自制-基于單片機汽車報警器的畢業(yè)設計

高等職業(yè)學校高等職業(yè)學校 畢畢業(yè)業(yè)設設計計 姓 名： 學 號： 系 部： 專 業(yè)： 機電一體化機電一體化 設計題目： 基于單片機汽車報警器的設計基于單片機汽車報警器的設計 指導教師： 職 稱： 高級講師高級講師 2012 年 5 月 高等職業(yè)學校畢業(yè)設計 任 務 書 系部 系 專業(yè)年級 班 學生姓名 任任務務下下達達日日期期： 2 20 01 11 1 年年 1212 月月 1919 日日 畢業(yè)設計日期：畢業(yè)設計日期： 20112011 年年 1212 月月 1919 日至日至 20122012 年年 5 5 月月 1919 日日 畢業(yè)設計題目：畢業(yè)設計題目：基于單片機汽車報警器的設計 畢業(yè)設計專題題目：畢業(yè)設計專題題目： 畢業(yè)設計主要內容和要求：畢業(yè)設計主要內容和要求： 內容：內容：本設計利用各種傳感器對警情和汽車各部分設備進行檢測，通過遙控實現汽車 防盜報警設防和撤防。當報警器處于設防狀態(tài)時，若警情采集電路采集到警情信號時， AT89S51 立即接通報警驅動電路實現聲光報警，同時 AT89S51 通過無線信號發(fā)射電路發(fā) 給車主報警信號，并切斷點火系統(tǒng)的電源。車輛行駛中，對汽車各部分各系統(tǒng)工作狀況 進行自動檢測，當汽車設備出現不正常時，單片機根據傳感器檢測到各種警情信號分別 進行報警，提醒車主進行處理，避免事故發(fā)生。 要求：要求：本設計要求利用各種傳感器對警情和汽車各部分設備進行檢測，通過遙控實 現汽車防盜報警設防和撤防。當報警器處于設防狀態(tài)時，若警情采集電路采集到警情信 號時，AT89S51 立即接通報警驅動電路實現聲光報警，同時 AT89S51 通過無線信號發(fā)射 電路發(fā)給車主報警信號，并切斷點火系統(tǒng)的電源。 當汽車被盜或相應系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以通過遙控電路，防盜檢測電路，輪胎欠壓 檢測電路，點火系統(tǒng)電源切斷電源進行報警。 系主任簽字： 指導教師簽字： 高等職業(yè)學校畢業(yè)設計 指導教師評閱書 指導教師評語（基礎理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內容的理論 依據和技術方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存 在問題；是否同意答辯等）： 。 成 績： 指導教師簽字： 年 月 日 高等職業(yè)學校畢業(yè)設計 評閱教師評閱書 評閱教師評語（選題的意義；基礎理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解決實際問 題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成 績；存在問題；是否同意答辯等）： 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 高等職業(yè)學校畢業(yè)設計 答辯及綜合成績 答答 辯辯 情情 況況 回 答 問 題 提 出 問 題 正 確 基本 正確 有一般性 錯誤 有原則 性錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 系部領導小組綜合評定成績 系部領導小組負責人： 年 月 日 摘 要 隨著科學技術的進步，為對付不斷升級的盜車手段和交通事故的曾多，人 們研制開發(fā)了不同方式的防盜器和報警器。 本文介紹了基于單片機的汽車多功能報警器的設計。系統(tǒng)利用各種傳感器 對警情和汽車各部分設備進行檢測，通過遙控實現汽車防盜報警設防和撤防。 當報警器處于設防狀態(tài)時，若警情采集電路采集到警情信號時，AT89S51 立即 接通報警驅動電路實現聲光報警，同時 AT89S51 通過無線信號發(fā)射電路發(fā)給車 主報警信號，并切斷點火系統(tǒng)的電源。車輛行駛中，對汽車各部分各系統(tǒng)工作 狀況進行自動檢測，當汽車設備出現不正常時，單片機根據傳感器檢測到各種 警情信號分別進行報警，提醒車主進行處理，避免事故發(fā)生。 關鍵詞：AT89S51 ；傳感器 ；遙控模塊 ；報警 目目 錄錄 1 1 引言引言.1 2 2 汽車多功能防盜報警器總體方案設計汽車多功能防盜報警器總體方案設計.2 2.1、汽車多功能報警器的設計思想.2 2.2、汽車多功能報警器的設計方案.2 2.3、汽車多功能防盜報警器的總體框圖.2 3 3 汽車多功能報警器軟件系統(tǒng)汽車多功能報警器軟件系統(tǒng).4 3.1、中央處理單元設計.4 3.1.1、89S51 單片機的引腳功能介紹.4 3.1.2、89S51 單片機的中斷系統(tǒng).6 3.1.3、定時器/計數器 .7 3.1.4、89S51 單片機的外圍電路的設計.8 3.2、電源電路設計.9 3.3、遙控模塊設計.9 3.3.1、PT2262/PT2272 介紹.9 3.3.2、遙控控制電路設計 .12 3.4、汽車防盜報警設計.13 3.5、汽車輪胎欠壓檢測設計.14 3.5.1、汽車輪胎欠壓報警器的設計難點及其解決辦法 .15 3.5.2、壓力傳感器的結構和工作原理 .15 3.5.3、霍爾效應開關 .16 3.6、報警驅動電路、切斷點火系統(tǒng)電源設計.16 4 4 汽車多功能報警器軟件系統(tǒng)汽車多功能報警器軟件系統(tǒng).18 5 5 結束語結束語.19 致致 謝謝.20 參考文獻參考文獻.21 附錄附錄 1 1 電路總圖電路總圖 .22 附錄附錄 2 2 程序清單程序清單 .23 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 1 引言 汽車 原指以可燃氣體作動力的運輸車輛，也指有自身裝備動力驅動的車輛。