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论文写作分析-基于单片机的汽车防盗报警系统设计
时间:2021-04-08 16:43:25

  在科学电子技术飞速发展的今天,各种产品都得益于科技进行更新换代,人们非常需要安全、便捷的生活品质。随着人们经济状况的提升和小康生活的全面建成,人人都想要提高自己的生活品质,大家的出行方式渐渐从以前的自行车、电动车过渡到了拥有自己的小汽车,小汽车的出现方便了人们的出行,缩短了在路上的时间。但是私家小汽车需求剧增的同一时间汽车安全问题也变得愈来愈严重,如果汽车被盗,带来的经济损失是十分严重的。因此,汽车防盗器的需求市场也会增幅很大。

  汽车防盗技术也在科技发展中逐渐趋向成熟,机械式防盗技术是早期兴起的一项技术但是它有致命的缺点就是难以抵挡撬棍、电锯等工具的盗窃。电子式防盗技术则更近一步它弥补了不能发出警报的缺点但是也有机会误报,网络式的防盗系统造价昂贵所以不能在市场普及。所以本次毕业设计题目是基于AT89S52单片机设计研究了一款汽车防盗报警系统。此系统以单片机为主机控制,再加上震动传感器模块和人体感应模块,利用单片机的主控,实现声光报警还可以触发GSM向车主发送安全信号以及远程遥控开启与关闭系统十分方便并且造价不高。经过实际实验表面该系统可以实现在0-50m开阔空地的远程准确的开关。

  1.1项目研究背景及意义

  在人们对出行工具跟换热潮的今天,每天都有成千上万的机动车被生产出来,机动车的需求增多带动了汽车防盗报警器,机动车的安全防盗装置是每个车主所迫切需要的东西,汽车防盗报警器也在此时飞速发展。市面上有各式各样的报警器,有可以对汽车的胎压、负载、进行多方位监控的汽车报警器,这种报警器可以在汽车轮胎压强出现异常、汽车负载过高或发动机的温度异常时通过传感器发送信号触发警报,提示行驶员排查故障、这对行车安全来说尤为重要。而现如今,现在的机动车中大都配备了油量监视装备,此装备可以对机动车的油量进行监测,如果监测到油量偏离预定的值时就会发出警报警告行驶员需要进行加油,而如一下发达一线等地方的机动车上就已经装备了机车超速报警系统,一旦机车的车速偏离预定值时,会发出警报音提示行驶员已经超速等。另外,还有一种汽车测距报警装置,如果你的汽车即将碰触到物体警报就会发出,用来提示车主进行停车操作。

  如今,虽然在汽车报警器的选择上有很多种类,但是缺点是功能比较单一,如车门防盗报警系统的功能大多数是车门被打开时有报警功能,然后会切断点火电路让汽车不能启动,但是没有报警和其他功能触发因此作用不是很大,更为先进的智能防盗报警系统就会有很多功能比如控制车辆熄火、点火,可以远程控制车辆使其锁死同时,还会发出响亮的报警器声,给盗贼发出警示,市场上汽车防盗报警装置有很多种的样式,但是通常早期的防盗技术都有致命的缺点而且误报率经常很高,但现在发明出来了一种多技术融合在一起的防盗报警器吸收各种类型报警器的有点组合在一起,被称作多技术复合式的防盗报警器,也是主要的未来发展方向。

  1.2汽车防盗报警系统研究现状

  1.2.1国内研究现状

  国内经济发展迅速汽车需求不断扩大,在汽车防盗领域的需求也会越来越高近几年来,汽车防盗系统发展迅猛先后加入了通讯、计算机处理等领域的新鲜血液,使得汽车防盗系统各类型多样,功能更加多变,更加人性化。如果按照汽车防盗系统结构的区别的话防盗设备可以分为以下四类:

  机械式防盗

  在汽车防盗设备发展的初期机械式防盗设备是占比最大的,它所采用的主要原理结构是汽车上关键位置被机械设备固定,从而使小偷因为无法正常移动汽车来防止汽车被盗走。机械锁主要有以下几个部分的用途:

  (1)锁方向盘。这种简单便捷的机械式防盗器是在我们以前经常使用的,原理就是方向盘的活动范围被机械控制器限制,这样就可以限制汽车的运行,从而使偷盗者启动了汽车引擎也无法开走。

