【導讀】共完成以下幾項工作：。學生提交論文初稿，指導老師審閱后提出修改意見。的汽車防盜系統(tǒng)。本文研究制定了應用于該防盜系統(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?？偨Y了防盜系統(tǒng)的實際應用方案和調試方法。測模塊的設計過程，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入侵范圍進行監(jiān)測…………………

　　

【正文】 條指令 。 片內寄存器數(shù)量多，寄存器可實現(xiàn)多種運算 。 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，當系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時，用中斷請求將它喚醒只需 6μ s。 豐富的片上外圍模塊 ： MSP430FLASH 系列單片機中的各個成員集成了較多的片上外圍資源，功能相當豐富，如 A/D 轉換器，精密模擬比較器，硬件乘法器，學院 畢業(yè)論文（設計） 頻率可達 8MHz 的時鐘模塊，帶有捕蜘比較寄存器的 16 位定時器，看門狗，同 步及異步串行通信接口，數(shù)十個可實現(xiàn)方向設 置及中斷功能的并行輸入、 輸出端口等。 超低功耗 ： MSP430FLASH 系列單片機運行在 1 MHz 時鐘條件下時，工作電流視工作模式不同為 0,1～ 400μ A，工作電壓為 ～ 方便高效的開發(fā)方式 ：MSP430FLASH 系列單片機具有 FLASH 存儲器，這一特點使得它的開發(fā)工具相當簡便。利用單片機本身具有的 JTAG 接口或片內 BOOT ROM 可以在一臺 PC及一個結構小巧的 JTAG 控制器的幫助下實現(xiàn)程序的下載，完成程序調試。 適應汽車級的運行環(huán)境 ： MSP430FLASH 系列產品中有適用于汽車工業(yè)級應用的 溫度范圍 (40oC～ 125 oC)的型 —— MSP430F149APM。用該型微處理器所設計的產品完全可以搭載在汽車系統(tǒng)中。 MSP430F149 的主要構成模塊有 ： CPU； 基礎時鐘模塊，包括一個數(shù)控振蕩器(DCO)兩個晶體振蕩器 ； 看門狗定時器 ； 硬件乘法器 ： 兩個通用 16 位定時器 Timer A和 Timer B； 模擬比較器 ： 12 位 A/D轉換器 ADC12； 兩個串行通信端口 USART0, USART1； 兩個具有中斷功能的八位并行端口，四個通用并行端口。 中央處理器 ： 多達 16 個寄存器，包括 4 個特殊功能 寄存器和 12 個通用寄存器，有效的降低了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過程中寄存器的性能瓶頸 。 為 C 和匯編語言最優(yōu)化設計的 CPU 結構 。 簡潔的核心結構設計有效的降低了功耗和價格 。 最高可達8MIPS 的代碼執(zhí)行效率 。 存儲空間 ： MSP403F149 的存儲器空間采用“馮 —— 紐曼結構”， FLASH, RAM 和外圍模塊由同一組地址及數(shù)據(jù)總線連接在同一個地址空間中。因此可以用相同的指令訪問 FLASH, RAM 和外圍模塊，也可以執(zhí)行 RAM 中的程序代碼。無論 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)字轉換。該模塊實現(xiàn)了 12 位逐次逼近型模擬數(shù)字轉換核心，同時還具有采樣選擇控制，內部集成參考電壓源， 16字的轉換和控制緩沖器。在轉換和控制緩沖器的輔助下，ADC12 模塊可以在沒有 CPU 干預的情況下實現(xiàn)高達 16 路 ADC 轉換與存儲。 基礎時鐘模塊 ： 基礎時鐘模塊為單片機系統(tǒng)提供了低成本和低功耗的時鐘解決方案。通過內部三路時鐘信號的切換，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。