基于GSMCDMA的防盜報警系統(tǒng)設(shè)計

成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(論文)PAGEPAGE36畢業(yè)設(shè)計（論文）題目:基于GSM/CDMA的防盜報警系統(tǒng)專業(yè):測控技術(shù)及智能儀器論文摘要隨著科技的發(fā)展，汽車是越來越安全了，但是竊車賊的手段也是越來越高明了。防盜車窗還是能被打破，電子鎖照樣能被撬開，也就是汽車盜竊的物理途徑不能被完全切斷。我們可以想象這樣一個竊車的場景：汽車先被拖到一個偏僻的角落（異常移動），接著車窗或者車門被強力打開（異常的振動和震動），隨后汽車就被盜走了。于是我們想如何在這些異常情況發(fā)生時，能自動的被快速、準確的檢測到，同時快速、有效的報警呢？本設(shè)計是為了解決傳統(tǒng)汽車防盜方式的缺點和不足而開發(fā)一種嶄新的集成傳感、控制和報警三大功能模塊的汽車防盜GSM報警系統(tǒng)，通過安裝該報警器在汽車中，當(dāng)傳感器收到汽車震動、移動信號時，以GSM網(wǎng)絡(luò)為信道，把報警信息通過短信/電話通知用戶，從而實現(xiàn)準確、實時的報警效果關(guān)鍵詞：電子鎖報警器震動移動信號AbstractAlongwiththetechnicaldevelopment,theautomobilewasmoreandmoresafe,butstoleCheZeithemethodalsoismoreandmorewiseThesecurityglasscanbreak,theelectronlockscanpryopeninthesameoldway,alsoisthephysicalwaywhichtheautomobilestealscannotshutoffcompletely.Ourconceivablesuchstealsthevehiclethescene:Theautomobileistowedfirst(exceptionallymoves)toaremotequoin,thentheglassorthevehicledoorareturnedonbytheforce(unusualvibrationandvibration),afterwardstheautomobileisrobbed.Howthereforedowewantoccurswhentheseunusualsituations,canautomaticbyfast,theaccurateexamination,simultaneouslyisfasteffectively,reportstothepolice?Thisdesignisinordertosolvethetraditionalautomobilesecuritywayshortcomingandinsufficientdevelopsonekindofbrand-newintegratedsensing,controlsandreportstothepolicethreebigfunctionmoduleautomobilesecurityGSMalarmsystem,throughinstallsthisalarmapparatusintheautomobile,whenthesensorreceivestheautomobilevibrates,themotionsignal,taketheGSMnetworkasthechannel,reportstothepolicetheinformationthroughtheshortnote/telephonemessageuser,thusrealizesaccurately,real-timereportstothepolicetheeffectKeywords：electronlocksalarmapparatusautomobilevibratesmotionsignal目錄論文摘要 IAbstract II目錄 III第１章緒論 11.1.機械式防盜器 11.2.電子防盜器 11.3.網(wǎng)絡(luò)防盜器 11.4.GPS防盜的缺陷： 1第2章總體設(shè)計 32.1系統(tǒng)的目標任務(wù) 32.2系統(tǒng)的總體設(shè)計 3第3章系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及工作原理 4第4章硬件設(shè)計及軟件設(shè)計 64.1主要芯片 64.1.1GSM/CDMA 64.1.2AT89S52 74.1.3MAX813L 124.1.4傳感器 134.1.5加速度傳感器ADXL202 174.2PDU格式簡介 214.3報警策略 224.4軟件流程 224.5程序框圖 234.5.1程序流程如圖如下： 234.5.2程序的主循環(huán)如下圖 244.6控制電路 254.7應(yīng)用情況和改進設(shè)想 26結(jié)論 27致謝 28參考文獻 29附錄1程序清單 301.1系統(tǒng)主程序 301.2報警子程序 321.3設(shè)置短信息格式子程序 321.4撥號報警子程序 34第１章緒論現(xiàn)行流行的汽車防盜器可以簡單歸納為三大類，即：機械式防盜器、電子防盜器和網(wǎng)絡(luò)防盜器，從盜車者破解的難度看，上述三類防盜器越往后科技含量越高，但價格也基本與科技含量成正比。1.1.機械式防盜器機械式防盜裝置是市面上最簡單、最廉價的一種防盜裝置，其原理十分簡單，即鎖住轉(zhuǎn)向盤、控制踏板或擋柄。

