毕业设计电动车防盗器.docx

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毕业设计电动车防盗器

XXX学校

毕业设计（论文）

电动车防盗器

Electricvehicleanti-theftdevice

系名：

XXX

专业班级：

XXX

学生姓名：

XXX

学号：

XXX

指导教师姓名：

XXX

指导教师职称：

XXX

XX年XX月

Abstract………………………………………………………………………3

电动车防盗器

摘要本系统采用了自制的红外发射和接收电路，它的制作简单、成本低、安装比较方便。

采用红外发射二极管发射红外信号，通过红外接收头接收红外信号。

这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。

本设计包括硬件和软件设计两个部分。

硬件部分包括单片机控制电路、LCD显示电路、按键控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED显示电路等部分组成。

处理器采用C51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。

关键词：

单片机红外传感器LCD显示报警电路

Electricvehicleanti-theftdevice

AbstractThesystemadoptstheself-madeinfraredtransmittingandreceivingcircuit,ithastheadvantagesofsimplemanufacture,lowcost,convenientinstallation.Theinfraredemissiondiodeemitsinfraredsignal,theinfraredreceivingheadreceivestheinfraredsignal.Thiskindofsecurityinstallmenthiding,noteasytobethethieffound.

Thedesignincludestwopartsofhardwareandsoftwaredesign.Thehardwareincludessinglechipcontrolcircuit,LCDdisplaycircuit,keyboardcontrolcircuit,infraredsensorcircuit,drivingtheimplementationofthealarmcircuit,LEDdisplaycircuit.TheprocessorusestheC51seriessingle-chipAT89C51,thewholesystemisunderthecontrolofthesystemsoftwarework.

Keywords:

singlechipinfraredsensorLCDdisplaythealarmcircuit

引言

随着国民经济的飞速发展和人民生活的不断提高，电动车车成为部分人不可少的交通工具，现在电动车车被盗的现象很多盗贼的手段也层出不穷。

较高级的电动车车防盗锁在短时间内难以破坏，盗贼便将电动车车搬上其它车辆上盗走，这样，再高级的防盗锁也显得无能为力了。

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，鉴于上述，本文主要设计一款新型的电动车防盗报警器。

就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。

而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。

当检测到陌生人在电动车前时会产生一个低电平跳变，通过单片机检测到该信号，并做出一定的处理。

（1）该设计包括硬件和软件设计两个部分。

模块划分为LCD显示、单片机最小系统、键盘控制、红外线发射接收模块、报警等模块的模拟电路及其子函数。

（2）本电动车防盗报警系统的模拟仿真内容有通过按键来模拟红外模块检测到信号，当信号产生以后进行自动报警，并且报警指示灯亮，LCD显示部分显示报警产生位置。

按下警戒开关后，表示警戒的喇叭响，同时，警戒指示灯亮，LCD显示警戒进行中。

当警戒解除再次按下按键解除警戒时，LCD显示警戒解除，指示灯熄灭，喇叭停止鸣叫。

按下解除报警开关时，报警解除，报警指示灯熄灭，LCD显示安全。

（此过程主人在不在家都工作）。

该报警器使用单片机控制喇叭鸣叫来达到防盗的目的，使用很方便、操作简单灵活性强。

选用开关作为传感器对各点进行信号取样使电路容易实现。

电路采用模块化的设计思想，使设计变得简单方便、工作稳定，价格合理。

该电动车车防盗报警系统防盗性能严密可靠、功能强大、能及时报警、抗干扰能力比较强无噪声污染更符合环保要求。

第一章硬件设计

1.1系统整体结构

系统总体框图如图1所示。

电动车车防盗报警器电路由移动延时报警电路、车头锁报警电路、右侧盖防破坏报警电路、控制电路、报警产生电路和遥控器接收发射电路等组成，采用AT89C51控制，可以用钥匙开启和关闭报警系统也可以用遥控器来开启、关闭启动点火和寻车等功能。

停车时只要把点火开关关掉整个报警系统启动，对电动车车各锁开关和移动电动车车进行检测，如果检测到信号报警电路启动报警，同时切断点火线圈，整个报警系统一旦动作，可以用点火钥匙关闭也可以用遥控器关闭。

