9号 林情 11号蔡彬星 13号陈链汽车防盗报警器的设计.docx

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9号林情11号蔡彬星13号陈链汽车防盗报警器的设计

编号总页数：

26

信息产品设计（论文）

专业名称：

计算机工程系

班级：

10嵌入式2班

姓名：

林情、蔡彬星、陈链

学号：

1006003209、1006003211、1006003213

指导老师：

林隽生

漳州职业技术学院

二○一二年五月二十二日

摘要

汽车防盗报警器整个系统的功能是通过检测汽车是否有振动来实现汽车防盗，当没有振动时，保持预警状态，有振动时就报警。

防盗报警器主要包括三个部分的电路：

振动检测电路、单片机控制电路、报警电路。

振动检测电路采用全向振动传感器CLA-3检测汽车是否有振动发生，当没有振动时，输出保持低电平，当有振动时，检测电路产生数字脉冲信号，送到单片机控制电路。

单片机控制电路是整个系统的核心部分，它接收检测电路传来的信号，并通过程序来加以处理和控制报警电路，当它接收到的是低电平时，就保持报警电路关闭状态，当它一旦接收到脉冲信号时就开启报警电路。

报警电路主要实现声音和光两种报警。

报警电路采用发光二极管和蜂鸣器接收从单片机发送过来的报警信号发出声光警示。

整机联调检查电路的性能和参数，分析测量的数据和波形是否符合要求，调试方法以及电路的改进方案，确保整个系统有效地工作。

关键词：

单片机报警电路全向振动传感器CLA-3

Abstract

Thispaperwhichisaautomotiveburglaralarm.Themainfunctionofthewholesystemisthatitpretendtheautomativefromstealingthroughtthevibrationtesting.Whenthereisnovibrationitkeepstheearlywarningstats.Whenthereisvibrationitgiveanalarm.

Thewholesystemconsistsofthreepartofelectricalcircuit:

thevibrationtestelectricalcircuit,thecontrolelectricalcircuitofthemicrocomputerandthethealarmelectricalcircuit.Themainfunctionofthevibrationtestelectricalcircuitisthattestwhetherthereisvibrationornot.Whenthereisnovibrationitoutputlowerlevel.Whenthereisvibrationitoutputadigitalpulsesignalandsendittothecontrolelectricalcircuitofthemicrocomputer.Thecontrolelectricalcircuitofthemicrocomputeristhecoreofthewholesystem.Ittakeoverthesignalsendingfromthevibrationtestelectricalcircuitandthendealitwiththeprogrammeandcontrolthealarmelectricalcircuit.Whenthesignalittakeoveristhelowerlevelitkeepsthealarmelectricalcircuitoff.Whenthesignalisthedigitalpulseoneitturnthealarmelectricalcircuiton.Thealarmelectricalcircuitconsistsofthevoicealarmelectricalcircuitandthelightone.

FirstthethesisexplaintheprojectIcantake,thenitintroducethefunctionofthechipandtheotherpartsofapparatus.ForexampleAT89S52andthevibrationsensor.Afterthatitdescribethestructureofthesystemandthenitanalysethebasicprincipleofeveryelectricalcircuitandthewholeone.AtlastitexpoundthewayoftestingandthemodifiedprojectinordertoensurethatthewholesystemworkseffectiveandIcanfinishthisdesignsuccessfully.

KEYWORDS:

thecontrolelectricalcircuitofthemicrocomputerthealarmelectricalcircuitthevibrationsensor

目录

1.绪言1

2.防盗报警的基本方案设计2

2.1电路基本设计流程图3

2.2全向振动传感器3

2.3检测电路6

2.4光，声报警电路7

2.5基本电路复位电路8

3.基本软件设计16

3.1报警系统软件设计16

3.2设计中附加的其他系统16

4.电路原理及设计过程17

4.1单片机控制电路18

4.2整体电路和控制程序19

4.3整体protel电路原理图20

5.系统调试20

5.1硬件调试20

5.2软件调试21

参考文献22

1.绪言

近些年来,随着社会经济的发展以及工业发展的突飞猛进,人民生活水平也有了显著提高,世界的距离也在不断缩小,随着交通日益发达，越来越多的汽车进入了人们的常生活，随着科学技术的发展，汽车偷盗技术越来越高，令人们防不胜防，已对全世界造成极大的危害，汽车防盗问题也成了一个不容忽视的问题,无论是对汽车制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值，如何制定出更为严范的法规，开发出更为有效的汽车防盗装置，减少车主的损失是今后人们研究的重要课题。