一般具 有四個或四個以上車輪，不依靠軌道或架線而在陸地行駛的車輛。汽車通常被用作載運 客、貨和牽引客、貨掛車，也有為完成特定運輸任務或作業(yè)任務而將其改裝或經裝配了 專用設備成為專用車輛，但不包括專供農業(yè)使用的機械。全掛車和半掛車并無自帶動力 裝置，他們與牽引汽車組成汽車列車時才屬于汽車范疇。 汽車是目前人類主要的交通工具，也是現代文明的標志。全世界每年汽車銷售量達 6000 多萬輛，保有量已超過 4 億輛。在用的車輛越多，但隨之而來的交通事故和被盜的 汽車也越來越多，造成了人員傷亡及經濟財產的損失。人們對機動車輛的使用性能和防 盜性能提出了更高的要求。汽車安全成為一個重要的社會問題。為了減少汽車事故的發(fā) 生率，給擁有汽車的用戶提供安全感,研制一種簡單可靠、操作方便,能自動檢測汽車各 部分狀況，發(fā)現不正常情況能給駕駛員發(fā)出報警提醒和防盜警報的安全系統(tǒng)，具有實際 的設計意義。 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 2 汽車多功能防盜報警器總體方案設計 2.1、汽車多功能報警器的設計思想 目前，市場上的 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)是目前國內外最先進的防盜裝置，GPS 系統(tǒng)具有車 輛定位、反劫報警、網絡防盜、遙控熄火、車內監(jiān)聽、拋錨救援、路況信息、人工導航、 車輛查詢等多種功能。GPS 衛(wèi)星定位汽車防盜系統(tǒng)屬于網絡式防盜器，它主要靠鎖定點火 或起動達到防盜目的，而同時還可通過 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)，將報警信息和報警車輛所在 位置無聲地傳送到報警中心。專家提醒，這種防盜技術名字叫起來很響亮，雖然有防盜 的作用，但使用起來不是很實用，而且價格也昂貴，實際功用不大。衛(wèi)星追蹤防盜系統(tǒng)， 主要是汽車裝備回報系統(tǒng)，經由衛(wèi)星屏幕，顯示車輛位置，因此根據失竊車中有安裝衛(wèi) 星追蹤系統(tǒng)者，無不是發(fā)報系統(tǒng)被破壞，即是電源被切斷，使衛(wèi)星無法追蹤到汽車的具 體位置，即失去防盜效用，而且價格昂貴，光安裝一套不帶顯示屏的 GPS 就需要花費 6000-7000 元，而每年還需向 GPS 系統(tǒng)服務公司交納近千元的服務費，高昂的購買費和使 用費讓許多車主望而卻步，經濟效益差1。 利用單片機的低成本、高精度、微型化性能及特點設計以其為核心的一種汽車多功 能報警器，利用單片機的實時控制和數據處理功能，完成系統(tǒng)對汽車防盜報警和輪胎欠 壓的檢測報警。該多功能報警器有著經濟實用的優(yōu)點且符合普通大眾的消費水平，能夠 被大多汽車消費者所接受，漸漸成為普通大眾汽車用戶的優(yōu)先考慮安裝的報警系統(tǒng)。 2.2、汽車多功能報警器的設計方案 該多功能汽車防盜報警器，采用 AT89S51 單片機和各種傳感器的組合，構成汽車多 功能報警系統(tǒng)。其系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：遙控電路、傳感器信號檢測電路，單 片機處理電路和聲光報警。本設計的汽車多功能防盜報警器工作原理：車輛停放，當報 警器處于設防狀態(tài)時，若警情采集電路采集到警情信號時，AT89S51 立即接通報警驅動電 路實現聲光報警，同時 AT89S51 通過無線信號發(fā)射電路發(fā)給車主報警信號，并同時切斷 點火系統(tǒng)的電源；車輛行駛中，對汽車各部分各系統(tǒng)工作狀況進行自動檢測，汽車報警 器用各種傳感器進行數據采集，傳感器采集信息數據被送到 AT89S51 單片機，用 AT89S51 單片機作為主機對進行檢測處理，AT89S51 單片機控制電路根據傳感器檢測到信息做出判 斷，當某一系統(tǒng)出現故障時，其傳感器檢測的相應信號，經放大和模數轉換后輸入單片 機，單片機進行比較判斷輸出信號，驅動報警電路，實現聲光報警，以提醒司機及時處 理，避免事故發(fā)生。汽車報警器用來遙控器實現設防與撤防的切換。 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 2.3、汽車多功能防盜報警器的總體框圖 汽車多功能防盜報警器由電源電路、傳感器檢測電路、遙控電路、聲光報警器電路、 點火系統(tǒng)電源切斷電路和單片機組成。 