传感器课程设计(2)

2019-06-11 10:41

包中随身携带后,可以实现车主离开汽车超过1.8米系统将自动为您锁好车门并伴有声光提示。如果下车时没有关好车门, 系统会有声光报警提醒您回去关好车门。如果您忘记了关车窗, 系统会自动为您升窗。当需要开车时,没有需用做任何操作直接可以开启车门。

1.4汽车防盗报警系统设计原理

近年来,报警器行业发展非常迅猛,特别是光电防盗报警系统的应用最为广泛,光电防盗报警系统以其监测范围宽,探测距离远,可靠性高,隐蔽性好等优点著称,虽说报警器种类繁多,但基于单片机的控制的报警器的基本结构都大同小异,系统核心部分是传感器检测和单片机的处理,利用传感器检测车的情况,传感器一般采用双鉴别模式即有两个具有功能互补性的传感器同时对车内监测,然后输出两路不同的信号,再经过逻辑“与”关系判断,当发现并确认有盗车时检测电路输出信号给单片机,由单片机根据输入的信号发出报警指令给报警电路,从而触发报警电路,达到及时准确的报警功能。

第2章 汽车报警系统设计方案研究

2.1 方案设计

方案一:根据需求,汽车内部采用红外发射模块,当汽车遭遇偷盗等行为时报警模块发出报警声,同时通过红外发射模块将信号通过红外线的形式通知车主,该方案成本低,但通信距离短,灵敏度不高。 方案二:报警核心部分采用单片机与现代GSM数字移动通信技术相结合,就

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可以实现车辆状态监控、防盗报警、远程控制等功能。汽车远程控制防盗报警系统的设计思路是:当启动防盗报警模式后,系统中的传感器检测模块便处于工作状态,一旦传感器检测到相应的外界干扰信号,系统便被触发,单片机控制系统进行判断处理后,一方面发出汽车警报声吓走入侵者;另一方面利用无线网络将短消息发送至用户手机(或监控中心),告知车辆遭受外部侵入或盗窃,以便车主即时的采取防范措施。此外,还可以通过无线网络对车载通讯装置的讯号进行基站搜索来确定车辆的位置,这样更容易寻找到被盗汽车。该方案成本相对较高,但其具有功能强大、灵敏度高等特点。

2.2 方案选择

考虑到目前汽车防盗报警装置的发展情况,既要降低成本,又要保证其功效,因此,我们可以充分GSM网络的短信息服务来实现。GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统[4]。基于GSM的短信息服务,是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用,是一种信息在移动网络上储存和转寄的过程。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游,建立上述系统不须再组建专用通信网络,所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。该系统由防盗传感器检测到的安防信号、微处理器、GSM模块、GSM网络、用户手机等组成,其方案框图如图1所示。

SENSERMCUGSM模块GSM网络用户手机

图1汽车远程控制防盗报警系统方案框图

因此,这种基于GSM网络短消息平台的防盗报警系统具备如下优点[5]: (1)适用范围广,只要是(3SM信号覆盖(手机可用)的地方就可以使用; (2)发送短消息的速度快(平均每5.6秒就能完成一条短消息的发送)、无须像Modem通信那样进行冗长的握手连接;

(3)组网简单,费用低廉。同有线网相比,节省线路、电话资源;运行费用低,目前收费标准0.1元/条;

(4)可以实现批量发送,以较短的时间完成大量信息的发送。

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第3章 系统硬件设计

3.1 CPU主电路、继电器电路及振动信号采集电路

U220U3WRRDRESETX2X1TXD0RXD029301110PSENALE/PTXDRXDGND1617918193114151213876543215678PFOPFIWDIGNDRSTVCCWDOVCCMRMAX813L C121nF4321油路电路K12827DSR026RING025CTS024RTS023DTR022DCD021Q5R341K3233343536373839P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P008052EA/VPT0T1INT0INT1P17P16P15P14P13P12P11/TP10/TY1C1030pF11.592MHZC1130pFVCC+12VD78550IC1A124148ND-1C830pC930p40VCCR11MOUT1OUT2 图3.1 CPU主电路、继电器电路及振动信号采集电路

