【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 靠的防盜報(bào)警器出售，但是此類報(bào)警器的報(bào)警喇叭一般 都只是安裝在電動(dòng)車身上，而完成警情傳遞任務(wù)的主要部件都是振動(dòng)傳感器，其靈敏度較高，致使一些外界環(huán)境因素，如刮風(fēng)打雷，兒童嬉鬧等，都有可能使其動(dòng)作，并觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警，這種由于誤報(bào)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(dòng)車用戶并沒有為他們的車去配備防盜報(bào)警裝置，導(dǎo)致一些不法分子有機(jī)可乘，電動(dòng)車被盜現(xiàn)象日益嚴(yán)重，“電動(dòng)自行車保險(xiǎn)”也因出險(xiǎn)率太高而銷聲匿跡。報(bào)警裝置作為電動(dòng)車的一個(gè)重要附屬配件，其防盜守護(hù)的重要作用眾所周知。由此，一種低價(jià)位、高品質(zhì)，適合于普通用戶的防盜報(bào)警器將是電動(dòng)自行車市場(chǎng) 翹首以盼的。 著眼于解決上述問題，我們展開了一系列調(diào)查研究、開發(fā)創(chuàng)新工作，希望我們的努力可以在報(bào)警器成本與性能之間找到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)，為電動(dòng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 2 總體方案設(shè)計(jì) 電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器的總體方案設(shè)計(jì)是根據(jù)其功能和設(shè)計(jì)要求，從全局的角度，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)而進(jìn)行整體方面的設(shè)計(jì)，主要包括無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)，信號(hào)觸發(fā)模塊設(shè)計(jì)和報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要依據(jù)下列框架結(jié)構(gòu) (如圖 21)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖 21 總體 框架結(jié)構(gòu)體系 其中單片機(jī)作為控制單元模塊，彈簧開關(guān)作信號(hào)觸發(fā)模塊，采用遠(yuǎn)距離無線收發(fā)裝置作 無線收發(fā)模塊 ，揚(yáng)聲器（或蜂鳴器）作 報(bào)警電路模塊 。當(dāng)單片機(jī)收到無線收發(fā)模塊發(fā)出的預(yù)警信號(hào)后，進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)，并讓彈簧開關(guān)在收到外界振動(dòng)影響后，接通電路使報(bào)警器報(bào)警，以此來威懾犯罪分子，達(dá)到保護(hù)電動(dòng)自行車的目的。 各功能模塊方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)各功能模塊主要 包括無線收發(fā)模塊，信號(hào)觸發(fā)模塊和報(bào)警電路模塊等，下面將分模塊討論各個(gè)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(qiáng)。而由 HF15/HJ15構(gòu)成的紅外遙控發(fā)射 /接收電路（見圖 22）作用距離可達(dá) 25m，其對(duì)射夾角大于 15176。，且外接電路簡(jiǎn)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(diào)，由第 2腳之間所接的電位器來調(diào)節(jié)發(fā)射電路的載波頻率，一般選 40kHz。 HJ15 內(nèi)部設(shè)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(dá) 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(shí)應(yīng)注意調(diào)整好焦距，否則無效果。 AT89C51 單片機(jī) 無線接收模塊 無線發(fā)送模塊 報(bào)警電路模塊 信號(hào)觸發(fā)模塊 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 圖 22 HF15/HJ15紅外收發(fā)應(yīng)用電路圖 當(dāng)紅外遙控發(fā)射電路的 SK開關(guān)閉合時(shí)，通過 HF15 裝置的 6腳將 HF15 裝置啟動(dòng)，再經(jīng) HF15 裝置的 2 腳之間所接的電位器調(diào)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(diào)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(diào)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(zhǎng)，因?yàn)轭l率低衰減小，頻率高衰減大。當(dāng)載波頻率確定后 HF15 裝置的 4 腳所 接的型號(hào)為 PH303 的發(fā)光二極管，將給紅外遙控接收電路型號(hào)為 PH303 的二極管一個(gè)脈沖，HJ15 通過內(nèi)部的前置放大電路、整形電路和濾波電路對(duì)接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行分析，當(dāng)是 其 識(shí)別的波形時(shí)就啟動(dòng)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(shè)計(jì)的需要，但是其體積比較大，價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了市場(chǎng)上現(xiàn)在所出售的整套電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器的價(jià)格，從產(chǎn)品的性價(jià)比考慮，不予采納。 