89S51 單 片機 遙控模塊 震動傳感器 聲音報警驅動電路 電源 點火系統(tǒng)電源切斷電路 紅外傳感器 溫度傳感器 壓力傳感器 霍爾開關 無線信號發(fā)射電路 燈光報警驅動電路 圖 2-1 汽車多功能防盜報警器方框圖 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 3 汽車多功能報警器軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)的硬件設計包括中央處理單元、電源電路、遙控電路、防盜檢測電路、輪胎欠 壓檢測電路、聲光報警和點火系統(tǒng)電源切斷電路組成。系統(tǒng)的總體電路見附錄 1。 3.1、中央處理單元設計 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的 高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內 集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S51 具有如下特點：40 個引腳，4k Bytes Flash 片內程序存儲器，128 bytes 的隨機存取數據存儲器（RAM） ，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷，2 個 16 位可編程定時計數器,2 個全雙工串行通信口，看門狗（WDT） 電路，片內時鐘振蕩器。 此外，AT89S51 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件 設置省電模式。空閑模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數器，串行口，外中斷系統(tǒng)可 繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活 或硬件復位。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產品 的需求。 本次設計是用 89S51 單片機為核心實現報警控制，所以我們要先對 89S51 的各個引 腳及其功能有一個全面的認識。 3.1.13.1.1、89S5189S51 單片機的引腳功能介紹單片機的引腳功能介紹 如圖 3-1 所示為 89S51 單片機 40 引腳雙列直插形式，各引腳功能如下： P0.7 32 P0.6 33 P0.5 34 P0.4 35 P0.3 36 P0.2 37 P0.1 38 P0.0 39 VCC 40 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 ALE/PROG 30 PSEN 29 EA/VPP 31 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5/MOSI 6 P1.6/MISO 7 P1.7/SCK 8 REST 9 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 AT89S51 圖 3-1 89S51 引腳圖 1 電源和晶振： 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 Vcc運行和程序校驗時加+5V。 Vss接地。 XTAL1輸入到振蕩器的反相放大器。 XTAL2反相放大器的輸出，輸入到內部時鐘發(fā)生器。 當用外部振蕩器時，XTAL2 不用，XTAL1 接收振蕩器信號。 2 控制線，共 4 根。 （1）輸入： RST復位輸入信號，高電平有效。在振蕩器工作時，在 RST 上作用兩個機器周期 以上的高電平，將器件復位。 EA/Vpp片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。在編程時，其上施加 21V 的編程電壓。 （2）輸入，輸出： ALE/PROG地址鎖存允許信號，輸出。用做片外存儲器訪問時，低字節(jié)地址鎖存。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對外輸出的時鐘或用于定時。在 EPROM 編程 期間，作輸入。輸入編程脈沖。ALE 可以驅動 8 個 LSTTL 負載。 （3）輸出： PSEN片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取指期間， 在每個機器周期中，當 PSEN 有效時，程序存儲器的內容被送上 P0 口（數據總線） 。PSEN 可以驅動 8 個 LSTTL 負載。 3 I/O 口：4 個口，32 根 單片機51系列共有四個8位雙向并行I/O通道口，分別是P0、P1、P2、P3，各具有特 殊的電路結構，每位均有自己的鎖存器、輸出驅動器和輸入緩沖器。這種結構，在數據 輸出時可鎖存，即輸出新的數據之前，通道口上原數據一直保持不變，但對輸入信息是 不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數指令執(zhí)行完為止。在這四個8位雙向并 行I/O通道口中，我們應該選擇哪一個通道口作為輸入信號和輸出信號的端口呢？下面我 們先來了解一下四個通道口的結構。 （1）P0口介紹 P0口在訪問外部存儲器時，P0口既是一個真正的雙向數據總線口，又是從分時輸出8 位地址口。它包括一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，一個輸出驅動電路和一個輸出控 制電路 (2）P1口介紹 P1 口是專門為用戶使用的 I/O 口，是準雙向口，P1 口為 8 位準雙向口，每一位均可 單獨定義為輸入或輸出口。