【文章內(nèi)容簡介】 3。 92 第 7章 系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)分析 94 通信協(xié)議的數(shù)據(jù)測試與分析 94 遙控器功耗的測量與分析 95 主機功率測試與分析 96 防盜器功能測試 97 第 8章 結(jié)束語 101 致 謝 103 參考文獻 104 第 1章 引言 汽車是目前人類主要的交通工具，也是現(xiàn)代文明的標志。全世界每年汽車銷售量達 6000 多萬輛，保有量已超過 4 億輛。在用的車輛越多，被盜 的汽車也越來越多，汽車防盜成為一個重要的社會問題。防盜技術已經(jīng)與安全、環(huán)保、節(jié)能一起被列為汽車技術發(fā)展的四大課題。 20 世紀 90 年代以來，電子信息技術的飛速發(fā)展使得電子信息技術、數(shù)據(jù)通訊技術、傳感器技術、控制技術、計算機處理技術和汽車網(wǎng)絡技術等有效的應用于汽車防盜技術，促進了汽車防盜技術的高度智能化、功能多樣化。隨著汽車電子技術的發(fā)展，汽車防盜設備按其結(jié)構(gòu)與功能可分四大類：機械類、電子式、芯片式和網(wǎng)絡式 。 機械 類 防盜器是 最簡單最廉價的一種，主要分 為方向盤鎖和排擋鎖兩大類，其原理是將轉(zhuǎn)向盤和控制踏板或擋柄鎖住 ，其 價格便宜， 安裝簡便 ，但是 防盜不徹底，每次拆裝麻煩 ； 電子式 是時下最流行而且銷售量最大的防盜器，無論是發(fā)動機蓋、行李艙和車門的開啟，車輛碰撞，或者有人闖進車廂等狀況發(fā)生時，警報器都會發(fā)出 警報聲引起車主及他人的注意，車主通過袖珍的遙控器可控制遙控系統(tǒng) ； 芯片式數(shù)碼防盜器 是 現(xiàn)在汽車防盜器發(fā)展的重點，大多數(shù)轎車均采用這種防盜方式作為原配防盜器 ，其 基本原理是鎖住汽車的馬達、電路和油路，在沒有芯片鑰匙的情況下無法啟動車輛 ； 網(wǎng)絡式 防盜器是 目前最先進，也是相對最有效的防盜產(chǎn)品 ， 其原理是在車上安裝一個小型的 GPS 系統(tǒng)，通過無 線通信網(wǎng)絡和 GPS 監(jiān)控中心連成一個整體，這種裝置具有定位準、監(jiān)控范圍廣 (全國 )、主動報警、反應快、找回率高的特點 。 隨著無線技術的不斷發(fā)展，汽車防盜器中 RKE 系統(tǒng)（ REMOTE KEYLESS ENTRY SYSTEM）成為了現(xiàn)在的主流，它是由遙控器和內(nèi)置于車身的接收發(fā)送器組成 ，在 美國和日本使用的收發(fā)頻率是 315MHZ，在歐洲使用的收發(fā)頻率是 和 899MHZ。在本系統(tǒng)的設計中，采用德國 Infineon公司 生產(chǎn)的 TDA5255單片無線收發(fā)芯片，這款 無線芯片 是使用歐洲的收發(fā)頻率標準，工作在433435MHz， 具有很 高的輸出功率和接收靈敏度， 而且 芯片集成度很高，只需很 少的外圍元件；同時也具有極低的功耗，可以大幅延長電池壽命 。 本系統(tǒng)是一個半雙工通信的雙向汽車防盜系統(tǒng)，以飛利浦公司的 LPC930 單片機為主控器，它的速度 6 倍于標準的 80C51，而且有許多的特殊功能，為本系統(tǒng)的設計的帶來極大方便。遙控器和主機是交互工作，必須有很強的實時性，確保通信的可靠，所以通信協(xié)議的確定是一大難點，本系統(tǒng)協(xié)議數(shù)據(jù)采用 PWM 編碼，使用 FSK 調(diào)制和解調(diào)方式，編碼和解碼都通過 C 語言的編程來實現(xiàn)。