1、河南科技學院2009屆本科畢業論文（設計）論文題目：基于單片機的汽車多功能報警器設計學生姓名： 程彬所在院系： 機電學院所學專業： 應用電子技術教育導師姓名： 劉法治完成時間：2009 年 5 月 20 日摘 要本文介紹了基于單片機的汽車多功能報警器的設計。系統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 通過無線信號發射電路發給車主報警信號，并切斷點火系統的電源。車輛行駛中，對汽車各部分各系統工作狀況進行自動檢測，當汽車設備出現不正常

2、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，避免事故發生。關鍵詞：AT89S51，傳感器，遙控模塊，報警Based on Single-chip Microcomputermulti-function car alarmAbstractThis article introduced based on Single-chip Microcomputer multi-function car alarm. System uses various sensors to test the theft situation and working circumstance of

3、Automotive various parts equipment, automobile anti-thief alarm's opening and with closure through remote control. When automobile's anti-thief alarm is opening, if the automobile alarm had discovered some people steal the automobile, the Single-chip Microcomputer circuit control sound alarm

4、 circuit sends forth the warning at once, simultaneously Single-chip Microcomputer controls the wireless signal circuit to sends forth the alarm, simultaneously shuts off ignition system's power source. When the vehicle driving. Make use of sensor versus the auto plant working condition proceed

5、automatic measurement, when the auto plant has abnormally work, the Single-chip Microcomputer has proceed respectively alarm according to the signal of the sensor, reminds the driver to carry on the processing, avoids happen the accident.Keywords：AT89S51, Sensor, Remote control, Alarm目 錄1 引言12 汽車多功能

6、防盜報警器總體方案設計12.1 汽車多功能報警器的設計思想12.2 汽車多功能報警器的設計方案12.3 汽車多功能防盜報警器的總體框圖23 系統的具體設計與實現23.1 中央處理單元設計23.1.1 89S51單片機的引腳功能介紹33.1.2 89S51單片機的中斷系統53.1.3 定時器/計數器73.1.4 89S51單片機的外圍電路的設計73.2 電源電路設計83.3 遙控模塊設計93.3.1 PT2262/PT2272介紹93.3.2 遙控控制電路設計123.4 汽車防盜報警設計133.5 汽車輪胎欠壓檢測設計153.5.1 汽車輪胎欠壓報警器的設計難點及其解決辦法153.5.2 壓力傳

7、感器的結構和工作原理153.5.3 霍爾效應開關163.6 冷卻系統溫度檢測設計173.7 報警驅動電路、切斷點火系統電源設計193.8 無線報警設計204 汽車多功能報警器軟件系統225 結束語23致謝24參考文獻25附錄1 電路總圖26附錄2 程序清單271 引言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生率，給擁有汽車的用戶提供安

8、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，發現不正常情況能給駕駛員發出報警提醒和防盜警報的安全系統，具有實際的設計意義。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衛星定位系統是目前國內外最先進的防盜裝置，GPS系統具有車輛定位、反劫報警、網絡防盜、遙控熄火、車內監聽、拋錨救援、路況信息、人工導航、車輛查詢等多種功能。GPS衛星定位汽車防盜系統屬于網絡式防盜器，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衛星定位系統，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

9、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。衛星追蹤防盜系統，主要是汽車裝備回報系統，經由衛星屏幕，顯示車輛位置，因此根據失竊車中有安裝衛星追蹤系統者，無不是發報系統被破壞，即是電源被切斷，使衛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，完成系統對汽車防盜報警、輪胎欠壓的檢測報警和冷卻系統

10、溫度檢測報警。該多功能報警器有著經濟實用的優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先考慮安裝的報警系統。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。其系統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，聲光報警和無線報警電路。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通過無線信號發射電路發給車主報警信號，并同時切斷點火系

11、統的電源；車輛行駛中，對汽車各部分各系統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，避免事故發生。汽車報警器用來遙控器實現設防與撤防的切換。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、點火系統電源切斷電路、無線報警電

12、路和單片機組成。圖1為汽車多功能防盜報警器方框圖。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射電路燈光報警驅動電路圖1 汽車多功能防盜報警器方框圖3 系統的具體設計與實現系統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、冷卻系統溫度檢測、無線信號發送電路、聲光報警和點火系統電源切斷電路組成。系統的總體電路見附錄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

13、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，AT89S5

14、1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，外中斷系統可繼續工作，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。3.1.1 89S51單片機的引腳功能介紹如圖2所示為89S51單片機 40引腳雙列直插形式，各引腳功能如下：圖2 89S51引腳圖1 電源和晶振：Vcc運行和程序校驗時加+5V。Vss接地。X