在編程校驗期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1 口可以驅動 4 個 LSTTL 負載。 (3）P2口介紹 P2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴展時輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴展時，也可以 作為用戶的I/O口使用。P2口作為外部數據存儲器或程序存儲器的地址總線的高8位輸出 口AB8-AB15，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出口AB0-AB7。外部的程序存儲器由 PSEN信號選通，數據存儲器則由WR和RD讀寫信號選通，因為216=64k，所以89S51最大可外 接64kB的程序存儲器和數據存儲器 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 (4）P3口介紹 P3口是個雙功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作變異功能用，為適應引腳 的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應用電路中，第二功能顯得更 為重要。由于第二功能信號有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說明。 P3口的輸入輸出及P3口鎖存器、中斷、定時/計數器、串行口和特殊功能寄存器有關， P3口的第一功能和P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式， 在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。 表3-1 P3口的第二功能 端口引腳功能特征 P3.0 串行輸入口（RXD） P3.1 串行輸出口(TXD) P3.2 外中斷0(INT0) P3.3 外中斷1(INT1) P3.4 定時/計數器0的外部輸入口(T0) P3.5 定時/計數器1的外部輸入口(T1) P3.6 外部數據存儲器寫選通(WR) P3.7 外部數據存儲器讀選通(RD) 現在我們已經對四個 8 位雙向并行 I/O 口有了初步的了解。根據以上的介紹我們知 道只有 P1 口是標準的 I/O 口，所以我們選用 P0 口作為數據端口，P0 口可逐位分別定義 各口線為輸入或輸出線。 3.1.23.1.2、89S5189S51 單片機的中斷系統(tǒng)單片機的中斷系統(tǒng) 本次畢業(yè)設計的汽車多功能報警器是利用外部中斷觸發(fā)單片機中斷處理程序，以實 現防盜報警的功能。所以，以下內容是對 89S51 單片機的中斷系統(tǒng)的介紹。 1 中斷：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉 向為處理內部事件的中斷服務程序中去；完成中斷服務的程序后，CPU 繼續(xù)原來被打斷的 程序，這樣的過程稱為中斷過程。 2 中斷源：能產生中斷的外部和內部事件。 89S51 有 5 個中斷源： (1) INT0：外部中斷 0 請求，低電平有效。通過 P3.2 引腳輸入。 (2) INT1：外部中斷 1 請求，低電平有效。通過 P3.3 引腳輸入。 (3) T0：定時器/計數器 0 溢出中斷請求。 (4) TI：定時器/計數器 1 溢出中斷請求。 (5) TXD/RXD：串行口中斷請求。當串行口完成一幀數據的發(fā)送或接收時，便請求中 斷。 每一個中斷源都對應一個中斷請求標志位，它們設置在特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 中。當這些中斷源請求中斷時，相應的標志分別有 TCON 和 SCON 中的相應位來鎖存。 3 89S51 中斷系統(tǒng)有以下 4 個特殊功能寄存器： （1）定時器控制寄存器 TCON（用 6 位） ； （2）串行口控制寄存器 SCON（用 2 位） ； 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 （3）中斷允許寄存器 IE； （4）中斷優(yōu)先級寄存器 IP。 其中，TCON 和 SCON 只有一部分用于中斷控制。通過對以上各特殊功能寄存器的各位 進行置位或復位等操作，可實現各種中斷控制功能。 4 中斷的響應過程及中斷矢量地址 中斷處理過程可分為 3 個階段：中斷響應、中斷處理和中斷返回。89C51 的 CPU 在每 個機器周期的 S5P2 期間順序采樣每個中斷源，CPU 在下一個機器周期 S6 期間按優(yōu)先級順 序查詢中斷標志。如查詢到某個中斷標志為 1，則將在接下來的機器周期 S1 期間按優(yōu)先 級進行中斷處理。中斷系統(tǒng)通過硬件自動將相應的中斷矢量地址裝入 PC，以便進入相應 的中斷服務程序。表 2 既是各個中斷源對應的中斷矢量地址。 由于 89S51 系列單片機的兩個相鄰的中斷源中斷服務程序入口地址相距只有八個單 元，一般的中斷服務程序是容納不下的，通常是在相應的中斷服務程序入口地址中放一 條常跳轉指令 LJMP，這樣就可以轉到 64KB 任何可用區(qū)域了。 