本次设计汽车防盗报警器时,考虑到了实际情况，决定采用振动传感器和单片微型计算机组合来实现。

汽车防盗报警器主要由三部分组成：

检测电路，单片机处理电路，报警电路。

当有振动时，通过振动传感器接受检测电路发出信号，经过单片微型计算机处理后，输出报警信号，再由报警电路实现报警。

报警电路主要由声光报警两个部分组成。

本次设计采用纯数字电路的方法进行设计。

这样一方面使电路布局更加合理,另一方面在调试的过程中,有助于检查电路的各个关键点的输入输出状态变化,以使得系统的整体功能更加完善。

本文首先对本次设计能够采用的方案进行了列举，具体分析了实际情况后确定了本次设计采用的方案。

然后，对所采用的芯片作了介绍。

接着,详细论述了本次设计所采用的电路以及它们的设计过程和在系统中所完成的功能同时，对protel99se软件布线的过程中存在的问题以及对PCB图怎样进行修改以使得它的布局更加合理，更加符合电路规范也做了简要分析，这样有助于使自己更加清楚电路的制作过程,也会给以后的调试避免一些麻烦。

最后,对电路在调试的过程中所出现的问题作了必要的描述,同时分析了它们产生的原因,并适当地提出了解决的办法以及改进方法,并把它们运用于实际电路中,这样使得电路的整体功能更加突出,更加有实用价值。

总之,本文的论述是使本次毕业设计所做的课题付诸实际应用时能产生比较完善的功能,在实际应用中,能发挥很好的整体效果,有更高的实用价值。

2.防盗报警的基本方案设计

随着微电子技术的进步，汽车防盗技术己向着自动化、智能化方向发展。

现在已经有许多国家的汽车制造商研制出了比较先进和实用性很强的汽车防盗报警器，例如：

美国的钥匙防盗技术，德国的变密码防盗技术，澳大利亚的电子追踪防盗技术，中国的全方位遥控防盗技术等等，这些都是当今世界上比较流行的汽车防盗技术。

但是考虑到实际情况，由于各方面的条件限制，我做的汽车防盗报警器不可能达到那么高的技术含量，一方面要考虑自己理论知识的基础，另一方面又要考虑制作成和制作所需的时间，还要考虑元器件的购买问题，最后决定采用的方案是：

利用MCS-51单片机完成汽车防盗报警器的设计。

主要原因有：

（1）学习过有关MCS-51单片机的原理与相关技术，有一定的理论知识基础。

（2）相关的参考资料比较齐全。

（3）使用的元器件比较普遍，容易购买。

（4）制作成本比较低廉。

（5）实用性强。

整个方案的目的是：

利用AT89S52单片机完成汽车防盗报警器的设计，包括检测电路、单片机控制电路和程序以及报警电路的设计。

从而能熟练的掌握AT89S52单片机的使用方法和程序设计技术以及相关的仿真、检测技术。

预期结果：

完成汽车防盗报警器的设计：

利用振动检测电路来检测是否有人或物接触预警中得汽车，如果有则发出声光报警，如果没有则保持预警状态。

本设计主要由以下几个部分组成：

检测电路，单片机处理电路，报警电路。

主要元器件列表如下：

通用单片机AT89S52一片

振动传感器器CLA-3一个

TTL非门芯片74LS04一片

石英晶体振荡器12M一个

三极管9012一个

独立式按键一个

发光二极管一个

蜂鸣器一个

电阻若干

电容若干

2.1电路基本设计流程图

图2.1-1电路基本设计流程图

2.2全向振动传感器

CLA-3全向振动传感器是传感器研发公司最近开发研制的一种新产品,投放市场后受到用户的好评，本为对CLA-3的应用做一个简介。

常用的振动传感器分为以下几个类型:

