汽車目前是人類主要的交通工具，也是現(xiàn)代文明的標(biāo)志,。全世界每年汽車銷量達(dá)6 000多萬,，保有量已超過5億輛。用車越多被盜的汽車也越多,，因此汽車防盜已成為一個重要的社會問題,，它已經(jīng)與安全、環(huán)保,、節(jié)能三者一起被列為汽車技術(shù)發(fā)展的四大課題。
汽車防盜設(shè)備按其結(jié)構(gòu)與功能可分三大類：機(jī)械式,、網(wǎng)絡(luò)式和電子式,。機(jī)械式防盜原理是用機(jī)械鎖鎖住汽車上某一結(jié)構(gòu)，如變速器,、方向盤等,。該類防盜器安裝簡便，價格便宜,，但其體積較大,，且該類防盜設(shè)備只防盜不報警，無法確保防盜,。網(wǎng)絡(luò)式防盜主要依靠社會的公共網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控車輛的行駛,，如GPS定位系統(tǒng)、GSM或GPRS等,，該類防盜器技術(shù)先進(jìn),，功能強(qiáng)大，但價格較高,，需要支付服務(wù)費,，而且通信信號容易受到干擾，使防盜性能降低,。電子式防盜器是目前汽車市場上最為流行的防盜裝置,，利用鑰匙中的無線電發(fā)射芯片與車身內(nèi)的ECU通信即可實現(xiàn)單向甚至雙向報警。當(dāng)汽車遭到外界侵?jǐn)_時,，在附近的車主能通過隨身攜帶的鑰匙上的顯示屏了解汽車的狀況,，但其缺點是誤報率較高。
本文給出了一種基于單片機(jī)的雙向電子式汽車防盜系統(tǒng),，由主機(jī)和遙控器兩部分組成,。遙控器由車主隨身攜帶，主機(jī)置于車內(nèi)檢測報警信號源,，自定義兩者間利用無線收發(fā)模塊進(jìn)行半雙工通信,。
1 主機(jī)的硬件設(shè)計
主機(jī)置于車內(nèi),，由MCU、電源,、傳感器輸入,、高頻模塊、報警輸出五大模塊組成,，系統(tǒng)框圖如圖1所示,。主控制器MCU采用LPC930，用于檢測傳感器的觸發(fā),，并產(chǎn)生報警信號,；同時更新遙控器的狀態(tài)實現(xiàn)同步報警。由于傳感器輸入模塊中需要12 V的直流電壓,，而LPC930工作電壓在2．4～3．6 V之間,，固在電源模塊中利用SPX1117穩(wěn)壓器產(chǎn)生3．3 V的直流電壓。聲音報警控制電路采用RT0100電路,，RT0100是一個可以產(chǎn)生單一報聲的晶體電路,，采用CMOS技術(shù)制造，內(nèi)建RC振蕩電路,，工作電壓為2～5 V,，低靜態(tài)電流。
圖1 主機(jī)的系統(tǒng)框圖
1．1 傳感器模塊設(shè)計
傳感器模塊包括邊門檢測電路,，振動檢測電路,。在各種報警觸發(fā)時，均導(dǎo)致汽車?yán)葓缶?0 s,，方向燈閃爍,，車輛熄火無法啟動。報警完成后,，防盜系統(tǒng)自動回到報警前的狀態(tài),。若短時間內(nèi)連續(xù)檢測到同一傳感器被觸發(fā)，防盜系統(tǒng)只報警4 min后自動停止報警,。直到其他傳感器被觸發(fā)時重新檢測所有檢測點,，此時仍檢測到同一傳感器被觸發(fā)，再次報警4 min,。
1．1．1 邊門檢測電路
在主機(jī)處于警戒狀態(tài)時,，用邊門檢測電路檢測邊門是否被打開。若邊門被無故打開,，主機(jī)便進(jìn)入報警狀態(tài),。檢測電路如圖2所示，圖中A點接邊門,，B點接單片機(jī),。當(dāng)邊門關(guān)閉,，由于二極管D2反向截止，B點被充電至高電平,。當(dāng)邊門被打開,，A點變?yōu)榈碗娖剑O管D2導(dǎo)通,，繼電器開關(guān)接地,，C1和R2組成的RC電路迅速放電，B點被拉為低電平,，向單片機(jī)產(chǎn)生一個低電平信號,，單片機(jī)控制報警輸出電路報警。
圖2 邊門檢測電路圖
C2用于過濾低電平毛刺脈沖,，避免系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作,。二極管D1和繼電器線圈組成泄放電路，當(dāng)邊門被關(guān)上后,，由于繼電器線圈存在電感,，通過D1將剩余電荷泄放,。
1．1．2 振動檢測電路