  (2)锁轮胎。这种方法是早期使用最多的方法其原理和电动车锁原理差别不大只不过更为坚固,使用定制的锁具将汽车的一个轮胎或几个轮胎固定锁住,这样轮胎就不可以随意移动。这类汽车的工具缺点就是非常笨重携带和使用起来相当不方便。

  (3)防盗磁片锁。该设备就是使用坚固的防盗磁片锁来吸附到汽车锁的锁孔里面。简而言之就是用一种常见方法的方式将车锁芯挡住以防止车辆防盗。

  (4)制动车锁。该装置用于固定住汽车的制动踏板,使其不能正常工作来达到防盗的效果。它的主要特点是:不仅不会影响汽车中装置的美观而且其结构也非常简单。

  电子式防盗

  当今,经济发展走在高速路上科学技术也随之不断发展,汽车电子技术已经变得越来越扎实,各种各样的车载智能防盗报警系统不断出现在人们的视野中。这些防盗报警装置具有最大的特点就是具有报警的功能。不仅具有起步控制功能,还可以在汽车被盗时发出警报信息。电子防盗设备通常与远程控制技术一起使用。目前,电子防盗装置一般具有以下功能:

  (1)防盗和报警。指当车主下车关上车门后,报警器就会开始工作,如果监测到有盗贼靠近,就立刻做出反应进行报警。这是电子式防盗器来说非常出众的优点。

  (2)车门提醒功能。如果在汽车启动之前未正确关闭车门这是很危险的,此时指示灯将持续闪烁,并且汽车中的喇叭也发出警示音,直到车门关闭并处于正常状态时这些提醒才会关闭。

  (3)寻找功能。此功能与远程控制技术结合使用,当车主通过按下遥控器按钮寻找自己汽车的时候,汽车车灯持续闪烁,并且喇叭会持续响起,以此来告知车主汽车的位置。

  网络式防盗

  网络式汽车防盗器是防盗报警器新型研制出来的产品,它的原理是在无线网络的帮助下通过对汽车进行定位然后同时可以自动触发报警。同时,它也可以将检测结果发送给车主的手机。汽车防盗装置中GPS芯片可以始终接收卫星发来的消息,因此很容易知道汽车位置信息,并通过GSM技术将无线传输搜集的到信息。GSM技术和GPS技术补充了普通防盗设备无法定位的缺点,是非常值得发展的技术。

  1.2.2国外研究现状

  汽车防盗技术初期在国外已经出现了很长时间,因为美国、德国等发达国家私家车非常多,在使用汽车时,他们还将遇到诸如汽车尾气污染和汽车盗窃事件等一系列问题,因此国家将会高度重视带来的这些的负面影响。

  钥匙防盗技术

  钥匙防盗技术:该技术是由德州仪器在美国的子公司开发,目前广泛用于福特汽车,使用的核心技术是无线电射频技术。他们称这项技术为车载固定系统,主要实施方法是将具有无线点射频功能的识别器放入车钥匙中,汽车和设备之间用连接唯一的密码。当车主把钥匙插入车锁中时会触发识别器和警报器的无线信号。倘若汽车里面的编码和钥匙里面的编码相同,汽车就正常启动,如果出现汽车里面的密码和钥匙里面的密码不匹配,汽车将无法启动,并且内部的操作系统无法正常运行,从而锁定汽车。

  电子追踪技术

  电子追踪技术是由澳大利亚的一家公司开发的,其核心使用的是追踪雷达系

  统。通常,每个汽车识别装置都是由发射装置以及硅集成电路组成的,汽车在生产过程中就已经安装进去了,这种装置可以随意跟踪指定的密码电波。

  变密码技术

  变密码技术是由德国的梅赛德斯奔弛公司分发的,并在九十年代就用于豪车被盗。红外线开门钥匙和发动机的智能控制模块连接,一旦车门关闭该模块会立即切断汽车所以功能。可变密码防盗技术所对应的密码可以随时随地的更改方便快捷,在汽车方面只要密码匹配就可以控制汽车,因此在汽车防盗领域中得到了广泛的应用发展。

