單片機的某汽車防盜系統設計研究

李海

摘要： 在本篇文章當中，主要就基于單片機的汽車防盜系統設計進行簡要的分析，將該系統放置在汽車的駕駛室內，一旦有人非法進入到了汽車當中，報警系統會立刻進行報警，并且能夠切斷汽車的點火電路，且可以撥打出預先存儲的電話號碼，或者是在未解除防盜功能的時候，車輛被拖行或者是離地的，振動傳感系統都會獲得信號并且送至單片機處理，如果達到了報警限度的話，就會出現蜂鳴報警，切斷汽車點火電路以及撥打報警電話等一系列行為，經研究發現，該系統在使用的過程當中，相較于以往的防盜系統出現的誤報情況會大大的減少。

Abstract： In this article， the main automobile anti-theft system based on single chip design brief analysis， place the system in the car driving indoor， if someone illegally enters into the car， the alarm system alarm immediately， and the ability to cut off the car ignition circuit， and can call out the pre-stored telephone number， or at the time of unwinding anti-theft function， vehicle towed line or from the ground， the vibration sensor system will receive the signal and sent to the microcomputer processing， if reached the alarm limit， can appear the buzzer alarm， cut off the ignition circuit and give a warning ring and a series of behavior， the study found that in the process of using this system， compared with the previous the misstatement cases of guard against theft system could be greatly reduced.

關鍵詞： 超聲波;震動傳感器;多普勒效應

Key words： ultrasonic;vibration sensor;doppler effect

中圖分類號：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0211-02

0? 引言

相較于專用處理器來說，單片機更加適合使用在嵌入式系統當中，所以單片機應用的非常的廣泛，事實上單片機現在已經成為了世界上數量最為多的一種計算機，現代人的社會幾乎每一個電子產品都有單片機，例如手機，電話和計算器，包括一些家用電器等等，而個人電腦當中可能會有為數不少的單片機在工作，汽車上一般來說會配置四十多部單片機，那些更加復雜的系統甚至可能會有數百臺單片機，由此便可看出，單片機的數量已經遠超其他pc機的綜合。

1? 單片機汽車防盜系統的方案設計

90年代后，伴隨著電子產品不斷的發展，單片機技術也得到了相應的提升，隨著inteli960系列，尤其是后期的arm系列的不斷的應用，32位的單片機迅速取代了過去的16位單片機，并且直接進入了主流市場當中，而傳統的八位單片機的性能也得到了一定的提升，處理能力要比過去提升了數百倍，就目前來看高端的三十二位單片機他的主頻率已經超過了300MHz，其性能甚至直追九十年代中期的專用處理器，普通型號的出廠已經低至一美元，最高端型號也就只有十美元。現如今，單片機系統已經不止能夠在裸機情況下使用了，大量的嵌入式系統使單片機能夠應用在全系列上，能夠進行核心處理的高端單片機甚至可以使用在windows系統當中。

1.1 系統總體設計方案

在該系統的硬件設計過程當中，主要以at89c2051作為研究的核心，由555定時器共同構成了超聲波發射電路，以lm567構成了超聲波接收電路，Cla-3振動傳感器構成振動檢測電路，蜂鳴報警器以及智能芯片構成了自動撥號電路，切斷電路是由繼電器構成的。在該系統當中，主要利用超聲波發射器發射出超聲波信號，該信號為40kHz，利用單片機來進行接收，如果收到的超聲波信號也是40kHz的話，那么接收器不會出現任何報警信號，但是一旦有人試圖破壞車窗或者是非法進入到車內當中，由于多普勒效應，移動物體所反射出來的超聲波就會出現偏移，那么接收回來的超聲波的頻率將不再是40kHz，一旦檢測器檢測到，出現了頻差，就會通過單片機發射出報警信號系統，就會出現蜂鳴以及完成自動撥號報警，同時本系統還可以通過振動傳感器將信號輸入到單片機當中，一旦達到了報警限度的話，單片機也會自動切斷點火電路。

1.2 控制模塊的設計

該系統主要利用單片機對于各個模塊進行系統控制，利用振動傳感器采集信號，并且通過單片機控制報警電路以及自動撥號報警，可以使用單片機發射信號或者是接收信號，這樣來確定是否要切斷點火電路。

2? 系統硬件設計

2.1 主控芯片簡介

主控芯片at89c2051屬于一種低電壓但是高性能的八位單片機，在該芯片當中，主要包含可反復擦寫的只讀flash程序存儲器以及隨時存儲數據的存儲器，器件使用的是ATMEL公司產的高密度器件，兼容MCS-51指令系統，在該芯片當中內置了八位中央處理器以及flash存儲單元，功能非常強大，能夠提供更多高性價比的應用。

AT89c2051屬于一個功能性非常強大的單片機，但是他只有20個引腳以及15個雙向輸入輸出，其中p1屬于一個非常完整的八位雙向口，兩個外中斷口，兩個16位編程計數器，兩個雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。

At89c2051的時鐘頻率可以是零，也就是說具備軟件的睡眠功能，系統的喚醒方式主要包括串行口以及外中斷口和ram等等，在進行喚醒之后，系統就進入了工作狀態。省電模式當中，ram將會被凍結，停止時鐘，所有功能都會停止，一直到系統被喚醒之后方可繼續工作。