15、TAL1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，低字節地址鎖存。ALE以1/6的振蕩頻率穩定速率輸出，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LSTT

16、L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

17、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。它是供系統擴展時輸出高8位地址。如果沒有系統擴展時，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

18、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(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

19、樣具有字節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。3.1.2 89S51單片機的中斷系統本

20、次畢業設計的汽車多功能報警器是利用外部中斷觸發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單片機的中斷系統的介紹。1 中斷：程序執行過程中，允許外部或內部事件通過硬件打斷程序的執行，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

21、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）；（3）中斷允許寄存器IE；（4）中斷優先級寄存器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

22、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期間按優先級進行中斷處理。中斷系統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任何可用區域了。表2 中斷

23、源及其對應的矢量地址中斷源中斷矢量地址外部中斷0（）0003H定時器/計數器0（T0）000BH外部中斷1（）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該中斷服務程序已執行完畢，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執行。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

24、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）若要在執行當前中斷程序時禁止更高優先級中斷，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。3.1.3 定時器/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

25、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，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

26、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。3.1.4 89S51單片機的外圍電路的設計本畢業設計的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

27、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。圖3 89S51單片機的外接電路本系統還采用硬件看門狗電路，以解決因程序跑飛而使系統不能正常工作的問題，提高系統的可靠性。為此，使用MAX813L來設計單片機監控電路，以保證系統可靠運行。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（

28、稱為喂狗信號）；若超過要求時間，MAX813L收不到喂狗信號，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。3.2 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

29、示。圖4 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的遙控模塊主要完成報警狀態的切換功能。報警狀態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，以免誤操作；當用戶離開車時將報警器設為設防狀態，實現無人時的報警。本文采用PT2262 /PT2272紅外

30、編碼/解碼芯片組實現對系統的遙控功能3。3.3.1 PT2262/PT2272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)三態地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441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，可用于無線遙控發射電路。編碼芯片PT2262發出的編碼信號由：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

31、電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電平，如果發送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續發射。當發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 的高頻發射電路起振并發射等幅高頻信號，當17腳為低平期間315MHz的高頻發射電路停止振蕩，所以高頻發射電路完全收控于 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

32、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531441種。（1）編碼芯片PT2262PT2262的外形圖和引腳如圖5所示。圖5 PT2262外形圖和引腳表3 PT2262 管腳說明名稱管腳說 明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空)；D0-D57-8、10-13數據輸入端，有一個為“1”即有編碼發出，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

33、蕩器輸出端；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，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發碼一幀的時間越長。（2）解碼芯片PT2272PT2272的外形圖和引腳如圖6所示。圖6 PT2272外形圖和引腳表4 PT2272 管腳說明名稱管腳說 明A0-A111-8、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-D57-8、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

34、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）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，直到下次遙控數據發生變化時改變。M 表示非鎖存輸出，數據腳輸出的電平是瞬時的而且和發射端是否發射相對應，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

35、 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 和解碼PT2272 的第18 腳為地址設定腳，有三種狀態可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態，3 的8 次方為 6561，所以地址編碼不重復度為 6561 組，只有發射端 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

36、以很方便選擇各種編碼狀態，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。3.3.2 遙控控制電路設計遙控模塊電路設計如圖7和圖8所示。圖7 發射電路發射電路如圖7所示，編碼芯片

37、PT2262的發射位使能端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射器發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

38、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，再次檢測到信號時恢復主程序工作。因為，系統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。圖8 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。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，同時切斷點火系統的電源，并把報警信息通過無線信號發射電路發給車

39、主報警；當報警器處于撤防狀態時，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9（a）所示在外殼正面右上角有一發光二極管，用作通電指示；左上角有一靈敏度調節孔，里面實際上是一個微調電位器，調節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9（b）所示，其特點是：靈敏度高，并可隨時調節探側震動的靈敏度，以滿足不同

40、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，能在各種惡劣環境下使用。T968A的主要電參數為工作電壓5-12V，靜態工作電流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。圖9 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20

41、uA，電源電壓為DC 5V±10，電源不大于VDD±0.02V,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，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，移動人體發出的紅外線，熱釋電紅外傳感器遙測移動人體發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

42、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”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）內的增益隨環境溫度的升高而自動提升，以保證探測器的溫度穩定性。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。如果輪胎氣壓在低于某一

43、設定值時，能發出報警信號，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。3.5.1 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電機或蓄電池，則需安裝電刷和集電環組件，因為車輪工作時是旋轉的，如果在車輪上加裝交流發電機或安置電池，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

