【正文】 系統(tǒng)軟件在隨系統(tǒng)模型更新、硬件器件的替代而修改的同時(shí)，應(yīng)該不斷進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)行速度和占用更少的系統(tǒng)資源 ?？偨Y(jié)近兩年來(lái)的工作，對(duì)這個(gè)課題還有以下幾點(diǎn)展望 ： (1)系統(tǒng)模型的更新。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 結(jié)論 經(jīng)過(guò)近兩年的不懈努力，本課題從方案的確定、系統(tǒng)模型的構(gòu)建、元器件的選擇、原理圖的設(shè)計(jì)、 PCB 線路板設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，到系統(tǒng)原型機(jī)的制作完成，主要進(jìn)行了以下幾方面的工作 ： (1)根據(jù)汽車的被盜模式構(gòu)建了汽車防盜系統(tǒng)的信息融合模型 ，從理論上提出了汽車防盜的新思路。當(dāng)要打開所需的監(jiān)測(cè)模塊時(shí)， CPU 相對(duì)應(yīng)的端口置“ 1，開啟監(jiān)測(cè)模塊的供電電源，使監(jiān)測(cè)模塊開始工作。事件觸發(fā)是指微處理器等待微波多普勒傳感器接入端口―― 口的中斷信號(hào)，以觸發(fā)相應(yīng)的事件處理操作。單片機(jī)在系統(tǒng)上電并進(jìn)行初始化以后，進(jìn)入低功耗模式以降低系統(tǒng)功耗。程序優(yōu)化就是縮 短代碼的長(zhǎng)度，加快運(yùn)算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。算法是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的依據(jù)，它決定了程序的正確性和程序的質(zhì)量。比如，目前程序存儲(chǔ)器的容量己不是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，我們可以利用存儲(chǔ)器的空間實(shí)現(xiàn)程序響應(yīng)速度的加快。 （一） 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)概述 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。 P1 和 P2 端口擁有中斷功能。 定時(shí)器 Timer A, Timer B： Timer A 是 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，并且?guī)в腥凡东@ /比較器。因此可以用相同的指令訪問(wèn) FLASH, RAM 和外圍模塊，也可以執(zhí)行 RAM 中的程序代碼。 適應(yīng)汽車級(jí)的運(yùn)行環(huán)境 ： MSP430FLASH 系列產(chǎn)品中有適用于汽車工業(yè)級(jí)應(yīng)用的 溫度范圍 (40oC～ 125 oC)的型 —— MSP430F149APM。另外，該系列單片機(jī)在超低功耗和功能集成等方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。 閃光報(bào)警及汽車自鎖的原理圖如圖 所示。存儲(chǔ)器又可以劃分為多個(gè)段 (劃分的段數(shù)應(yīng)小于 124 個(gè) )，并且不同的段能夠組合成多個(gè)語(yǔ)音組以對(duì)應(yīng)不同的鍵值，外部輸入信號(hào)控制“ Key” 引腳輸入不同的鍵值，就可以回放不同的語(yǔ)音組合。TC35 模塊集成 了基帶處理單元和 RF 射頻模塊，對(duì)外提供 40pin 的 ZIP 連接器，用戶通過(guò)該連接器就可以實(shí)現(xiàn)包括系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)輸入輸出、語(yǔ)音輸入輸出和電源輸入等功能?；緲I(yè)務(wù)按功能可分為電信業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)。 （三） 防盜系統(tǒng)的報(bào)警執(zhí)行模塊 多傳感器信息融合汽車防盜系統(tǒng)的報(bào)警執(zhí)行模塊主要用于執(zhí)行遇警后的報(bào)警操作和汽車自鎖操作，含 GSM 報(bào)警、聲光報(bào)警和汽車自鎖幾個(gè)部分。 圖 熱釋電紅外傳感器的工作原理圖 熱釋電紅外傳感器的工作原理圖如圖 。在硅片表面上貼上截止波長(zhǎng)為 7～ 10μ m的濾光片，于是就得到只對(duì)人體溫度范圍敏感的熱釋電紅外線傳感器。如果認(rèn)為車的前后門的警報(bào)等級(jí)不同，可以將圖 中代表兩個(gè)前門的信號(hào)以及后門信號(hào)分別融合，然后將各自的結(jié)果送至中央處理模塊，中央處理模塊不同的權(quán)值進(jìn)行融合處理，具體處理方法可根據(jù)用戶的要求分別處理。斬波技術(shù)雖然可以提高信號(hào)的穩(wěn)定性，也會(huì)造成信號(hào)頻響的延遲，但由于 A3210E 系列傳感器采用了較高的采樣頻率，提高了采樣的速度，就相對(duì)減小了響應(yīng)延遲的影響。