报警器还设有寻车报警，能在一定的距离内按遥控器寻车键也会报警，音频电路采KD-9561报警IC驱动高响度报警扬声器发声。

系统在单片机的控制下才可能按照程序自动进行工作，从而实现报警器的智能化。

整个单片机控制电路是该系统的核心器件。

（1）软件与硬件分工说明

硬件部分主要用于LCD显示、喇叭鸣响、指示灯指示、定时灯指示、按键信号的采集、控制信号采集，软件部分主要用于LCD数据写入、按键按下监控、喇叭鸣响频率、定时灯定时时间控制、以及协调硬件之间的配合。

（2）硬件总体框图（如图1所示）

图1硬件总体框图

（3）软件结构图（如图2所示）

图2软件结构图

1.2硬件电路原理

一、用Proteus系统仿真

模块划分为LCD显示、单片机最小系统、键盘控制、红外线发射接收模块、主人是否在家的定时模块、报警等模块的模拟电路及其子函数。

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、软件设计等几个阶段。

从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：

红外发射接收电路、报警电路、表示主人是否在家的灯泡电路、单片机、复位电路及显示部分组成。

处理器采用52系列单片机AT89C51。

整个系统是在系统软件控制下工作的。

设置在监测点上的红外发射电路发射红外信号后，接收电路接收电信号，当有人进入遮挡后产生电信号，经信号调理电路送至单片机。

在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号，并显示入侵位置，指示灯指示报警。

人工按下警戒开关，进行警戒，警戒喇叭响起。

警戒解除后，按下警戒开关，解除警戒。

系统回到初始状态。

Proteus序运行图如图3所示：

图3Proteus程序运行图

二、元件清单及元件选择及参数选择的依据

（1）LCD1602——用于显示家庭防盗系统的运行情况，结构简单，价格低廉，可以满足显示要求。

（2）AT89C51单片机——处理各种电信号，价格便宜，结构简单，满足系统要求。

（3）2个sounder——用于报警和警戒，声音大，易吸引人的注意力。

（4）发光二极管2个——指示是否显示报警和警戒。

（5）1个二极管——用于电流反向保护。

（6）9个按键——6个用于模拟红外传感器模块，2个用于控制关闭报警和打开、关闭警戒，1个用于复位系统。

（7）三极管——用于驱动定时灯。

（8）1个继电器——用于小电流控制大电流。

（9）400W灯泡——用于指示主人是否在家。

（10）电阻，电容若干，1个晶振。

三、protel硬件电路图

1、总图内容如图4所示：

图4总图内容

2、课程设计内容如图5所示：

图5课程设计内容

3、红外发射接收内容如图6所示：

图6红外发射接收内容

4、红外传感器模块

本设计采用红外发射管发射红外信号，接收管接收到红外信号被遮挡后产生低电平触发报警处理。

其工作电路原理及设计电路如图4所示,D11发射红外信号Q14接收红外信号，当信号被人遮挡后OUT1输出低电平，进入单片机从而检测出有人入侵。

红外传感器原理图如图7所示：

图7红外传感器原理图

5、时钟电路的设计

18和19分别为单片机的XTAL1和XTAL2，XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us[5]。

如图8所示为时钟电路图：

图8时钟电路图

6、复位电路的设计

复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后,在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作[6]。

例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us[7]。

本设计采用的是外部手动按键复位电路。

如图9示为复位电路。

图9复位电路图

7、警戒、报警电路及指示电路的设计

指示灯LED0和LED1分别接在P0.0和P1.7口，LS1和LS2分别接在P1.5和P1.6口，用来报警和警戒。

LED灯分别指示报警和警戒的情况如图10、11、12所示：

图10发光二极管警戒电路

图11发光二极管报警电路

图12指示电路图

8、LCD显示电路设计

LCD1602的16个引脚接到对应的16个引脚上。

LCD显示电路如图13所示：

图13LCD显示电路图

9、按键控制电路

按键分别接在P0.1和P0.2口，用来控制警戒和解除报警。

按键控制电路如图14所示：

图14按键控制电路图

10、定时灯指示主人是否在家电路设计

R10左侧接入P0.3通过单片机来控制灯的亮灭，继电器驱动灯泡。

定时灯电路图如图15所示：

图15定时灯电路图

1.2.1AT89C51单片机简述

AT89C51的内部结构如图16所示。

AT89C51是一种低功耗高性能的8位单片机，片内带有一个4k字节Flash可编擦除只读存储器（EEPROM），它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统和MCU–51系列单片机兼容。