44、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，性能穩定可靠。3.5.2 壓力傳感器的結構和工作原理壓力傳感器的結構如圖10所示。壓力傳感器固定安裝在汽車輪轂上，隨車輪一起轉動，由接口通過銅管與氣門心連通。當輪胎內壓力充足時，在氣體壓力作用下，

45、波紋管和彈簧被壓縮，由導桿帶動磁鋼右移；當欠壓時，氣體壓力減少，波紋管與彈簧伸長，通過導桿推動磁鋼左移，因此由輪胎內氣體的壓力變化可實現磁鋼的左右移動。彈簧的初始壓力可以通過調節調整螺釘來調節，整個工作過程中彈簧始終處于壓縮狀態，波紋管在輪胎欠壓時，因彈簧伸長而處于拉伸狀態；在非欠壓狀態下，其處于壓縮狀態2。波紋管和彈簧組件的鋼度為:K = Kt±K (1)式中；Kt彈簧鋼度Kb 波紋管的鋼度 ,壓縮時Kb > 0 ,拉伸時Kb <0在欠壓狀態下，波紋管和彈簧組件的鋼度為:K = Kt-Kb (2)靈敏度S = 1/ K。設彈簧輸入功率譜密度為 Sx = SO , 彈簧的

46、阻尼系數 C 為常數 , 則系統的傳遞函數：H(i)=K（K+iC） (3)圖10 汽車輪胎欠壓報警器壓力傳感器結構 3.5.3 霍爾效應開關霍爾效應開關固定安裝在制動底板上，霍爾元件與壓力傳感器中磁鋼的安裝距離為35mm。霍爾效應開關工作原理圖如圖11所示。圖11中H為霍爾元件， A為運算放大器，D為觸發器，R為溫度補償電阻。R遠遠大于霍爾元件輸入電阻，這樣溫度變化時，霍爾元件控制電流幾乎不變。霍爾電勢 En = KHBI（KH為霍爾常數），控制電流不變時，霍爾電勢 En 正比于磁鋼的磁感應強度B。當輪胎氣壓低于某一設定值時，磁鋼移向霍爾元件 ，從而產生電壓輸出。輸出的電壓信號經運算放大器A

47、放大，并由觸發器D將其轉移變為脈沖信號輸出，使三極管工作在開關狀態，再將三極管輸出的信號給單片機；也可使揚聲器工作發出報警信號，告知駕駛員應及時補氣。觸發器D可保證三極管可靠地工作在開關狀態。圖11 霍爾開關工作原理對輪胎欠壓的檢測，采用由特制壓力傳感器和霍爾效應開關組合實現檢測 。它們的原理為，讓輪胎內氣壓變化作為動力，通過壓力傳感器中的彈簧與波紋管組件壓縮、拉伸，使磁鋼產生位移，以改變磁感應強度，再利用空間磁場實現信號耦合。在控制電流不變時，霍爾電勢正比于磁鋼的磁感應強度。當輪胎氣壓低于某一設定值時，磁鋼移向霍爾元件，霍爾元件產生輸出電壓信號。輸出電壓信號經放大器放大輸出給模數轉換電路，并

48、由A/D 轉換器將信號傳送給AT89S51單片機。壓力傳感器固定安裝在汽車輪轂上，隨車輪一起轉動，由接口通過銅管與氣門芯連通。而霍爾效應開關固定安裝在制動底板上，霍爾元件與壓力傳感器中磁鋼的安裝距離為35mm。3.6 冷卻系統溫度檢測設計目前, 汽車上用溫度傳感器有熱電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點, 其應用場合也略有區別。熱電阻式溫度傳感器測量精度高, 穩定性好。熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高, 響應特性好, 但線性差, 適應溫度較低。熱電偶式溫度傳感器的精度高,測量溫度范圍寬, 但需要配合放大器和冷端處理一起使用6。 本系統采用的是美國DALLAS半導體公司最

49、新推出的一種改進型智能溫度傳感器DS18B20，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測度數，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9-12位的數字值讀數方式。DSl8B20數字溫度計提供9位(二進制)溫度讀數，指示器件的溫度。信息經過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)。DSl8B20的電源可以由數據線本身提供而不需要外部電源。因為每一個DSl8B20在出廠時已經給定了唯一的序號，因此任意多個DSl8B20可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的測量范圍從-55攝氏度到+125

