【導(dǎo)讀】共完成以下幾項(xiàng)工作：。學(xué)生提交論文初稿，指導(dǎo)老師審閱后提出修改意見(jiàn)。的汽車防盜系統(tǒng)。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。制作了系統(tǒng)的原型機(jī)?？偨Y(jié)了防盜系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方案和調(diào)試方法。測(cè)模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程，使汽車防盜的可靠性能夠在一定程度上得以控制。1用微波多普勒傳感器對(duì)入侵范圍進(jìn)行監(jiān)測(cè)…………………

　　

【正文】 條指令 。 片內(nèi)寄存器數(shù)量多，寄存器可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)算 。 有高效的查表處理方法。此外，它的中斷源較多，使用靈活方便，當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請(qǐng)求將它喚醒只需 6μ s。 豐富的片上外圍模塊 ： MSP430FLASH 系列單片機(jī)中的各個(gè)成員集成了較多的片上外圍資源，功能相當(dāng)豐富，如 A/D 轉(zhuǎn)換器，精密模擬比較器，硬件乘法器，學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 頻率可達(dá) 8MHz 的時(shí)鐘模塊，帶有捕蜘比較寄存器的 16 位定時(shí)器，看門狗，同 步及異步串行通信接口，數(shù)十個(gè)可實(shí)現(xiàn)方向設(shè) 置及中斷功能的并行輸入、 輸出端口等。 超低功耗 ： MSP430FLASH 系列單片機(jī)運(yùn)行在 1 MHz 時(shí)鐘條件下時(shí)，工作電流視工作模式不同為 0,1～ 400μ A，工作電壓為 ～ 方便高效的開(kāi)發(fā)方式 ：MSP430FLASH 系列單片機(jī)具有 FLASH 存儲(chǔ)器，這一特點(diǎn)使得它的開(kāi)發(fā)工具相當(dāng)簡(jiǎn)便。利用單片機(jī)本身具有的 JTAG 接口或片內(nèi) BOOT ROM 可以在一臺(tái) PC及一個(gè)結(jié)構(gòu)小巧的 JTAG 控制器的幫助下實(shí)現(xiàn)程序的下載，完成程序調(diào)試。 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。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。 MSP430F149 的主要構(gòu)成模塊有 ： CPU； 基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊，包括一個(gè)數(shù)控振蕩器(DCO)兩個(gè)晶體振蕩器 ； 看門狗定時(shí)器 ； 硬件乘法器 ： 兩個(gè)通用 16 位定時(shí)器 Timer A和 Timer B； 模擬比較器 ： 12 位 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC12； 兩個(gè)串行通信端口 USART0, USART1； 兩個(gè)具有中斷功能的八位并行端口，四個(gè)通用并行端口。 中央處理器 ： 多達(dá) 16 個(gè)寄存器，包括 4 個(gè)特殊功能 寄存器和 12 個(gè)通用寄存器，有效的降低了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中寄存器的性能瓶頸 。 為 C 和匯編語(yǔ)言最優(yōu)化設(shè)計(jì)的 CPU 結(jié)構(gòu) 。 簡(jiǎn)潔的核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效的降低了功耗和價(jià)格 。 最高可達(dá)8MIPS 的代碼執(zhí)行效率 。 存儲(chǔ)空間 ： MSP403F149 的存儲(chǔ)器空間采用“馮 —— 紐曼結(jié)構(gòu)”， FLASH, RAM 和外圍模塊由同一組地址及數(shù)據(jù)總線連接在同一個(gè)地址空間中。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。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。高效率的 ADC模塊 ： ADC12模塊支持高速 12 位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。該模塊實(shí)現(xiàn)了 12 位逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換核心，同時(shí)還具有采樣選擇控制，內(nèi)部集成參考電壓源， 16字的轉(zhuǎn)換和控制緩沖器。在轉(zhuǎn)換和控制緩沖器的輔助下，ADC12 模塊可以在沒(méi)有 CPU 干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)高達(dá) 16 路 ADC 轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)。 基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊 ： 基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊為單片機(jī)系統(tǒng)提供了低成本和低功耗的時(shí)鐘解決方案。通過(guò)內(nèi)部三路時(shí)鐘信號(hào)的切換，用戶可以在系統(tǒng)執(zhí)行效率和低功耗之間找到最好的平衡點(diǎn)?