【正文】 .........34 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 38 頁 1 緒論 近年來，隨著 科技的不斷進(jìn)步 ，電子 科技 的 不斷 發(fā)展 .人民生活 不斷 提高。自行車 、 電動(dòng)自行車 、摩托車 、 汽車和 科技產(chǎn)品幾乎家家都有 。 因此 這些貴重物品的安全也成了一種問題 。 主要就是 人 們的 防盜意識還不夠強(qiáng)，造成 盜竊頻繁發(fā)生 。因此，越來越多的家庭 開始 對財(cái)產(chǎn)安全問題 變的 擔(dān)憂 ，人類便發(fā)明了防盜器 [1]。 隨著我國改革開放的快速發(fā)展和人們生活水準(zhǔn)的不斷提高，購買車輛的家庭越來越多。與此同時(shí)，盜竊汽車犯罪率每年以驚人的速度不斷上升，車輛防盜產(chǎn)品已經(jīng)成為車輛防盜必不可少的裝備。傳統(tǒng)的汽車報(bào)警系統(tǒng)存在諸多問題，如：作用距離短、報(bào)警器產(chǎn)生的噪聲污染環(huán)境、且誤報(bào)現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生?；?GPS 全球定位系統(tǒng)的汽車防盜報(bào)警器入網(wǎng)成本高，不適宜 普通家庭使用， 不易普及 [2]。 所 以我們就 有必要研制一種新的汽車報(bào)警器，來解決 價(jià)格昂貴、功能不足等 各種問題。社會 主義經(jīng)濟(jì) 的 不斷 發(fā)展， 促使 人們生活水平大幅度的提高，對個(gè)人私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)也 在不斷的增強(qiáng)，因此對防盜措施提出了新的需要。 所以 本設(shè)計(jì)就是為了滿足當(dāng)今社會車輛防盜的需要而設(shè)計(jì)的防盜報(bào)警系統(tǒng)。防盜報(bào)警器的發(fā)展前景與趨勢隨著社會的發(fā)展，農(nóng)村城鎮(zhèn) 一體 化和人員流動(dòng)性增大，社會治安狀況更趨復(fù)雜，因此作為社會的基本單元 “ 安全防范問題就顯得尤為重要[3]。傳統(tǒng)的機(jī)械式車輛防盜在實(shí)際使用中暴露出一些明顯的問題，所以作為新一代的智能安全防盜報(bào)警器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn) 而生，并 越來越 受到廣泛的重視和運(yùn)用。 防盜報(bào)警系統(tǒng)是采用物理方法或者電子技術(shù)，自動(dòng)檢測危險(xiǎn)信息并產(chǎn)生報(bào)警信息。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防盜竊預(yù)防搶劫等意外事件的重要措施，報(bào)警系統(tǒng)通常采用三部分組成 [4]。 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對汽車防盜器的要求也越來越高。為了滿足人們的需求因此我們未來需要的汽車防盜系統(tǒng)需要具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：多功能化；網(wǎng)絡(luò)化；便捷化。多功能化就是在同一輛車上使用兩種或兩種以上的防盜技術(shù)，從而增加竊賊的盜竊難度、延長其作案時(shí)間，最終迫使竊賊放棄。如超音波傳訊鎖屬于機(jī)械式防盜器和電子防盜器的組合 [5]。方向盤鎖利用鋼制材質(zhì)制造不易鋸斷，感應(yīng)器采用震動(dòng)感應(yīng)，在收到異常狀態(tài)的第一時(shí)間就呼叫車主。中國的經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展和人們的生活水平的提高，但是汽車的安全也給人們提出了一個(gè)大難題一一車輛被盜 [6]。目前各種車輛防盜產(chǎn)品層出不窮，但是汽車防盜問題依舊沒有完全解決。本文研究的是基于單片機(jī)的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)汽車報(bào)警系統(tǒng)防盜的單一形式，報(bào)警范圍小，容易產(chǎn)生錯(cuò)報(bào)等問題。低投入、高效率的特性將帶動(dòng)一個(gè)新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用。故研究汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)具有廣闊的市場前景和較好的實(shí)用價(jià)值。 早期的車輛門鎖是機(jī)械式門鎖，僅僅用 于汽車行駛時(shí)防止車門自動(dòng)打開而發(fā)生意外，只起到行駛安全作用，沒有防盜作用。隨著社會的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和汽車保有量的不斷增加，后來制造的車輛都上裝了帶鑰匙的門鎖。這種門鎖只可以控制一個(gè)車門，其他車門是靠車內(nèi)門上的門鎖按鈕進(jìn)行開啟或鎖止。盡管如此，車輛被盜的事件還是經(jīng)常發(fā)生，為了車輛能更好的發(fā)揮防盜作用，保證汽車的安全 [7]，我選擇了對基于 51單片機(jī)的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。本次設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)、 GSM和震動(dòng)模塊組成的車輛防盜報(bào)警器系統(tǒng)。就是 基于 51單片機(jī)及 GSM短信模塊的 車輛防盜報(bào)警系統(tǒng)，研究意義 重大。 汽車的防盜報(bào)警具有廣闊的前景和市場，現(xiàn)今社會出現(xiàn)了許多不同類型的產(chǎn)品。雖然產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)各不相同，但概括來講，我國現(xiàn)有的汽車防盜裝置主要包括機(jī)械式防盜裝置、電子防盜報(bào)警裝置、芯片式防盜裝置、網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)和其它防盜系統(tǒng)等等。它是比較普遍的汽車防盜裝置，主要是利用簡單的機(jī)械式原理鎖住汽車上的某一部分，使其不能達(dá)到應(yīng)有的效果，以達(dá)到防盜的目的。電子防盜報(bào)警裝置。隨著電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，各種電子防盜報(bào)警器應(yīng)運(yùn)而生。它克服了機(jī)械鎖只能防盜不能報(bào)警的缺點(diǎn)，主要靠鎖定點(diǎn)火或起動(dòng) 來達(dá)到防盜的目的，同時(shí)具有聲音報(bào)警等功能。芯片式防盜裝置。它通過鎖住汽車馬達(dá)、電路和油路達(dá)到防盜目的，若沒有芯片鑰匙便無法起動(dòng)車輛。數(shù)字化的密碼重碼率極低，而且要用密碼鑰匙接觸車上的密碼鎖才能開鎖，杜絕了被掃描的可能 [8]。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 38 頁 我國防盜報(bào)警 領(lǐng)域 經(jīng)過多年發(fā)展，取得 一定的 科技成果 。 但產(chǎn)業(yè)整體水平與國外先進(jìn)水平相比差距較大，關(guān)鍵共性技術(shù)缺乏，產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合不緊密，企業(yè)創(chuàng)新能力不足，致使產(chǎn)業(yè)化和市場推廣應(yīng)用問題未能得到很好的解決。 研究的意義 單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，目前正快速的取代著傳統(tǒng)電子 線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機(jī)、 VCD、遙控器、游戲機(jī)、電飯煲等無處不見單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地融入我們每個(gè)人的生活之中 [9]。單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)，給我們的生活帶來舒適和方便的同時(shí)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在這個(gè)高科技的時(shí)代，通過這一課題的研究，我會對新型 51單片機(jī)的工作原理與作用有更加深刻的了解 。對我以后的生活學(xué)習(xí)工作都會有不少的幫助作用。 本課題的擬定方法及思路 本系統(tǒng)主要由單片機(jī)和 GSM短信模塊組成，借用可靠、成熟的 GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以中文短消息，直接把警報(bào)消息通過短信反映到您的手機(jī)上。 (1)該設(shè)計(jì)有硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等模塊子函數(shù)。 (2)本震動(dòng)防盜報(bào)警系統(tǒng)由震動(dòng)傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、 LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警等功能。 (3)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。當(dāng)人外出時(shí)，可把報(bào)警系統(tǒng) 設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來 ,當(dāng)有人闖入時(shí)，設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的震動(dòng)傳感器變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出 TTL 電平至 STC89C51單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使警號發(fā)聲。 本系統(tǒng)以 GSM網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程信號的傳輸平臺，由單片機(jī)、震動(dòng)傳感器、 GSM模塊、 GSM網(wǎng)絡(luò)、用戶手機(jī) (或監(jiān)控中心 )等組成。