedesignincludestwopartsofthehardwareandsoftwaredesign.ThehardwarepartsincludeoftheMCUcontrolcircuit,infraredsensorcircuit,drivetheimplementationofthealarmcircuit,LEDcontrolcircuitcomponents.Theprocessoruses52seriesmicrocontrollertheAT89C52.Theentiresystemisunderthecontrolofthesystemsoftware.Thesoftwarepartcanbedividedintothefollowingmodules:

datacollection,keyboardcontrol,alarmanddisplaysubroutines.

Keywords:

microcontroller,infraredsensors,dataacquisition,alarmcircuit.

前言

随着社会的发展，科学技术的进步和安全防范意识的增强，人们越来越注重自身所处的环境是否安全同时，汽车的防盗也被列入了研发议程。

也因此本论文的设计便应运而生。

论文的第一阶段的主要任务是熟悉有关的如protell等的实际软件和单片机的相关基础知识，在此基础上学习单片机系统的c语言编程和设计，从而达到正确的制作出本设计的最终实物——基于单片机的汽车防盗报警系统。

第二阶段是在导师的指导下熟悉并运用第一阶段基础知识进行各功能模块的设计，编写相应模块的代码，然后进行理论设计的修改和仿真调试，最后进行组装调试。

通过教师的悉心指导自身努力，完成了毕业设计的各项任务和要求成功的做出了基于单片机的汽车防盗报警系统。

只要合理的安装和布防，该设计就可完成汽车的实时防盗和报警，从而达到对汽车的保护作用。

基于单片机的汽车防盗报警系统，由红外热释电传感器、温湿度传感器、DS1302时钟电路、EEPROM存储电路、液晶屏和键盘组成。

设计的主要功能有：

1、红外热释电传感器获取人体入侵信息，当监控功能打开并且有人入侵时，驱动蜂鸣器报警，LED红色报警灯亮。

2、报警时间自动存储至EEPROM存储器，当按“Review”查询按钮时显示最近一次报警时间。

3、不间断测量当前温度和湿度数据，并在液晶屏上实时显示。

4、具备不间断时钟电路，当前时间在液晶屏显示。

时钟电路具有后备电池，系统掉电后时钟依然运行，再次上电显示当前时间，无须重新调时。

5、可以通过设置键打开或关闭监控报警功能，系统上电处于报警关闭状态，按一次设置键打开报警功能，液晶屏显示“A”，继续按设置键进入时钟校准功能，此时报警功能关闭。

6、可以通过设置键调校时钟初始值，具体方法是连续按设置键直至“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”相应的位置闪烁，再通过Up键和Down键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。

7、任何状态，按查询Review键可以查询上次报警时间，再次按Review键退出查询状态。

1概述

1.1课题研究背景

1.1.1汽车防盗报警系统的研究现状

一．汽车防盗器的定义和种类

1.机械式防盗器。

早期的汽车防盗器材主要是机械式的防盗锁。

机械锁发展至今经过了数次技术升级，钩锁、转向盘锁和变速档锁等基本属于机械式防盗器，它主要是通过锁定离合、制动、油门或转向盘、变速档来达到防盗的目的，只防盗不报警。

其优点是价格便宜，只需几十元至几百元，且安装简便，可以在一定程度上吓阻盗车贼，或增加盗贼被发现的可能性。

缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。

2.机电式防盗装置。

随着科学的进步，出现了机电一体的防盗装置中央门锁）。

中央门锁是以电来控制门锁的开启或锁止，并由驾驶员集中控制所有车门门锁的锁止或开启。

中央门锁系统具有下列功能：

当锁住（或打开）驾驶员侧车门门锁时，其它几个车门及行李厢都能锁止（或打开）；

如钥匙锁门也可锁好（或打开）其它车门和行李厢；

在车内个别门锁需要打开时，可分别拉开各自门锁的按钮。

3.电子式防盗器。

为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。

汽车电子防盗系统是在原有中央门锁的基础上加设了防盗系统的控制电路，以控制汽车移动的同时并报警。

电子防盗是目前较为理想的防盗装置。

如果有行窃者盗窃汽车或汽车上的物品，防盗系统不仅具有切断起动电路、点火电路、喷油电路、供油电路和变速电路、将制动锁死等功能，同时，还会发出不同的求救的声光信号进行报警，给窃贼予以精神上的震慑，以阻止窃贼实施行窃。

