摘要：設(shè)計了一種雙向汽車防盜器。該防盜器由主機和遙控器組成,，采用半雙工通信方式,。主機可檢測車身內(nèi)的多個觸發(fā)源，實現(xiàn)防盜自動報警,，并通知遙控器進行遠程報警,。此外主機還能完成遙控器設(shè)定的車門自動上下鎖、報警自動恢復,、報警緊急解除等功能,。使用自定義的無線通信協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸采用PWM編碼,，并使用FSK調(diào)制和解調(diào),。該防盜器具有實時性強、可靠性高,、功耗低等優(yōu)點,。
關(guān)鍵詞：汽車防盜器；半雙工通信,；單片機,；FSK調(diào)制和解調(diào)

0 引言
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,。

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。

    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?，D1導通，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,，確保準確檢測振動跳變信號,。
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就會自動導通,，避免Q1因過流而導致?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不會導通,，但當Q1集極過壓時,，RU1自動導通,，避免Q1在過壓時損壞,。

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。
    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,。

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,。

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,，數(shù)據(jù)的接收為第二響應，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,。

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、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,。