LRT15CTM4S 紅外接收遠(yuǎn)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(diǎn)就是即使在很弱的光源下也能可靠運(yùn)行、并 保護(hù) 、 防止受 到其他 輸出脈沖 的干擾。 LRT15CTM4S 系列 所需的供電電壓在 ～ 之間，與本設(shè)計(jì)所構(gòu)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(hào)為 高電壓正好能被本設(shè)計(jì)中采用的 AT89C51 單片機(jī)所識(shí)別。 LRT15CTM4S 系列 與無線發(fā)送裝置的有效作用距離為 28 米，相對(duì) HF15/HJ15 紅外收發(fā)組件有了相當(dāng)大的改觀，其最大優(yōu)點(diǎn)就是即使在很弱的光源下也能可 靠運(yùn)行、并能有效 防止受 到其他 輸出脈沖 的干擾。 本設(shè)計(jì)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(zhǎng)，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(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊為本設(shè)計(jì)的無線收發(fā)模塊。該模塊將在第 3章中詳細(xì)介紹。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 信號(hào)觸發(fā)模塊 水銀開關(guān) 水銀開關(guān)（見圖 23），又稱傾側(cè)開關(guān)，是電路開關(guān)的一種，用一個(gè)接著電極的小巧容器儲(chǔ)存著一小滴水銀，容器中多數(shù)注入惰性氣體或?yàn)檎婵?。因?yàn)橹亓Φ年P(guān)系 ，水銀水珠會(huì)隨容器中較低的地方流去，如果同時(shí)接觸到兩個(gè)電極的話，開關(guān)便會(huì)將電路閉合，開啟開關(guān)。 圖 23 水銀開關(guān) 容器的形狀亦會(huì)影響水銀水珠接觸電極的條件，例如郵包炸彈使用的會(huì)是倒 V 字型的，令收件人在不知情的情況下傾側(cè)郵包，閉合電路、制動(dòng)爆炸，但送件人（或郵包攜帶者）則不會(huì)。 水銀開關(guān)的原理很簡(jiǎn)單，在普通固定電路中均可用于信號(hào)觸發(fā)，但在本設(shè)計(jì)中，電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器不可能完全保持水平狀態(tài)；并且水銀對(duì)人體及環(huán)境均有毒害，不適合在本設(shè)計(jì)中采用。 振動(dòng)傳感器 振動(dòng)傳感器在測(cè)試技術(shù)中是關(guān)鍵部 件之一，它的作用主要是將機(jī)械量接收下來，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時(shí)也稱它為換能器、拾振器等。振動(dòng)傳感器目前廣泛應(yīng)用的報(bào)警檢測(cè)傳感器，它內(nèi)部用壓電陶瓷片加彈簧重錘結(jié)構(gòu)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，并通過 LM358 等運(yùn)放器放大并輸出控制信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到振動(dòng)大于一定幅度時(shí)，動(dòng)作指示燈點(diǎn)亮，并發(fā)出報(bào)警，振動(dòng)檢測(cè)的靈敏度可以通過靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)，順時(shí)針靈敏度增加，逆時(shí)針靈敏度降低。 振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而是將原始要測(cè)的機(jī)械量作為振動(dòng)傳感器的輸入量 Mi，然后由機(jī)械接 收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量 Mt，最后由機(jī)電變換部分再將 Mt 變換為電量 E，如圖 24 所示。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來決定的。振動(dòng)傳感器具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，器件的內(nèi)部均含有專用的控制芯片 ,應(yīng)用非常方便 ,可直接帶動(dòng)小功率負(fù)載 ,用一只三極管進(jìn)行電流放大后 ,即可驅(qū)動(dòng)繼電器或報(bào)警被大量應(yīng)用到汽車、摩托車、電動(dòng)車的防盜系統(tǒng)上，目前 80％的徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 圖 24 振動(dòng)傳感器 車輛報(bào)警器都用這類傳感器。 Mi Mt E 振動(dòng)傳感器的性能特點(diǎn)符合本設(shè)計(jì)的需要，但在元件采購的過程中發(fā)現(xiàn)徐州電子市場(chǎng)找不到振動(dòng)傳感器的銷售，給本設(shè)計(jì)的實(shí)物制作造成了困難。因此將在第 4章音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)觸發(fā)模塊的設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹。 報(bào)警電路模塊 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電 子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(gòu)成。當(dāng)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(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)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(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 （ 3）自制簡(jiǎn)易蜂鳴器電路 目前蜂鳴器被廣泛應(yīng)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(shè)計(jì)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)易蜂鳴器電路 [1][2]，現(xiàn)介紹給大家（如圖 25）。 