插片式、按键式和遥控式等都属于电子式防盗器。

遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠方便，可带有振动侦测门控保护及微波或红外探头等功能。

随着科技的快速发展，遥控式汽车防盗器还增加了许多方便实用的附加功能，如控中控门锁、遥控送放冷暖风、遥控电动门窗及遥控开行李舱等。

现在市场上已有双向功能的电子防盗器，这种防盗器不仅能由车主遥控车辆，还能将自身状态传送给车主，例如车门被开启或车窗玻璃被破坏等。

但是电子防盗器普遍存在误报警现象，而且也没有根本上解决车辆丢失问题。

4.GPS卫星定位汽车防盗系统。

GPS卫星定位汽车防盗系统（或其他网络系统）可以将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心，具有车辆定位、遥控熄火、网络查询及跟踪、车内监听、路况信息查询、人工导航等多种功能，是全方位的防盗系统。

GPS卫星定位汽车防盗系统属网络式防盗器，它主要靠锁定点火或起动电路达到防盗的目的，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。

可以在全国范围内实时监测车辆位置，还可以通过车载移动电话监听车内声音，必要时可以通过手机关闭车辆油路、电路并锁死所有门窗。

如果GPS防盗器被非法拆卸，它会自己发出报警信息，但缺点是价格较为昂贵，所以目前只是在出租车行业选用的较多。

二、汽车电子防盗系统的发展

目前北美生产的新车辆中，安装了电子防盗系统的比例很高，市场前景被广泛看好。

随着汽车产业的发展，我国电子防盗系统市场也已进入快速发展期，成为各路商家的必争之地。

未来几年，电子防盗系统市场竞争将会更加激烈，市场格局也将进一步改变。

由于OEM采购偏好的强烈影响，各系别车商均有自己较为固定的电子防盗系统供应商，此种局面将长期维持，因此电子防盗系统的市场格局仍将依赖于整车市场行情的变化。

1.1.2汽车防盗报警系统设计的必要性

随着人们对自己的私有物品的保护意识不断加强，人们对于物品防盗技术的研究也是越来越进步，特别是对贵重物品的保护更是重中之重。

现在很多人都拥有了自己的私人汽车，对汽车的防盗便是现代人们十分关注的问题。

本设计就是基于单片机的红外汽车防盗报警系统，本系统可通过对人体热源的感应转化为电信号后驱动控制电路达到声光报警，从而达到对物品（汽车）的保护作用。

此系统测试灵敏度高、简单易操作，而且制作起来价格低廉，通过对此设计的深入研究是我们对物品防盗的技术有了更深层次的理解和发现，有利于我们在保护自己私人物品时发现更多的方法，获得更多的知识。

1.2设计方案选择

1.2.1设计要求

（1）该设计包括硬件和软件设计两个部分。

模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数。

（2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。

用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。

终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。

（3）系统可实现功能。

当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来，当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至AT89C52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。

（4）红外线具有隐蔽性。

此类装置设计的要点：

其一是能有效判断是否有人员进入；

其二是尽可能大地增加防护范围。

当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。

至于报警可采用声光信号。

1.2.2方案设计论证与选择

1）遥控式电子防盗系统

遥控式汽车防盗器是主机与遥控器各有一组相同的密码，遥控器发射密码，主机接收密码，从而完成防盗器的各种功能，这种密码发射方式称为第一代固定码发射方式（简称定码发射方式）。