50、攝氏度，增量值為0.5攝氏度，可在ls(典型值)內把溫度變換成數字。每一個DSl8B20包括一個唯一的64位長的序號，該序號值存放在DSl8B20內部的ROM(只讀存貯器)中。開始8位是產品類型編(DSl8B20編碼均為10H)。接著的48位是每個器件唯一的序號。最后8位是前面56位的CRC(循環冗余校驗)碼。DSl8B20中還有用于存儲測得的溫度值的兩個8位存貯器RAM，編號為0號和1號。1號存貯器存放溫度值的符號，如果溫度為負(攝氏度)，則1號存貯器8位全為1，否則全為0。0號存貯器用于存放溫度值的補碼，LSB(最低位)的1表示0.5攝氏度。將存貯器中的二進制數求補再轉換成十進制數并除以2

51、就得到被測溫度值(-55攝氏度-125攝氏度)。每只D518B20都可以設置成兩種供電方式，即數據總線供電方式和外部供電方式。采取數據總線供電方式可以節省一根導線，但完成溫度測量的時間較長，采取外部供電方式則多用一根導線，但測量速度較快 。其內部結構圖如圖12所示。圖12 DS18B20內部結構圖DS18B20主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數據的高速暫存器（內含便箋式RAM）、用于存儲用戶設定的溫度上下限值TH和TL的觸發器、存儲與控制邏輯、8位循環冗余校驗碼（CRC）發生器8部分。DS18S20既可以采用寄生供電，也可以采用外部5 V電源供電，本電路的設計采

52、用的是外部5 V電源供電。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。64位激光ROM的結構圖如圖7所示。DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時UCC、GND接地，I/O接單片機I

53、/O。無論是內部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5k左右的上拉電阻。CPU對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數據操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協議。如主機控制DS18B20完成溫度轉換這一過程，根據DS18B20的通訊協議，須經三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發送一條ROM指令，最后發送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。復位要求主CPU將數據線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發出60240微秒的存在低脈沖，

54、主CPU收到此信號表示復位成功。其軟件設置程序的流程圖如圖13所示。DS18B20把檢測到的溫度信號輸入單片機 AT89S51的P1.3口。當發動機預熱及正常工作時，檢測到數據與單片機中數據存儲器中存放的數據進行比較，若小于參考值，報警電路無聲光報警。當發動機工作異常，檢測的水溫數據超過參考值時，單片機驅動報警電路進行報警。發復位信號發ROM命令依次讀出N個DS18B20的機器碼發匹配命令（55H）發轉換命令（44H）發讀RAM的低9位值命令求補轉換成十進制并除以2保存N置P1.0為高電平且大于2S全部轉換完了嗎？Y返回圖13 DS18B20的軟件設置程序3.7 報警驅動電路、切斷點火系統電源

55、設計聲音報警系統的設計采用發光二極管和揚聲器組成，該報警驅動電路是以分立元件組成的多諧自激振蕩升壓電路，其電路原理圖如圖14所示。圖14 聲報警驅動電路 當89S51的P2.0有信號變化時，送入本報警驅動電路，經Q1基極輸入，如果信號電壓達到三極管Q1導通放大條件，Q1開始工作，集電極輸出電平通過C2耦合到Q2的基極，使Q2進入工作狀態，同時Q2集電極輸出電壓通過C1耦合到Q1基極，完成自激振蕩。Q3和Q4的工作原理與Q1和Q2的工作原理是一樣的，Q4的集電極同時輸出信號電壓加在由Q5和Q6組成的NPN復合三極管上，對信號電壓進行高倍放大，送入升壓變壓器初級，耦合到次級加給揚聲器，產生大功率報

56、警聲音。光報警電路、切斷點火系統電源電路如圖15所示，發光二極管D3-D5分別與單片機的P2.1-P2.3端口相連，D3表示防盜報警；D4表示汽車輪胎欠壓報警；D5表示汽車冷卻系統溫度報警；切斷點火系統和控制油路由單片機控制繼電器KM1，通過繼電器KM1的觸點的開關和閉合實現對汽車點火系統和控制油路的控制。圖15 光報警電路、切斷點火系統和控制油路3.8 無線報警設計無線信號發射電路的設計以MICRF102 為核心,如圖16所示。MICRF102是Micrel公司推出的一個單片UHF ASK發射器，MICRF102 采用SOP(M) - 8 封裝,芯片內包括由基準振蕩器、相位檢波器、分頻器、帶通濾波器、壓控振蕩器構成的合成器;發射偏置控制;RF 功率放大器;無線調諧控制和變容二極管等電路,是一個真正的“數據輸入- 無線輸出”的單片無線發射器件。由它給駕駛員發送無線信號。UHF合成器產生載頻和正交信號輸出。輸入相位信號（I）用來驅動RF功率放大器。天線調諧正交信號（Q）用來比較天線信號相位。天線調諧控制部分檢測天線通道中發射信號的相位和控制變容二極管的電容，以調諧天線，實現天線自動調