表 3-2 中斷源及其對應的矢量地址 中斷源中斷矢量地址 外部中斷 0（） 0INT 0003H 定時器/計數器 0（T0） 000BH 外部中斷 1（） 1INT 0013H 定時器/計數器 1（T1） 001BH 串行口中斷（RI、TI） 0023H 中斷服務程序從矢量地址開始執(zhí)行，一直到返回指令 RETI 為止。RETI 指令的操作一 方面告訴中斷系統(tǒng)該中斷服務程序已執(zhí)行完畢，另一方面把原來壓入堆棧保護斷點地址 從棧頂彈出，裝入程序寄存器 PC，使程序返回到被中斷的程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行。 5 在編寫中斷服務程序時應注意： （1）在中斷矢量地址單元處存放一條無條件轉移指令（如 LJMP H） ，使中 斷程序可靈活的安排在 64KB 程序存儲器的任何空間。 （2）在中斷服務程序中，用戶應注意用軟件保護現場，以免中斷返回后丟失原寄存 器、累加器中的信息。 （3）若要在執(zhí)行當前中斷程序時禁止更高優(yōu)先級中斷，則可先用軟件關閉 CPU 中斷 或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前在開放中斷。 3.1.33.1.3、定時器、定時器/ /計數器計數器 定時器/計數器是單片機中重要部件，其工作方式靈活、編程簡單。89C51 單片機片 內有兩個 16 位定時器/計數器，即定時器 0（T0）定時器 1（T1） 。它們都有定時和事件 記數的功能，可用于定時控制、延時、對外部事件計數和檢測等場合。 兩個 16 位定時器實際上都是 16 位加 1 計數器。其中，T0 由兩個 8 位特殊功能寄存 器 TH0 和 TL0 構成；T1 由 TH1 和 TL1 構成。每個定時器都可由軟件設置為定時工作方式 或計數工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。這些功能都由特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON 所控制。 設置為定時工作方式時，定時器計數 89S51 片內振蕩器輸出的經 12 分頻后的脈沖， 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 即每個機器周期使定時器（T0 或 T1）的數值加 1 直至計滿溢出。當 89S51 采用 12MHZ 晶 振時，一個機器周期為 1us，計數頻率為 1MHZ。 設置為計數工作方式時，通過引腳 T0（P3.4）和 T1（P3.5）對外部脈沖信號計數。 當輸入脈沖信號產生由 1 至 0 的下降沿時，定時器的值加 1。在每個機器周期的 S5P2 期 間采樣 T0 和 T1 引腳的輸入電平，若前一個機器周期采樣值為 1，下一個機器周期采樣值 為 0，則計數器加 1。此后的機器周期 S3P1 期間，新的數值裝入計數器。所以，檢測一 個 1 至 0 的跳變需要兩個機器周期，故最高計數頻率為振蕩頻率底 1/24。 不管是定時還是計數工作方式，定時器 T0 或 T1 在對內部時鐘或對外部事件計數時， 不占用 CPU 時間，除非定時器/計數器溢出，才可能中斷 CPU 的當前操作。由此可見，定 時器是單片機中效率高而且工作靈活的部件。 3.1.43.1.4、89S5189S51 單片機的外圍電路的設計單片機的外圍電路的設計 本畢業(yè)設計的89S51單片機控制電路的外接電路包括單片機的晶振電路、復位電路。 89S51單片機內含有一個高增益的反相放大器，通過 XTAL1、XTAL2 外接作為反饋元件的 晶體后，構成自激振蕩器，所以89S51單片機正常工作時需要外接晶振和微調電容，本設 計的單片機的晶振電路的外圍電路由一個12MHZ的晶振和兩個33PF的電容組成。本設計的 復位電路采用最簡單的上電復位電路，上電復位電路的工作原理為：上電瞬間，RC電路 充電，RST引腳端出現正脈沖，只要RST端保持10MS以上高電平，就能使單片機有效地復 位2。 C5 22uF R14 10K VCC GND P0.7 32 P0.6 33 P0.5 34 P0.4 35 P0.3 36 P0.2 37 P0.1 38 P0.0 39 VCC 40 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 ALE/PROG 30 PSEN 29 EA/VPP 31 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5/MOSI 6 P1.6/MISO 7 P1.7/SCK 8 REST 9 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 U1AT89S51 CRY 12MHz C6 33PF C7 33PF GND +5V WD0 8 RET 7 WD1 6 HF1 5 MR 1 VCC 2 GND 3 PH1 4 MAX813 圖 3-2 89S51 單片機的外接電路 本系統(tǒng)還采用硬件看門狗電路，以解決因程序跑飛而使系統(tǒng)不能正常工作的問題， 提高系統(tǒng)的可靠性。為此，使用MAX813L來設計單片機監(jiān)控電路，以保證系統(tǒng)可靠運行。 