控制系统课程设计(论文)
题 目： 基于单片机的汽车防盗报警系统设计 指导老师：院 系： 信息与通信工程学院 专 业：班 级：学生姓名: 学 号:
年 月 日
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目 录
目 录 ................................................................................................................................... II
1 引言 ...................................................................................................................................... 1
2 系统总体介绍 ...................................................................................................................... 2
2.1 方案设计 ................................................................................................................... 2
2.2 方案选择 ................................................................................................................... 2
3 系统分析与实现 .................................................................................................................. 3
4.1 硬件设计 ................................................................................................................... 3
4.2 软件分析 ................................................................................................................... 5
4.3 小结 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
5 结论 ...................................................................................................................................... 7
参考文献 .................................................................................................................................... 8
致 谢 .................................................................................................................................... 9
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1 引言
随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。汽车数量增多，车辆被盗的数量也逐年上升，这给社会带来极大的不安定因素，担心车辆被盗，成为困扰每一位汽车用户的难题。然而传统的汽车报警器为声音报警器，声音报警器一般通过振动传感器感知被保护物体汽车门的异常振动, 然后驱动大功率声音报警, 该报警方式缺点是报警距离短、对环境产生噪音污染、报警器易被拆卸或遭破坏。另外声音报警器易受地域范围的影响, 特别是车主超出声音报警范围或者出差在外则无法解汽车的状况。声音报警器侧重于瞬时振动、冲击的检测，虽然可以识别出车门遭遇暴力打开的情况，但也容易造成误判报警，结果高分贝的误报往往导致周围居民的烦恼，成为危害社会和谐的因素。针对以上声音报警器的缺点，本论文要求设计了一种可靠方便，功能强大的汽车报警器。这种基于单片机的报警器将传统防盗报警技术与现代GSM数字移动通信技
术相结合，就可以实现车辆状态监控、防盗报警、远程控制等功能。当汽车遭遇到打开等危险情况时，立即启动警报，同时发送相应信息到指定的手机上，通知车主有异常情况，车主可以通过手机获知信息防止汽车被盗[3]。
[2][1]
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2 系统总体介绍
2.1 方案设计
方案一：根据需求，汽车内部采用红外发射模块，当汽车遭遇偷盗等行为时报警模块发出报警声，同时通过红外发射模块将信号通过红外线的形式通知车主，该方案成本低，但通信距离短，灵敏度不高。
方案二：报警核心部分采用单片机与现代GSM数字移动通信技术相结合，就可以实现车辆状态监控、防盗报警、远程控制等功能。当汽车遭遇到打开等危险情况时，立即启动警报，同时发送相应信息到指定的手机上，通知车主有异常情况，车主可以通过手机获知信息防止汽车被盗。该方案成本相对较高，但其具有功能强大、灵敏度高等特点。
2.2 方案选择
考虑到目前汽车防盗报警装置的发展情况，既要降低成本，又要保证其功效，因此，
我们可以充分GSM网络的短信息服务来实现。GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通讯中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统[4]。基于GSM的短信息服务，是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用，是一种信息在移动网络上储存和转寄的过程。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不须再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。该系统由防盗传感器检测到的安防信号、微处理器、GSM模块、GSM网络、用户手机等组成，其方案框图如图1所示。
图1汽车远程控制防盗报警系统方案框图
因此，这种基于GSM网络短消息平台的防盗报警系统具备如下优点[5]：