優(yōu)點：價格便宜，安裝簡便，幾百元甚至幾十元就能搞定。

缺點：防盜不徹底，每次拆裝比較麻煩，不用時還得找地方放置。1.2.電子防盜器電子防盜裝置電子防盜就是給車鎖加上電子識別碼，開鎖或配鑰匙都需要輸入十幾位密碼。電子防盜的最大賣點在于密碼解鎖和聲訊報警。

電子防盜裝置的主要功能有以下四種：聲訊報警功能、安全提示功能、遙控尋車功能、中央門鎖遙控功能。1.3.網(wǎng)絡(luò)防盜器網(wǎng)絡(luò)防盜裝置即利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、航天技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)汽車與車主的實時信息反饋，以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）為代表。其利用接收衛(wèi)星發(fā)射信號與地面監(jiān)控設(shè)備和GPS信號接收機組成全球定位系統(tǒng)，衛(wèi)星星座連續(xù)不斷發(fā)送動態(tài)目標——汽車的三維位置、速度和時間信息，從接收到的反饋信息來獲知汽車當(dāng)時所處的位置。目前的GPS系統(tǒng)具有車輛定位、反劫報警、網(wǎng)絡(luò)防盜、遙控熄火、車內(nèi)監(jiān)聽、拋錨救援、路況信息、人工導(dǎo)航、車輛查詢等多種功能。1.4.GPS防盜的缺陷：一是沒有建立衛(wèi)星定位地面監(jiān)控中心的地區(qū)GPS無法工作；二是由于衛(wèi)星數(shù)量有限，信息掃描覆蓋存在一定“盲區(qū)”，從而使監(jiān)控實際上經(jīng)常處于間斷“丟失”狀態(tài)；三是價格一般都在數(shù)千元以上，光安裝一套不帶顯示屏的GPS就需要花費六七千元，而每年還需向服務(wù)商交納近千元的服務(wù)費。高昂的費用讓許多車主望而卻步。

此汽車防盜GSM報警系統(tǒng)是集傳統(tǒng)車載式防盜報警單元和GSM全球通移動通信網(wǎng)路控制為一體的高科技產(chǎn)品。該產(chǎn)品無需設(shè)運營中心，依托覆蓋率極高的GSM公眾網(wǎng)絡(luò)，利用GSM無線通訊業(yè)務(wù)和短消息增值業(yè)務(wù)，采用人車互動主動防盜模式，對車輛進行遠程監(jiān)控和定位；具有遙控監(jiān)聽現(xiàn)場語音功能、遙控呼叫語音報警功能、發(fā)送和遙控關(guān)閉報警短消息功能、被劫報警按鍵、振動報警等功能，使車主擺脫了看不到、聽不見的被動防盜尷尬局面；無需設(shè)運營中心，解決了GPS入網(wǎng)成本高以及普通的車輛防盜報警器監(jiān)控范圍小，不勝其煩地聲響噪音等問題，能讓您的汽車隨時隨地盡在您的掌握之中。第2章總體設(shè)計2.1系統(tǒng)的目標任務(wù)系統(tǒng)的目標任務(wù)包括：①主控器對GSM/CDMA模塊具有實時控制性；②確保GSM/CDMA工作的穩(wěn)定性；③要求系統(tǒng)的抗干擾性和報警功能齊全；④用戶可以對報警器進行實時管理；⑤報警統(tǒng)具有靈活性、系降低產(chǎn)品成本。2.2系統(tǒng)的總體設(shè)計根據(jù)以上目標任務(wù)，為了使系統(tǒng)具有靈活行，這里采用分體組合的方法，使得外部的傳感和報警裝置獨立起來，整個系統(tǒng)的優(yōu)點如下：=1\*GB3①主控器能及時地對GSM/CDMA模塊收到的短信息采取相應(yīng)的處理，保證了系統(tǒng)的抗干擾性。=2\*GB3②系統(tǒng)采用輪詢握手的方式保證模塊能夠正常工作，避免系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)。=3\*GB3③用戶可以直接使用自己的收集和系統(tǒng)進行控制，如設(shè)防、撤防、修改密碼、查詢狀態(tài)等。④系統(tǒng)具有遠程性，不受距離的影響。⑤多路傳感器和繼電器輸出保證了系統(tǒng)的報警檢測方位的齊全和遇警處理強大功能。⑥加設(shè)匪警按鈕，遇匪可以直接向家人或者110報警，確保車主的安全。第３章系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及工作原理根據(jù)系統(tǒng)的目標任務(wù)以及總體設(shè)計方案，本系統(tǒng)主要框圖如圖1，系統(tǒng)有主控機、傳感器、繼電器組、蜂鳴器、手機模塊構(gòu)成。各個部分重要功能如下：控制主機，主控機核心為89S52單片機，主孔機負責(zé)接受傳感器的報警信號向繼電器和蜂鳴器發(fā)出動作控制命令。主控機和GSM/CDMAModem之間通過USB或者RS232串口進行雙向通信，接受來只GSM/CDMAModem的控制信息，根據(jù)車主的控制命令進行系統(tǒng)設(shè)置，當(dāng)接到傳感器的報警信號后主控機要控制GSM/CDMAModem撥打設(shè)定的電話號碼或發(fā)送短信息。GSM/CDMAModem（手機），主要負責(zé)向主控機傳送控制信息、向主控機指定的電話號碼發(fā)送報警信息。繼電器、蜂鳴器，繼電器在主控機的控制下執(zhí)行鎖死車門，切斷電路、油路等保護動作，蜂鳴器發(fā)出報警聲音。報警傳感器，可以選配紅外報警探測器、振動傳感器等，本系統(tǒng)最多允許接入4路報警傳感器。本系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)汽車遭受盜竊時，由于車身的異常運動情況被加速度傳感器所監(jiān)測到，系統(tǒng)CPU根據(jù)兩個加速度傳感器的三路加速度信息，通過系統(tǒng)設(shè)定的分析、處理和分類算法，生成若干類報警信息；同時，系統(tǒng)CPU控制GSM模塊發(fā)出短信報警。

