【文章內容簡介】 警器出售，但是此類報警器的報警喇叭一般 都只是安裝在電動車身上，而完成警情傳遞任務的主要部件都是振動傳感器，其靈敏度較高，致使一些外界環(huán)境因素，如刮風打雷，兒童嬉鬧等，都有可能使其動作，并觸發(fā)報警器報警，這種由于誤報警帶來的噪音污染常常造成不必要的擾民。 種種原因使得大部分電動車用戶并沒有為他們的車去配備防盜報警裝置，導致一些不法分子有機可乘，電動車被盜現(xiàn)象日益嚴重，“電動自行車保險”也因出險率太高而銷聲匿跡。報警裝置作為電動車的一個重要附屬配件，其防盜守護的重要作用眾所周知。由此，一種低價位、高品質，適合于普通用戶的防盜報警器將是電動自行車市場 翹首以盼的。 著眼于解決上述問題，我們展開了一系列調查研究、開發(fā)創(chuàng)新工作，希望我們的努力可以在報警器成本與性能之間找到一個最佳平衡點，為電動車增加一道理想的安全防線，解除用戶的后顧之憂。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 5 2 總體方案設計 電動車無線防盜報警器的總體方案設計是根據(jù)其功能和設計要求，從全局的角度，以系統(tǒng)的觀點而進行整體方面的設計，主要包括無線收發(fā)模塊設計，信號觸發(fā)模塊設計和報警電路模塊設計等內容。 框架結構體系設計 本設計主要依據(jù)下列框架結構 (如圖 21)進行設計。 圖 21 總體 框架結構體系 其中單片機作為控制單元模塊，彈簧開關作信號觸發(fā)模塊，采用遠距離無線收發(fā)裝置作 無線收發(fā)模塊 ，揚聲器（或蜂鳴器）作 報警電路模塊 。當單片機收到無線收發(fā)模塊發(fā)出的預警信號后，進入預警狀態(tài)，并讓彈簧開關在收到外界振動影響后，接通電路使報警器報警，以此來威懾犯罪分子，達到保護電動自行車的目的。 各功能模塊方案設計 本設計各功能模塊主要 包括無線收發(fā)模塊，信號觸發(fā)模塊和報警電路模塊等，下面將分模塊討論各個模塊擬采用方案和最終方案的確定。 無線收發(fā)模塊 HF15/HJ15 紅外收發(fā)組件 普通紅外遙控器作用距離一般為 10m左右，且方向性很強。而由 HF15/HJ15構成的紅外遙控發(fā)射 /接收電路（見圖 22）作用距離可達 25m，其對射夾角大于 15176。，且外接電路簡單，安裝方便。 HF15為紅外遙控發(fā)射組件，其工作電壓 4～ 12V，典型值 9V；工作頻率 32～ 50kHz可調，由第 2腳之間所接的電位器來調節(jié)發(fā)射電路的載波頻率，一般選 40kHz。 HJ15 內部設有前置放大電路、整形電路和濾波電路，放大器放大倍數(shù)可達 萬倍。如果需要加大遙控距離，可在紅外發(fā)射或接收管的前 面加只帶凸鏡聚光片的聚光筒，但此時應注意調整好焦距，否則無效果。 AT89C51 單片機 無線接收模塊 無線發(fā)送模塊 報警電路模塊 信號觸發(fā)模塊 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 6 圖 22 HF15/HJ15紅外收發(fā)應用電路圖 當紅外遙控發(fā)射電路的 SK開關閉合時，通過 HF15裝置的 6 腳將 HF15裝置啟動，再經(jīng) HF15 裝置的 2 腳之間所接的電位器調節(jié)發(fā)射電路的載波頻率，載波頻率的大小直接影響傳輸距離。電位器調節(jié)的數(shù)值越大發(fā)射電路的載波頻率就越小，其傳輸距離也就越短；電位器調節(jié)的數(shù)值越小發(fā)射電路的載波頻率就越大，其傳輸距離就越長，因為頻率低衰減小，頻率高衰減大。當載波頻率確定后 HF15 裝置的 4 腳所 接的型號為 PH303 的發(fā)光二極管，將給紅外遙控接收電路型號為 PH303 的二極管一個脈沖，HJ15 通過內部的前置放大電路、整形電路和濾波電路對接收到的脈沖信號進行分析，當是 其 識別的波形時就啟動該電路，完成紅外收發(fā)的工作。 HF15/HJ15 紅外收發(fā)裝置的傳輸距離和安全性的確可以滿足本設計的需要，但是其體積比較大，價格也遠遠超出了市場上現(xiàn)在所出售的整套電動車無線防盜報警器的價格，從產品的性價比考慮，不予采納。 LRT15CTM4S 紅外接收遠程控制系統(tǒng)模塊 LRT15CTM4S系列是 紅外遙控接收模塊。 該模塊的最大優(yōu)點就是即使在很弱的光源下也能可靠運行、并 保護 、 防止受 到其他 輸出脈沖 的干擾。 