  其他防盗技术

  瑞典沃尔沃公司开发了一种防盗系统,该系统不仅具有机械防盗和电子防盗功能,而且还具有防砸功能。在这种防盗系统中,轿厢门锁的锁芯可以无阻力地旋转。一旦小偷使用螺丝起子或其他机械防盗工具撬起锁,锁芯将随撬锁工具一起移动,从而避免了撬车被盗。在电子防盗功能中,当车主在离开汽车前打开电子静止控制系统时,汽车将发出命令,禁止其行驶。在这种防盗系统中,所有的玻璃都是特制的,普通工具不可能损坏,因此小偷没有机会进入汽车。

  1.3本设计主要的研究内容

  本设计研究的主要内容首先是将系统总体结构设计方案分出各个需要的模块,首先是震动检测感应器(可以是安装在需要保护的地方的多个检测感应器)这个感应器在整个结构中是扮演非常重要的角色,只有感应器监测到信号才能触发整个系统。然后是主机(包括接收器,处理器,警报器等)这个是系统的心脏整个系统都需要主机控制模块进行运作判断;接着是远程控制手柄(布防和撤防防盗装置)可以对系统进行远程开启和关闭十分便捷。然后是确定本次设计的硬件电路,包括主机核心芯片类型的选择,具体硬件电路的设计,如震动传感电路,人体感应电路和声光报警电路,无线接收和发射电路,远程控制电路等。最后是软件的设计。软件的设计主要是对仿真系统服务对程序的运行起着至关重要的作用并且是在熟悉硬件电路工作原理的前提下进行的。

  1.4章节安排

  本文通过对汽车防盗报警系统的硬件和软件分析,通过对相关资料的收集,进行设计,设计共分为6章进行

  第1章为绪论,对汽车防盗报警器的发展和国内外研究现状进行了简述以及对本设计的主要内容做出阐述

  第2章为设计原理及方案,设计出系统结构和对方案进行设计模块,介绍各个模块的作用和意义

  第3章为硬件电路设计,其中介绍了各个模块的硬件电路,芯片简介以及主控系统等主要内容

  第4章为软件设计,主要讲解了主程序流程图以及所用到的各种仿真软件

  第5章为系统调试,主要为了确保仿真程序的正常运行

  第6章为总结,是对本篇论文的整体工作进行阐述

  2设计原理及方案

  2.1系统结构

  该系统主要由主机控制模块、震动传感器模块、人体感应模块、声光报警模块、遥控模块、GSM模块、无线发射与接收模块组成。本系统的工作顺序为车主关闭门窗后启动防盗模式,接着震动传感器和人体感应传感器检测模块便开始进行监测工作,传感器可以放置在任何你需要放置的地方,当传感器检测到对应的震动信号或人体感应信号之后,防盗系统便被触发。单片机控制模块进行综合计算处理判断后,声光报警系统会立即开启用来警示盗贼;另一方面单片机主机控制也会向GSM模块发送信号指令短信警示发送至车主指定的设备上,告知车辆遭受外部侵入或盗窃以提前做好准备。

  2.2方案设计

  本设计方案的总体设计系统框图如图1所示

  图1总设计框图

  2.3方案确定

  最开始我想要设计的硬件电路模块包括单片机、最小系统、无线收发模块、震动感应器模块、蜂鸣器模块和LED指示灯模块。遥控器与主机之间采用无线方式通信,震动声光报警,遥控上共有三个按键,功能按键1是布防按键2撤防和按键3紧急报警按下布防键,主板震动传感器进入状态检测震动,当监测到有震动信号时,LED灯立即闪亮,同时蜂鸣器发出报警实现声光报警,提醒主人注意。可以通过撤防键取消报警;紧急报警按键只有在布防状态下才有效,按下布防键,2s后按下紧急报警按键蜂鸣器响,红色LED灯亮,60s后停止报警。当在布防状态下如果两个震动传感器都检测到信号就都报警,同时对应的指示灯亮;一路监测到信号,也会有相应的指示灯亮和报警。

  在实际操作中我发现如果只安装一款震动传感器会有误报的几率,在上述方基础上我增加了人体感应模块,其中一路改为检测人体信号,这样既可以检测震动也可以检测人,多了一层安全保障这样的话有人路过或者有人放鞭炮都不会引起误报的情况更加的人性化。并且可以进一步增加一个GSM模块方便向车主发送安全信号,随时方便的了解自己车辆的情况十分便捷。

