基于单片机的汽车防盗报警系统设计

第 1 页 共 41 页 基于单片机的汽车防盗报警系统设计 本设计以单片机AT89S52作为控制核心，从单片机最小系统设计、防人接近热释电检测电路的设计、玻璃防震、车身防击的振动检测电路的设计、防车门开启检测电路的设计、防接近驾驶座电路、汽车点火闭锁电路的设计、无线遥控电路及无线报警电路的设计等几个方面出发，详细研究和设计了汽车防盗报警器的各个部分内容，设计了单片机及其外围电路，并结合一套经典的程序算法。给出了一套合理的汽车防盗报警器软硬件解决方案。 随着我国改革开放以来，人们生活水平不断提高，汽车越来越成为人们生活中不可缺少的一部分，从世界上第一辆T型福特车被盗开始，偷车已成为现今社会里最常见的犯罪行为之一，这已成为一个严重的社会问题。随着汽车数量的增多，车辆被盗的数量也逐年上升，这给社会带来极大的不安定因素，担心爱车被盗，成为困扰汽车用户第一位的难题。 据统计，目前汽车失窃案发最多的是美国，每年有150万辆汽车被盗，即每隔20秒就有一辆车被盗；香港每年也有4000辆高级轿车失窃。从国内情况看，近几年盗窃汽车案件不断增多，据统计2002年全国发生盗车案件10万多起，平均每天被盗300多辆车，并且近几年还在继续增加，上升势头越来越猛。

1.1 汽车防盗报警器的发展趋势 随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车的段，人们研制开发了不同方式结构的防盗器。 第一代是机械式防盗器。主要分为方向盘锁和排挡锁两大类。它主要是靠锁定离合、制动、油门或转向盘、变速挡来达到防盗的目的，但只防盗不报警。其优点是价格便宜，安装简便。缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。有时车主会给车辆装上数种机械式的防盗器，据业内人士介绍，这样做可以在一定程度上吓阻盗车贼，或增加盗贼被发现的可能性。 此类产品防盗性能极低，现在市面上已经很少单独使用。 第二代是电子式防盗器。为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。它主要靠锁定点火或起动来达到防盗的目的，同时具有防盗和声音报警功能。遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠方便，可带有振动侦测门控保护及微波或红外探头等功能。现在市场上还出现有双向功能的电子防盗器，这种防盗器在一定距离内不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主，例如哪一侧的车门被开启或车窗玻璃破坏等。但是这类防盗器普遍存在误报警现象，而且也没有根本上解决车辆丢失问题。此类防盗器具有一定的防盗功能，超出有效距离和无人看管时，其防盗功能也将丧失贻尽。 第 2 页 共 41 页

第三代是芯片式数码防盗器。它多数用于汽车原配防盗器，虽然解决了第二代防盗器的防解码功能，但还是摆脱不了距离的限制。小偷手段的升级，所以很多装有原配防盗器的汽车被盗走，包括高挡轿车如宝马、奔驰也时有被盗走的报道。 第四代是网络防盗系统。GPS系统全称为“全球卫星定位系统”。其主要用于汽车的导航与定位而衍伸出来的辅助防盗功能，它的优点是可以实时了解集团车队内每台车辆所处位置，以便有效监督。它主要是车辆被盗后通过服务中心来控制或定位来寻获车辆，是在警情发生后的“追盗”手段。GPS防盗的缺陷主要有：一是没有建立卫星定位地面监控中心的地区GPS无法工作；二是由于卫星数量有限，信息扫描覆盖存在一定“盲区”，从而使监控实际上经常处于间断“丢失”状态；三是价格一般都在数千元以上，而且每年还得支付几百至上千元的服务费，使车主增加额外负担，令普通百姓望而却步。因其是通过信息报警、网络覆盖不全和警情传达不直接，使其防盗性能大大降低，所以装了GPS汽车被盗屡屡发生。

