【正文】 A 7 / D 48V s s9A 8 / D 310A 9 / D 211A 1 0 / D 112D I N14O S C 215O S C 116VT17V c c18A 1 1 / D 013P T 2 2 7 2 LGND + 5 VR 1 3 270kR 1 210kV T 2GND 123S B X 1 6 1 0紅外接收P 1 . 1R8AR9BR 1 0CR 1 1DP1.2 圖 37 接收電路 、汽車防盜報(bào)警設(shè)計(jì) 當(dāng)車輛停放時(shí)，車主用遙控器啟動(dòng) 汽車報(bào)警器的防盜設(shè)置，報(bào)警器處于設(shè)防狀態(tài)。如果有人企圖打開車門進(jìn)入車內(nèi)啟動(dòng)汽車時(shí)，汽車報(bào)警器的震動(dòng)傳感器和熱釋電紅外探測(cè)傳感器兩路傳感器同時(shí)采集到警情信號(hào)，經(jīng)與非門電路輸出警情信息給 89S51單片機(jī)，單片機(jī)通過判斷處理后，輸出信號(hào)進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)切斷點(diǎn)火系統(tǒng)的電源，并把報(bào)警信息通過無(wú)線信號(hào)發(fā)射電路發(fā)給車主報(bào)警；當(dāng)報(bào)警器處于撤防狀態(tài)時(shí)，不響應(yīng)此報(bào)警信息 [4]。 本設(shè)計(jì)采用的震動(dòng)傳感器是國(guó)產(chǎn) T968A 型“一體化”微震動(dòng)傳感器。國(guó)產(chǎn) T968A型“一體化”微震動(dòng)傳感器采用塑料殼封裝，外形如同半個(gè)橢圓體，見圖 38（ a）所示在外殼正面右上角有一發(fā)光二極管，用作通電指示；左上角有一靈敏度調(diào)節(jié)孔，里面實(shí)際上是一個(gè)微調(diào)電位器，調(diào)節(jié)它的阻值可改變探測(cè)震動(dòng)的靈敏度，以滿足不同場(chǎng)合需求。引出線為一根長(zhǎng)約 ，紅色線接電源“ +”極，白色線 為輸出端 OUT，屏蔽皮網(wǎng)線（套有一小段黑色塑管）接電源“ ”極， T968A的內(nèi)部電路功能框圖見圖 38（ b）所示，其特點(diǎn)是：靈敏度高，并可隨時(shí)調(diào)節(jié)探側(cè)震動(dòng)的靈敏度，以滿足不同場(chǎng)合需求；能全方位探測(cè)，無(wú)死角；輸出為正極性高電平脈沖，能直接與晶體管及數(shù)字邏輯電路接口；外殼小巧堅(jiān)固，能在各種惡劣環(huán)境下使用。 T968A的主要電參數(shù)為工作電壓 512V，靜態(tài)工作電流≦ ；傳輸方式為正為正極性震 動(dòng)脈沖，輸出 電平≧ Vcc（工作電壓 0）－ 1V，可探測(cè)震動(dòng)的頻率范圍 1003000Hz。 第 14 頁(yè) 靈敏度調(diào)節(jié)震動(dòng)檢拾放大比較OUT_（白線）+（紅線）電源/指示（皮網(wǎng)）（ b ）OUT_（白線）+ （紅線）（皮網(wǎng)）50固定孔靈敏度調(diào)節(jié)孔工作指示燈+_6029（ a ） 圖 38 T968A型“一體化”微震動(dòng)傳感器 紅外探測(cè)傳感器選用新型熱釋電紅外探測(cè)模塊 HN911L。采用新工藝制作的 HN911系列紅外傳探測(cè)模塊，由于在結(jié)構(gòu)上采用了微型化、設(shè)計(jì)上突出了對(duì)信號(hào)處理電路和抗干擾能力的改善，其抗干擾性能，特別是在抗電磁波性能方面，得到很大提高。 HN911L模塊的靜電流僅 為 20uA，電源電壓為 DC 5V177。 10％，電源不大于 VDD177。 ,傳感響應(yīng)度大于 2500V/W，傳感水平角度大于 100176。，傳感垂直角度大于 80176。 HN911L 內(nèi)電路包括高靈敏度紅外傳感器、放大器、信號(hào)處理電路、輸出電路等。當(dāng)防范區(qū)無(wú)人移動(dòng)，即紅外探測(cè)器件沒有接到移動(dòng)人體輻射出的紅外信號(hào)時(shí)，整個(gè)模塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)耗能極少，其輸出端①腳呈低電平，②腳呈高電平；當(dāng)有人接近汽車進(jìn)入車內(nèi)時(shí)，移動(dòng)人體發(fā)出的紅外線，熱釋電紅外傳感器遙測(cè)移動(dòng)人體發(fā)出的該微熱紅外信號(hào)，送入 HN911L，通過放大、濾波后，由比較電 路進(jìn)行比價(jià)鑒別，再經(jīng)信號(hào)處理電路處理和延時(shí)后，由驅(qū)動(dòng)級(jí)在輸出端輸出放大后的高、低電平信號(hào)。 