定码发射方式在汽车防盗器中的应用并不普及，当防盗器用量不多，即处于一个初期防盗器应用市场里时，其防盗器的安全性和可靠性还有所保证。

但对于一个防盗器使用已成熟的市场而言，定码方式就显得既不可靠又不安全，原因有三：

（1）密码量少，容易出现重复码，即发生一个遥控器控制多部车辆的现象。

（2）遥控器丢失后，若单独更换遥控器极不安全，除非连同主机一道更换，但费用过高。

（3）也是最大的危险即安全性差，密码易被复印或盗取，从而使车辆被盗。

2）电子密码防盗系统

　　系统设有三级密码：

　　1、超级密码（仅供遗忘车主密码时使用）

每套防盗器出厂时，都由一个唯一的8位数字的超级密码（密码置于说明书的密封条内），该密码是固定不变的。

平常不需要使用这个密码，只有在车主遗忘密码时，只需输入这个8位的超级密码，密码就会恢复到出厂前的设置。

然后就可以启动系统并修改密码。

2、车主密码（仅供车主使用）

输入车主密码，可以启动车辆，还可以任意修改车主密码，修改或消除普通用户的密码。

3、普通用户密码（仅供借车者使用）

当需要将车借给别人使用，又不想将车主密码泄漏，这是可以设置一个普通用户密码，还可以设定借车的使用天数。

这样，借车人就可以使用这个普通用户密码启动汽车，在设定的天数内使用本车，时间一到，密码自动失效，普通用户无法启动汽车。

普通用户不具备修改密码等功能。

4、防抢密码

当车主遭遇抢劫，生命受到威胁，这时可以提供给抢劫者一个防抢密码。

这时，抢劫者就可以使用这个防抢密码来启动汽车，当车主脱离危险以后（6分钟后），系统自动切断供电电路和供油电路，使汽车停止行驶，同时启动报警器报警，密码失效，抢劫者无法再次启动汽车。

这个功能使车主的生命和物质财产得到保护。

使用防抢密码进入时，不具备修改密码的权限。

但此系统目前技术尚不完善，实际应用尚待进一步测试和实验。

且此系统操作复杂，价格昂贵，不便于大量的推广和普及。

3）报警式防盗系统

通过电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信号，最终产生电声报警。

此系统的特点是：

探测面广，实时效果好，灵敏度高。

系统操作简便，易于控制。

产品制作工艺简单，价格低廉。

综合以上考察和研究，我最终选定以报警式防盗系统作为我的设计重点。

因此本设计通过热释电红外传感器对人体能量变化的感应产生的电信号驱动控制电路，从而实现声光报警，达到对汽车的防盗保护作用。

2总体方案设计

2.1系统概述

这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和ＰＣ机通信，便于多用户统一管理和用户操作。

为了探测移动人体，通常使用双元件型热释电红外传感器，在这种传感器内部，两个敏感元件反相连接，当人体静止时两元件极化程度相同，互相抵消。

但人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到了探测移动人体的目的。

该设计包括硬件和软件设计两个部分。

模块划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。

电路结构组成可划分为：

热释电红外传感器、汽车智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。

用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。

就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。

单片机应用系统也是有硬件和软件组成硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。

单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、在线调试等几个阶段，就本设计来说也包括这些过程。

它们的进程框图如图2.1所示。

图2.1进程框图

2.2各功能模块的设计

本研究设计的控制框图如图2.2所示。

图2.2红外报警监控系统方框图

图中STC89C52单片机随时监控DYP-ME003红外人体传感器送来的报警信号。

当报警功能打开并且传感器检测到有人侵入时，单片机通过声（蜂鸣器）光（LED发光管）报警，同时将入侵时间记录在外部存储芯片AT24C04中。

系统还可以即时显示当前环境温湿度值。

单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。

系统通过DS1302时钟电路获得并显示当前时间。

该时间初始值可以通过设置键、上调键和下调键设定，由于具有后备电池，主控系统断电后时钟仍然继续运行。

系统通过四键键盘切换开、关报警状态，设定时钟初始值，查询报警时间等。

系统各单元电路介绍如下：

2.2.1单片机电路

本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52采用主控芯片，其管脚如图2.3所示。

图2.3STC89C52单片机管脚图

本设计所用芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。

由STC89C52组成的单片机系统原理图如图2.4所示。

图中ALERT引脚输入DYP-ME003红外人体传感器信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示没有检测到人。

DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚。

2402_SCL和2402_SDA为外存芯片AT24C04通信引脚，该芯片为IIC接口芯片，通过时钟线和数据线二线接口通信。

K1、K2、K3、K4为四只按键，分别为设置键、上调键、下调键和查询键。

L2为报警LED发光管。

P0.0—P0.7为LCD数据线，P2.5—P2.7为LCD控制线。

系统采用11.0572MHz外部晶振电路。

图2.4单片机系统电路

2.2.2红外热释电报警传感器电路

1.热释电红外传感器的介绍

热释电传感器是一种将热量变化转换为电量变化的能量转换器件。

因红外线具有很强的热效应，当交互变化的红外线照射到晶体表面时，晶体温度迅速变化，这时会发生电荷的变化，从而形成一个明显的外电场，这种现象称为热释电效应。

热释电红外传感器内部的热释电晶体的极化，随着温度的变化而变化。

当恒定的红外辐射照射在探测器探头上时，热释电晶体温度不变，晶体对外呈电中性，探测器没有电信号输出，因而恒定的红外辐射不能被检测到。

另外热释电晶体输出的是电信号，不能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104M欧，故引入N沟道结型场效应管接成共漏形式来完成阻抗变换。

热释电红外线元件是一种典型的热量传感器，常用红外光发射能量作为整个防盗报警装置中检测入侵者及其活动的手段。

2.被动式热释电传感器防盗报警工作原理

热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件，现在电子防盗报警设备研制中已得到广泛的应用。

通常我们采用的热释电传感器防盗报警电路，是利用该电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信号，最终电声报警。

其工作原理如下：

一般人体体温是37℃，所以会发出波长10um左右的红外线，被动式红外传感器探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线进行工作的。

人体发射的10um左右的红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件，这种元件接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经后续电路检测处理后就能产生报警信号了。

在红外探头中有两个关键性的器件，一个是热释电红外传感器，它能将波长为8~12um之间的红外信号的变化转变为电信号，并对自然界中的可见光信号具有抑制作用，因此在红外探测器的有效警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，没有信号变化，所以不能产生电信号，也不会报警；

当人体进人警戒区，通过菲涅耳透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，此时产生电信号，从而报警。

另外一个器件就是菲涅耳透镜，它具有聚焦--即将热释电的红外信号反射在红外传感器上的作用还能将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在热释电红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释电红外传感器产生变化的电信号，后续电路经检测处理后产生报警信号。

3.被动式红外报警器组成结构

被动式红外报警器主要由菲涅耳光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大电路、信号处理和报警电路等几部分组成（如图2.5所示）。

图2.5被动式红外报警器组成框图

菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透明状，但对波长为10Lm左右的红外线来说却是透明的。

菲涅耳透镜的焦点一般为5厘米左右，除有聚焦作用还可形成可见区和盲区，实际应用时一般把菲涅耳透镜固定在传感器正前方1~5厘米的地方。

当物体射出的红外线通过菲涅耳透镜后，传到热释电红外探测器，这时热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出警报。

被动式热释电红外探头的优点是本身不发生各种类型的辐射，器件的功耗小、隐蔽性好、价格低。

缺点是具有容易受各种热源、光源及射频辐射的干扰；

被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；

当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度下降，有时还会短时失灵。

目前市场上经常采用P288型热释电红外传感器作为敏感元件，能以非接触方式检测出人体辐射出的红外能量，并将其转化为电信号输出。

该传感器外接12V电源，内部装有菲涅耳透镜，检测区域为球形，有效警戒距离为12~15m，方向角为85度。

当红外警戒区内无移动物体时，传感器无输出信号，报警电路不工作；

当有人闯入警戒区时，只要人体移动，其辐射出的红外线便会被热释电红外传感器所接收，并输出微弱的电信号。

该信号经运算放大器A1和A2放大后，会输出一个较强的电信号。

再输送给由A3和A4组成的双限电压比较器。

4.DYP-ME003人体感应传感器

以上所说的热释电红外传感器的电路比较繁琐，调试难度也较大。

目前市场上有集成红外人体感应传感器，将热释电传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一个模块上，可以实现5伏电压供电，性能稳定，使用方便。

DYP-ME003人体感应传感器就是这样一款基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品中。

其功能特点：

1）、全自动感应：

人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

2）、光敏控制（可选择，出厂时未设）：

可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。

3）、温度补偿（可选择，出厂时未设）：

在夏天当环境温度升高至30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。

4）、两种触发方式：

a.不可重复触发方式:

即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；

b.可重复触发方式：

即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点）。

5）、具有感应封锁时间（默认设置:

2.5S封锁时间）：

感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。

工作电压范围宽：

默认工作电压DC4.5V-20V。

微功耗：

静态电流<

50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品