遙控器和主機都有大量的功 能，主機實現(xiàn)了防盜報警功能，能夠檢測 ACC、腳剎、邊門、振動等觸發(fā)源以及損壞，并實時通知遙控器更新狀態(tài)，還有自動上下鎖、中控鎖自動化、自動恢復、緊急解除、斷電記憶等功能；遙控器以按鍵作為第一響應輸入，根據(jù)按鍵的不同以及時間的長短來實現(xiàn)狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)，并且當主機報警時遙控器同步報警，還具有低功耗控制、低電壓檢測、信號強度檢測等功能。 第 2章 防盜器系統(tǒng)要求 防盜器主機指標要求 主機基本要求 1. ID 學習 主機沒有自身 ID，但是要求可以學習 2 個遙控器，即記憶 2 個 ID 號， ID 號必須 20 位以上。主機學習 2 個遙控器后， 2 個遙控器均 可以遙控器主機，包括交替操控。 2. 斷電記憶 上電后系統(tǒng)等待 4 秒緩沖時間， 4 秒內(nèi)如過沒有按鍵情況下，則根據(jù)前次斷電的狀態(tài)進行工作，默認狀態(tài)為解除防盜系統(tǒng)狀態(tài)。 3. 聲光警戒設定 停車拔下 ACC 鎖匙，車門關好后，短按一次“ 設定 ”鍵，車門上鎖 ,主機 LED燈閃爍， 方向燈閃亮一次，喇叭響一 Bi 聲 ，進入聲光警戒狀態(tài)。 4. 靜音警戒設定 停車拔下 ACC 鎖匙，車門關好后，短按一次“靜音”鍵，車門上鎖 ,主機 LED燈閃爍，方向燈閃亮一次，喇叭不響，進入靜音警戒狀態(tài)。 5. 報警 報警包括 ACC 報警、邊門報警（等同腳剎報警）、振動報警，任何一個 觸發(fā)源觸發(fā)報警后， 主機喇叭報警 32秒，方向燈閃爍，車輛無法啟動。報警后防盜系統(tǒng)回到報警前的防盜狀態(tài)。 6. 報警暫停 在主機報警時，按遙控器“ 設定 ”鍵或“靜音”鍵，可暫停報警， 同時防盜 系統(tǒng)恢復到原先的防盜狀態(tài)。 7. 解除防盜 聲光防盜警戒中，按一下“設定”鍵，車門開鎖，主機方向燈閃亮二次， 喇叭響 Bi 聲二次， 防盜系統(tǒng)退出警戒狀態(tài)，警戒解除 。 8. 遙控器開尾門 在汽車停車熄火狀態(tài)下，同時按“設定”鍵與“ 靜音 ”鍵 秒或以上 ：汽車尾門（行李箱）開鎖（此功能須汽車本身裝有開啟尾門的馬達）。進 入尾門 開狀態(tài)后，如果原先處于防盜 裝體，則暫時屏蔽防盜狀態(tài) 30 分鐘。 9. 緊急解除 當防盜器進入緊急報警時 ,遇遙控器丟失或意外損壞 ,此時將車門打開 ，踩住腳剎踩 ， ACC 置 ON,后同時將緊急按鈕短按三次 ,最后一次按住 2 秒或以 上 ,主機會自動解除報警，進入緊急解除狀態(tài)后，主機 LED 燈閃亮，指 示進入緊急解除狀態(tài)，未解除此狀態(tài)時不能進行設定，此時按遙控器“ 解 除 ”鍵可解除此狀態(tài)或另配遙控器進行學習后會自動解除此狀態(tài)。 10. 自動 恢復 防盜警戒狀態(tài)，按“解除”鍵，警戒解除，如 25 秒內(nèi)車門未打開，防盜系統(tǒng)視作誤解除，會自動回復到原防盜警戒 狀態(tài)，且遙控器有上鎖時 的回傳音，提示已處在警戒狀態(tài)。 11. 遙控尋車 如車主要取車時，不知車的停放地點：此時按遙控器“設定”鍵 2 秒或以上，主機喇叭會鳴叫 10 秒，車方向燈同步閃光， 以聲光提示告知車主車輛所處位置；此時按遙控器“靜音”鍵 2 秒或以上，車方向燈閃光 10 秒，主機喇叭不鳴叫，以光信號告知車主車輛所處位置， 主機在聲光或光提示時按遙控器任意鍵可以停止主機提示信號。 12. 中控鎖自動化 當汽車行駛 15 秒后踩腳剎，會自動鎖門；當停車熄火時，門鎖自動打開；行駛中：按“設定”鍵中控鎖上鎖 , 按“解除”鍵中控鎖開鎖。 13. LED 警示燈 警戒設定后， LED 警示燈間隔 2 秒快閃 2 次，向車主提示已進入防盜警戒狀態(tài)，并向他人警示本車正處于防盜警戒中；警戒中振動或位移觸發(fā)后，在報警過程中LED 警示燈連續(xù)快閃，觸發(fā)報警完后， LED 警示燈間隔 2 秒快閃 4 次，直到解除警戒并開車門清除后才消失，向車主提示車輛被觸發(fā)過；警戒中開門、 Acc 置 ON、踩腳剎狀態(tài)觸發(fā)報警后， LED 警示燈會連續(xù)快閃不停，直到解除警戒并開車門清除 后才消失 。 