基礎時鐘模塊可以根據(jù)用戶的要求配置成為不需要外部元件、外接一個或兩個石英晶振、外接振蕩電路 等幾種方式，而且所有的時鐘模塊都是可以由軟件控制的。 定時器 Timer A, Timer B： Timer A 是 16位定時 /計數(shù)器，并且?guī)в腥凡东@ /比較器。 Timer A 可以實現(xiàn)多路捕獲 /比較， PWM 輸出，間隔定時等功能。 Timer A有很強的中斷捕獲功能，中斷源可以是計數(shù)器溢出中斷也可以是任何一個捕獲/比較器中斷。 Timer B 也是 16 位定時 /計數(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 7路。 串行通信模塊 ： 單片機 MSP430F149 有兩個串行通信模塊 USARTO 和USARTI。串行通信模塊由軟件設定可以分別工作在 UARZ，模式和 SPI 模式。數(shù)學院 畢業(yè)論文（設計） 字輸入和輸出端口 ： MSP430單片機最多可擁有 6路獨立的輸入和輸出端口 P1P6。每個端口都是 8位的，其中每個端口的每個引腳都可以單獨設置為輸入或輸出，同時每個引腳寄存器都可以單獨的讀寫。 P1 和 P2 端口擁有中斷功能。這兩個端口的每一個引腳都可以單獨設置其中斷性質，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 個引腳共用一個中斷源，但每個引腳有單獨的中斷標志寄存器。 P3—— P6 端口與 Pl, P2 端口功能相同，只是沒有中斷功能。同時各端口大多數(shù)都有復用功能可以通過軟件選擇第二功能。 四、多傳感器信息融合汽車防盜系統(tǒng)的軟件設計 由于器件的功能性、經濟性等原因，系統(tǒng)的硬件電路不可能完全實現(xiàn)設計者所期望實現(xiàn)的系統(tǒng)的全部功能，許多功能仍依賴于軟件設計來實現(xiàn)。利用軟件對防盜系統(tǒng)進行設計，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)只能實現(xiàn)簡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系統(tǒng)能否正常可靠地工作，除了硬件的合理設 計外，與功能完善的軟件設計是分不開的。 （一） 單片機軟件設計概述 單片機的程序設計有其自身的特點。首先，單片機的系統(tǒng)程序與應用程序密不可分，系統(tǒng)程序與應用程序必須放在一起考慮 。 其次，在單片機系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結合，軟件直接操作硬件，硬件設計的優(yōu)劣直接影響到軟件設計的難易和質量。第三，在很多時候，在付出額外占用 CPU時間的代價的條件下，軟件可以替代硬件的某些功能。 在程序設計時，往往存在著時間與空間的矛盾。在一些程序編譯器中，有時間優(yōu)化和空間優(yōu)化的選項，但時間優(yōu)化與空間優(yōu)化不能同時存在。編 譯器在處理優(yōu)化時實際是采用了時間換取空間或者空間換取時間的策略。在設計程序時，我們也可以采取這樣的策略提高系統(tǒng)的性能。比如，目前程序存儲器的容量己不是設計的關鍵因素，我們可以利用存儲器的空間實現(xiàn)程序響應速度的加快。 除了有自身的特點外，單片機的程序設計同樣具有一般軟件設計的特點。首先，應該有一個合理的算法，以合理的資源耗費實現(xiàn)預定的功能 。 其次，設計的軟件應有較好的可讀性、可維護性、可移植性。做到這一點往往需要使用高級語言，采用結構化的設計思想。基于信息融合的汽車防盜系統(tǒng)得軟件設計按如下的步驟進行 ： (1)分析問題，明確所要解決的問題的要求。 (2)確定算法。根據(jù)問題的要求和指令系統(tǒng)的特點，決定系統(tǒng)程序算法。算法是進行程序設計的依據(jù)，它決定了程序的正確性和程序的質量。 (3)制定程序框圖。根據(jù)所選擇的算法，制定出運算的步驟和順序，把運算過程劃成程序的流程圖。 