  2.4模块简介

  2.4.1遥控模块

  遥控模块的基本组成为无线发射模块和无线收取模块。它的功能就是对报警器进行无线的控制作用,可以方便随时的开启与关闭系统。该功能的原理实际上就是发射两组信号编码,一组为布防的信号编码,另一组为撤防的信号编码。可以实现在空旷地带开关控制报警。

  2.4.2震动传感器模块

  震动传感器模块的基本组成是震动探测感应器、电压比较器、编码模块、其工作原理是通过震动传感器器把电压信号传给LM393电压比较芯片,芯片综合判断震动强度,如果达到设定强度就通过无线发射电路把代表有异常的编码发送出去。

  2.4.3声光报警模块

  声光报警模块由LED灯和蜂鸣器模块组成,当收到震动传感器探测信号和人体感应模块的探测信号时机会触发声光报警模块。

  2.4.4主机控制模块

  主机控制模块是整个系统结构的核心,该模块由按键与上电复位电路、晶振电路组成。主机控制模块是用于计算判断处理传感器的发来的信号、经过主机模块运算后方可进行声光报警,无线发射和接收模块,震动传感器模块都与主机控制模块有者密不可分的关系是各个模块之间交流传递的桥梁。

  2.4.5 GSM模块

  本系统GSM模块所使用的核心为SIM900A-V12芯片,此芯片是ALIENTEK所研发投产的极致性能工业级别的GSM模块,此模块实现了双频工业级分别为工作段双频以及语音短信的支持再加数据与传真信息的传递是目前市面上最佳选择此模块的工作原理为当振动传感器检测到低电平信号时,MCU通过串口通信电路TXD和RXD接口TTL电平与MCU进行通信,同时发送AT指令以实现MCU与GSM模块之间的通信,从而可以发送短信或实现汽车的防盗报警。

  2.4.6人体感应模块

  通过在震动传感器的基础上增加了人体感应模块当有人体感应和震动感应两个信号同时触发才能开启声光报警,目的是为了防止误报提高整体的稳定性,有人路过或放鞭炮都不会引起误报。人体红外信号采集模块采用热释电红外传感器。利用人体红外辐射作用引起温度变化进行信号检测,以非接触形式检测人体辐射红外能量的变化L 2]。采用LH1968对偶热释电传感器作为检测红外辐射电路的元件,使用时需要安装菲涅尔透镜,在不安装菲涅尔透镜时,传感器探测半径达不到2 I n,加上后最高可达1 0~4 0m。当有红外辐射信号到达传感器,安装在传感器前面的透镜将红外辐射信号聚焦在探测源上,使传感器输出电压信号。实际使用中,传感器输出信号较微弱,需要对传感器输出进行滤波、放大等处理。

  本章小结

  本章节主要是提出系统整体结构和各个模块的介绍,以及方案的最终确定,选择适合本设计而且具有性价比的方案,模块之间的协调是是本设计的前提条件与基础,各个模块相互协作最终形成一个稳定的系统。

  3设计硬件电路

  3.1震动发射电路设计

  震动传感器采用的开关是SW-18015P,它是由MEC原装,此装置的优点非常明显就是灵敏度非常高,可调节范围大,传感器所以比较敏感,因此适合于汽车防盗报警器并且监测周围的震动非常的准确很少出现误报的情况,通过互联网我没有找到相对应的资料因此我通过实地对它的测试发现,在正常情况下运作的时候震动传感器内的电阻常常可以达到3M以上这是在没有检测到震动信号,处于高电阻状态。如果在某一时间监测到震动的时候传感器内的电阻可以瞬间增加到几欧姆,这个装置对震动的灵敏度及检测的可靠性都非常之高,电阻的变化范围大是此传感器的优势,电路图如图2所示。

  图2震动模块电路图

  LM393主要特点如下:

  (1)工作电源电压范围宽,单电源、双电源均可工作,单电源:2~36V,双电源:±1~±18V;

  (2)消耗电流小,Icc=0.8mA;

  (3)输入失调电压小,VIO=±2mV;

  (4)共模输入电压范围宽,Vic=0~Vcc-1.5V;