在這 兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生霍耳電場(chǎng) EH。將微處理記錄的 16 次振幅采樣值的絕對(duì)值求和，就可以得到 40ms 內(nèi)振動(dòng)的能量。 而對(duì)于振動(dòng)的測(cè)量，則需要 10～ 200Hz 的較寬信號(hào)范圍。 第二種方法可以對(duì)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大，但頻率響應(yīng)特性較低。因此可以利用 ADXL202E同時(shí)對(duì)車體的振動(dòng)和傾斜角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器信息的初步融合，而且該信號(hào)可以作為其它傳感器的開啟信號(hào)，與開關(guān)電源聯(lián)合使用能夠?qū)崿F(xiàn)降低系統(tǒng)功耗的功能。因此將微波多普勒測(cè)速傳感器用于汽車防盜系統(tǒng)，就可以在汽車周圍設(shè)置一個(gè)全方位的預(yù)警監(jiān)測(cè)空間。微波傳感器的基本原理是根據(jù)微波反射、透射、散射、干涉等物理特性的改變以及被測(cè)材料的電磁 特性的相對(duì)變化，通過(guò)對(duì)微波基本參數(shù)變化的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的轉(zhuǎn)換。將其集成在各個(gè)傳感器電路的線路板上，不但可以為傳感器提供可靠的電源供給，而且通過(guò) ADP3330 的 SB引腳可以控制 ADP3330 的開啟與關(guān)閉，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳感器的開閉控制。 Rl選用的精度為 1%的金屬膜電阻，阻值為 1K。 LM2576系列芯片輸入電壓范圍為 ～37V，有 , 5V, 12V, 15V 四種固定電壓輸出 類型，以及一種電壓輸出可調(diào)節(jié)類型，輸出電壓變化范圍小于177。 (6)單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮器件驅(qū)動(dòng)能力。 系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)中遵循了以下的 基本設(shè)計(jì)原則 ： (1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法。在這種方法中，每個(gè)傳感器觀測(cè)一個(gè)目標(biāo) ： 距離傳感器監(jiān)測(cè)入侵的距離，振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)是否有車體的破壞，霍爾器件監(jiān)測(cè)是否有車門的開啟，熱釋電紅外傳感器監(jiān)測(cè)人體的紅外信息。 系統(tǒng)首先將微波多普勒傳感器作為第一級(jí)監(jiān)測(cè)器件。 圖 為串行結(jié)構(gòu)， N個(gè)局部節(jié)點(diǎn) S1, S2,?， SN 分別接受各自的檢測(cè)后，首先 S1節(jié)做出局部判決 U1,然后將它通信到節(jié)點(diǎn) S2，而 S2則將它本身的檢測(cè)與 U1 融合形成自己的判決 U2，以后，重復(fù)前面的過(guò)程，信息繼續(xù)傳遞、融合，直道節(jié)點(diǎn) SN。從分布檢測(cè)的角度看，檢測(cè)級(jí)融合的結(jié)構(gòu)主要有分散式結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、串行結(jié)構(gòu)、樹狀結(jié)構(gòu)和帶反饋并行結(jié)構(gòu)。對(duì)于圖像傳感器，數(shù)據(jù)融合一般涉及到圖像畫面元素級(jí)的融合，因而數(shù)據(jù)級(jí)融合也常成為像素級(jí)融合。 在特征級(jí)融合方法中，每個(gè)傳感器觀測(cè)一個(gè)目標(biāo)并完成特征提取以獲得來(lái)自每個(gè)傳感器的特征向量。傳感器的檢測(cè)報(bào)告和目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)都被送入融合中心，在那里進(jìn)行時(shí)間和空間的融合。在分布式檢測(cè)系統(tǒng)中，由于融合中心只能得到經(jīng)過(guò)壓縮后的觀測(cè)信息，因此相對(duì)于集中式檢測(cè)會(huì)有性能損失。在多傳感器分布檢測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)傳感器對(duì)所獲得的觀測(cè)先進(jìn)行一定的預(yù)處理，然后將壓縮的信息傳送給其他傳感器，最后在某一中心匯總和融合這些信息，產(chǎn)生全局檢測(cè)判決。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） (5)提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。多傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行測(cè)量，獲取大量 信息，這些信息有很大的冗余性。