电动车无线防盗报警器传感器设计报告教材.docx
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电动车无线防盗报警器传感器设计报告教材
钦州 学 院
传感器及其接口技术设计报告
电动车无线防盗报警器
院系
专业
学生班级
姓名
学号
指导教师单位
指导教师姓名
X年X月
前言3
一、总体方案设计3
二、无线收发模块4
2.1方案选择4
2.2无线模块NRF905/NRF24L01比较4
2.3NRF24L01简介4
三、报警电路模块6
3.1蜂鸣器6
3.2扬声器6
四、信号触发模块6
4.1振动传感器6
五、控制模块7
5.1控制单元--STC15L2K08S27
六、总体结构工作原理框图8
七、技术难点……………………………………………………………8
八、附件..................................................................................................9
8.1遥控器电路PCB图和实物图...........................................................9
8.1主控电路PCB图和实物图...............................................................10
8.3主控电路--main.c程序......................................................................12
前言
随着科学技术的迅猛发展,人民生活水平的不断提高,电动车已经进入人们的生活,并进一步方便了人们的出行。
并且电动车以电为能源,无废气排放,不污染环境符合国家节能减排的需求,越来越受到人们的青睐。
然而就在电动车进入千家万户的同时,其失盗率也连连攀升,给使用者带来了很大的经济损失,为解决广大电动车使用者的后顾之忧,现设计一套基于单片机的关于电动车用无线防盗报警器的系统,给广大使用者装上一把“安心锁”。
一、总体方案设计
电动车无线防盗报警器的总体方案设计是根据其功能和设计要求,从全局的角度,以系统的观点而进行整体方面的设计。
系统主要分为无线收发模块、信号触发模块、报警电路模块、控制模块,框图如下:
其中单片机作为控制单元,振动开关和人体感应作信号触发,远距离无线收发模块作信号传输,扬声器(或蜂鸣器)作报警装置。
二、无线收发模块
2.1方案选择
方案一:
采用GSM模块,GSM模块需借助移动卫星或手机卡,虽能远距离传输,但成本大,需内置sim卡,通信过程收发后成本较高。
方案二:
TI公司的CC2430,此模块采用Zigbee总线模式,传输速率达250kbps,内部集成高性能8051内核,但价格较贵,且Zigbee协议相对较复杂。
方案三:
用NRF24l01/905无线射频通信,它是一款高速低功耗通信模块,传输距离较远200m左右(增强型可达1千米),且价钱较便宜,采用SPI总线通信模式电路简单,操作方便。
综上所述,我们认为方案三最佳,故首选了方案三。
2.2无线模块NRF905/NRF24L01比较
元件
工作频率
数据传输速度
最大发射功率
特点
NRF905
433MHZ
50kbps
10dBm
传输速率较低,占用I/O口多,价格昂贵
NRF24LO1
2.4GHZ
250kbps~2Mbps
0dBm
传输数据量大,占用I/O口少,价格便宜
综上所述,无线模块我们最终选择了NRF24L01。
2.3NRF24L01简介
NRF24L01具有以下几个特点:
(1) 2.4Ghz 全球开放ISM 频段免许可证使用;
(2)最高工作速率2Mbps,高效GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合;
(3) 126个频道,满足多点通信和跳频通信需要;
(4) 内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制;
(5) 低功耗工作电压1.9-3.6V,待机模式下状态为22uA;掉电模式下为900nA;
(6) 内置2.4Ghz天线,体积小巧15mm X29mm;
(7) 模块可软件设地址,只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示),可直接接各种单片机使用,软件编程非常方便。
表2-1NRF24L01工作模式
NRF24L01所处模式
PWR_UP位状态
PRIM_RX位状态
CE引脚电平
FIFO寄存器状态
接收模式
1
1
1
-
发送模式
1
0
1
数据在TXFIFO寄存器中
发送模式
1
0
1→0
停留在发送模式
待机模式II
1
0
1
TXFIFO为空
待机模式I
1
-
0
无数据传输
掉电模式
0
-
-
-
图2.1NRF24L01管脚图
图2-1NRF24L01管脚图
三、报警电路模块
电路中,主要运用了扬声器(或蜂鸣器)作报警装置。
3.1蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种,在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。
3.2扬声器
扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件,扬声器的性能优劣对音质的高低影响很大。
扬声器的种类很多,按其换能原理可分为电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式(即晶体式)等几种;按其频率范围可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器
四、信号触发模块
4.1振动传感器
振动传感器在测试技术中是关键部件之一,是一种目前广泛应用的报警检测传感器,它内部用压电陶瓷片加弹簧重锤结构检测振动信号,并通过LM358等运放放大并输出控制信号。
具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠,振动检测可调节范围大的优点,被大量应用到汽车、摩托车车防盗系统上,目前80%的车辆报警器都用这类传感器。
当检测到振动大于一定幅度时,动作指示灯点亮,并发出报警,振动检测的灵敏度可以通过灵敏度调节旋钮调节
图4.1振动传感器实物图
振动传感器的性能特点刚好符合本设计的需要。
五、控制模块
5.1控制单元--STC15L2K08S2
STC15L2K08S2是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,它是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度比传统8051单片机快8-12倍。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S,即25万次/秒)。
STC15L2K08S2具有以下特点:
1.增强型8051CPU,1T,单时钟/机器周期,指令代码完全兼容传统8051;2.工作电压:
3.6–2.4V(3.3V单片机)。
5.2主控制器原理图
图5.1主控制器原理图
六、总体结构工作原理框图
图6-1电动车无线防盗报警器总体结构工作原理框图
当有人非法靠近电动车足以引起振动开关工作时,单片机(STC15L2K08S2)收到触发信号源,发送数据,同时蜂鸣器发出报警信号。
收发模块(NRF24L01)接收到数据并传送到用户携带的接收器(遥控器)。
接收单片机(STC15L2K08S2)接收到信号源后,蜂鸣器报警和指示灯亮,及时提醒用户。
用户可通过遥控器及时做处理,切断电动车电源,关掉报警器。
安装在电动车部分的报警器主要用电池蓄电池供电,同时还有9V备用电源,以便电动车没电时报警器还能正常工作。
而用户携带的遥控器主要用3.3V低压小电池供电,体积小,便于随身携带。
通过无线防盗报警器可更快捷方便的防范非法盗车者。
七、技术难点
1.遥控器体积问题,越小越好。
2.遥控器能耗问题,续航能力应足够强。
3.报警的漏报问题处理,如何降低误报率。
4.无线传输模块传送的距离问题,有待市场实际调查解决,根据实际情况做出合理设计。
八、附件
图8.1电车报警系统主控PCB图
图8.2a电车报警系统主控实物图
图8.3b电车报警系统遥控器实物图
图8.4电车报警系统主控实物图
图8.5电车报警系统遥控器PCB图
图8.6电车报警系统主控实物图
图8.7电车报警系统总主控实物图
主控制器--main.c程序: