9号 林情 11号蔡彬星 13号陈链汽车防盗报警器的设计.docx

1、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，

2、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 AbstractThis paper which is a automotive

3、burglar alarm. The main function of the whole system is that it pretend the automative fromstealing throught the vibration testing.When there is no vibration it keeps the early warningstats.When there is vibration it give an alarm.The whole system consists of three part of electrical circuit:the vib

4、ration test electricalcircuit, the control electrical circuit of the microcomputer and the the alarm electricalcircuit .The main function of the vibration test electrical circuit is that test whether there isvibration or not.When there is no vibration it output lower level.When there is vibration it

5、output a digital pulse signal and send it to the control electrical circuit of the microcomputer.The control electrical circuit of the microcomputer is the core of the whole system.It take overthe signal sending from the vibration test electrical circuit and then deal it with theprogramme and contro

6、l the alarm electrical circuit.When the signal it take over is the lowerlevel it keeps the alarm electrical circuit off.When the signal is the digital pulse one it turn thealarm electrical circuit on.The alarm electrical circuit consists of the voice alarm electricalcircuit and the light one.First t

7、he thesis explain the project I can take,then it introduce the function of the chip and theother parts of apparatus.For example AT89S52 and the vibration sensor.After that it describethe structure of the system and then it analyse the basic principle of every electrical circuitand the whole one.At l

8、ast it expound the way of testing and the modified project in order toensure that the whole system works effective and I can finish this design successfully.KEY WORDS: the control electrical circuit of themicrocomputer the alarm electrical circuit the vibration sensor目 录1. 绪言 12. 防盗报警的基本方案设计 22.1电路基

9、本设计流程图 32.2全向振动传感器 32.3 检测电路 62.4 光，声报警电路 72.5基本电路复位电路 83.基本软件设计 163.1 报警系统软件设计 163.2设计中附加的其他系统 164. 电路原理及设计过程 174.1 单片机控制电路 184.2 整体电路和控制程序 194.3 整体protel电路原理图 205. 系统调试 205.1 硬件调试 205.2 软件调试 21参考文献 221. 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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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2.2-1 CLA-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

16、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：1.25V30V。2、灵敏度：大于等于0.2g。3、频率范围：0.5HZ20HZ。4、工作温度范围：-3060。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：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

17、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-

18、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

19、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

20、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：0Hz33Hz5、 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

21、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

22、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

23、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P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1

24、.7SCK（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

25、：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P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）接表2.5-2P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT0(外部中断0)P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P

26、3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7WR(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

27、，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。

28、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RCA

29、P2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。表2.5-3 T2CON：定时器/计数器2控制寄存器T2CON 地址为0C8H位可寻址 复位值：0000 0000BTF2EXF2RLCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL276543210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

30、（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；RCLK0，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；TCLK0，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EXEN20，定时器2将视T2EX端的信号无效TR2开始/停止控制

31、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/T20，定时;C/T21，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/RL21，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/RL20 将引起T2EX 的负脉冲。当RCKL=1或TCKL1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