压电/驻极体/电磁型、弹簧型、机械接触型等等。

CLA-3微型全向振动传感器是一种采用新型高灵敏度传感膜而设计的全向振动传感器，具有全向检测、灵敏度可调、高抗干扰能力、产品一致性和互换性好、体积小、可靠性高、价格低等特点。

（1）、CLA-3全向微型振动传感器与其他振动传感器的比较

表2.2-1CLA-3全向微型振动传感器与其他振动传感器的比较：

型号性能

压电/驻极体/电磁型

弹簧型

机械接触型

CLA-3型

灵敏度

可调

高

高

可调

一致性及互换性

差

差

差

好

可靠性及抗干扰

易误触发、声音敏感

易误触发

易误触发

无误触发、抗干扰强

信号的后期处理

复杂

简单

简单

简单

输出信号幅度

小

开关信号

开关信号

准数字信号

体积

大

小

小

较小

价格

高

低

较低

低

（2）CLA-3主要性能参数：

1、工作电压：

1.25V～30V。

2、灵敏度：

大于等于0.2g。

3、频率范围：

0.5HZ～20HZ。

4、工作温度范围：

-30℃～60℃。

5、体积：

直径4.5毫米，长度9毫米（不含引线，单侧引线15毫米）。

6、检测方向：

全向。

7、信号输出：

准数字信号。

8、输出脉冲宽度：

与振动信号幅度成正比。

9、静态电阻：

小于30000欧姆。

10、输出：

无极性。

（3）典型应用：

①传感器上接电路如图4-1所示。

输出波形如图2.2-1所示，静态输出状态不定。

R1是电路的偏置电阻，阻值取值范围为200K-2M欧姆，OUT是经过阻抗变换的输出端，如果负载电路输入阻抗很高，也可直接从CLA-3与偏置电阻的连接点输出。

图2.2-1传感器上接电路

图2.2-2输出波形

②传感器下接电路如图2.2-3所示。

输出波形如图2.2-4所示，静态输出状态不定。

图2.2-3传感器下接电路

图2.2-4输出波形

（4）使用中注意的问题：

CLA-3振动传感器与其他的振动传感器一样，不管是独立的探头还是安装有探头的线路板与被检测的对象必须采用刚性连接（使用螺丝或者粘结胶固定），以减小振动源至传感器之间的信号衰减。

2.3检测电路

检测电路如图2.3-1所示，振动传感器CLA-3采用上接电路法，通过一个非门输出数字信号。

当没有振动信号时，传感器导通，1脚为高电平，经过TTL非门后反向，所以2脚是低电平。

当有振动信号时传感器截止，1脚为低电平，2经过反响后是高电平，而且振动时间越长，传感器截止时间也随之增长。

图2.3-1检测电路

如上所述，我们可以得到检测电路在有振动时的波形图，如图2.3-2所示。

检测电路产生的是数字脉冲信号，脉冲宽度随振动时间的长短变化，振动时间长，脉冲宽度宽，振动时间短，脉冲宽度就窄。

脉冲的幅度跟电源和下拉电阻R4的大小无关，因为输出信号是经过TTL非门的，所以输出信号的幅度是TTL门电路规定的电压5V。

但是电源也不能太小，因为太小可能引起TTL非门无法检测。

这里为了实际操作的方便采用5V电源。

图2.3-2检测电路输出信号波形图

2.4光，声报警电路

报警电路如图2.4-1所示，上面是光报警电路，它与单片机的P1口连接，当单片机控制相应的P1口输出1时，发光二极管截止，不报警。

当单片机控制相应的P1口输出0时，发光二极管导通，报警，这样单片机就可以通过控制相应的P1口来控制光报警电路。

下面是声报警电路，同样的道理，当单片机控制相应的P1口输出1时，三极管Q1的基极和发射极之间截止，整个三极管就不工作，不报警。

当单片机控制相应的P1口输出0时，三极管的基极和发射极就导通，在集电极就产生一个较大的电流，从而驱动蜂鸣器工作，发出报警声。

图2.4-1声光报警电路

2.5基本电路复位电路

一、主要性能

1、与MCS-51单片机产品兼容

2、8K字节在系统可编程Flash存储器

3、1000次擦写周期

4、全静态操作：

0Hz～33Hz

5、三级加密程序存储器

6、32个可编程I/O口线

7、三个16位定时器/计数器

8、八个中断源

9、全双工UART串行通道

10、低功耗空闲和掉电模式

11、掉电后中断可唤醒

12、看门狗定时器

13、双数据指针

14、掉电标识符

二、功能特性描述

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业8051产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止