使用震動(dòng)傳感器探測報(bào)警信號，當(dāng)震動(dòng)傳感器檢測到信號時(shí)，單片機(jī)通過向 GSM模塊發(fā)送 AT指令控制 GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信或撥打報(bào)警電話，實(shí)現(xiàn)了一種網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、靈活性高的車 載無線防盜報(bào)警系統(tǒng)，對汽車進(jìn)行 24 小時(shí)無距離全方位監(jiān)控。 2 方案論證 選用震動(dòng)報(bào)警器，它主要采用單片機(jī)最小系統(tǒng)和震動(dòng)模塊，它的主要特點(diǎn)穩(wěn)定報(bào)警，和普通報(bào)警器一樣，當(dāng)有人接觸或者收到碰觸是發(fā)出警報(bào)聲，車主在一定范圍內(nèi)能發(fā)現(xiàn)有異常情況，起到很好的報(bào)警效果，缺點(diǎn)就是在環(huán)境影響變換下容易產(chǎn)生誤報(bào)，影響車主區(qū)分情況。 選用基于 GSM模塊、單片機(jī)、震動(dòng)報(bào)警器。主要由 GSM，單片機(jī)最小系統(tǒng)，震動(dòng)模塊組成。主要特點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確及時(shí)發(fā)出警報(bào)并第一時(shí)間通知車主，能夠彌補(bǔ)普通報(bào)警器的通用缺陷。簡單容易安 裝更好的體現(xiàn)了它的使用價(jià)值和領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 以上兩種方案相比較選用方案二。 3 方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)本課題研究設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)技術(shù)的無線智能防盜報(bào)警器。當(dāng)有檢測到震動(dòng)時(shí)輸出高電平變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)低電平輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路開始報(bào)警， 并且串口控制 GSM模塊發(fā)送短信報(bào)警 。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)就是使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活，且安裝方便、智能性高、誤報(bào)率低，同時(shí)它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和 PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管 理。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。該設(shè)計(jì) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 38 頁 包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警和顯示等模塊子函數(shù)。電路結(jié)構(gòu)做成可劃分為：蜂鳴器電路、單片機(jī)控制電路、 LED 控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地顯示、本地報(bào)警等功能。 就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、 I/O 設(shè)備、以 及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、在線調(diào)試等幾個(gè)階段。 本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為震動(dòng)模塊、鍵盤控制、報(bào)警電路、 GSM模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：震動(dòng)傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、 LED控制電路、 GSM模塊電路及相關(guān)的控制組成。 對于本設(shè)計(jì)的核心部分，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入 /輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路 等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。 從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)須包括以下結(jié)構(gòu)：震動(dòng)電路、報(bào)警電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、復(fù)位電路及 GSM電路組成，它們之間的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 。 圖 總體設(shè)計(jì)框圖 處理器采用 51系列單 片機(jī) STC89C51。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。有震動(dòng)的時(shí)候單片機(jī)會接到一個(gè)低電平，在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動(dòng)電路并推動(dòng)報(bào)警設(shè)備完成， 同時(shí) 通過 串口控制 GSM模塊發(fā)送短信到指定手機(jī) 。 4 傳感器的選用 根據(jù)課題需要假設(shè)盜賊觸碰車輛，通過砸碎玻璃進(jìn)行盜車。所以選用震動(dòng)傳感器。 機(jī)械震動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)如圖 。 STC89 C51 復(fù)位電路 信號檢測電路 報(bào)警執(zhí)行電路 LED 發(fā)光顯示 比較 限流電阻 驅(qū)動(dòng) GSM 短信發(fā)送 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 38 頁 圖 震動(dòng)傳感器 1） 相對式機(jī)械接收原理 由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最 簡單的形式，因此人們最先想到的是用機(jī)械方法測量振動(dòng)，從而制造出了機(jī)械式測振儀（如蓋格爾測振儀等）。傳感器的機(jī)械接收原理就是建立在此基礎(chǔ)上的。相對式測振儀的工作接收原理是在測量時(shí)，把儀器固定在不動(dòng)的支架上，使觸桿與被測物體的振動(dòng)方向一致，并借 彈簧 的彈性力與被測物體表面相接觸，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，觸桿就跟隨它一起運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)記錄筆桿在移動(dòng)的紙帶上描繪出振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間的變化 曲線 ，根據(jù)這個(gè)記錄曲線可以計(jì)算出位移的大小及頻率等參數(shù) [10]。 由此可知，相對式機(jī)械接收部分所測得的結(jié)果是被測物體相對于參考體的相對振動(dòng)，只有當(dāng)參考體絕對不動(dòng)時(shí)，才能測得被測物體的絕對振動(dòng)。這樣，就發(fā)生一個(gè)問題，當(dāng)需要測的是絕對振動(dòng)，但又找不到不動(dòng)的參考點(diǎn)時(shí)，這類儀器就無用武之地。例如：在行駛的內(nèi)燃機(jī)車上測試內(nèi)燃機(jī)車的振動(dòng)，在地震時(shí)測量地面及樓房的振動(dòng)等等，都不存在一個(gè)不動(dòng)的參考點(diǎn) [4]。在這種情況下，我們必須用另一種測量方式的測振儀進(jìn)行測量，即利用慣性式測振儀。 2）慣性式機(jī)械接收原理 慣性式機(jī)械測振儀測振時(shí)，是將測振儀直接固定在被測振動(dòng)物體的測點(diǎn)上，當(dāng)傳感器外殼隨被測振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由彈性支承的慣性質(zhì)量塊將與外殼發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，則裝在質(zhì)量塊上的記錄筆就可記錄下質(zhì)量元件與外殼的相對振動(dòng)位移幅值，然后利用慣性質(zhì)量塊與外殼的相對振動(dòng)位移的關(guān)系式，即可求出被測物體的絕對振動(dòng)位移波形 [11]。 應(yīng)變式壓力傳感器的敏感元件為一個(gè)圓形的金屬膜片，當(dāng)有力作用到上面的時(shí)候，它會產(chǎn)生 應(yīng)變，應(yīng)變有切向應(yīng)變和徑向應(yīng)變。在中心處，兩者同事到達(dá)最大正值；在邊緣處，徑向應(yīng)變有最大負(fù)值，切向應(yīng)變?yōu)榱?。?yīng)變式壓力傳感器就是在兩個(gè)最大正值和兩個(gè)最大負(fù)值處分別貼上四個(gè)應(yīng)變片，組成全橋電路來測量壓力。這種貼片式應(yīng)變壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡單，精度不高，全橋電路卻能起到溫度補(bǔ)償作用。傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化 [12]。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、 橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。 精度高的應(yīng)變壓力傳感器應(yīng)變片都采用薄膜式結(jié)構(gòu)。這種薄膜結(jié)構(gòu)能保證四個(gè)電阻阻值有較好的一致性，電橋的零點(diǎn)也可以達(dá)到對稱，它同時(shí)還具有量程大、靈敏度高、成本便宜等優(yōu)點(diǎn)。 由歐姆定律知，對于長為 L、截面積為 A、電阻率為 ρ的導(dǎo)體，其電阻 R=ρ AL