該模塊中的放大器具有“增益調(diào)節(jié)”功能和溫度補(bǔ)償功能。這主要是考慮到在紅外探測(cè)器工作過程中，周圍環(huán)境的紅外線（波長(zhǎng)為 ～ 20μ m）輻射能量與移動(dòng)人體輻射出的紅外射線一起被接收，當(dāng)空氣升高時(shí)，背景紅外輻射會(huì)增強(qiáng)，將會(huì)影響到對(duì)人體輻射的紅外線（中心波長(zhǎng)為 8～ 11μ m）的檢測(cè)。設(shè)置溫度補(bǔ)償電路，可使放大器通帶（ ～ 7Hz）內(nèi)的增益隨環(huán)境溫度的升高而自動(dòng)提升，以保證探測(cè)器的溫度穩(wěn)定性。 、汽車輪胎欠壓檢測(cè)設(shè)計(jì) 汽 車在行駛中，若輪胎氣壓不足，則會(huì)導(dǎo)致輪胎磨損加劇、行駛阻力增加、油耗增加。且在緊急制動(dòng)時(shí)，若某側(cè)輪胎壓力偏低，就會(huì)造成車身偏轉(zhuǎn)，甚至釀成事故。如果輪胎氣 第 15 頁(yè) 壓在低于某一設(shè)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，告知駕駛員應(yīng)及時(shí)補(bǔ)氣，對(duì)提高行車安全性和經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義 [5]。 、汽車輪胎欠壓報(bào)警器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及其解決辦法 汽車輪胎欠壓報(bào)警器的設(shè)計(jì)必須解決兩個(gè)難題 ： 一是壓力傳感器的能源，通常壓力傳感器工作時(shí)將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)必須要有電源，電源如果取自汽車交流發(fā)電機(jī)或蓄電池，則需安裝電刷和集電環(huán)組件，因?yàn)檐囕喒ぷ鲿r(shí)是 旋轉(zhuǎn)的，如果在車輪上加裝交流發(fā)電機(jī)或安置電池，則其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。二是信號(hào)的傳輸問題，若信號(hào)采用接觸式傳輸，因汽車車輪工作環(huán)境惡劣，這樣勢(shì)必會(huì)降低信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?： 如果采用電信號(hào)發(fā)射和接收方式實(shí)現(xiàn)耦合，則電路復(fù)雜、維護(hù)困難。 本文設(shè)計(jì)的汽車輪胎欠壓報(bào)警器 ，采 用輪胎內(nèi)氣 體壓力 作為動(dòng)力 ， 巧妙地利用輪胎內(nèi)氣壓變化 差使 彈性元件 （ 彈簧與波紋管組件 ）產(chǎn)生 壓縮 和 拉伸 變化 ， 并 使磁鋼產(chǎn)生位移 ，從而 改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，即由輪胎內(nèi)空氣作為傳遞信號(hào)的介質(zhì)，從而減少了動(dòng)力消耗 ； 再利用空間磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)耦合 。 該汽車輪胎欠壓報(bào)警器，可通過 調(diào)整螺釘調(diào)整在 ～ MPa 內(nèi)的任一氣壓報(bào)警 ，適用于不同型號(hào)的車輛，試驗(yàn)時(shí)重復(fù)報(bào)警率誤差在 50 kPa 以內(nèi)。該種汽車輪胎欠壓報(bào)警器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠。 、壓力傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理 壓力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 39所示。壓力傳感器固定安裝在汽車輪轂上，隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由接口通過銅管與氣門心連通。