關鍵詞:STC89C52單片機;主動式防盜系統;Proteus仿真中圖分類號:U462 收稿日期:2025-04-20 DOI:10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.08.029
Design and Simulation of Active Vehicle Anti-theft System Based on STC89C52 Microcontroller
Yuan Yongchao Chen Jinshuo Zou Quanhua Zhou Lekai Liang Tengfang Guangdong Mechanicalamp; Electrical Polytechnic,Guangzhou 51o550,China
Abstract:Aimingatthesecurityriskscausedbycarowners'negligencethattraditionalvehicleanti-teftsystemfailtoadres, thispaperdesigsanactiveveicleanti-theftsystembasedontheTC89C52microcotrollr.Byintegatingvibrationinfraredsos, GPS/GSMmodules,andlimitswitches,thesystemachieves intrusiondetectionandwindowstatus monitoring.Whenabnomalvibrationrpersonelapproachisdetected,thesystemtriggrsaudio-visualalarmsandpusheslocationiformationtotheowner'sobile phone.Ifwindosareleftopen,thesystemactivelyremindsforprocesing.HardwaresimulatiobasedoProteusverifiedtereliabilityofmulti-modulecollborativeoperation.Experimentsprovethatitcanefectivelyrducetheftrisscausedbyownerngligence, combining lowcost with high practicality,providing an innovative solution for intelligentanti-theft technology.
Key words:STC89C52 microcontroller;Active anti-theft system;Proteus simulation
1前言
隨著科技的發展,汽車已成為日常生活的重要工具,但隨之而來的盜竊問題仍威脅社會安全[1]。盡管防盜技術從機械式、電子式逐步升級至芯片式和網絡式,但犯罪手段不斷演變,現有系統難以應對車主疏忽或新型盜竊方式[2-3]。因此,結合嵌入式技術,開發基于單片機的主動式防盜系統愈發迫切。
2系統的整體設計及思路
2.1防盜系統的整體設計
在該汽車防盜系統中,以STC89C52單片機為核心,由晶振電路、電源電路和復位電路組成的單片機最小系統,聯合GPS定位模塊、GSM通信模塊、振動傳感器、人體紅外傳感器和限位開關組成的汽車防盜系統[4-5]。
2.2硬件設計的整體思路
該設計以STC89C52單片機為汽車防盜系統的核心,通過單片機最小系統配合GPS模塊、紅外傳感器、門把手振動傳感器、車窗到位開關等進行防盜檢測[6]。
該系統擁有兩種功能:
a.車輛入侵檢測。鎖車后,車門紅外傳感器檢測到人員靠近即發送車輛定位至車主手機,車主可手動報警。若車門振動超標則自動觸發聲光報警;若僅靠近未觸發振動,車主可依據定位信息決定是否報警。
b.車輛主動提醒。車輛主動提醒功能,當車主忘記鎖窗時,車窗上的限位開關檢測車窗是否到位,不到位就進行車輛聲光報警,主動提醒車主。
3系統硬件選擇
a.單片機模塊。STC89C52是STC公司產的低功耗8位微控制器,兼容8051指令,工作電壓3.3~5.5V,頻率 0~40MHz ,內置4KEEPROM,配備32個高電平默認I/O口,適用于嵌入式系統開發[8]。
b.GSM模塊。GSM模塊選用SIM900A,支持語音通話、短信收發及數據傳輸,通過串口/USB與微控制器連接,需5V電源供電。采用AT指令集實現移動通信,上電初始化后聯網,用戶可通過指令控制其功能,實現遠程通信與數據傳輸[9]。
c.紅外人體檢測模塊。HC-SR50紅外模塊支持全自動感應,當人體進入感應范圍時,輸出高電平,當人離開后,則會延遲轉為低電平。具備兩種觸發模式:不可重復模式下,高電平輸出后延遲結束自動關閉;可重復模式下,人體持續活動則維持高電平直至離開。內置2.5s默認封鎖時間,每次感應后進入封鎖期,其間屏蔽新信號,確保抗干擾能力。