LRT15CTM4S系列 所需的供電電壓在 ～ ，與本設計所構想的 5V供電電壓很吻合；而其低電流消耗是 HF15/HJ15 紅外收發(fā)組件不可比擬的；其輸出信號為 AT89C51 單片機所識別。 LRT15CTM4S 系列 與無線發(fā)送裝置的有效作用距離為 28 米，相對 HF15/HJ15 紅外收發(fā)組件有了相當大的改觀，其最大優(yōu)點就是即使在很弱的光源下也能可 靠運行、并能有效 防止受 到其他 輸出脈沖 的干擾。 本設計就是想找到這樣的紅外無線收發(fā)模塊： 體積小 、 重量輕 ， 5V供電電壓， 高電平輸出， 低電流消耗 ；作用距離長，能適用惡劣環(huán)境，而不至于受到其他輸出脈沖的干擾。因此欲采用 LRT15CTM4S 紅外接收遠程控制系統(tǒng)模塊為本設計的無線收發(fā)模塊。該模塊將在第 3 章中詳細介紹。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 7 信號觸發(fā)模塊 水銀開關 水銀開關（見圖 23），又稱傾側開關，是電路開關的一種，用一個接著電極的小巧容器儲存著一小滴水銀，容器中多數(shù)注入惰性氣體或為真空。因為重力的關系 ，水銀水珠會隨容器中較低的地方流去，如果同時接觸到兩個電極的話，開關便會將電路閉合，開啟開關。 圖 23 水銀開關 容器的形狀亦會影響水銀水珠接觸電極的條件，例如郵包炸彈使用的會是倒 V 字型的，令收件人在不知情的情況下傾側郵包，閉合電路、制動爆炸，但送件人（或郵包攜帶者）則不會。 水銀開關的原理很簡單，在普通固定電路中均可用于信號觸發(fā)，但在本設計中，電動車無線防盜報警器不可能完全保持水平狀態(tài)；并且水銀對人體及環(huán)境均有毒害，不適合在本設計中采用。 振動傳感器 振動傳感器在測試技術中是關鍵部 件之一，它的作用主要是將機械量接收下來，并轉換為與之成比例的電量。由于它也是一種機電轉換裝置。所以我們有時也稱它為換能器、拾振器等。振動傳感器目前廣泛應用的報警檢測傳感器，它內部用壓電陶瓷片加彈簧重錘結構檢測振動信號，并通過 LM358等運放器放大并輸出控制信號。當檢測到振動大于一定幅度時，動作指示燈點亮，并發(fā)出報警，振動檢測的靈敏度可以通過靈敏度調節(jié)旋鈕調節(jié)，順時針靈敏度增加，逆時針靈敏度降低。 振動傳感器并不是直接將原始要測的機械量轉變?yōu)殡娏?，而是將原始要測的機械量作為振動傳感器的輸入量 Mi，然后由機械接 收部分加以接收，形成另一個適合于變換的機械量 Mt，最后由機電變換部分再將 Mt 變換為電量 E，如圖 24 所示。因此一個傳感器的工作性能是由機械接收部分和機電變換部分的工作性能來決定的。振動傳感器具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動檢測可調節(jié)范圍大的優(yōu)點，器件的內部均含有專用的控制芯片 ,應用非常方便 ,可直接帶動小功率負載 ,用一只三極管進行電流放大后 ,即可驅動繼電器或報警被大量應用到汽車、摩托車、電動車的防盜系統(tǒng)上，目前 80％的徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 8 圖 24 振動傳感器 車輛報警器都用這類傳感器。 Mi Mt E 振動傳感器的性能特點符合本設計的需要，但在元件采購的過程中發(fā)現(xiàn)徐州電子市場找不到振動傳感器的銷售，給本設計的實物制作造成了困難。因此將在第 4章音樂集成電路報警模塊設計中對信號觸發(fā)模塊的設計做詳細介紹。 報警電路模塊 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電 子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種，在電路中用字母“ H”或“ HA”（舊標準用“ FM”、“ LB”、“ JD”等）表示。 （ 1）壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂 酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 （ 2）電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。 （ 3）自制簡易蜂鳴器電路 目前蜂鳴器被廣泛應用與多種控制裝置和家用電器的特定功能指示。