；A(chǔ)時(shí)鐘模塊可以根據(jù)用戶的要求配置成為不需要外部元件、外接一個(gè)或兩個(gè)石英晶振、外接振蕩電路 等幾種方式，而且所有的時(shí)鐘模塊都是可以由軟件控制的。 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。 Timer A 可以實(shí)現(xiàn)多路捕獲 /比較， PWM 輸出，間隔定時(shí)等功能。 Timer A有很強(qiáng)的中斷捕獲功能，中斷源可以是計(jì)數(shù)器溢出中斷也可以是任何一個(gè)捕獲/比較器中斷。 Timer B 也是 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，其基本功能和 Timer A 相同，只是它的捕獲 /比較器最多可達(dá) 7路。 串行通信模塊 ： 單片機(jī) MSP430F149 有兩個(gè)串行通信模塊 USARTO 和USARTI。串行通信模塊由軟件設(shè)定可以分別工作在 UARZ，模式和 SPI 模式。數(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 字輸入和輸出端口 ： MSP430單片機(jī)最多可擁有 6路獨(dú)立的輸入和輸出端口 P1P6。每個(gè)端口都是 8位的，其中每個(gè)端口的每個(gè)引腳都可以單獨(dú)設(shè)置為輸入或輸出，同時(shí)每個(gè)引腳寄存器都可以單獨(dú)的讀寫。 P1 和 P2 端口擁有中斷功能。這兩個(gè)端口的每一個(gè)引腳都可以單獨(dú)設(shè)置其中斷性質(zhì)，中斷允許與否和中斷方式 (上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)、高電平觸發(fā)、低電平觸發(fā) 。 P1 端口 (P2 端口相同 )的 8 個(gè)引腳共用一個(gè)中斷源，但每個(gè)引腳有單獨(dú)的中斷標(biāo)志寄存器。 P3—— P6 端口與 Pl, P2 端口功能相同，只是沒(méi)有中斷功能。同時(shí)各端口大多數(shù)都有復(fù)用功能可以通過(guò)軟件選擇第二功能。 四、多傳感器信息融合汽車防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 由于器件的功能性、經(jīng)濟(jì)性等原因，系統(tǒng)的硬件電路不可能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者所期望實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的全部功能，許多功能仍依賴于軟件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用軟件對(duì)防盜系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不但使融合處理變?yōu)榭赡?(盡管由于微處理器的能力有限，現(xiàn)階段防盜系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的邏輯性融合處理功能 )，而且可以提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性，并能大大地降低系統(tǒng)的成本?？梢哉f(shuō)系統(tǒng)能否正?？煽康毓ぷ?，除了硬件的合理設(shè) 計(jì)外，與功能完善的軟件設(shè)計(jì)是分不開(kāi)的。 （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)。首先，單片機(jī)的系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序密不可分，系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序必須放在一起考慮 。 其次，在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，軟件直接操作硬件，硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計(jì)的難易和質(zhì)量。第三，在很多時(shí)候，在付出額外占用 CPU時(shí)間的代價(jià)的條件下，軟件可以替代硬件的某些功能。 在程序設(shè)計(jì)時(shí)，往往存在著時(shí)間與空間的矛盾。在一些程序編譯器中，有時(shí)間優(yōu)化和空間優(yōu)化的選項(xiàng)，但時(shí)間優(yōu)化與空間優(yōu)化不能同時(shí)存在。編 譯器在處理優(yōu)化時(shí)實(shí)際是采用了時(shí)間換取空間或者空間換取時(shí)間的策略。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，我們也可以采取這樣的策略提高系統(tǒng)的性能。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。 除了有自身的特點(diǎn)外，單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)同樣具有一般軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。首先，應(yīng)該有一個(gè)合理的算法，以合理的資源耗費(fèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能 。 其次，設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)有較好的可讀性、可維護(hù)性、可移植性。做到這一點(diǎn)往往需要使用高級(jí)語(yǔ)言，采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思想?