14. 功耗要求 平均功耗小 于 25mA @ 12V 主機擴展功能要求 15. 傳感器損壞檢測 在各種報警觸發(fā)時，都熄火 40 秒，報警完成后，防盜系統(tǒng)回到報警前的防盜 狀態(tài)，如果再次受到觸發(fā)或其它類觸發(fā)，進入相應觸發(fā)類報警。設定中 ,如連續(xù)長時間檢測到某一檢測點被觸發(fā)，防盜系統(tǒng)只報 4 分鐘， 后 自動停止報警，在其它傳感器被觸發(fā)時重新檢測所有檢測點，此時仍檢測到某一檢測點連續(xù)長時間被觸發(fā)，又報警 4 分鐘（此時報警信息中需包括新近被觸發(fā)的傳感器和檢測到原被連續(xù)觸發(fā)的傳感器）。 16. 被動設防和解除 由于部分車輛配有原廠防盜系統(tǒng)，如果車主使用原配防盜系統(tǒng)遙控器遙控設防和解除，則通過檢測上下鎖口線進行判別需要被動進入防盜或解除防盜狀態(tài)，同時要求遙控的狀態(tài)也必須同步更新。 17. 功耗 要 求 平均功耗小于 10mA @ 12V 遙控器指標要求 遙控器基本要求 18. 遙控器出廠必須帶有唯一的 ID 號， ID 號必須 20 位以上。 19. 遙控器系統(tǒng)使用鋰離子電池，電池電壓 ，容量 150mAh。 遙控器除高頻板模塊外（ Pwd、 RFDat、 BusSDA、 BusSCL、 BusRst、 Rx/Tx、 Txen）， 還需要連接 7 個 LED 作為報警提示需要， 7 個 LED 指示狀態(tài)分別為：警戒、天線、振動觸發(fā)、 ACC 觸發(fā)、邊門觸發(fā)、尾門、電池容量；以及一個振動電機作為報警提示用；此外還需要一個交 流 蜂鳴器，同樣作為報警提示用以及回傳音樂等作用 ；最后就是遙控器的按鍵，目前要求 3 個按鍵：設定鍵、解除鍵、靜音鍵。 20. 鍵功能： ? 短按“設定”鍵（短按定義為小于 2 秒，下同），防盜器主機進入有聲防盜警戒狀態(tài)，同時接收到主機響應回傳后，使用交流蜂鳴器產(chǎn)生“設定音樂”，與此同時 7 個 LED 依照一定順序點亮，以求提示車主防盜器系統(tǒng)啟動。 ? 短按“靜音”鍵，功能基本同上，只是防盜器主機進入無聲防盜警戒狀態(tài)。 ? 短按“解除”鍵，防盜器主機立刻進入解除防盜警戒狀態(tài)，同時接收主機響應回傳，產(chǎn)生“解除音樂”（注意區(qū)別設定音樂），同時 7 個 LED 依照另一種順序點亮，作為解除提示。 ? 長按 “設定”鍵（長按定義為大于 2 秒，下同），防盜器主機進入有聲尋車狀態(tài)，但是主機不需要回傳給遙控器。 ? 長按“靜音”鍵，防盜器主機進入無聲尋車狀態(tài)，但是主機不需要回傳給遙控器。 ? 復合按“設定”鍵和“解除”鍵（復合按鍵定義為錯位小于 秒，二鍵同時按下時間必須長達 秒以上），產(chǎn)生遙控打開尾門功能，同時遙控器接收主機響應回傳，產(chǎn)生“尾門開音樂”，同時尾門 LED 伴隨音樂閃爍。 ? 按住“解除”鍵 5 秒，遙控器系統(tǒng)進入關機休眠狀態(tài)（此狀態(tài)針對鋰電池充電使用），同時產(chǎn)生“關機音樂”；關機休眠后，遙控器對任何按鍵功能（開機 功能除外）和主機報警信號均不處理。 ? 在關機狀態(tài)下，按住“解除”鍵 3 秒，系統(tǒng)開機，鳴響“開機音樂”， LED同時伴隨音樂依照一定組合閃爍。 21. 上電部件演示功能 要求上電后，系統(tǒng)鳴響“開機音樂”， LED 同時伴隨閃爍，此外電機振動 2 次，目的 讓生產(chǎn)測試時及時發(fā)現(xiàn)部件是否損壞。 22. 