其基本原理：MAX813L有一個看門狗輸入和復位輸出端，單片機必須每隔 1.6S之內向輸 入端（WDI）送入一信號（稱為喂狗信號） ；若超過要求時間，MAX813L收不到喂狗信號， 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 其復位輸出端（RESET）將產生一復位信號。當程序跑飛時，程序已無法正常運行即不可 能在要求的時間內向 MAX813L發(fā)送喂狗信號，從而看門狗產生復位信號使單片機復位， 重新返回程序正常運行。它與單片機的連接電路如圖3 所示。 3.23.2、電源電路設計、電源電路設計 汽車報警器的電源采用汽車蓄電池供電，汽車蓄電池提供12V的直流電壓，12V蓄電 池電壓經過7805穩(wěn)壓后產生5V電壓，作為汽車報警器器的主電源。電容C2作為高頻旁路 電容，將高頻信號旁路到地。同樣電容C3為濾波電容，C4為高頻旁路電容。R1為限流電 阻，LED1為5V電源指示燈。電源電路原理圖如圖4所示。 C2 0.1uF Vin 1 GND 2 Vout 37805 GND +5V+12V C1 100uF C3 10uF D1 LED1 R1 2k C4 0.1uF 圖3-3 電源電路 （1）單片機AT89S51正常工作所需的+5V電壓。該電源電路的輸出電流應該不低于 100mA，試驗證明，當電流低于100mA時，外圍電路不能正常工作，甚至導致單片機中程 序的誤動作。 （2）報警驅動電路正常工作時所需要的+12V工作電壓。該電壓一方面作為PWM輸出 電路的工作電壓，單片機輸出的矩形波進行足夠的放大。另一方面為報報警驅動電路提 供正常工作電壓。 3.3、遙控模塊設計 本系統(tǒng)的遙控模塊主要完成報警狀態(tài)的切換功能。報警狀態(tài)的切換功能是當用戶在 車上時可以將報警器設為撤防狀態(tài)，以免誤操作；當用戶離開車時將報警器設為設防狀 態(tài)，實現無人時的報警。本文采用PT2262 /PT2272紅外編碼/解碼芯片組實現對系統(tǒng)的遙 控功能3。 3.3.13.3.1、PT2262/PT2272PT2262/PT2272 介紹介紹 PT2262/PT2272 是臺灣普城公司生產的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編 解碼電路，PT2262/PT2272 最多可有 12 位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接 低電平),任意組合可提供地址碼,PT2262 最多可有 6 位(D0-D5)數據端管腳,設定的地址 碼和數據碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 號由：地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后， 其地址碼經過兩次比較核對后，VT 腳才輸出高電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電 平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時， PT2262 不接通電源，其17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當有按 鍵按下時，PT2262得電工作，其第 17 腳輸出經調制的串行數據信號，當17 腳為高電平 期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當17腳為低平期間315MHz的高 頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262的17腳輸出的數字信號，從 而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調制）相當于調制度為100的調幅。PT2262/PT2272特 點：CMOS工藝制造，低功耗；外部元器件少；RC 振蕩電阻 ；工作電壓范圍寬：2.6-15v ；數據最多可達6位；地址碼最多可達種。 （1）編碼芯片PT2262 PT2262的外形圖和引腳如圖5所示。 圖3-4 PT2262外形圖和引腳 表3-3 PT2262 管腳說明 名稱管腳說 明 A0-A11 1-8、10-13地址管腳,用于進行地址編碼,可置為“0”,“1”, “f”(懸空)； D0-D5 7-8、10-13數據輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內部 下拉 Vcc18 電源正端（） Vss9 電源負端（） TE14 編碼啟動端，用于多數據的編碼發(fā)射，低電平有效； OSC116 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率； OSC215 振蕩電阻振蕩器輸出端； 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 Dout17 編碼輸出端（正常時為低電平） 在具體的應用中，外接振蕩電阻可根據需要進行適當的調節(jié)，阻值越大振蕩頻率越 慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長。 （2）解碼芯片PT2272 PT2272的外形圖和引腳如圖3-5所示。 