《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于LPC930單片機的雙向汽車防盜器的設(shè)計
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摘要: 汽車目前是人類主要的交通工具,,也是現(xiàn)代文明的標志。全世界每年汽車銷量達6000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
Abstract:
Key words :

     汽車目前是人類主要的交通工具,,也是現(xiàn)代文明的標志。全世界每年汽車銷量達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:機械式,、網(wǎng)絡(luò)式和電子式,。機械式防盜原理是用機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,功能強大,,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,。當汽車遭到外界侵擾時,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的雙向電子式汽車防盜系統(tǒng),,由主機和遙控器兩部分組成。遙控器由車主隨身攜帶,,主機置于車內(nèi)檢測報警信號源,,自定義兩者間利用無線收發(fā)模塊進行半雙工通信。

  1 主機的硬件設(shè)計

  主機置于車內(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,。

 主機的系統(tǒng)框圖

圖1 主機的系統(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)致汽車喇叭報警30 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,,主機便進入報警狀態(tài),。檢測電路如圖2所示,,圖中A點接邊門,B點接單片機,。當邊門關(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,向單片機產(chǎn)生一個低電平信號,,單片機控制報警輸出電路報警,。

 邊門檢測電路圖

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,主機進入報警狀態(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,。當檢測到振動時,,A變?yōu)榈碗娖剑珼1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)榈碗娖健1兩端電壓不能跳變,,因而利用此特性將振動產(chǎn)生的低電平毛刺脈沖過濾,,確保準確檢測振動跳變信號。 

振動檢測電路圖

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,。當主機處于報警狀態(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,。當單片機輸出高電平時,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起到分流保護作用,。當三極管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Q1和Q2作用,,當Q1集極電壓未超過上限時,RU1不會導(dǎo)通,,但當Q1集極過壓時,,RU1自動導(dǎo)通,避免Q1在過壓時損壞,。

 報警輸出模塊

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,,接收主機傳來的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給LPC930進行處理。遙控器部分的系統(tǒng)框圖如圖5所示,。

 遙控器部分的系統(tǒng)框圖

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,。

  模塊的系統(tǒng)框圖

圖6 模塊的系統(tǒng)框圖

  3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

  3.1 主機軟件設(shè)計

  主機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。

 總體的流程框圖

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、信號強度檢測等附加功能,。軟件設(shè)計流程圖如圖8所示,。

  軟件設(shè)計流程圖

圖8 軟件設(shè)計流程圖

  4 結(jié)語

  本系統(tǒng)以單片機為主控件,采用自定義的通信協(xié)議,,實現(xiàn)主機與遙控器間的半雙工通信,,從而達到了防盜報警的功能。遙控器控制主機的狀態(tài),,可與主機同步報警,;主機可檢測多個觸發(fā)源實現(xiàn)主機自身和遙控器遠程報警,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,、可靠性高、功耗低等特點,。
 

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