筆者在做本設計的時候發(fā)現(xiàn)了一種簡易蜂鳴器電路 [1][2]，現(xiàn)介紹給大家（如圖 25）。 機電變換 部分 機械接受部分 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 9 圖 25 簡易蜂鳴器電 路 基本電路如上圖所示，由 R1～ R C C2和 Q Q2組成自激多諧振蕩器電路，產生的音頻振蕩信號經(jīng) Q3 放大、驅動壓電陶瓷片發(fā)出響亮的蜂鳴聲。電路的振蕩頻率見式（ ）。 f=21 312 CRCR ? 式（ ） 改變其元件的參數(shù)，就可以得到自己滿意的聲調。壓電陶瓷片為該電路的發(fā)聲部件，其質量好壞直接影響發(fā)聲音量的大小，選用時還要注意其 工作電壓。在制作時，最好選用帶有助聲腔的蜂鳴器。圖中電感 L可用線圈完好的廢舊 6V～ 12V直流繼電器繞組代替，也可用廢舊錄音機磁頭和晶體管收音機中音頻變壓器繞組代替。按圖中所示數(shù)值，本電路可在 3V～ 15V直流電壓范圍內正常工作，其最大工作電流為 45ma。若加大工作電壓，須將 Q3換成耐壓和電流值較大的三極管。 揚聲器 揚聲器是一種把電信號轉變?yōu)槁曅盘柕膿Q能器件，揚聲器的性能優(yōu)劣對音質的高低影響很大。揚聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動式（即動圈式）、靜電式（即電容式）、電磁式（即舌簧式）、壓電 式（即晶體式）等幾種；按其頻率范圍可分為低音揚聲器、中音揚聲器、高音揚聲器。 電動式揚聲器的結構和工作原理 電動式揚聲器應用最廣泛，它又分為紙盆式、號筒式 [3]和球頂形三種。而前兩種應用比較廣泛，因此這里只介紹前兩種。 （ 1）紙盆式揚聲器 紙盆式揚聲器其結構如圖 26所示。它由三部分組成：①振動系統(tǒng)，包括錐形紙盆、音圈和定位支片等；②磁路系統(tǒng)，包括永久磁鐵、導磁板和場心柱等；③輔助系統(tǒng)，包括盆架、接線板、壓邊和防塵罩等。當處于磁場中的音圈有音頻電流通過時，就產生隨徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 音頻電流變化的磁場，這一磁場和永久磁鐵的磁場 發(fā)生相互作用，使音圈沿著軸向振動，由于揚聲器結構簡單、低音豐滿、音質柔和、頻帶寬，但效率較低。 （ 2）號筒式揚聲器 號筒式揚聲器其結構如圖 27所示，它由振動系統(tǒng)（高音頭）和號筒兩部分構成。振動系統(tǒng)與紙盆揚聲器相似，不同的是它的振膜不是紙盆，而是一球頂形膜片。振膜的振動通過號筒（經(jīng)過兩次反射）向空氣中輻射聲波。它的頻率高、音量大，常用于室外及廣場擴聲。 音樂集成電路 就在商榷報警電路元件的選用時，無意中發(fā)現(xiàn)了音樂集成電路 [4]，它是一種樂曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲的樂曲。它具有聲音悅 耳、外接元件少、價格低、功能全面及使用方便等特點，因而音樂集成電路在家用電器，時鐘，玩具等方面得到了廣泛的應用。 通過比較蜂鳴器﹑揚聲器和音樂集成電路的外接元件數(shù)量、價格、功能全面性及使用方便等特點決定采用音樂集成電路作為本設計的報警電路模塊，該模塊將在第 4章音樂集成電路報警模塊設計中做詳細介紹。 本章小結 本章對該設計的總體框架結構體系設計進行了論述，并對該設計的 各功能模塊擬采用和最終采用的方案進行了詳細的介紹，通過比較 HF15/HJ15 紅外收發(fā)組件和LRT15CTM4S紅外接收遠程控制系 統(tǒng)模塊確定了本設計的無線收發(fā)模塊；通過比較水銀開關和振動傳感器確定了本論文的信號觸發(fā)模塊；通過比較蜂鳴器、揚聲器和音樂集成電路確定了本論文的報警電路模塊，而被選定的模塊元件將在下面幾章做詳細的 介紹 。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 3 無線收發(fā)模塊 設計 LRT15CTM4S系列是紅外遙控接收模塊。 它已 轉移成型 、 體積小 、 重量輕和低電流消耗 。該模塊的最大優(yōu)點就是即使在很弱的光源下也能可靠運行、并 保護 、 防止不受控制的輸出脈沖 的干擾。 LRT15CTM4S 紅外接收遠程控制系統(tǒng)模塊介紹 本小節(jié)將詳細介紹 LRT15CTM4S 紅外遙控接收模塊 （見圖 31）的主要特性、引腳特征、光電特性、極限參數(shù)、材料配置