2.2 超聲波發射與接受電路設計

超聲波屬于人耳無法聽見的一種聲波，它的頻率在20kHz及以上，能夠很好的使用到報警系統當中，一般來說，超聲波發生器可以分成兩個部分，一部分是電力方式產生，另外一部分就是使用機械方式來產生，在本次研究的報警系統當中，主要使用的是電氣方式的超聲波發生器，他的工作電壓是40kHz脈沖信號，該超聲波在運行的過程當中，實際上利用的是壓電晶體的諧振來進行工作的。在本系統當中，超聲波發生器主要包括兩個壓電晶片和一個共振板，一旦頻率等于壓電晶片的固有脈沖信號加在兩極時，壓電晶片就會出現共振的情況，并且帶動共振板來振動，直接產生了超聲波，如果兩電極之間沒有外加電壓的話，共振板所接收到的超聲波就是壓迫晶片的振動，把機械能轉換成電能，出現電信號，這個時候他就成為了一個超聲波接收器。

①發射電路。

超聲波的工作電壓脈沖是由555集成器構成的脈沖電路，555定時器的一個最大的優點就在于他的整個電路都非常的簡單，而且調整起來非常的方便，頻率也比較穩定，當頻率為40kHz的超聲波發送脈沖信號，直接驅動超聲波能器的時候，由該換能器的逆壓電效應形成超聲波，AT89c2051的p1.3管腳和555定時器的復位四腳是相連的，這個時候他們二者就能夠有效地控制整個脈沖的發射和停止。

②接收電路。

當超聲波換能器MA40EIR接收器和中心頻率超聲波信號相等的時候，由換能器會形成同頻電脈沖信號，但是這個時候的信號非常的弱，所以說接收換能器的輸出的信號只是有幾毫伏而已，因此所接收到的信號必須要經過放大調整才可以。

Cmos的總增益能夠達到60db以上，由于cmos電路的阻抗非常的高，所以說和超聲計數器是比較匹配的，Im567屬于一種鎖相環電路，它的五六腳外接的電阻和電容決定了內部震蕩的頻率，lm567的輸出端八腳能夠通過非門接單片機的p3.2腳，當lm567的輸入信號頻率并沒有落到真正的中心頻率上面的時候，也就是說這個時候有人非法進入到了車內當中，他的邏輯輸出端八腳就會直接發出報警信號，單片機在接收到信號之后就會進入到汽車的切斷服務當中，直接控制報警電路，并且切斷汽車的點火電路，讓汽車不能夠移動。

2.3 振動檢測模塊設計

車內所安裝的振動傳感器能夠對車內出現的特殊振動進行監測，在沒有解除防盜功能的時候對車輛進行拖行，或者是讓車輛離開地面，振動傳感器都能夠檢測到信號，并且將該信號傳遞給單片機，由單片機來控制，決定是否來報警，或者是采取一些其他的措施，振動傳感器可以使用Cla-3型高靈敏位移傳感器，這種傳感器屬于一種全方位的固態器件，可以有效的將機械振動傳感進行微型化，能夠把震動體炭化進行密封處理。對于振動有著非常強的靈敏度，而且針對于周邊的其它信號有著很強的抗干擾能力，它的靈敏度可以有效地通過電容來對其進行調整，它的功能性能非常的可靠，輸出開關信號直接和電路或者是單片機的輸入電路進行連接，整體結構非常簡單，輸出阻抗也比較高。

2.4 報警模塊設計

2.4.1 光電耦合器簡介

光電耦合器的工作原理就是在光電耦合器進行工作的過程當中，它的輸出端加電信號就會使其出現發光的情況，具體的發光強度取決于電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器之后就會產生光電流，受光器會把光電流從輸出端引出，這樣就能夠有效的實現電光電的轉換。

2.4.2 蜂鳴報警模塊工作原理

蜂鳴報警電路主要是由555定時器以及揚聲器共同構成的，系統在正常工作的過程當中，所輸出的是高電平，經反相器U4A之后為低電平，這個時候555定時器是不工作的，而且揚聲器也并不發聲，一旦接收到報警信號之后，中心芯片就會通過中斷服務使其輸出低電平經與門和反相器U4之后變成高電平，這個時候，555定時器開始工作，并且讓揚聲器發出報警的聲音，這個時候蜂鳴報警電路還有一個特點，即便是汽車的蓄電池被非法人員卸下，也可以完成報警，這是因為報警電路使用的電源是自備電源，所以說即便是偷車賊把蓄電池卸下，汽車也不會受到任何影響。

2.4.3 智能撥號報警模塊簡介

撥號模塊是集DTMF信號接收以及信息的存儲跟發送為一體的一種通訊電路模塊，當中主要設置了單片機以及撥號管理系統，能夠為用戶提供多種型號的輸入輸出端口，可以有效地在安防警報以及信號采集，包括自動化控制當中進行靈活的應用。

3? 結束語

在本篇文章當中，主要通過對于at89c2051的控制，結合傳感器技術以及智能芯片技術，基本的完成了汽車防盜系統的簡單的設計，汽車在遭遇危險的時候，可以通過單片機完成蜂鳴報警以及自動撥號報警，可以有效地防止汽車被盜。

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