片内的Flash存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性的存储器编程器来编程。

同时已具有三级程序存储器保密的性能，在众多的51系列单片机中，要算ATMEI公司的AT89C51更实用，因为它不仅和MCU–51系列单片机指令、管脚完全兼容，而且其片内的4k程序存储器是Flash工艺的，这种下艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。

所以说这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。

写入单片机的程序还可以加密，这又很好地保护了所有者的劳动成果。

图16AT89C51的内部结构

◆引脚功能

（1）VCC（40脚）：

供电电源5V；

（2）VSS（20脚）：

接地；

（3）XTAL2/XTAL1（18、19脚）：

用做晶体振荡电路的反相器输入和输出端。

（4）RST/VPD（9脚）：

RST是复位信号输入端，高电平有效，此端保持两个机器周期以上的电平时，就可以完成复位操作。

RST引脚的第二功能即备用电源的输入端。

（5）ALE/PROG（30脚）：

地址锁存允许信号端。

在访问外部存储时，ALE用来锁存P0口扩展地址底8位的地址信号。

在不访问外部存储器时，ALE以时钟振荡频率的1/6的固定速率输出，因而它又可以用外部定时或其它需要。

第二功能可作为编程脉冲输入端。

（6）PSEN（29脚）：

程序存储允许输出信号端。

（7）EA/Vpp（31脚）：

访问外部程序存储器控制信号。

（8）P0（P00-P0739-32脚）：

是一个8位滤极开路的双向I/O口。

第二功能是在访问外部存储器时，分时提供低8位地址线和8位双向数据总线。

（9）P1（P10-P171-8脚）：

P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，一般作为I/O端口；

（10）P2（P20-P2721-28脚）：

P2口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，在访问片外EPROM/RAM时，它输出高8位地址。

（11）P3（P30-P3710-17脚）：

P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，此外还有第二功能如表1所示。

表1P3口第二功能

口线

第二功能

P30

RXD（串行接收）

P31

TXD（串行发送）

P32

INT0（外部中断0输入）

P33

INT1（外部中断1输入）

P34

T0（定时器0外部输入）

P35

T1（定时器1外部输入）

P36

WR（外部数据存储器写信号）

P37

RD（外部数据存储器读信号）

1.2.2微处理与报警电路

检测输入信号由开关SB1、SB2、SQ检测到信号从P10、P11、P13输入单片机和遥控信号从P00、P01、P02、P03输入单片机，开关SA为启动报警开关只要把SA打向接地，此时给单片机INT0一个中断信号启动报警系统，当开关置另一个接点时，5V电压通过电阻和非门加到INT1启动外部中断1关闭报警系统（该中断低电平有效）经单片机处理后由P26、P27输出去控制报警IC和点火器。

右侧盖防破坏报警电路由电阻器R7和检测开关SB2组成，在电动车车右侧盖完好时，检测SB2受右侧盖按压而处于关断状态，不能触发报警信号产生电路工作。

一旦有人将右侧盖拆开、欲破坏电源电路时，SB2接通，使P10输出高电频经过单片机处理，从P26、P27输出高电平驱动点火器断开和报警产生电路工作，报警喇叭发出报警声，报警延时1分钟后停止报警这由软件来完成。

车头锁防盗报警电路由电阻R6和开关SB1组成，车头锁锁死时相当于断开，当车头锁被打开时，SB1随之自动接通，电源通过电阻R6和开关直接把电压加到单片机的P11脚使之产生高电平，单片机一旦检测到该高电平输出信号去控制点火器和报警电路报警，如果马上把车头锁锁上也不能启动点火器和报警电路停止工作必须用点火锁或遥控器关。

点火开关的接地报警电路由电阻R11一端接电源一端接地再接到单片机的P12脚（该脚高电平有效）。

在电动车车点火开关的接地线完好时，单片机检测到低电平，不能触发报警信号产生电路工作。

当点火开关的接地线被切断（盗车贼在偷电动车车时，由于其手中无该车的钥匙，只能先将点火开关的接地线断开，然后再将点火开关的电源触头短路接通，否则电动车车不能起动）时，输出高电平给单片机，触发报警信号产生电路工作而发出报警信号同时切断点火器。