控制主机为AT89S52单片机,该单片机价格低廉、功能强大、有广泛的应用开发基础,容易被技术人员接受。主控机负责接收传感器的报警信号并对信号进行分析处理、控制继电器和报警喇叭、通过AT命令对GSMMODEM进行信息读写。振动传感器采用ND-l型高灵敏振动位移传感器。它是一种集振动和位移测量于一身的全方位固态控制器件,将机械式振动传感器微型化,将振动体碳化并进行密封处理,对振动有很高的检测灵敏度,对周围环境的声音信号抑制并具有很强的抗干扰能力,其灵敏度通过电容可调。其工作性能更可靠。输出开关信号直接与TTL电路或者与单片机输入电路相连接,电路结构简单,输出阻抗高,静态工作电流小。

3.1.1 AT89C52

系统选用的单片机是ATMEL公司生产的AT89C52,其片内带有SK字节闪速可编程、可擦除寿命1000次程序存储器。该产品与工业标准8051中单片机完全兼容,并且还可支持两种软件可选的省电模式,工作时钟最高可达到24MHz。使实时控制、实时处理的功能更加完善,简化了硬件配置。AT89c52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(FO)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器。

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引脚功能说明:AT89C52的40个引脚,从功能上来看可分为下面三个部分 ①电源和时钟引脚 Vcc:电源端; GND:接地端;

XTAL1:振荡反相放大器及内部时钟发生器的输入端; XTAL2:振荡反相放大器的输出端。 ②控制线或其他电源的复用引脚 RET:复位输入端;

ALE/PROG:外部扩展电路低位字节地址允许锁存和EPROM编程输入端; PSEN:程序存储器外部取指控制信号;

EA/VPP:外部访问允许端和12V的编程允许电源; ③输入/输出引脚

PO:8位漏极开路双向FO口。外接存储器时,作为扩展电路低8位地址和总线复用口;

Pl:8位具有内部提升电阻的双向FO口;

P2:8位具有内部提升电阻的双向FO口。外接存储器时,作为扩展电路高位地址总线;

P3:8位具有内部提升电阻的双向FO口。P3口除了作为一般的FO口线外更重要的用途是它的第二功能; P3.0:RXD(串行输入口); P3.l:TXD(串行输出口); P3.2:INTo(外部中断0); P3.3:INTI(外部中断1); p3.4:To(定时器0外部输入); P3.5:Tl(定时器1外部输入);

P3.6:WR(外部数据存储器写选通); P3.7:RD(外部数据存储器读选通)。

AT89系列单片机的串行通信口可以工作于同步方式和异步方式,当工作于异步方式时,它具有全双工的操作功能,也就是说,它可以同时进行数据的发送和接收,串行口内部的接收器采用的是双缓冲结构,它能够在接收到第一个字节从接收寄存器读走之前就开始接收第二个字节(如果第二个字节接收完毕,而第一个字节仍然没有被读走,那将会丢失掉一个字节)。串行口的发送和接收操作都是通过特殊功能寄存器中的数据缓冲寄存器SBUF进行的。在SBUF的内部,接收寄存器和发送寄存器在物理结构上是完全独立的,如果将数据写入SBUF,数据会被送入发送寄存器准备发送,如果执行读SBUF指令,读出的数据一定会来自接收缓冲器。因此,CPU对SBUF的读写实际上是分别访问两个不同的寄存器,这两个寄存器的功能决不能混淆。

3.1.2 振动传感器

振动传感器能够对车体特殊频段的振动进行监测,在车体被外力破坏的情况可以产生警报。振动传感器采用ND-l 型高灵敏振动位移传感器。它是一种集振动和位移测量于一身的全方位固态控制器件,将机械式振动传感器微型化,将振动体碳化并进行密封处理,对振动有很高的检测灵敏度,对周围环境的声音信号抑制并具有很强的抗干扰能力,其灵敏度通过电容可调。其工作性能更可靠。输

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出开关信号直接与TTL电路或者与单片机输入电路相连接,电路结构简单,输出阻抗高,静态工作电流小。

VCCR11MIC1A12ND-1 U 0 t 图3.2 振动传感器

图3.2是用MOST非门电路组成的震动检测电路及其输出波形,其输出的波形是幅度相同的震动脉冲信号。该信号送到单片机,由单片机软件检测震动信号的真伪,通过脉冲宽度、脉冲数量判断震动的类型。

微型振动传感元件的内部结构,有一根金属棒架在两个电极中间,当无振动或倾斜时,传感器的导通电阻稳定,当检测到振动时碳棒发生振动,引起电极间导电电阻迅速增大并振动信号幅度成正比,从而触发电路。

微型振动传感元件是一种采用新型高灵敏度振动传感器,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、全密封式封裝可防水防尘等特点。

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