本設(shè)計汽車防盜GSM報警系統(tǒng)的實現(xiàn)情況：首先，利用加速度傳感器檢測汽車的是否存在異常移動、異常振動、異常振動、異常提升和車身異常切斜等等情況。其次，控制單元根據(jù)算法模型分析、報確認上述異常情況的發(fā)生。最后，GSM模塊收到確認的異常情況信號信息，便向預(yù)先設(shè)置的用戶發(fā)送警信息，如==部門、用戶及第二級用戶。用戶接到報警信息后還可以回撥監(jiān)聽，實現(xiàn)互動。下面給出一個應(yīng)用示意圖如下：第4章硬件設(shè)計及軟件設(shè)計4.1主要芯片4.1.1GSM/CDMA軟件部分則基于現(xiàn)在市場上大多數(shù)GSM/CDMAModem均支持GSM07.05規(guī)定的AT指令集。該指令集是ETSI（歐洲通信技術(shù)委員會）發(fā)布的，其中包含了對撥號和收發(fā)SMS的控制。利用GSM/CDMA手機的串行接口，單片機向手機手法一系列的AT命令，就能達到控制手機撥號和收發(fā)SMS的目的。常用的AT指令如下與SMS有關(guān)的AT指令（GSM07.05）命令功能ATD撥號ATH掛機ATA接電話ATDL重撥上一次電話號碼AT+CSMS選擇短信息服務(wù)AT+CPMS選擇短信息內(nèi)存AT+CMGF選擇短信息格式AT+CSCA短信息中心地址AT+CNMI顯示新收到的短信息AT+CMGR讀短信息AT+CMGS發(fā)送短信息AT+CMGL列出SIM卡中的短信息圖2本系統(tǒng)中用到的AT指令如下：

發(fā)送：AT+CMGF=0

//設(shè)置短消息發(fā)送格式

回答：OK

發(fā)送：AT+CMGS=24

//短信息長度，注意為十進制。

回答：>

發(fā)送：0001030D91683108480646F932080A67094EBA-52A88F66FF01//PDU數(shù)據(jù)包

回答：+CMGS：[，]4.1.2AT89S52主要性能與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容