  LM393芯片图

  LM393是高增益宽带设备。与市面上种类相同的比较器一样,一旦从输出端到输入端发生寄生电容而且发生耦合现象,就会很容易产生振荡现象。这种现象只有在比较器改变状态和输出电压转换间隙时才会出现。此问题如果如果使用电源加旁路滤波是不可能解决的。标准PC板的制作设计在缩小输入输出寄生电容耦合方面是十分有效的。

  LM393的偏置网络经反复实测后确定它的静态电流大小变化与3.0?40V的电源电压范围没有必然的联系。在正常情况下,电源是没有必要再添加旁路电容器来保护,差分输入电压可以大于Vcc,并且不会损坏器件。保护部分则需要尽量避免负端的输入电压超过-0.3V。LM393的输出部分是NPN输出晶体管组成,其输出部分发射必须接地。它可以提供多个收集器输出或“或”功能。输出负载电阻可以连接到允许电源电压范围内的任何电源电压,并且不受Vcc端子的电压值限制。该输出可用作对SPS接地的简单开路(不使用负载电阻时),输出部分的灌电流受可能的驱动器和设备β值限制。

  3.2发射电路设计

  无线信号自诞生以来伴随的缺点就是信号强度十分容易受到外部环境的影响,因此为了此次系统的稳定性,我决定将传输的控制信号通过编码进行传输,这样的话即使是在同一区域中同时使用多个系统,也又不会互相影响稳点性。编码由SC2262集成电路完成。该电路具有8位地址信号和4位数据信号。地址和数据的不同组合可以编译成千上万的代码,可以完全满足同一区域中的工作而不会互相影响。

  OSC1和OSC2的外部电阻确定载波频率。通常,电阻可以在430k和820k之间选择。SC2262-IR是2262系列专用于红外遥控器的芯片。它是通过CMOS工艺制造的低功耗,低价通用编码电路。SC2262-IR最多可以具有12位(A0-A11)三态地址管引脚(浮动,连接到高电平和低电平),任何组合都可以提供531441地址代码,SC2262-IR可以具有最多6位(D0-D5)数据端子引脚,设置地址代码和来自17引脚串行输出的数据代码,可用于远程控制传输电路。

  编码芯片SC2262-IR发送的编码信号包括:地址码,数据码和同步码,形成一个完整的码字。当按下一个键时,SC2262-IR上电,其第17针输出调制的串行数据信号。SC2262-IR的引脚图3如图所示,引脚说明如表4所示。

  图3管脚图

  名称管脚说明

  A0-A11 1-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”

  D0-D5 7-8、10-13数据输入端,有一个为“1”即有编码发出,内部下拉

  Vcc 18电源正端(+)

  Vss 9电源负端(-)

  TE 14编码启动器,用于多数据的编码发射,低电平有效。

  OSC1 16振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率

  OSC2 15振荡电阻振荡器输出端

  Dout 17编码输出端(正常时为低电平)

  表4管脚说明

  SC2262的电源端和发射器模块的电源端受振动模块的影响。一旦发现异常,SC2262芯片和发射器模块的电源将打开。SC2262芯片工作后,固定的编码信号将通过发送器电路发送。原理图如图5所示。

  图5原理图

  3.3接收电路设计

  高频接收模块可以使用在接收电路的无线接收和解调部分,此模块具有简化设计工作的作用并具有良好的可靠性。接收模块使用超再生接收。当发射高频电路在正常范围内工作运转正常时,显示为1,接收部分会将相应地接收315 M高频信号,使模块输出为1。当发射部分发送0时,发射高频部分会立即停止工作,并且接收部分输出将变为为0,这样的话就可以实现无线信号的传输。

  SC2272的临时存储功能则代表着当发送的信号消失时,SC2272的所相应数据输出位将从正常水平变为低电平。锁存功能意味着,当发送的信号消失时,SC2272的数据输出将保持其最原始的状态,直到下次接收到新的信号输入为止。为了正确地解调已调制的编码信号,接收器需要添加一个前置放大器级,以确保输入到SC2272的信号幅度足够大。SC2272的每个输出都可以通过各种接口控制相应的负载。电路图如图6所示。