移动延时报警电路由水银开关SQ、电阻器R1、R2、R3、R4和LM339电压比较器组成，其中R1与R2对电源电压进行分压输入到电压比较器的反向输入端作为基准电压，在电动车车侧向停放时，水银开关SQ不导通，不能触发报警信号产生电路工作。

当有人移动电动车车时，SQ水银开关的水银发生变化电源通过电阻R3输入到电压比较器的正向输入端与基准电压进行比较如果小于基准电压LM339输出低电平，报警电路不工作，当大于或等于基准电压输出高电平经单片机处理驱动报警器报警同时切断点火开关。

移动延时报警电路主要是为了防止盗贼把车子运走。

开关SA主要是启动和关闭报警系统（采用的是外部中断0和1输入，低电平有效），也可以用遥控器启动，报警器一旦被触发工作，需要用点火钥匙关闭报捷系统，也可以用遥控器的开锁按键解除报警。

报警电路由电阻R8、R9、R10，三极管V4、V5、V6，报警ICKD-9561和喇叭组成，单片机输出高电频使三极管V4导通驱动报警IC输出报警音乐信号经V5、V6进行放大驱动喇叭发出报警的音乐。

KD-9561主要要是产生报警音乐，同时该集成IC也可以换音乐IC作为音响来使用。

（1、2脚为OSC，3脚为电源，4脚为输出，5脚为输入，6脚接地）。

时钟电路是单片机的心脏，各部分都以时钟频率为基准，有条不紊一拍一拍的工作。

AT89C51内部是一个高增益的反向放大器，把一个晶振体的两个电容器组成的自激振荡电路接于19脚和18脚之间。

这样，振荡器发出的脉冲直接送入内部时钟电路。

晶振体是石英晶振振荡频率可任选，一般频率在1.2-12MHZ，电容器C1、C2在30PF左右。

1.2.3红外线遥控发射电路

图17是红外线遥控发射电路图，发射电路IC采用LC2190，它是遥控发射专用集成电路，与外围电路组成的遥控发射电路产生编码调制的脉冲信号，经过放大，驱动红外线发光二极管，产生红外脉冲信号，第2脚外接455KHZ的晶体振荡器经分频处理后输出40KHZ的频率由发光二极管发送出去。

输出脉冲之间的重复频率由CT端所接电容决定，该电容就是定时电容一般频率为3～5Hz；工作电压范围为2．5～3．5V，由3V的蓄电池给第14脚供电；静态电源电流小于1μA，输出可驱动中功率晶体管而获较大的发射电流。

图17遥控发射电路

第8、9、10、11、12、13脚为按键脉冲输入脚，在该电路只需要4个键其它两个接地，其中S1为启动报警系统键、S2为停止报警键、S3为点火器控制键、S4为寻车键。

当按下某一键时，键盘输出的信号通过LC2190识别，确定此按键的功能，再由IC内部数据寄存器找出相应的编码指令，控制信号发生器产生标准的遥控信号，并对40KHZ载波进行调制，由第1脚输出通过三极管Q1去控制发光二极管D1，当1脚输出高电频时三极管集电极为低电频从而使D1导通把信号发送出去。

第7脚为IC的接地。

图18是LC2190的内部结构图，采用脉冲编码无线遥控技术，配以可随身携带的匙扣式遥控发射（体积75×35×15mm），使用方便、工作可靠、抗干扰能力强、可遥控一至四路单独成同时工作，每路最大控制功率600W，遥控距离大于40米．接收机作用5V直流电源（误差10%），耗散功率小于4w。

发射器使用一节A23电池耗电极省，通常情况下需半年更换一次电池。

图18LC2190内部电路方框图

◆LC2190发射芯片技术特点

（1）工作电压范围为2．5～3．5V，典型值为+3V；

（2）功耗低；

（3）静态电源电流小于1μA；

（4）输出可驱动中功率晶体管而获较大的发射电流；

（5）工作振荡频率为80kHz；

（6）输入占空比为1:

1；

（7）输出f=40kHz的方波脉冲；

（8）能与光电二极管直接连接；

（9）14脚双列直插式塑料封装；

◆引脚功能

（1）OUT（1脚）：

信号输出；

（2）OSC（2脚）：

振荡信号输入；

（3）CT（3脚）：

定时控制信号；

（4）LED（5脚）：

显示输出；

（5）GND（4、6、7脚）：

地；

（6）8-13脚：

按键脉冲输入；

（7）VCC（14脚）：

电源；

1.2.4红外线遥控接收电路

遥控接收电路如图19所示。

U1（LC2200）、U2（CX20106）及外围电路组成，红外线接收电路的主要作用是将接收到的红外信号进行光电转换，变为电信号后再经过放大、检波、整形获得较为理想的遥控信号，再解码、锁存及输出到单片机能识别的数字信号。