1.2汽车防盗报警器的设计要求 汽车防盗报警器通过多个方面的信号检测电路感知汽车是否有坏人接近、是否受外力冲击、是否有人开启车门、是否有人接近驾驶座等。系统能够通过遥控器按键操作设置布防和解除布防状态。在系统处于布防状态下时，系统将启动发动机点火闭锁电路，防止发动机被点火。当有任一路检测电路检测到报警信号时，系统将发出声光报警，并且报警信号能够通过无线发射，用户所持的微型遥控器接收报警信号,遥控器也将发出声光报警信号，提醒车主注意。 具体的设计要求包括： 1、汽车玻璃振动、车受外力冲击,触发报警。 2、人体接近驾驶座距离<100mm,触发报警。 3、人体接近汽车<1ｍ,触发报警。 4、车门与门框距离>5mm,触发报警。 5、车主可以在一定的范围接受到报警信号。报警信号发射距离>200m,用户 所持的微型遥控器接收报警信号，发出声光报警信号。 本设计以单片机作为控制核心，需要设计单片机最小系统设计、防人接近检测电路的设计、玻璃防震、车身防击的检测电路设计、防车门开启检测电路的设计、防接近驾驶座电路、汽车点火闭锁电路的设计、无线遥控电路及无线报警电路的设计等，需要设计单片机及其外围电路，完成系统硬件设计和软件编程。 第 3 页 共 41 页

第二章 系统的总体设计 汽车防盗报警器以单片机AT89S52作为控制核心，电路的总体结构主要包括单片机最小系统、防人接近检测电路、玻璃防震、车身防击的检测电路、防车门开启检测电路、防接近驾驶座电路、汽车点火闭锁电路、无线遥控电路以及无线报警电路等。

2.1 各检测模块电路方案的确定 2.1.1 人接近汽车检测传感器—热释电传感器 本设计检测人接近汽车的传感器采用热释电传感器。任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。热释电红外探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数米到数十米。 热释电红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是8～14μm，人体辐射的红外峰值波长约为10μm，正好在范围以内。 2.1.2 车身冲击振动检测传感器—压电陶瓷传感器 某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。 利用压电传感器的这个效应，可以做成用于检测振动的传感器。本设计玻璃振动、车身振动的检测传感器采用压电陶瓷传感器。 2.1.3 车门开启检测传感器—干簧管 本系统中车门开启检测采用干簧管与永磁铁的配合。干簧管是一种磁敏的特殊开关。它通常由两个或三个既导磁又导电材料做成的簧片触点，被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭接点。 第 4 页 共 41 页

当永久磁铁靠近干簧管时，或者由绕在干簧管上面的线圈通电后形成磁场使簧片磁化时，簧片的接点就会感应出极性相反的磁极。由于磁极极性相反而相互吸引，当吸引的磁力超过簧片的抗力时，分开的接点便会吸合;当磁力减小到一定值时，在簧片抗力的作用下接点又恢复到初始状态。这样便完成了一个开关的作用。因此可以作为传感器用于计数，限位等等。将其装在车门上，可作为汽车车门开启的检测的传感器。 2.1.4 接近驾驶座检测传感器—多普勒效应传感器 本设计中接近驾驶座的检测传感器采用多普勒效应传感器。多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。多普勒认为，物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象都存在多普勒效应。 RD627 是一种新颖的多普勒效应传感器件, 是利用超声波传播的多普勒效应而制成的一种传感器,它能将物体移动时的位移信号转换成相应的电信号。该器件可广泛应用于各种自动灯具、自动门及防盗报警器等方面。本设计采用多普勒效应传感器RD627安装在汽车驾驶座附近，用于人接近驾驶座的检测。

2.2 电路总体设计方案的确定 综合以上的考虑，汽车防盗报警器采用四种方式进行报警信号的检测：防止人接近汽车的检测电路采用热释电传感器；玻璃撞击、车身冲击振动检测采用压电陶瓷传感器；汽车车门的异常开启检测传感器采用干簧管作为传感器；接近驾驶座检测电路采用多普勒效应传感器。这几种检测电路监测汽车内外的安全状态，并送入单片机进行综合处理。有任一路检测电路检测到报警信号时，系统将发出声光报警，这就需要设计声光报警电路。系统能够通过遥控器按键操作设置布防和解除布防状态，这就需要设计遥控编码发射和接收解码电路。此外，主机的报警信号需要能够通过无线发射，用户所持的遥控器要接收报警信号,遥控器也将发出声光报警信号，需要设计报警信号的编码发射电路和接收解码电路以及遥控器上的声光报警信号。系统的主机部分总体设计框图如下图所示。