  图6数据解码与接收电路

  3.4主机控制电路设计

  由于控制和报警电路是围绕单片机执行的,因此将它们一起描述

  STC89C51是主要的中央处理系统。它自诞生以来凭借着其质量轻、体积小、易于携带等优点,给非常多电子行业的发展带来了不少的影响。单片机的本质其实是将各种各样不同的组件集中组合到了一个集成电路芯片上的微型计算机。这些组件其中包括中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、定时器/计数器、中断系统和时钟组件,集成了I/O接口电路。由于其自身体积小,价格便宜,可靠性与稳定性高,在开发和应用方面比其他产品方便快捷,使得单片机在现代电子技术和工业领域得到了广泛的应用与发展。在控制领域,现在的人们对于底层成本则更加的关心,小尺寸,操作可靠性和计算机控制的灵活性。目前,STC89C52单片机可以使用在两种语言的编程语言主要是汇编语言和C语言,该设计采用C语言编译。该方案的模块化结构可设计,使系统容易摆脱的软件和优化,也使别人理解和阅读系统编程。因此,软件设计,使用软件设计的模块化结构,使之更加直观的程序,更容易理解。

  一)STC89C51主要功能、性能参数如下:

  (1)内置标准51内核,机器周期:增强型为6时钟,普通型为12时钟;

  (2)工作频率范围:0~40MHZ,相当于普通8051的0~80MHZ;

  (3)STC89C51RC对应Flash空间:4KB;

  (4)内部存储器(RAM):256B;

  (5)定时器计数器:3个16位;

  (6)通用异步通信口(UART)1个;

  (7)中断源:8个;

  STC89C51微控制器的时钟信号通常以两种方式生成:一种是内部时钟模式,另一种是外部时钟模式。只要MCU的XTAL1和XTAL2引脚与石英晶体相连(称为晶体振荡器),STC89C51 MCU内就有一个振荡电路,就形成了一个自激振荡器并在内部产生时钟脉冲信号。单片机电容器的功能是稳定频率并快速开始振动。电容值为5-30pF,典型值为30pF。晶体CYS的振荡频率范围选择在1.2-12MHz之间,典型值为12MHz至11.0592MHz。

  当STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时,复位操作在单片机内部执行,有两种手动复位类型:电平模式和脉冲模式。那里的水平复位是通过电阻将RST端子连接到电源VCC来实现的。最小系统如图7所示。

  图7

  3.5声光报警电路设计

  该设计具有报警电路。在布防状态下检测到人员时,蜂鸣器将响起,并且LED会同时点亮。主机将停止发出哔哔声,直到主机按下以撤防为止控制引脚连接到P1.2引脚上面,如果开关电路使用的是晶体管的话就可以既保护单片机,又可以起到放大电流的作用,一举两得。当晶体管的基极极高时,发射极会关闭;当晶体管的基极低时,发射极打开,警报模块如图8所示。

  图8声光报警

  3.6人体感应电路设计

  人体感应模块一脚接电源一脚接地一个脚为输出,当感应到人体的时候就会输出一个高电平,高电平经过限流电阻给9013一个高电平就会使其导通,这样RSD就会变成低电平状态。电路图如图所示

  本章小结

  本章主要设计了硬件电路,其中包括震动电路设计,无线发射收取电路设计,人体感应模块电路设计,声光报警模块电路设计以及主控模块电路设计,为软件设计打下了基础提供理论依据为后期工作铺垫。

  4软件设计

  整个系统的功能实现必须由硬件电路和软件搭配才能运作。而软件的子程序模块在硬件电路设计完成中也基本固定了下来。如果按照软件的不同功能来划分的话,它大致可以分为两类:一类是主程序的监视软件,它是整个控制系统的核心关键,它的作用是运算判断协调每个执行模块与控制模块之间的输出输入,控制着开启与关闭。第二个是用来执行主程序命令的子程序,用于完成各种实质性功能,例如增加,运算,显示,通讯等。每个执行软件实际上也是一个小功能执行模块。每个子例程的编写原理如下:SMS警报子例程:搜索警报所需的信号后,调用警报子例程即可完成警报功能。其报警原理:控制三极管的导通和关断时间,以驱动GSM模块向用户发送报警消息,并输出高电平信号使发光二极管发光。