但是各 種傳感器在性能上的差異與互補(bǔ)性卻提示我們通過(guò)綜合分析來(lái)自各個(gè)傳感器的信息，來(lái)獲取有效、可靠、完整的信息。防盜系統(tǒng)報(bào)警的警報(bào)是采用 GSM 等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，即時(shí)直接傳送給車主的 。 一、基于信息融合技術(shù)汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 多方調(diào)研結(jié)果表明現(xiàn)有的汽車防盜系統(tǒng)存在著一些共同的缺欠 ： 由于只被動(dòng)地 側(cè)重于汽車遇警情況的處理，對(duì)報(bào)警器判定盜竊行為的可靠性未有足夠重視 。另外，該裝置在夜間車主熟睡的時(shí)候或車主不在車旁的時(shí)候，能夠自動(dòng)識(shí)別警情并提 醒車主。而且，這種防盜器經(jīng)常會(huì)有誤報(bào)警的情形發(fā)生，產(chǎn)生擾民噪聲，人們對(duì)此也習(xí)以為常，使其防盜效果大減。這種防盜器很難抵擋住利用鋼鋸等重型工具的盜竊方式。因此，設(shè)計(jì)新一代的更為可靠、環(huán)保的汽車防盜系統(tǒng)是汽車制造業(yè)發(fā)展一種必然趨勢(shì)。但是 在汽車給 人們的生活帶來(lái)了方便 的同時(shí) ，汽車的使用也給人們提出了一大難題 ——汽車防盜。本文研究制定了應(yīng)用于該防盜系統(tǒng)的各種傳感器、微處理器、執(zhí)行器件以及系統(tǒng)附屬的多種電子元器件的選擇方案 。共完成以下幾項(xiàng)工作： （ 1）學(xué)生將論文寫作提綱送交指導(dǎo)老師審閱，指導(dǎo)老師認(rèn)真進(jìn)行指導(dǎo)，并填寫畢業(yè)論文任務(wù)書。 （ 2）學(xué)生提交論文初稿，指導(dǎo)老師審閱后提出修改意見。 在構(gòu)建的防盜模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件、硬件。 雖然絕大多數(shù)汽 車都裝有汽車防盜器，但是抽樣調(diào)查顯示 ： 在失竊的汽車中，一半以上都是裝有汽車防盜系統(tǒng)的 。 目前國(guó)際上通用的汽車防盜的核心思想是防止“汽車整車”被盜 ： 也就是說(shuō)即使盜賊將車門打開進(jìn)入車內(nèi)，卻仍然無(wú)法將車開走。但它們卻能拖延偷車賊作案的時(shí)間卻是事實(shí)，一般偷車賊要用幾十秒甚至幾分鐘才能撬開。 (3)芯片式數(shù)碼防盜器。使用該裝置的優(yōu)點(diǎn)是被盜車輛尋回率高，便于跟蹤、控制車輛。生產(chǎn)廠家多采用擴(kuò)大報(bào)警置信區(qū)間的方法減少漏報(bào)警的發(fā)生，報(bào)警器的誤報(bào)率居高不下 。 同時(shí)，車主還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)防盜系統(tǒng)進(jìn)行控制。采用這種方法，即使各個(gè)傳感器所提供的信息有一定的誤差和不確定性，但通過(guò)對(duì)它們提供的信息進(jìn)行有效的綜合，可以比任何單一傳感器獲取的信息更可靠、更完整。對(duì)這些冗余信息進(jìn)行融合可在總體上降低信息的不確定性。使用多 傳感器，由于其信息的互補(bǔ)性、準(zhǔn)確性和精確性，可大大地提高系統(tǒng)的反應(yīng)能力。通常有兩種信號(hào)處理形式 ： 一是硬判決融合，即融合中心處理 0、 1 形式的局部判決 。通過(guò)對(duì)傳感器信息的最優(yōu)局部處理和融合可以減小性能損失。由于這種結(jié)構(gòu)要同時(shí)處理檢測(cè)報(bào)告和狀態(tài)估計(jì)，并進(jìn)行優(yōu)化組合，它需要復(fù)雜的處理邏輯。然后融合這些特征向量并基于獲得的聯(lián)合特征向量來(lái)產(chǎn)生身份估計(jì)。 (4)態(tài)勢(shì)評(píng)估和威脅估計(jì)。 分散式空間結(jié)構(gòu)的分布檢測(cè)系統(tǒng)如圖 。最后，由 SN將它的檢測(cè) YN與 UN1，融合做出判決 UN，即 U0。由于微波多普勒傳感器可以確定移動(dòng)物體的距離，并且該傳感器在理論上可測(cè)量范圍為 360 度。并且在分別提取來(lái)自每個(gè)傳感器的特征向量的基礎(chǔ)上進(jìn)行融合處理，最后基于聯(lián)合 特征向量做出屬性判決。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ) 。驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 統(tǒng)工作不可靠。 4%。 可以得到 R2的計(jì)算阻值約為 ，并根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品型號(hào)，確定 R2的阻值為學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ，則根據(jù)公式 ()可得最終輸出電壓為 。 圖 汽車防盜系統(tǒng)電源二次降壓的實(shí)現(xiàn) ADP3330 的 輸 入 電 壓 范 圍 在 到 12V 之 間 ， 有 , ,3V,SV,12V,15V 九種固定輸出電壓型號(hào)， 25oC 時(shí)負(fù)載誤差小于%，溫 度 于 %,輸出電流可達(dá) 200mA.