8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器

1000次擦寫周期

全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz

三級加密程序存儲器

32個可編程I/O口線

三個16位定時器/計數(shù)器

八個中斷源

全雙工UART串行通道

低功耗空閑和掉電模式

掉電后中斷可喚醒

看門狗定時器

雙數(shù)據(jù)指針

掉電標識符

（2）功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止（3）引腳結(jié)構(gòu)VCC:電源GND:地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8引腳號第二功能P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3引腳號第二功能RST:復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位（地址為8EH的SFR的第PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端特殊功能寄存器：特殊功能寄存器(SFR)的地址空間映象如表1所示。并不是所有的地址都被定義了。片上沒有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個隨機數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會無效。用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫入數(shù)據(jù)“1”。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為“0”。定時器2寄存器：寄存器T2CON和T2MOD包含定時器2的控制位和狀態(tài)位（如表2和表3所示），寄存器對RCAP2H和RCAP2L是定時器2的捕捉/自動重載寄存器。中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可在IE中設(shè)置。存儲器結(jié)構(gòu)MCS-51器件有單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以64K尋址。程序存儲器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于89S52，如果EA接VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為0000H～1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000H~FFFFH。數(shù)據(jù)存儲器：AT89S52有256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。高128字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的當(dāng)一條指令訪問高于7FH的地址時，尋址方式?jīng)Q定CPU訪問高128字節(jié)RAM還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（SFR）。例如，下面的直接尋址指令訪問0A0H（P2口）存儲單元MOV0A0H,#data使用間接尋址方式訪問高128字節(jié)RAM。例如，下面的間接尋址方式中，R0內(nèi)容為0A0H，訪問的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。MOV@R0,#data堆棧操作也是簡介尋址方式。因此，高128字節(jié)數(shù)據(jù)RAM也可用于堆?？臻g4.1.3MAX813LMAX813L有雙列直插和貼片兩種封裝形式，其雙列直插如圖1所示，引腳功能如下：第(1)腳為手動復(fù)位輸入，低電平有效；第(2)、(3)腳分別為電源和地；第(4)腳為電源故障輸入；第(5)腳為電源故障輸出；第(6)腳為看門狗輸入，第(7)腳為復(fù)位輸出，第(8)腳為看門狗輸出。

MAX813L的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，由圖可知該芯片具有以下主要性能特點：

（1）復(fù)位輸出。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時，第(7)腳產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為200ms，高電平有效，復(fù)位門限的典型值為4.65V。

（2）看門狗電路輸出。如果在1.6s內(nèi)沒有觸發(fā)該電路（即第(6)步無脈沖輸入），則第(8)腳輸出一個低電平信號。

（3）手動復(fù)位輸入，低電平有效，即第(1)腳輸入一個低電平，則第(7)腳產(chǎn)生復(fù)位輸出。

（4）1.25V時，第(5)腳輸出一個低電平信號。

MAX813L的典型應(yīng)用電路如圖3所示。圖中單片機以AT89C51為例，MAX813L的第(1)腳與第(8)腳相連。第(7)腳接單片機的復(fù)位腳（AT89C51的第(9)腳）；第(6)腳與單片機制P10相連。在軟件設(shè)計中，P10不斷輸出脈沖信號，如果因某種原因單片機進入死循環(huán)，則P10無脈沖輸出。于是1.6s后在MAX813L的第(8)腳輸出低電平，該低電平加到第(1)腳，使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機有效復(fù)位，擺脫死循環(huán)的困境。另外，當(dāng)電源電壓低于限值4.65V時，MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低進單片機產(chǎn)生錯誤的動作。

電源故障輸入PFI通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。當(dāng)PFI低于1.25V時，電源故障輸出腳第5腳PFO變低，可引起AT89C51中斷進行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。把分壓接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對電源故障告警。

MAX813L是一體積小、功耗低、性價比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片；它使用簡單、方便。它所提供的復(fù)位信號為高電平，因而是應(yīng)用于復(fù)位信號為高電平場合的單片機系統(tǒng)的理想芯片。4.1.4傳感器

傳感器可利用熱釋電紅外傳感器或振動傳感器。熱釋電紅外傳感器通過檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號，作用角度為110°?？墒褂肂ISS001型紅外成品組件，作用距離通過菲聶爾透鏡調(diào)節(jié)。振動傳感器可采用ND-l型高靈敏振動位移傳感器。它是一種集振動和位移測量于一身的全方位固態(tài)控制器件，對振動有很高的檢測靈敏度，對周圍環(huán)境的聲音信號抑制并具有很強的抗干擾能力。其靈敏度通過電容可調(diào)。聲音信號抑制,高可靠的

ND系列振動位移傳感電路

ND系列振動位移傳感器,是一種集振動和位移檢測于一身的全方信固態(tài)控制器件,是目前作為報警和狀態(tài)檢測的最佳選擇,傳感部分采用目前最先進固態(tài)加速度檢測器件,既對振動有很高的檢測靈敏度,又對周圍環(huán)境的聲音信號抑制,具有很強的抗干擾能力,可廣泛應(yīng)用于機動車,保險柜,庫房門窗等場合的防盜裝置中,器件的內(nèi)部均含有專用的控制芯片,應(yīng)用非常方便,可直接帶動小功率負載,用一只三極管進行電流放大后,即可驅(qū)動繼電器或報警器。

由于ND系列器件工作在固態(tài)檢測方式,故不存在機械疲勞,靈敏度降低,誤觸發(fā)和受環(huán)境濕度溫度影響等不良現(xiàn)象,具有很好的一致性,器件根據(jù)控制芯片的不同分為以下兩種型號:

1、ND-1全向振動傳感控制電路，特點：可調(diào)靈敏度和輸出延時長短。

2、ND-2全向振動傳感控制電路，特點：超微功耗IO<1UA.