  串行口通讯子程序:当微控制器与微机通讯时,首先将串行口的波特率设置为9600,停止位为1,无奇偶校验。中断与查询模式可以在串行通信程序上运行,因为单片机的所发送子程序的查询和中断模式对资源的占用是一模一样的,所以可以发送查询并中断接收子程序。

  4.1 keil应用

  Keil C51是一款软件开发系统,它最大的特点就是可以用来与51系列所兼容的单芯片C软件开发系统,它是由美国公司Keil software研发的。它的整体结构为μVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境,它可以完成从制图、编译、连接、调试、仿真整个完整的模块过程。开发的人员则可用本身或者任何编辑器进行作业编辑C或汇编源文件最后分别由C51和C51编辑器形成目标文件。此软件提供丰富的库函数以及拥有强大的集成开发调试工具,这款系统与传统汇编语言相互比较的话,C语言在结构,功能,可读性和可维护性方面具有十分明显的优势,因此对于学习和使用上手十分简单。但是在使用独立的仿真器时也有一些注意事项比如虽然仿真器有标配晶振但是可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率而且仿真器上的复位按钮只可以用来复位仿真芯片,不可以复位目标系统,还有一点是仿真芯片上的引脚如果已经接至高电平则仿真时只能使用片内ROM不能使用片外。使用汇编语言然后使用C进行开发之后,经验更加丰富。Keil C51软件还提供了丰富的库功能以及强大的集成开发和调试工具以及完整的Windows界面。另一个重要的方面是,只要查看编译后生成的汇编代码,就可以清楚的看到Keil C51生成的目标代码是十分有效的。该软件在编程和仿真方面非常的出装,而且可以合二为一,它支持C语言和汇编的混合编程。

  4.2 protel99se应用

  Protel99SE是澳大利亚Protel Technology公司研发的一款电路板设计软件。这款软件非常容易学习用起来非常方便,功能十分强大界面简洁易懂,该软件可以清晰明了的设计出电路图和制作元件电路板图。因为其较高的集成度以及出色的扩展性所以一经推出立即就拥有大量的忠实用户,渐渐的成为了全世界最流行的电子设计自动化软件,并成为了电气原理图工业新的标准。

  Protel99SE软件的组成:

  (1)电路设计:原理设计系统包括原理编辑器以及Sch可以用来修改和生成原理图的原件编辑器,印刷版电路设计系统用来设计电路板的编辑器PCB修改。

  (2)电路仿真和与编程逻辑器件的设计

  Protel99SE软件的功能特性:

  此软件最大的特点就是在一个单一的设计库里可以集中起来所有的设计文档,你可以使用Design Explorer来管理这个库也就是设计管理器,这个管理器主要包括几个部分其中设计面是向设计组的,设计组的成员特性在Feam中进行管理,也可以在Design Explorer中定义设计组成员权限,这样就可以更加的便捷的使用网络来设计而且成员得分数量是没有固定值的,可以同时访问一个设计库,每个成员都可以观看但是不能够修改。由于此软件特点很多所以我系统的制作了一个表格可以更加清晰的浏览:

  1可生成30多种格式的电气连接网络表

  2强大的全局编辑功能

  3在原理图中选择一级器件,PCB中同样的器件也将被选中

  4同时运行原理图和PCB,在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络

  5既可以进行正向注释元器件标号(由原理图到PCB),也可以进行反向注释(由PCB到原理图),以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性

  6强大的“规则驱动”设计环境,符合在线的和批处理的设计规则检查

  7智能覆铜功能,覆铀可以自动重铺

  8提供大量的工业化标准电路板做为设计模版

  9放置汉字功能

  10智能封装导航(对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用)

  11方便的打印预览功能,不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果

  4.3程序流程图

  图4-1主程序流程图

  4.4中断服务程序工作流程图

  本主程序实现的功能是:当单片机检测到外部振动传感器发出的脉冲信号时,表明有人闯入了监控区域,因此在处理完单片机的内部程序后,驱动短信模块的报警电路开始报警。警报持续10秒钟后,警报将自动停止,然后程序将循环启动工作,以检测是否存在下一个触发信号,并等待警报使警报进入连续工作状态。同时,当警报持续时间少于10秒时,可以使用中断方法停止SMS警报。手动中断报警中断服务程序的工作流程图如图4-2所示。