圖3-5 PT2272外形圖和引腳 名稱管腳說 明 A0-A11 1-8、10-13地址管腳,用于進行地址編碼,可置為“0”,“1”, “f”(懸空),必須與 2262 一致,否則不解碼 D0-D5 7-8、10-13地址或數據管腳,當做為數據管腳時,只有在地址碼與 2262 一致,數據管腳才能輸出與2262數據端對應的高 電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數 據才能轉換 Vcc18 電源正端（） Vss9 電源負端（） DIN14 數據信號輸入端，來自接收模塊輸出端 OSC116 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率； OSC215 振蕩電阻振蕩器輸出端； VT17 解碼有效確認,輸出端（常低）解碼有效變成高電平 （瞬態(tài)） 表3-4 PT2272 管腳說明 PT2272 解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L 表示鎖存輸出，數據只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態(tài)，直到下次遙控數據發(fā) 生變化時改變。M 表示非鎖存輸出，數據腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射 相對應，可以用于類似點動的控制。后綴的 6 和4 表示有幾路并行的控制通道，當采用 4 路并行數據時（PT2272-M4)，對應的地址編碼應該是 8 位，如果采用 6 路的并行數 據時(PT2272-M6)，對應的地址編碼應該是 6 位。 在通常使用中，我們一般采用 8 位地址碼和 4 位數據碼，這時編碼電路 PT2262 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁 和解碼PT2272 的第18 腳為地址設定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接 地三種狀態(tài)，3 的8 次方為 6561，所以地址編碼不重復度為 6561 組，只有發(fā)射端 PT2262 和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用，遙控模塊的生產廠家為了 便于生產管理，出廠時遙控模塊的 PT2262 和PT2272的八位地址編碼端全部懸空，這樣 用戶可以很方便選擇各種編碼狀態(tài)，用戶如果想改變地址編碼，只要將 PT2262 和 PT2272 的 18 腳設置相同即可，例如將發(fā)射機的 PT2262 的第1 腳接地第 5 腳接正 電源，其它引腳懸空，那么接收機的 PT2272 只要也第 1 腳接地第 5 腳接正電源，其 它引腳懸空就能實現配對接收。當兩者地址編碼完全一致時，接收機對應的 D1D4 端 輸出約 4V 互鎖高電平控制號信，同時 VT 端也輸出解碼有效高電平信號。用戶可將這 些信號加一級放大，便可驅動繼電器、功率三極管等進行負載遙控開關操縱。 3.3.23.3.2、遙控控制電路設計、遙控控制電路設計 遙控模塊電路設計如圖3-6和圖3-7所示。 A0 1 A1 2 A2 3 A3 4 A4 5 A5 6 A6/D5 7 A7/D4 8 Vss 9 A8/D3 10 A9/D2 11 A10/D1 12 TE 14 OSC2 15 OSC1 16 Dout 17 Vcc 18 A11/D0 13 PT2262 GND +5V R6 1.5M VT1 +5V 傳 傳 傳 傳 傳 R7 10k S2S4S3S1 R2 R3 R5 R4 GND 圖3-6 發(fā)射電路 發(fā)射電路如圖3-6所示，編碼芯片PT2262的發(fā)射位使能端TE始終接地，使數據在任何 時刻輸入均有效、當按下S1、S2、S3和S4鍵時，DOUT端正常輸出，不受任何限制。接收 電路如圖8所示，紅外接收選用SBX1610。它是紅外放大、解調一體化組件成品，當 SBX1610的感光窗接收到由發(fā)射器發(fā)來的紅外線調制信號時，經內部電路處理后，從AI的 OUT端輸出，經三極管VT2放大倒相后，送到解碼芯片PT2272的DIN端，本設計的解碼芯片 PT2272采用具有鎖存輸出的有PT2272L4芯片，解碼正確時，VT端輸出。此時，解碼芯片 PT2272L4的數據輸出端與編碼芯片PT2262的輸入相一致。本設計采用S1作為汽車報警器 的防盜設置按鍵，任意按下S2、S3和S4中的一個鍵是汽車報警器的撤防操作，單片機定 時檢測P1.2口線，當檢測到有信號輸入時，就停止主程序的循檢工作，再次檢測到信號 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 時恢復主程序工作。因為，系統(tǒng)的遙控電路只用來完成設防撤防的切換，硬件電路可以 簡化。 A0 1 A1 2 A2 3 A3 4 A4 5 A5 6 A6/D5 7 A7/D4 8 Vss 9 A8/D3 10 A9/D2 11 A10/D1 12 DIN 14 OSC2 15 OSC1 16 VT 17 Vcc 18 A11/D0 13 PT2272L GND +5V R13 270k R12 10k VT2 GND 1 2 3 SBX1610 外 外 外 外 P1.1 R8 A R9 B R10 C R11 D P1.2 圖3-7 接收電路 3.4、汽車防盜報警設計 當車輛停放時，車主用遙控器啟動汽車報警器的防盜設置，報警器處于設防狀態(tài)。 