；谛畔⑷诤系钠嚪辣I系統(tǒng)得軟件設(shè)計(jì)按如下的步驟進(jìn)行 ： (1)分析問(wèn)題，明確所要解決的問(wèn)題的要求。 (2)確定算法。根據(jù)問(wèn)題的要求和指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，決定系統(tǒng)程序算法。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。 (3)制定程序框圖。根據(jù)所選擇的算法，制定出運(yùn)算的步驟和順序，把運(yùn)算過(guò)程劃成程序的流程圖。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） (4)確定數(shù)據(jù)格式，分配工作單元，進(jìn)一步將程序框圖畫成詳細(xì)的操作流程圖。根據(jù)程序的流程圖，進(jìn)行編寫源程序。 (5)程序調(diào)試。在仿真器上以單步、斷點(diǎn)、連續(xù)方式試運(yùn)行程序，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，排除程序中的錯(cuò)誤，直至正確為止。 (6)程序優(yōu)化。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。在程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用循環(huán)程序和函數(shù)或子程序的形式來(lái)縮短程序，通過(guò)改進(jìn)算法來(lái)節(jié)省工作單元和減少程序執(zhí)行的時(shí)間。 （二 ） 系統(tǒng)防盜功能的軟件實(shí)現(xiàn) 防盜系統(tǒng)的檢測(cè)級(jí)融合大部分由系統(tǒng)的硬件部分進(jìn)行處理，只有對(duì)于車體傾斜監(jiān)測(cè)和車體的振動(dòng)的監(jiān)測(cè)需要軟件的協(xié)助才能得以實(shí)現(xiàn) 。 另外，由于防盜系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模塊所采集信息的融合處理也需要通過(guò)軟件才能得以實(shí)施 。 第三防盜系統(tǒng)警報(bào)級(jí)別的劃分和報(bào)警執(zhí)行模塊對(duì)應(yīng)報(bào)警操作也需要軟件的控制才能得以完成。系統(tǒng)的軟件部分也是按照以上三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的 。 由于系統(tǒng)采用車載電源供電，有必要考慮系統(tǒng)功耗問(wèn)題，要求系統(tǒng)能夠在不停止必要的測(cè)量、輸入中斷、輸出和運(yùn)算的情況下，進(jìn)入低功耗模式。 MSP430系列單片機(jī)靈活的低功耗工作模式完全可以滿足本系統(tǒng)低功耗的要求。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。進(jìn)入低功耗模式后主系統(tǒng)的時(shí)鐘停止，系統(tǒng)功耗控制在， A級(jí)數(shù)量范圍。低功耗模式的喚醒通過(guò)微波傳感器的中斷信號(hào)執(zhí)行，一旦有允許的中斷請(qǐng)求， CPU 在 6μ s 的時(shí)間內(nèi)被喚醒。中斷操作執(zhí)行完畢后，返回中斷前狀態(tài)，繼續(xù)低功耗模式?？梢钥闯鱿到y(tǒng)功耗情況 取決于中斷服務(wù)程序的時(shí)間。系統(tǒng)主程序流程圖如圖 所示。系統(tǒng)初始化根據(jù)系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)置，包含中斷設(shè)置、端口分配和時(shí)鐘調(diào)度等。低功耗模式是指 MSP430 工作模式中的 LPM0 模式，在該模式下 CPU被禁止、 MCLK 被禁止、ACLK 和 SMCLK 處于活動(dòng)狀態(tài)，單片機(jī)耗電量小于 90 μ A。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。低功耗的退出是指單片機(jī)進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)，即 CPU, MCLK,SMCLK 和 ACLK均恢復(fù)為活動(dòng)狀態(tài)。事件處理是指 CPU 對(duì)其它傳感器的操縱 、對(duì)監(jiān)測(cè)模塊采集信息的數(shù)據(jù)處理和對(duì)報(bào)警執(zhí)行模塊的控制操作。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 事件處理子程序流程圖 事件處理 (微波報(bào)警中斷 )子程序如圖 所示。其中，霍爾器件和紅外監(jiān)測(cè)子程序是指端口 , , 和 的設(shè)置，由于 MSP430F149 的 P2端口具有中斷能力，將 , 設(shè)置為 I/O 端口模式，端口方向?yàn)檩斎耄?P2端口的中斷允許寄存器相應(yīng)位置位，選擇信號(hào)上升沿為觸發(fā)沿。這兩個(gè)端口接收的中斷信號(hào)分別代表霍爾器件組的觸發(fā)信號(hào)和熱釋電紅外傳感器的 觸發(fā)信號(hào)。單片機(jī)在接收到觸發(fā)中斷信號(hào)后，將監(jiān) 測(cè)向量字的對(duì)應(yīng)位置位，以供數(shù)據(jù)處理時(shí)查詢使用。端口 和 設(shè)置 I/O 口模式，端口方向?yàn)檩敵?，作為霍爾器件組和紅外監(jiān)測(cè)模塊的使能控制端口。當(dāng)要打開(kāi)所需的監(jiān)測(cè)模塊時(shí)， CPU 相對(duì)應(yīng)的端口置“ 1，開(kāi)啟監(jiān)測(cè)模塊的供電電源，使監(jiān)測(cè)模塊開(kāi)始工作。 報(bào)警模式 1 為系統(tǒng)預(yù)警，為進(jìn)一步確定警報(bào)做好準(zhǔn)備，系統(tǒng)并不像外發(fā)出警報(bào)。