三、引脚结构

图2.5-1引脚结构图

VCC:

电源

GND:

地

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

表2.5-1引脚号与第二功能

引脚号

第二功能

P1.0

T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

P1.1

T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

P1.5

MOSI（在系统编程用）

P1.6

MISO（在系统编程用）

P1.7

SCK（在系统编程用）

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

表2.5-2引脚号与第二功能

引脚号

第二功能

P3.0

RXD（串行输入）

P3.1

TXD（串行输出）

接表2.5-2

P3.2

INT0（外部中断0）

P3.3

INT0（外部中断0）

P3.4

T0（定时器0外部输入）

P3.5

T1（定时器1外部输入）

P3.6

WR（外部数据存储器写选通）

P3.7

WR（外部数据存储器写选通）

RST:

复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。

特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。

DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG：

地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。

然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。

如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。

这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。

否则，ALE将被微弱拉高。

这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

PSEN:

外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。

当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。

EA/VPP:

访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。

为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。

在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。

XTAL1:

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:

振荡器反相放大器的输出端

特殊功能寄存器：

特殊功能寄存器（SFR）的地址空间映象。

并不是所有的地址都被定义了。

片上没有定义的地址是不能用的。

读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。

用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。

由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。

定时器2寄存器：

寄存器T2CON和T2MOD包含定时器2的控制位和状态位（如表3-3和表3-4所示），寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。

表2.5-3T2CON：

定时器/计数器2控制寄存器

T2CON地址为0C8H位可寻址复位值：

00000000B

TF2

EXF2

RLCLK

TCLK

EXEN2

TR2

C/T2

CP/RL2

7

6

5

4

3

2

1

0

表2.5-4定时器功能

符号

功能

TF2

定时器2溢出标志位。

必须软件清“0”。

RCLK=1或TCLK=1时，TF2

不用置位。

EXF2

定时器2外部标志位。

EXEN2=1时，T2EX上的负跳变而出现捕捉或重载时，EXF2会被硬件置位。

定时器2打开，EXF2=1时，将引导CPU执行定时器2中断程序。

EXF2必须如见清“0”。

在向下/向上技术模式（DCEN=1）下EXF2不能引起中断。

RCLK

串行口接收数据时钟标志位。

若RCLK=1，串行口将使用定时器2溢出脉冲作为串行口工作模式1和3的串口接收时钟；RCLK＝0，将使用定时器1计数溢出作为串口接收时钟。

TCLK

串行口发送数据时钟标志位。

若TCLK=1，串行口将使用定时器2溢出脉冲作为串行口工作模式1和3的串口发送时钟；TCLK＝0，将使用定时器1计数溢出作为串口发送时钟。

EXEN2

定时器2外部允许标志位。

当EXEN2=1时，如果定时器2没有用作串行时钟，T2EX（P1.1）的负跳变见引起定时器2捕捉和重载。

若EXEN2

＝0，定时器2将视T2EX端的信号无效

TR2

开始/停止控制定时器2。

TR2=1，定时器2开始工作

C/T2

定时器2定时/计数选择标志位。

C/T2＝0，定时;C/T2＝1，外部事件计数（下降沿触发）

CP/RL2

捕捉/重载选择标志位。

当EXEN2=1时，CP/RL2＝1，T2EX出现负脉冲，会引起捕捉操作；当定时器2溢出或EXEN2=1时T2EX出现负跳变，都会出现自动重载操作。

CP/RL2＝0将引起T2EX的负脉冲。

当RCKL=1或TCKL＝1时，此标志位无效，定时器2溢出时，强制做自动重载操作。

中断寄存器：

各中断允许位在IE寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。

存储器结构:

MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。

外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。

程序存储器：

如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。

对于89S52，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器