在主機(jī)處于警戒狀態(tài)時,，振動檢測電路用于檢測外界干擾是否造成車身損壞，若外界的干擾導(dǎo)致的車身振動超出車身所能承受的限度,，主機(jī)進(jìn)入報警狀態(tài),。電路圖如圖3所示，其中A點接振動檢測傳感器,，B點接單片機(jī),。當(dāng)檢測到振動時，A變?yōu)榈碗娖?，D1導(dǎo)通,，C1和R2組成的RC電路通過D1迅速放電，使得B點迅速變?yōu)榈碗娖?。C1兩端電壓不能跳變,，因而利用此特性將振動產(chǎn)生的低電平毛刺脈沖過濾，確保準(zhǔn)確檢測振動跳變信號,。
圖3 振動檢測電路圖
1．2 報警輸出模塊
報警輸出模塊除了簡單的喇叭跟車燈的聲光報警外,，還采用了熄火輸出控制電路。當(dāng)主機(jī)處于報警狀態(tài)時,，使車輛熄火,，無法啟動。電路圖如圖4所示,，其中A點接熄火輸出控制器,，B點接單片機(jī),。當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時，三極管Q1導(dǎo)通,，A點變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生熄火輸出信號，汽車不能啟動,。三極管Q2起到分流保護(hù)作用,。當(dāng)三極管Q1射極電流超過上限時，Q2就會自動導(dǎo)通,，避免Q1因過流而導(dǎo)致?lián)p壞,。壓敏電阻RU1起到保護(hù)Q1和Q2作用，當(dāng)Q1集極電壓未超過上限時,，RU1不會導(dǎo)通,，但當(dāng)Q1集極過壓時，RU1自動導(dǎo)通,，避免Q1在過壓時損壞,。
圖4 報警輸出模塊
2 遙控器硬件設(shè)計
遙控器部分由MCU、無線收發(fā)模塊,、電源,、鍵盤、報警模塊組成,。以LPC930作為核心器件控制周圍的各模塊運行,。以TDA5255為核心的無線收發(fā)模塊，接收主機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給LPC930進(jìn)行處理,。遙控器部分的系統(tǒng)框圖如圖5所示,。
圖5 遙控器部分的系統(tǒng)框圖
無線收發(fā)模塊由天線、高頻發(fā)送,、高頻接收,、TDA5255四部分組成。TDA5255芯片是德國Infineon公司生產(chǎn)的有著強(qiáng)大功能的低功耗的FSK／ASK單片收發(fā)芯片,，工作在433～435 MHz頻段,，具有FSK／ASK調(diào)制和解調(diào)功能。集成度高,，有完整的VCO(壓控振蕩器)和PLL(鎖相環(huán))合成器,、FSK調(diào)制器、RSSI的限制器,、FSK解調(diào)器,、數(shù)據(jù)濾波器、數(shù)據(jù)分割器等，減少了外圍電路的設(shè)計,。更重要的是該芯片具有節(jié)電模式功能,，可通過不同方式設(shè)置節(jié)電模式，符合遙控器低功耗的要求,。模塊的系統(tǒng)框圖如圖6所示,。
圖6 模塊的系統(tǒng)框圖
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3．1 主機(jī)軟件設(shè)計
主機(jī)的軟件部分主要包括無線數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)處理并回傳,、傳感器檢測,、報警輸出并回傳四部分組成，要處理的狀態(tài)和功能有20余種,，并且做到實時性,，能與遙控器有很好的交互性，用兩個變量STATUS和D-STATUS分別來存儲系統(tǒng)和報警的狀態(tài),，根據(jù)狀態(tài)來跳轉(zhuǎn),，總體的流程框圖如圖7所示。
圖7 總體的流程框圖
3．2 遙控器軟件設(shè)計
遙控器軟件設(shè)計以按鍵作為第一響應(yīng),，數(shù)據(jù)的接收為第二響應(yīng),，除了數(shù)據(jù)的傳輸、報警,、按鍵設(shè)防,、解除等功能外，還需要有音樂產(chǎn)生,、低電壓檢測,、低功耗控制,、信號強(qiáng)度檢測等附加功能,。軟件設(shè)計流程圖如圖8所示。
圖8 軟件設(shè)計流程圖
4 結(jié)語
本系統(tǒng)以單片機(jī)為主控件,，采用自定義的通信協(xié)議,，實現(xiàn)主機(jī)與遙控器間的半雙工通信，從而達(dá)到了防盜報警的功能,。遙控器控制主機(jī)的狀態(tài),，可與主機(jī)同步報警；主機(jī)可檢測多個觸發(fā)源實現(xiàn)主機(jī)自身和遙控器遠(yuǎn)程報警,，并能完成遙控器設(shè)定的車門自動上下鎖,、報警自動恢復(fù)、報警緊急解除等功能,。經(jīng)測試,，本系統(tǒng)具有實時性強(qiáng)、可靠性高、功耗低等特點,。