  图4-2中断服务程序工作流程图

  4.5 GSM模块工作流程图

  GSM短信息流程图

  本章小结

  本章主要设计了汽车防盗报警系统的软件以及工作流程图,其中包括主程序流程图,中断服务流程图和GSM短信息流程图为系统注入了新鲜血液为下一步工作打下坚实的基础。

  5系统分析与调试

  5.1程序调试

  本次设计设计是在Keil C环境下开发的。此软件易学易用,是C语言设计人员必不可少的软件。该软件上手简单所以我首先安装并学习了此软件的使用方法界面简介设计的首要任务是安装并学习使用该软件。在对该软件进行简单的了解之后,我就开始了工作。在编译Keil C之后,使用STC_ISP_V480软件将其刻录到所需要的开发板上,以实现物理对象与程序之间的连接。刻录之前,有必要对STC_ISP_V480修改一些参数。首先可以将MCU Type设置为STC89C51RC然后打开编译完成的程序子文件,该文件后缀为.hex。最后选择相应的COM端口,(在设备管理器我的电脑的Check the COM选项中可以打开然后单击Download/Download,最后在提示打开MCU的电源时,打开开发板,它会自行烧录。

  Keil C软件程序运行如图所示

  keil C运行图

  5.2 protues软件介绍

  Proteus软件是英国Labcenter electronics公司发行的一款仿真工具软件。它在电子设计自动化仿真功能方面有着非常不错的表现,而且还可以仿真微处理器和外围设备。这是一个非常好用的微处理器和外围设备。在中国的仿真软件刚刚开始推广,此软件也吸引了大部分国内的电子技术尖端人员

  Protues功能特点

  Proteus软件具有所有EDA工具软件的功能,表现在:

  (1)原理图的绘制。

  (2)PCB人工或自动布线。

  (3)SPICE电路仿真革命性的特点。

  Protues功能模块

  Proteus具有4个功能模块,分别为:

  (1)智能原理图设计(ISIS)丰富的器件库。

  (2)完整的电路仿真功以及混合仿真功能能。

  (3)独一无二的单片机协同仿真功能。

  (4)实用的PCB设计平台原理图以及是PCB的快速通道。

  5.3仿真测试

  仿真系统在整个设计中的占比是非常大的,由于本次设计没有要求做出实物所以仿真结果对于本次结论非常重要。在仿真系统的搭建结构决定后先着手于画仿真原理图由于GSM模块与无线模块无法仿真所以很遗憾,画好原理图后,调试程序也是比不可少的一部分,当一切准备都就绪后就可以进行仿真运行,将准备好的程序录入仿真软件中就可以看到比较形象化模拟实物运行状态和过程。在仿真过程中灵活调试找出不足,这是在实验室中无法完成的,很大程度上节约了时间和资源。但是软件仿真也有很大的不足之处,仿真时所有的数据都很精准,但是实际上硬件存在很大的误差,所以在仿真完成后,进行实物制作时,还需要根据情况进行修改。

  1.仿真测试中所用到的仪器和软件

  计算机,Keil4编程器,STC下载器,PROTEUS99SE,MATSEUM。

  2.仿真方法

  (1)新建仿真设计。

  (2)仿真元器件。

  (3)按照原理图连接导线。

  (4)载入KEIL C编译的C语言程序。hex文件。

  (5)设置仿真参数。

  (6)进行仿真。

  3.仿真过程和结果分析

  总体仿真图:

  本次仿真中我设置了两个触发声光报警的条件第一个条件是人体感应模块,当按下布防键后,这个模块位置的电路闭合就代表了感应到人体信号在2s后声光报警就会开启LED灯闪烁蜂鸣器报警如图所示:

  仿真结果分析:本次仿真基本实现了对人体感应模块的测试,当录入程序后开启仿真,在布防键按下之后,声光报警模块运行正常,仿真成功。

  第二个条件为为震动传感器仿真,我设定震动传感器为一个电位器,如果电位器向左滑动就代表收到震动信号,再按下布防键后向左拖动电位器震动传感模块及触发,2s后声光模块开启,如下图所示:

  仿真结果分析:本次仿真实现了对震动传感器模块的测试,当录入程序后开启仿真,在布防键按下之后,声光报警模块运行正常,仿真成功。