學院 畢業(yè)論文（設計） (4)確定數(shù)據(jù)格式，分配工作單元，進一步將程序框圖畫成詳細的操作流程圖。根據(jù)程序的流程圖，進行編寫源程序。 (5)程序調試。在仿真器上以單步、斷點、連續(xù)方式試運行程序，對程序進行調試，排除程序中的錯誤，直至正確為止。 (6)程序優(yōu)化。程序優(yōu)化就是縮 短代碼的長度，加快運算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲單元。在程序設計中經常使用循環(huán)程序和函數(shù)或子程序的形式來縮短程序，通過改進算法來節(jié)省工作單元和減少程序執(zhí)行的時間。 （二 ） 系統(tǒng)防盜功能的軟件實現(xiàn) 防盜系統(tǒng)的檢測級融合大部分由系統(tǒng)的硬件部分進行處理，只有對于車體傾斜監(jiān)測和車體的振動的監(jiān)測需要軟件的協(xié)助才能得以實現(xiàn) 。 另外，由于防盜系統(tǒng)監(jiān)測模塊所采集信息的融合處理也需要通過軟件才能得以實施 。 第三防盜系統(tǒng)警報級別的劃分和報警執(zhí)行模塊對應報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方面進行設計的 。 由于系統(tǒng)采用車載電源供電，有必要考慮系統(tǒng)功耗問題，要求系統(tǒng)能夠在不停止必要的測量、輸入中斷、輸出和運算的情況下，進入低功耗模式。 MSP430系列單片機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。單片機在系統(tǒng)上電并進行初始化以后，進入低功耗模式以降低系統(tǒng)功耗。進入低功耗模式后主系統(tǒng)的時鐘停止，系統(tǒng)功耗控制在， A級數(shù)量范圍。低功耗模式的喚醒通過微波傳感器的中斷信號執(zhí)行，一旦有允許的中斷請求， CPU 在 6μ s 的時間內被喚醒。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。可以看出系統(tǒng)功耗情況 取決于中斷服務程序的時間。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)硬件進行設置，包含中斷設置、端口分配和時鐘調度等。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 處于活動狀態(tài)，單片機耗電量小于 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，以觸發(fā)相應的事件處理操作。低功耗的退出是指單片機進入活動狀態(tài)，即 CPU, MCLK,SMCLK 和 ACLK均恢復為活動狀態(tài)。事件處理是指 CPU 對其它傳感器的操縱 、對監(jiān)測模塊采集信息的數(shù)據(jù)處理和對報警執(zhí)行模塊的控制操作。 學院 畢業(yè)論文（設計） 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 學院 畢業(yè)論文（設計） 圖 事件處理子程序流程圖 事件處理 (微波報警中斷 )子程序如圖 所示。其中，霍爾器件和紅外監(jiān)測子程序是指端口 , , 和 的設置，由于 MSP430F149 的 P2端口具有中斷能力，將 , 設置為 I/O 端口模式，端口方向為輸入， P2端口的中斷允許寄存器相應位置位，選擇信號上升沿為觸發(fā)沿。這兩個端口接收的中斷信號分別代表霍爾器件組的觸發(fā)信號和熱釋電紅外傳感器的 觸發(fā)信號。單片機在接收到觸發(fā)中斷信號后，將監(jiān) 測向量字的對應位置位，以供數(shù)據(jù)處理時查詢使用。端口 和 設置 I/O 口模式，端口方向為輸出，作為霍爾器件組和紅外監(jiān)測模塊的使能控制端口。當要打開所需的監(jiān)測模塊時， CPU 相對應的端口置“ 1，開啟監(jiān)測模塊的供電電源，使監(jiān)測模塊開始工作。 