，能夠滿足各個(gè)傳感器組的輸入電源的要求 。 由于波源或觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而出現(xiàn)的觀測(cè)頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象被稱為多普勒效應(yīng)。 微波多普勒傳感器采用 Agilis通訊技術(shù)公司的 HB100微波運(yùn)動(dòng)傳感器模塊。 E 圖 為開關(guān)電源，采用電源管理芯片, 不但能為傳感器及其信號(hào)處理電路提供高精度的電源電壓，而且微處理器通過(guò)向其 SD 引腳輸入高低電平控制電源輸出的開閉，進(jìn)而可以控制整個(gè)模塊的開啟與關(guān)閉。 ADXL202E 采用 LCC8 ( 8 pins Leadless Chip Carrier)封裝，體積僅為 5 mm 5mm 2mm，其封裝和引腳如圖 所示 圖 ADXL202E 封裝引腳結(jié)構(gòu)圖 (1)利用 ADXL202E 進(jìn)行振動(dòng)與傾角測(cè)量的基本原理 ADXL202E 是 Analog Device 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的低成本、低功耗、單芯片集成雙軸加速度傳感器。采用何種輸出方法，需根據(jù)具體的使用條件進(jìn)行確定。首先，將 XFILT、YFILT引腳的濾波電容 CX, CY設(shè)定為 F，這樣輸出的數(shù)字、模擬信號(hào)的帶寬全都限制在 200Hz 以下，再將 ADXL202 輸出的帶寬為 200Hz 的數(shù)字和模擬信號(hào)分別經(jīng)過(guò)低通濾波和高通濾波，就可以獲得傾斜、振動(dòng)監(jiān)測(cè)所需帶寬的信號(hào)。如果這個(gè)絕對(duì)值之和超過(guò)設(shè)定的數(shù)字閉值，微處理器就可以進(jìn)行報(bào)警。由于存在EH，半導(dǎo)體片兩側(cè)面間出現(xiàn)電位差 UH，稱為霍耳電勢(shì)。 (3)A3210E 的汽車防盜應(yīng)用方案 單個(gè)霍爾開關(guān)器件的原理圖如圖 所示。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 霍爾開關(guān)器件的局部信息融合 4 利用熱釋電紅外傳感器對(duì)人體入侵進(jìn)行監(jiān)測(cè) (1)熱釋電紅外傳感器的基本原理 由于電石、酒石酸鉀鈉 (羅謝爾鹽 )、 鈦 酸鋇等晶體受熱產(chǎn)生溫度變化時(shí)，其原子排列將發(fā)生變化，晶體自發(fā)極化，在其兩表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng) 。在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，因此，熱釋電紅外傳感器探測(cè)的是感應(yīng)到的移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。其中 A 圖 為熱釋電紅外傳感器 RE200B 信號(hào)采集及處理電路， U1 為 PIR 探測(cè)頭， U2 為 相關(guān)阻容器件構(gòu)成濾波、放大電路， R7, R8 用于設(shè)定輸出電壓信號(hào)的中心值。防盜系統(tǒng)的報(bào)警主要采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò) GSM 短消息的方式進(jìn)行，根據(jù)不同的警報(bào)級(jí)別發(fā)送不同的短消息，如“整車搬運(yùn)”、“車體破壞”、“非法開啟”和“入車盜竊”等 。電信業(yè)務(wù)是指為用戶通信提供的包括終端設(shè)備功能在內(nèi)的完整能力的通信業(yè)務(wù)，主要包括電話業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、緊急呼叫業(yè)務(wù)、短信息業(yè)務(wù)和傳真業(yè)務(wù)。 TC35 還為用戶提供了良好的用戶接口 —— RS232，通過(guò)該接口實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊大多的控制功能。該芯片可以直接驅(qū)動(dòng)外圍電路的三極管，并由其帶動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。系統(tǒng)是利用微處理器的 I/O學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 接口控制達(dá)林頓陣列 ULN2020A，當(dāng)“ IN”腳輸入高電平，對(duì)應(yīng)“ OUT”腳將功率繼電器的引腳電平拉低，功率繼電器線圈導(dǎo)通 。 強(qiáng)大的處理能力 ： MSP430FLASH 系列單片機(jī)具有豐富的尋址方式，但只需 簡(jiǎn)潔 的 27 條指令 。用該型微處理器所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品完全可以搭載在汽車系統(tǒng)中。無(wú)論 FLASH,RAM 和外圍模塊，都位于同一公共地址空間中，總尋址空間為 64KB。 Timer A 可以實(shí)現(xiàn)多路捕獲 /比較， PWM