當(dāng)輪胎內(nèi)壓力充足時(shí)，在氣體壓力作用下，波紋管和彈簧被壓縮，由導(dǎo)桿帶動(dòng)磁鋼右移 ； 當(dāng)欠壓時(shí)，氣體壓力減少，波紋管與彈簧伸長(zhǎng)，通過導(dǎo)桿推動(dòng)磁鋼左移，因此由輪胎內(nèi)氣體的壓力變化可實(shí)現(xiàn)磁鋼的左右移動(dòng)。 彈簧的初始?jí)毫梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘來(lái)調(diào)節(jié)，整個(gè)工作過程中彈簧始終處于壓縮狀態(tài)，波紋管在輪胎欠壓時(shí)，因彈簧伸長(zhǎng)而處于拉伸狀態(tài) ； 在非欠壓狀態(tài)下，其處于壓縮狀態(tài) [2]。波紋管和彈簧組件的鋼度為 : K = Kt177。K (1) 式中 ； Kt——— 彈簧鋼度 Kb ——— 波紋管的鋼度 ,壓縮時(shí) Kb 0 ,拉伸 時(shí) Kb 0 在欠壓狀態(tài)下，波紋管和彈簧組件的鋼度為 : K = KtKb (2) 靈敏度 S = 1/ K。 設(shè)彈簧輸入功率譜密度為 Sx = SO , 彈簧的阻尼系數(shù) C 為常數(shù) , 則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)： H(i)=K∕ （ K+iC） (3) 第 16 頁(yè) 圖 39 汽車輪胎欠壓報(bào)警器壓力傳感器結(jié)構(gòu) 、霍爾效應(yīng)開關(guān) 霍爾效應(yīng)開關(guān)固定安裝在制動(dòng)底板上，霍爾元件與壓力傳感器中磁鋼的安裝距離為3～ 5mm?；魻栃?yīng)開關(guān)工作原理圖如圖 310 所示。圖 310 中 H為霍爾元件， A為運(yùn)算放大器， D 為觸發(fā)器， R 為溫度補(bǔ)償電阻。 R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于霍爾元件輸入電阻，這樣溫度變化時(shí)，霍爾元 件控制電流幾乎不變?；魻栯妱?shì) En = KHBI（ KH 為霍爾常數(shù) ） ，控制電流不變時(shí)，霍爾電勢(shì) En 正比于磁鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B。當(dāng)輪胎氣壓低于某一設(shè)定值時(shí)，磁鋼移向霍爾元件 ，從而產(chǎn)生電壓輸出。輸出的電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器 A 放大，并由觸 發(fā)器 D 將其轉(zhuǎn)移 變 為脈沖信號(hào)輸出，使三極管 工作在開關(guān)狀態(tài) ， 再將三極管 輸出 的信號(hào) 給 單片機(jī)；也可使 揚(yáng)聲器工作發(fā)出報(bào)警信號(hào)，告知駕駛員應(yīng)及時(shí)補(bǔ)氣。觸發(fā)器 D可保證三極管可靠地工作在開關(guān)狀態(tài)。 7 8 0 5C2 2 uR2 .7 KH +ADQV C C+ 圖 310 霍爾開關(guān)工作原理 對(duì)輪胎欠壓的檢測(cè)，采用由特制壓力傳感器和霍爾效應(yīng)開關(guān)組合實(shí)現(xiàn)檢測(cè) 。它們的原理為，讓輪胎內(nèi)氣壓變化作為動(dòng)力，通過壓力傳感器中的彈簧與波紋管組件壓縮、拉伸，使磁鋼產(chǎn)生位移，以改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，再利用空間磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)耦合。在控制電流不變時(shí)，霍爾電勢(shì)正比于磁鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度。當(dāng)輪胎氣壓低于某一設(shè)定值時(shí)，磁鋼移向霍爾元件，霍爾元件產(chǎn)生輸出電壓信號(hào)。輸出電壓信號(hào)經(jīng)放大器放大輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并由 A/D 轉(zhuǎn)換器將信號(hào)傳送給 AT89S51單片機(jī)。壓力傳感器固定安裝在汽車輪轂上，隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由接口通過銅管與氣門芯連通。