如果有人企圖打開車門進入車內啟動汽車時，汽車報警器的震動傳感器和熱釋電紅外探 測傳感器兩路傳感器同時采集到警情信號，經與非門電路輸出警情信息給89S51單片機， 單片機通過判斷處理后，輸出信號進行聲光報警，同時切斷點火系統(tǒng)的電源，并把報警 信息通過無線信號發(fā)射電路發(fā)給車主報警；當報警器處于撤防狀態(tài)時，不響應此報警信 息4。 本設計采用的震動傳感器是國產T968A 型“一體化”微震動傳感器。國產T968A型 “一體化”微震動傳感器采用塑料殼封裝，外形如同半個橢圓體，見圖3-8（a）所示在 外殼正面右上角有一發(fā)光二極管，用作通電指示；左上角有一靈敏度調節(jié)孔，里面實際 上是一個微調電位器，調節(jié)它的阻值可改變探測震動的靈敏度，以滿足不同場合需求。 引出線為一根長約1.2m的雙芯屏蔽線，紅色線接電源“+”極，白色線 為輸出端OUT，屏 蔽皮網線（套有一小段黑色塑管）接電源“-”極，T968A的內部電路功能框圖見圖3- 8（b）所示，其特點是：靈敏度高，并可隨時調節(jié)探側震動的靈敏度，以滿足不同場合 需求；能全方位探測，無死角；輸出為正極性高電平脈沖，能直接與晶體管及數字邏輯 電路接口；外殼小巧堅固，能在各種惡劣環(huán)境下使用。T968A的主要電參數為工作電壓5- 12V，靜態(tài)工作電流2.5mA；傳輸方式為正為正極性震動脈沖，輸出 電平Vcc（工作電 壓0）1V，可探測震動的頻率范圍100-3000Hz。 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳傳傳傳 OUT _ 外外外外 + 外外外外 傳傳/ 傳傳 傳 傳 傳 傳 外b外 OUT _ 外外外外 +外外外外 傳 傳 傳 傳 50 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 傳 + _ 60 29 外a外 圖3-8 T968A型“一體化”微震動傳感器 紅外探測傳感器選用新型熱釋電紅外探測模塊HN911L。采用新工藝制作的HN911系列 紅外傳探測模塊，由于在結構上采用了微型化、設計上突出了對信號處理電路和抗干擾 能力的改善，其抗干擾性能，特別是在抗電磁波性能方面，得到很大提高。HN911L模塊 的靜電流僅為20uA，電源電壓為DC 5V10，電源不大于VDD0.02V,傳感響應度大于 2500V/W，傳感水平角度大于100，傳感垂直角度大于80。HN911L 內電路包括高靈敏 度紅外傳感器、放大器、信號處理電路、輸出電路等。當防范區(qū)無人移動，即紅外探測 器件沒有接到移動人體輻射出的紅外信號時，整個模塊處于靜止狀態(tài)，此時耗能極少， 其輸出端腳呈低電平，腳呈高電平；當有人接近汽車進入車內時，移動人體發(fā)出的 紅外線，熱釋電紅外傳感器遙測移動人體發(fā)出的該微熱紅外信號，送入HN911L，通過放 大、濾波后，由比較電路進行比價鑒別，再經信號處理電路處理和延時后，由驅動級在 輸出端輸出放大后的高、低電平信號。 該模塊中的放大器具有“增益調節(jié)”功能和溫度補償功能。這主要是考慮到在紅外 探測器工作過程中，周圍環(huán)境的紅外線（波長為0.320m）輻射能量與移動人體輻射 出的紅外射線一起被接收，當空氣升高時，背景紅外輻射會增強，將會影響到對人體輻 射的紅外線（中心波長為811m）的檢測。設置溫度補償電路，可使放大器通帶 （0.37Hz）內的增益隨環(huán)境溫度的升高而自動提升，以保證探測器的溫度穩(wěn)定性。 3.5、汽車輪胎欠壓檢測設計 汽車在行駛中，若輪胎氣壓不足，則會導致輪胎磨損加劇、行駛阻力增加、油耗增 加。且在緊急制動時，若某側輪胎壓力偏低，就會造成車身偏轉，甚至釀成事故。如果 高等職業(yè)學校 07 級高職畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 輪胎氣壓在低于某一設定值時，能發(fā)出報警信號，告知駕駛員應及時補氣，對提高行車 安全性和經濟性具有十分重要的意義5。 3.5.13.5.1、汽車輪胎欠壓報警器的設計難點及其解決辦法、汽車輪胎欠壓報警器的設計難點及其解決辦法 汽車輪胎欠壓報警器的設計必須解決兩個難題：一是壓力傳感器的能源，通常壓力 傳感器工作時將壓力轉換為電信號必須要有電源，電源如果取自汽車交流發(fā)電機或蓄電 池，則需安裝電刷和集電環(huán)組件，因為車輪工作時是旋轉的，如果在車輪上加裝交流發(fā) 電機或安置電池，則其結構復雜、成本高。二是信號的傳輸問題，若信號采用接觸式傳 輸，因汽車車輪工作環(huán)境惡劣，這樣勢必會降低信號傳輸的可靠性：如果采用電信號發(fā) 射和接收方式實現耦合，則電路復雜、維護困難。 本文設計的汽車輪胎欠壓報警器，采用輪胎內氣體壓力作為動力，巧妙地利用輪胎 內氣壓變化差使彈性元件（彈簧與波紋管組件）產生壓縮和拉伸變化，并使磁鋼產生位 移，從而改變磁感應強度，即由輪胎內空氣作為傳遞信號的介質，從而減少了動力消耗； 再利用空間磁場實現信號耦合。 該汽車輪胎欠壓報警器，可通過調整螺釘調整在 0.130.15 MPa 內的任一氣壓報警 ，適用于不同型號的車輛，試驗時重復報警率誤差在 50 kPa 以內。該種汽車輪胎欠壓報 警器結構簡單，