d.振動傳感器模塊。SW-18010P振動傳感器采用高靈敏度常開型震動開關,無震動或強度不足時DO輸出高電平,超過閾值則轉為低電平[10]。數字輸出(0/1)直連單片機檢測震動,適用于報警系統、智能設備等場景。模塊配備M3安裝孔便于固定,內置可調電位器優化靈敏度,工作電壓3.3~5V,兼容主流單片機。驅動能力達 15mA ,輸出信號穩定純凈,模擬輸出端為空腳設計,專用于數字信號檢測。
e.GPS模塊。NEO-6M作為高精度GPS模塊,支持導航、測量及追蹤應用。內置陶瓷天線與20.5dB高增益LNA芯片,搜星快速穩定,兼容3.3~5V單片機系統。具備串口參數配置功能,IPX接口可擴展有源天線,掉電后由可充電電池維持星歷數據,適應復雜環境需求。
4系統軟件設計
系統軟件主程序流程圖見圖1。在系統上電前,先進行紅外閾值和振動閾值的設定,當系統上電后,單片機對所設定的閾值進行處理,并反饋在LCD1602液晶顯示屏上。通過調節紅外值與振動值的高低來模擬陌生人距離車輛的遠近以及車門振動的強弱,單片機根據串口反饋的信號判斷是否超過所設定閾值[7]。
如果系統反饋的紅外值低于所設定的閾值,則單片機會控制GSM模塊將定位信息發送至車主手機,此時可以通過模擬按鍵進行報警,蜂鳴器響,當按鍵彈起時電平反轉,聲光報警結束。
如若紅外傳感器在車輛范圍內檢測到人后,會使該模塊進入高電平狀態即激活狀態,此時如果車門振動強于所設定閾值,振動傳感器會由高電平轉為低電平,紅外傳感器處于高電平,二者都處于工作狀態,則直接觸發聲光報警。當車窗未鎖止時,紅外傳感器檢測到后單片機會根據串口反饋的信號控制GSM模塊向手機發出信息,提醒車主主動返回車輛,將車窗閉鎖。
圖1系統軟件主程序流程圖
5系統仿真操作
a.進人Proteus軟件,點擊字母P,在搜索欄中搜索AT89C51型號單片機,點擊確定,再依次添加CRYSTAL晶振、CAP電容、BUTTON按鈕、RES電阻和CAP-ELE通用電解電容,然后點擊“元件模式\"將所需要元器件引腳連接,從而完成單片機最小系統的連接。
b.再次點擊字母P,在搜索欄中搜索ADC0832型號的A/D轉換器,進行相應引腳連接,用于將數字信號轉換成電信號/模擬信號。
c.點擊大寫字母P,在搜索欄中搜索RESPACK-8型號的排阻,進行相應引腳連接。
d.在選項欄最左側,正數第14位、逆數第9位可以找到“虛擬儀器模式”,點擊之后,在元器件欄里選擇\"VIRTUALTERMIN”即可找到虛擬終端機,進行相應引腳連接,模擬車主手機接收短信,提醒車主車輛狀態。
e.由于該設計需要聲光報警模塊,因此,點擊字母P,搜索RES電阻、BD136通用三極管、BUZZER按鈕和LED-RED紅色指示燈,進行相應引腳連接。
f.點擊字母P,搜索POT-HG滑動變阻器元件,進 行相應引腳連接。
g.增加手動報警模塊,模擬車主通過手機進行報警,車主在得知車輛定位信息后,可以自主選擇報警與否。
h.增加限位開關,用于檢測車窗是否到位,同時紅外傳感器檢測后,是否能夠報警,用于模擬車輛車窗是否到位。
i.加人LCD1602液晶顯示屏,完成所有元器件的連接。通過LCD1602的數值可直觀地感受是否有人入侵車輛與是否拉動車門。
6系統仿真結果
在Proteus中初始設定紅外傳感器閥值為 20m (可調節),振動傳感器閾值為40(可調節)。當陌生人靠近車輛在 20m 以內即低于設定閾值時,模擬手機接收車輛定位信息,此時,通過按鍵模擬車主手機接收定位信息選擇是否報警按鈕。
從圖2中可以看到,在發送定位信息后,車主主動按下報警按鈕時,燈光亮起,蜂鳴器響起,實現聲光報警,威懾犯罪分子或者陌生人遠離車輛。
圖2模擬車主主動按下報警按鈕
如果當陌生人靠近車輛后,手機收到車輛定位信息,犯罪分子主動觸碰車門,車輛自主進行聲光報警。從圖3中可以看出LCD1602顯示屏中的振動值明顯超過所設定的振動閾值,此時燈光亮起,蜂鳴器響。
在本防盜系統中增加限位開關,進行車窗檢測和報警。當限位開關閉合,則模擬車窗并未關閉到位,此時,從圖4中可以看出,當車主遠離車輛超過 20m 時,紅外傳感器檢測到后,向手機發送報警信息“warming”,主動提示車主車窗并未關閉。
圖3模擬車輛自主聲光報警
圖4模擬車主忘記鎖窗
7結語
本文針對傳統汽車防盜系統依賴被動檢測、無法預防車主疏忽的缺陷,設計了一種基于STC89C52單片機的主動式防盜系統。系統融合振動傳感器、紅外傳感器、GPS/GSM模塊及限位開關,實現入侵檢測與車窗狀態主動監測:當檢測到異常振動或人員靠近時觸發聲光報警并發送定位信息至車主;若車窗未關,則通過限位開關主動提醒車主。硬件設計采用Proteus仿真驗證,軟件流程集成多傳感器邏輯判斷與通信控制。
實驗證明,系統可快速響應入侵事件,并有效降低因車主疏忽引發的盜竊風險。該設計結合主動與被動防盜功能,填補傳統系統漏洞,為智能汽車安全技術提供了低成本、高可靠性的解決方案。
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作者簡介:
袁永超,男,1981年生,副教授,研究方向為汽車性能優化及仿真測試。