图19遥控接收电路

光敏二极管D1接收到的红外信号送到U2的第1脚，经内部放大器放大，通过第2脚外接由R1、C1组成的40KHZ谐振选频网络选频，除去干扰分量，再通过限幅放大、带通滤波、检波等获得遥控编码信号，最后通过施密特触发器将缓慢变化的正弦波转变为矩形脉冲，送到U1的第13脚进行解码、纠错，把解码出来的信号送到锁存器，通过U1的第12脚输入控制信号与定时信号到方式控制器进行处理后去控制锁存器，在每次工作时开机清除输出信号对锁存器进行复位，第2脚为定时信号输入为整个IC提供实钟信号。

U2的第3脚接检波电容，主要是对电容的充放电来完成检波的，5脚可以调节接收频率，该电路只接收40KHZ的固定频率对于一些杂波通过带通滤波器滤除提高了抗干扰能力。

红外线遥控接收电路最后由U1的第1、11、10、9脚输出到单片机进行处理。

◆CX20106芯片技术特点（CX20106内部电路方框图如图20所示）

（1）低电压供电，其典型直为5V；

（2）功耗低，VCC=5V时，其典型功耗为9mW；

（3）带通滤波器的中心频率可通过改变第5脚和电源之间的电阻进调节，其调节的范围30-60KHZ，由于未使用电感，不受磁的干扰，因此抗干扰能力强；

（4）能与PIN光电二极管直接连接；

（5）集电极开路输出，能直接驱动TTL或CMOS电路；

（6）8脚单列直插式塑料封装，配套使用型号为M50462AP；

图20CX20106内部电路方框图

◆引脚功能

（1）IN（1脚）：

遥控信号输入端；

（2）C1（2脚）：

前置放大器频率特性和增益控制；

（3）C2（3脚）：

接检波电容；

（4）GND（4脚）：

接地；

（5）FO（5脚）：

设定带通滤波器的中心频率（此脚与电源间接电阻）；

（6）C3（6脚）：

外接积分电容；

（7）OUT（7脚）：

遥控信号输出；

（8）VCC（8脚）：

接电源；

◆LC2200芯片的技术特点（LC2200内部电路方框图如图21所示）

（1）电源电压范围为3～9v，典型值为+5V，低功耗；

（2）静态电源电流小于5μV；

（3）每路输出驱动电流IH≥2mA，10L≥1mA，可直接驱动NPN晶体管、LED及小功率可控硅;

（4）14脚双列直插式塑料封

◆引脚功能

（1）OUT（1、11、10、9、8、6脚）：

锁存信号输出；

（2）CT（2脚）：

定时器信号输入；

（3）NC（3、4、5脚）：

空脚；

（4）GND（7脚）：

接地；

（5）ST（12脚）：

控制信号；

（6）IN（13脚）：

输出；

（7）VCC（14脚）：

电源；

图21LC2200内部电路方框图

1.2.5电源电路

图22电源电路

电源电路如图22所示。

该系统的电源输出直流12V，但是单片机、遥控电路等都是5V的供电，所以要把12V的电压进行稳压处理，电源电路比较简单主要元件7805的稳压管和电容C1、C2、C3组成。

1.3制作与使用

在电路板上焊好元器件后，检查无误，就可进行组装。

为了增加本报警器的防破坏能力，整个装置需隐装在车体内，所有连线均为隐蔽线。

SB1选用微型自动复位式开关，把它装在车头锁的锁孔（管）内。

当车头锁锁上时，其锁鞘将SB1置于“断”位置；车头锁打开（即锁鞘拉出）时，SB1自动复位于“通”位置。

玻璃水银式开关SQ装在车体内任意位置，要求车辆停放时内部接点处于“断”状态；一旦车辆被人搬动，即处于“通”位置（只要瞬间“通”一下，电路便被触发自锁）,SB2右侧盖微动开关，把它安置在右侧盖锁盘内只要用力压右盖开关马上接通。

SA为点火开关由点火锁控制SA处于OFF”位置启动报警