而霍爾效應(yīng)開關(guān)固定安裝在制動(dòng)底板上，霍爾元件與壓力傳感器中磁鋼的安 裝距離為 3～ 5mm。 、報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路、切斷點(diǎn)火系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) 聲音報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器組成， 該報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路是以分立元件組 第 17 頁(yè) 成的 多諧 自激振蕩升壓電路，其電路原理圖如圖 311所示。 R 1 847KR 1 9470R 2 010KR 2 22 .7 KR 2 410KR 2 32 .7 KR 2 510KR 2 139KR 1 72 .7 KR 1 62 .7 KR 1 510KQ19014 Q49014Q39014Q29014Q6D 8 8 2Q59014C84 .7 u FC94 .7 u FD24148C 1 04 .7 u FC 1 14 .7 u FC 1 2220uFP 2 .0V C CGND GND GND GNDGNDC?22uFGNDT1GND 圖 311 聲 報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng) 89S51 的 有信號(hào)變化時(shí)，送入本報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng) Q1 基極輸入，如果信號(hào)電壓達(dá)到三極管 Q1 導(dǎo)通放大條件， Q1 開始工作，集電極輸出電平通過 C2 耦合到 Q2 的基極，使 Q2 進(jìn)入工作狀態(tài)，同時(shí) Q2 集電極輸出電壓通過 C1 耦合到 Q1基極，完成自激振蕩。Q3 和 Q4 的工作原理與 Q1 和 Q2 的 工作原理是一樣的， Q4 的集電極同時(shí)輸出信號(hào)電壓加在由 Q5 和 Q6 組成的 NPN 復(fù)合三極管 上 ，對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行高倍放大，送入升壓變壓器初級(jí)，耦合到次級(jí)加給揚(yáng)聲器 ， 產(chǎn)生大功率報(bào)警聲音。 光報(bào)警電路、切斷點(diǎn)火系統(tǒng)電源電路如圖 312所示，發(fā)光二極管 D3D5分別與單片機(jī)的 ， D3表示防盜報(bào)警； D4表示汽車輪胎欠壓報(bào)警； D5表示汽車?yán)鋮s系統(tǒng)溫度報(bào)警；切斷點(diǎn)火系統(tǒng)和控制油路由單片機(jī)控制繼電器 KM1，通過繼電器 KM1的觸點(diǎn)的開關(guān)和閉合實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車點(diǎn)火系統(tǒng)和控制油路的控制。 P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V C C40P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728A L E / P R O G30P S E N29E A / V P P31P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 5 / M O S I6P 1 . 6 / M I S O7P 1 . 7 / S C K8R E S T9P 3 . 0 / R X D10P 3 . 1 / T X D11P 3 . 2 / I N T 012P 3 . 3 / I N T 113P 3 . 4 / T 014P 3 . 5 / T 115P 3 . 6 / W R16P 3 . 7 / R D17X T A L 218X T A L 119GND20A T 8 9 S 5 1V C CR 2 81kR 3 0470R 2 71kR 2 61kV T 3GND12534K M 1D3LEDD4LEDD5LEDD6D6R291K 圖 312 光報(bào)警電路、切 斷點(diǎn)火系統(tǒng)和控制油路 第 18 頁(yè) 4 汽車多功能報(bào)警器軟件系統(tǒng) 汽車多功能報(bào)警器程序流程圖如圖 41所示。系統(tǒng)通電后 ,主程序先完成初始化工作 ,包括堆棧指針 ,設(shè)定