（1）适用范围广，只要是(3SM信号覆盖(手机可用)的地方就可以使用；
（2）发送短消息的速度快(平均每5．6秒就能完成一条短消息的发送)、无须像Modem通信那样进行冗长的握手连接；
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（3）组网简单，费用低廉。同有线网相比，节省线路、电话资源；运行费用低，目前收费标准0．1元／条；
（4）可以实现批量发送，以较短的时间完成大量信息的发送。
3 系统分析与实现
4.1 硬件设计
该设计将传统防盗报警技术与现代GSM数字移动通信技术相结合的系统集测试技术、数据采集技术、GSM无线通信技术、计算机控制技术于一体。汽车防盗传感器进行状态检测，一旦检测到有效信号经A／D转换后输入到微处理器中进行处理和判断，其评判结果经GSM模块发送至用户手机或上位机。其整个系统的结构如图2所示。
图2 硬件结构方框图
报警装置接收安防信号采用加速度传感器，如遇暴力打开车门等情况下随着信号的变化转换给单片机的信号发生改变，一单发生改变，单片机则仲裁该危险状况，并将通过
GSM模块将信息发送给车主[6]。该电路核心模块电路图如图3所示。相对于传统的磁效应传感器, MMA7260 加速度传感器的硬件电路极其简单, 仅需与ADC之间增加阻容滤波电路,其与微处理器的接口电路如图3所示。
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图3 主要硬件电路图
目前，国内常用的GSM模块有Wavecom的WM02系列、西门子的TC35系列、爱立信的DMl0／DM20系列、中兴的ZXGMl8系列等，这些模块的功能和使用方法都很相像。其中，西门子的TC35系列性价比较高，在国内应用比较广泛。所以，我们选择西门子TC35模块[7]。
TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码。其功能框图如图4所示。
TC35模块数据通信电路主要完成短消息收发、与微处理器通信、软件流控制等功能。TC35的数据接口采用串行异步收发，符合ITU-T RS-232接口电路标准。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300bps-115kbps的波特率下运行，支持的自动波特率为4.8kbps～115kbps(14.4kbps和28.8kbps除外)。
声波振动对加速度值的直接影响极其微弱,引起误报的原因是由于传感器的谐振频率
点过低, 声波的干扰频率与谐振频率接近引起共振。采用 QFN封装的MMA7260 加速度传感器的谐振频率在10 kHz 左右,可有效避免声波谐振造成的误报。另外在加速度输出端与ADC之间增加低通滤波电路, 这样就可以滤除加速度传感器的高频响应和电路引入的其它高频干扰.由于后续软件处理还会对高频信号进行抑制, 综合考虑了系统的成本、稳定性,选用一阶RC无源低通滤波器(截止频率为100Hz,由1kΩ的金属膜电阻和1μF陶瓷电容构成)[8]。
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图4 TC35的功能框图
4.2 软件分析
本系统的设计、开发和调试采用单片机的C语言编程，使用KEI C51软件对程序进
行编辑、编译、调试。
C语言是一种通用的计算机程序设计语言，它提供高效的代码，结构化的编程，和丰富的操作符。其语言简洁，使用灵活方便，可移植性好，表达能力强，具有直接访问机器物理地址的能力。C不是一种大语言，不是为任何特殊应用领域而设计。它一般来说较少，可以为各种软件任务提供方便和有效的编程。许多应用用C比其他语言编程更方便和有效。
该设计主要涉及到ATS52的软件程序的编写，由于该系统结构简单，程序流程图比较简单。其中程序流程图主要如图5所示。当进入功能时检测是否系统打开报警功能，若没有打开程序直接结束；若打开报警功能，随即系统进入初始化中，初始化完成后随即启动第一次ADC转换，等待ADC转换完成，转换完成后单片机通过IO口读取转换的数值，随即仲裁转换的数值是否是安全范围。若是安全范围，系统进行下一次ADC转换，若不安全，通过单片机内部设置的数值单片机将与GSM模块进行读写操作，从而将要发送的数据发送给机主，同时报警。在报警过程中，系统若发现危险排除，将根据需要选择是否再次进入下一次报警还是直接结束系统。
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图5 软件流程图
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5 结论
本设计针对汽车车门振动信息的检测、车辆信息的传输与控制进行了研究。汽车防盗报警系统核心数字控制系统选用的单片机是ATS52，汽车振动信息检测采用加速度传感器MMA7260QT进行检测，将检测的信息通过GSM技术发送到车主的手机上。同时该设计画出系统的结构框图，分析各部分电路工作原理，进行相关的软硬件设计和调试，并给出实验结果。但由于该方法的一部分，本设计任然存在一些不足之处：
1、程序的设计方面还有待提高。
2、由于该模型的设计是基于具体模型，因此在设计该模型时使用的通用性还有待加强。
3、没有考虑外接的空气阻力等影响，用于实际模型还需考虑其它状态变量。
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参考文献
[1] 何小庆.单片机和工业无线网络[J].电子产品世界,2008(7):84-86.
[2] 张伟.新编实用集成电路选型手册[M].北京:人民邮电出版社, 2008.
[3]谬传书,韩屏.基于LabV IEW的USB数据采集系统的实现[J].工业控制计算
机,2004,(17):23-24.
[4] 张立等.现代电力电子技术[M].北京:科学出版社，1992．
[5] 丁士心,崔桂梅主编.虚拟仪器技术[M].北京:科学出版社,2005.
[6] 郑琼林,耿文学.电力电子电路精选—常用元器件•实用电路•设计实例[M].北京：电子工业出版社，1996
[7] 张毅刚,彭喜元,姜守达等.新编MCS-51单片机应用技术[M].第三版.哈尔滨工业大学出版社,2008.
[8]余家春.Protel99SE电路设计实用教程[M].中国铁道出版社，2003.
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致 谢
本设计的工作是在指导老师荣军老师的精心指导下完成的。在设计期间，荣老师自始至终给予了我细心的指导、关怀和帮助，特别注重对我思考、查阅资料和工作能力的培养，为我提供了在Matlab语言应用和电力电子方面分析实际模型的机会以及良好的学习和设计环境。同时，荣老师严谨的治学态度和兢兢业业的工作作风也给我留下了深刻的印象。这为我今后的学习和工作奠定了坚实的基础，并会使我终生受益。在此谨向荣老师表示衷心的感谢。
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