機(jī)電變換 部分 機(jī)械接受部分 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 圖 25 簡(jiǎn)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(chǎn)生的音頻振蕩信號(hào)經(jīng) Q3 放大、驅(qū)動(dòng)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(diào)。壓電陶瓷片為該電路的發(fā)聲部件，其質(zhì)量好壞直接影響發(fā)聲音量的大小，選用時(shí)還要注 意其工作電壓。在制作時(shí)，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(jī)磁頭和晶體管收音機(jī)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(nèi)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(yáng)聲器 揚(yáng)聲器是一種把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)的換能器件，揚(yáng)聲器的性能優(yōu)劣對(duì)音質(zhì)的高低影響很大。揚(yáng)聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動(dòng)式（即動(dòng)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(yáng)聲器、中音揚(yáng)聲器、高音揚(yáng)聲器。 電動(dòng)式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)和工作原理 電動(dòng)式揚(yáng)聲器應(yīng)用最廣泛，它又分為紙盆式、號(hào)筒式 [3]和球頂形三種。而前兩種應(yīng)用比較廣泛，因此這里只介紹前兩種。 （ 1）紙盆式揚(yáng)聲器 紙盆式揚(yáng)聲器其結(jié)構(gòu)如圖 26所示。它由三部分組成：①振動(dòng)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(dǎo)磁板和場(chǎng)心柱等；③輔助系統(tǒng)，包括盆架、接線板、壓邊和防塵罩等。當(dāng)處于磁場(chǎng)中的音圈有音頻電流通過時(shí)，就產(chǎn)生隨徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 音頻電流變化的磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)和永久磁鐵的 磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，使音圈沿著軸向振動(dòng)，由于揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低音豐滿、音質(zhì)柔和、頻帶寬，但效率較低。 （ 2）號(hào)筒式揚(yáng)聲器 號(hào)筒式揚(yáng)聲器其結(jié)構(gòu)如圖 27所示，它由振動(dòng)系統(tǒng)（高音頭）和號(hào)筒兩部分構(gòu)成。振動(dòng)系統(tǒng)與紙盆揚(yáng)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(dòng)通過號(hào)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(chǎng)擴(kuò)聲。 音樂集成電路 就在商榷報(bào)警電路元件的選用時(shí)，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(chǔ)的樂曲。它具有聲 音悅耳、外接元件少、價(jià)格低、功能全面及使用方便等特點(diǎn)，因而音樂集成電路在家用電器，時(shí)鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 通過比較蜂鳴器﹑揚(yáng)聲器和音樂集成電路的外接元件數(shù)量、價(jià)格、功能全面性及使用方便等特點(diǎn)決定采用音樂集成電路作為本設(shè)計(jì)的報(bào)警電路模塊，該模塊將在第 4章音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)中做詳細(xì)介紹。 本章小結(jié) 本章對(duì)該設(shè)計(jì)的總體框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，并對(duì)該設(shè)計(jì)的 各功能模塊擬采用和最終采用的方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，通過比較 HF15/HJ15 紅外收發(fā)組件和LRT15CTM4S 紅外接收遠(yuǎn)程控 制系統(tǒng)模塊確定了本設(shè)計(jì)的無線收發(fā)模塊；通過比較水銀開關(guān)和振動(dòng)傳感器確定了本論文的信號(hào)觸發(fā)模塊；通過比較蜂鳴器、揚(yáng)聲器和音樂集成電路確定了本論文的報(bào)警電路模塊，而被選定的模塊元件將在下面幾章做詳細(xì)的 介紹 。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 3 無線收發(fā)模塊 設(shè)計(jì) LRT15CTM4S 系列是紅外遙控接收模塊。 它已 轉(zhuǎn)移成型 、 體積小 、 重量輕和低電流消耗 。該模塊的最大優(yōu)點(diǎn)就是即使在很弱的光源下也能可靠運(yùn)行、并 保護(hù) 、 防止不受控制的輸出脈沖 的干擾。 LRT15CTM4S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊介紹 本小節(jié)將詳細(xì)介紹 LRT15CTM4S 紅外遙控接收模塊 （見圖