功耗錯峰功能 電池容量有限，為延長使用時間功耗必須有所控制，特別是同時使用重負載部件時，需要考慮電池能否能承擔，所以重負載部件盡量避免同一時間使能幾個重負載部件。 23. 報警響應功能 當防盜器主機在警戒狀態(tài)下被某個傳感器觸發(fā)引起報警時，在監(jiān)控有效范圍內(nèi) （遙控器能清晰接收主機信號范圍）遙控器必須及時報警，點亮相應 LED 作為指示；如果同時多個傳感器觸發(fā)，則把相應的 LED 均點亮報警指示。如果車主沒有按鍵停止，則 報 警時間為 30 秒。但是，如果在 30 秒內(nèi)又接收到另外的報警信號，則必須重新報警。 24. 報警停止功能 防盜器器主機在報警過程中，短按“設定”鍵、短按“靜音”鍵、長按“設定”鍵、長按“靜音”鍵均可中止防盜器報警；如果按解除鍵則防盜器主機停止報警同時立刻解除防盜器系統(tǒng)。 25. 學習成功提示 在主機進行遙控器學習后，學習成功遙控器受到主機回傳后，必須相應產(chǎn)生“學習成功提示音 樂”， LED 閃爍等。 26. 低電提示以及關機 ? 當檢測到電池電壓低于 ，遙控器必須在每次按鍵回傳后進行提示低電，時間為 5 秒，電池指示 LED 閃爍，同時伴隨“低電提示音樂”。 ? 當檢測到電池電壓低于 ，遙控器自動關機。如果自動關機后，車主對遙控器進行充電，則當遙控器充電到 ，開機音樂和閃爍 LED 等。但是，區(qū)別車主手動關機后充電，則必須車主進行開機方式才能開機。 27. 功耗要求 靜態(tài)功耗小于 50uA @ 。 防盜器遙控器擴展功能要求 28. 監(jiān)控范圍指示 在防盜系統(tǒng)處于警戒狀態(tài)下，如果遙控器 在能接收主機信號的范圍內(nèi)，遙控器必須維持 2 秒閃爍警戒示意 LED，有聲警戒 2 秒閃爍 2 次，無聲警戒 2 秒閃爍 1 次。容許滯后時間為 2 分鐘。 29. 信號強度指示 接收主機信號同時通過天線指示 LED 閃爍次數(shù)指示信號強度，基本分為 3 級， 1 級為低級，表示距離相當遠； 2 級表明遙控器與主機相隔一定距離； 3 級則是信號非常好，距離比較近。 30. 功耗要求 靜態(tài)功耗小于 20uA @ 。 第 3章 系統(tǒng)方案選擇 核心控件 — MCU 本系統(tǒng)對于速度要求不高，不需要高速器件（例如 FPGA、 CPLD、 DSP 等）作為核心控件，這樣有利于降低成本，這里采用單 片機就可以實現(xiàn)需要的功能?？紤]到功能實現(xiàn)的難易程度以及指標要求，我們選擇了 LPC900 系列的單片機。 LPC900 系列單片機是 PHILIPS 公司生產(chǎn)的一款基于 80C51 內(nèi)核的高速、低功耗 Flash 單片機， 集成了字節(jié)方式的 I2C 總線、 SPI 接口、 UART 通信接口、實時時鐘、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 ISP/IAP 在線編程和遠程編程方式等一系列有特色的功能部件，這些有特色的功能部件給本系統(tǒng)的設計帶來非常大的方便，而且節(jié)省了很多的外圍電路的設計，性價比相當?shù)母摺? 它采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時間只需 2 到 4 個時鐘， 當操作頻率為 12MHz 時，除乘、除法指令 外，高 速 80C51 的指令執(zhí)行時間為 167～ 333ns，在同一時鐘下，其速度為標準 80C51 器件的 6 倍。 針對于本設計， LPC900 單片機能夠提供的特殊功能： ? 片內(nèi)高精度的 RC 振蕩器，無需額外的晶振為系統(tǒng)提供時鐘輸入； ? 片內(nèi)有上電復位功能，還具有軟件復位功能，無需額外的復位器件； ? 低電壓復位（掉電檢測）功能可在電源故障時使系統(tǒng)安全關閉，無