報警模式 1 為系統(tǒng)預警，為進一步確定警報做好準備，系統(tǒng)并不像外發(fā)出警報。報警模式 2 為拖車警報，主要是針對整車搬運這種盜竊方式，在確定遇警的條件下，系統(tǒng)向車主手機發(fā)送短消息“汽車拖動” 。 同時進行語音、閃光報警。報警模式 3是車體 破壞報警，當車窗等部件被外力破壞后，系統(tǒng)發(fā)出短消息“車體破壞” 。 同時進行語音、閃光報警。報警模式 4為人體入侵報警，當有人非法進入車內時，系統(tǒng)發(fā)出短消息“有人入侵” 。 同時進行語音、閃光報警 ： 并且，系統(tǒng)還關閉發(fā)動機的點火線路使汽車無法發(fā)動，以達到防盜的目的。 學院 畢業(yè)論文（設計） 結論 經過近兩年的不懈努力，本課題從方案的確定、系統(tǒng)模型的構建、元器件的選擇、原理圖的設計、 PCB 線路板設計、系統(tǒng)軟件的設計和整個系統(tǒng)的聯(lián)機調試，到系統(tǒng)原型機的制作完成，主要進行了以下幾方面的工作 ： (1)根據(jù)汽車的被盜模式構建了汽車防盜系統(tǒng)的信息融合模型 ，從理論上提出了汽車防盜的新思路。為實現(xiàn)汽車防盜產品更可靠、更環(huán)保、更低功耗的目標做了一些探索。 (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)構建的系統(tǒng)防盜模型進行了各個模塊的硬件設計，采用 PCB電路板加以實現(xiàn)。 (3)根據(jù)系統(tǒng)的硬件構成，利用工 AR公司的“ Embedded Workbench”集成開發(fā)環(huán)境對系統(tǒng)進行軟件設計，實現(xiàn)了系統(tǒng)各模塊功能。 (4)將統(tǒng)計學中的“單樣本 KS 非參數(shù)檢驗法”和分析軟件“ SPSS”引入監(jiān)測模塊預警范圍的設定，為提高汽車防盜產品的可 靠性進行了有益的嘗試。 由于本文所設計的防盜系統(tǒng)尚處于產品開發(fā)的原型機階段，并且由于時間有限，系統(tǒng)尚未進行實車搭載實驗。因此，系統(tǒng)模型的合理性、監(jiān)測模塊的可靠性、中央處理模塊工作的穩(wěn)定性、報警執(zhí)行模塊的實用性，都有待進一步的驗證和完善?？偨Y近兩年來的工作，對這個課題還有以下幾點展望 ： (1)系統(tǒng)模型的更新。所謂“魔高一尺，道高一丈”，防盜產品也是在這種矛與盾的較量 中不斷發(fā)展的。隨著汽車產品的不斷更新，竊賊的盜竊手段也會不斷更 新。因此，現(xiàn)階段所構建的防盜模型也要隨之不斷完善，才能適應汽車防盜領域不斷變化的要求 。 (2)監(jiān)測模塊傳感器組的選擇和布局。隨著新技術新產品的不斷涌現(xiàn)，防盜監(jiān) 測 領域會不斷出現(xiàn)更實用、更可靠、更廉價的傳感器件、微處理器和執(zhí)行器件。選用更適合的元器件，并根據(jù)實車情況加以合理布局，才能保證防盜產品的性能要求。 (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，應該不斷進行系統(tǒng)優(yōu)化，以實現(xiàn)更快的運行速度和占用更少的系統(tǒng)資源 。 隨著我國綜合國力的提高，國內交通事業(yè)迅猛發(fā)展，各種車輛迅速增多，如何 開發(fā)出汽 車 “環(huán)保、安全、可靠” 的 防盜 產品將 成為了 汽車防盜 系統(tǒng)的基本應用市場。而且隨著 GPRS 網絡的不斷完善、 3G 技術的應用，無線網絡的傳輸速率的提高，會給 汽車防盜 系統(tǒng)的發(fā)展帶來更廣闊的前景。 我們有理由相信，隨著 科學 技術的快速發(fā)展以及社會需求的日益增長，市場和技術都為 汽車防盜 系統(tǒng)提供了廣闊的前景，必將在未來幾年內出現(xiàn)應用發(fā)展的新高潮。 學院 畢業(yè)論文（設計） 致謝 在這次畢業(yè)設計過程中，院領導老師為我們的畢業(yè)設計創(chuàng)建了盡可能好的設計環(huán)境，給了我們在設計方面的極大的幫助，并從各種基礎