報(bào)警模式 2 為拖車警報(bào)，主要是針對(duì)整車搬運(yùn)這種盜竊方式，在確定遇警的條件下，系統(tǒng)向車主手機(jī)發(fā)送短消息“汽車拖動(dòng)” 。 同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音、閃光報(bào)警。報(bào)警模式 3是車體 破壞報(bào)警，當(dāng)車窗等部件被外力破壞后，系統(tǒng)發(fā)出短消息“車體破壞” 。 同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音、閃光報(bào)警。報(bào)警模式 4為人體入侵報(bào)警，當(dāng)有人非法進(jìn)入車內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出短消息“有人入侵” 。 同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音、閃光報(bào)警 ： 并且，系統(tǒng)還關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線路使汽車無(wú)法發(fā)動(dòng)，以達(dá)到防盜的目的。 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。為實(shí)現(xiàn)汽車防盜產(chǎn)品更可靠、更環(huán)保、更低功耗的目標(biāo)做了一些探索。 (2)選擇了適用于汽車工作環(huán)境和汽車防盜的多種電子器件、傳感器、微處理器、執(zhí)行器。根據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)防盜模型進(jìn)行了各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)，采用 PCB電路板加以實(shí)現(xiàn)。 (3)根據(jù)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，利用工 AR公司的“ Embedded Workbench”集成開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)各模塊功能。 (4)將統(tǒng)計(jì)學(xué)中的“單樣本 KS 非參數(shù)檢驗(yàn)法”和分析軟件“ SPSS”引入監(jiān)測(cè)模塊預(yù)警范圍的設(shè)定，為提高汽車防盜產(chǎn)品的可 靠性進(jìn)行了有益的嘗試。 由于本文所設(shè)計(jì)的防盜系統(tǒng)尚處于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的原型機(jī)階段，并且由于時(shí)間有限，系統(tǒng)尚未進(jìn)行實(shí)車搭載實(shí)驗(yàn)。因此，系統(tǒng)模型的合理性、監(jiān)測(cè)模塊的可靠性、中央處理模塊工作的穩(wěn)定性、報(bào)警執(zhí)行模塊的實(shí)用性，都有待進(jìn)一步的驗(yàn)證和完善。總結(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。所謂“魔高一尺，道高一丈”，防盜產(chǎn)品也是在這種矛與盾的較量 中不斷發(fā)展的。隨著汽車產(chǎn)品的不斷更新，竊賊的盜竊手段也會(huì)不斷更 新。因此，現(xiàn)階段所構(gòu)建的防盜模型也要隨之不斷完善，才能適應(yīng)汽車防盜領(lǐng)域不斷變化的要求 。 (2)監(jiān)測(cè)模塊傳感器組的選擇和布局。隨著新技術(shù)新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，防盜監(jiān) 測(cè) 領(lǐng)域會(huì)不斷出現(xiàn)更實(shí)用、更可靠、更廉價(jià)的傳感器件、微處理器和執(zhí)行器件。選用更適合的元器件，并根據(jù)實(shí)車情況加以合理布局，才能保證防盜產(chǎn)品的性能要求。 (3)軟件的優(yōu)化。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 。 隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提高，國(guó)內(nèi)交通事業(yè)迅猛發(fā)展，各種車輛迅速增多，如何 開(kāi)發(fā)出汽 車 “環(huán)保、安全、可靠” 的 防盜 產(chǎn)品將 成為了 汽車防盜 系統(tǒng)的基本應(yīng)用市場(chǎng)。而且隨著 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的不斷完善、 3G 技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率的提高，會(huì)給 汽車防盜 系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)更廣闊的前景。 我們有理由相信，隨著 科學(xué) 技術(shù)的快速發(fā)展以及社會(huì)需求的日益增長(zhǎng)，市場(chǎng)和技術(shù)都為 汽車防盜 系統(tǒng)提供了廣闊的前景，必將在未來(lái)幾年內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)用發(fā)展的新高潮。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，院領(lǐng)導(dǎo)老師為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)建了盡可能好的設(shè)計(jì)環(huán)境，給了我們?cè)谠O(shè)計(jì)方面的極大的幫助，并從各種基礎(chǔ)