3、ND-1和ND-2的專用傳感器.ND-1全向振動傳感控制電路

ND-1的外形及引腳見圖1，腳距：2.54mm,引腳功能見表1,內(nèi)部示意圖2,在器件檢測到振動信號時,能夠輸出直流電壓信號,經(jīng)外部元件電流放大后,即可驅(qū)動報警器或繼電器，并受內(nèi)部定時器控制，具有報警一段時間后自動復(fù)位功能.

ND-1的技術(shù)指標及參數(shù)見表2,應(yīng)用見圖3引腳功能1地2懸空3輸出4延時設(shè)定5電源表1圖1圖2

圖3圖4圖5由于器件內(nèi)部集成度很高,外圍電路相當(dāng)簡單,圖中的C是延時控制電容,取值越大,延時就越長,反之則反,一般取值為0.1UF-10UF之間.R是外接靈敏度設(shè)定電阻,一般情況下懸空即可,這時ND-1靈敏度最高.當(dāng)晃動或振動(敲擊)ND-1時,LED點亮(3腳輸出由低電平轉(zhuǎn)為高電平),延時過后自動熄滅,由于音樂IC耗電很小,故可用ND-1直接驅(qū)動,見圖4.也可通過三極管電流放大后驅(qū)動繼電器或大功率負載,見圖5.工作電壓3V-12V靜態(tài)電流3V時500UA靈敏度0.1g檢測方向全向位移檢測依據(jù)加速度工作溫度-30℃~+65體積12×22×32mm表2圖6圖7用ND-1制作的人體運動檢測器,見圖6,當(dāng)人體在不斷運動時,ND-1輸出為高電平,并通過內(nèi)部電路延時,當(dāng)人體停止運動時,ND-1的輸出轉(zhuǎn)為低電平,C8550導(dǎo)通,報警電路B開始工作,發(fā)出警報聲,此電路可開發(fā)成老人救護報警器,軍人戰(zhàn)地救護器,如將報警電路換成無線發(fā)射機,可用于被盜物體跟蹤器或跟蹤觀察動物的儀器及其它電子報警和檢測裝置.

用ND-1輸出脈沖信號的應(yīng)用,見圖7,這是一則可設(shè)置在門上的音樂門鈴(或報警)電路,當(dāng)客人敲門時,ND-1可輸出一串脈沖觸發(fā)音樂ICKD9300工作,起到門鈴的作用,如果有人在撬鎖或擅自開門闖入時,電路也會動作,起到防盜作用,整個電路的耗電為UA級,用示波器可看P2腳輸出波形ND-2全向振動傳感控制電路

ND-2是最新推出的產(chǎn)品,采用特別設(shè)計的低功耗檢測控制芯片,靜態(tài)耗電小于1UA,是目前振動傳感器中耗電最小的器件.為了方便使用,采用引線方式,外形見圖8.引線連接方式:

紅線:電源正極,綠線:輸出端,黑線:地.

ND-2采用集電極開路輸出方式(見圖9),其內(nèi)部三極管的控制電流不小于10mA。受內(nèi)部定時器的控制,每檢測出一次振動信號,三極管導(dǎo)通5秒.負載得電工作.當(dāng)用量較大時,用戶可向我廠定制任意延時參數(shù)(1-30秒范圍)

ND-2的技術(shù)參數(shù)見表3,其應(yīng)用見圖10.

當(dāng)ND-2受到振動時,LED會點亮5秒,之后熄滅,再次振動則繼續(xù)點亮.如果外接一只PNP三極管(見圖11),則可帶動繼電器,報警器等功率較大的負載.

注:1,ND-2在數(shù)只聯(lián)用時其輸出端可并聯(lián)使用.

2,ND-2的輸出端不允許與電源正極短路,否則會造成器件的永久損壞.工作電壓2V-5V靜態(tài)電流1UA靈敏度0.1g檢測方向全向位移檢測依據(jù)加速度工作溫度-30℃~+65體積0.8×2×2.2cm

表3圖8圖10圖9圖11ＮＤ專用傳感器

這是一種不被聲音控制的固態(tài)傳感器件,當(dāng)受到振動或大幅度晃動時,其內(nèi)部阻值會快速變化,當(dāng)加入偏流電阻R時,即可輸出一定幅值的電壓觸發(fā)信號,此信號可驅(qū)動音樂IC,控制電路等,體積:0.8×2×2.2cm,外形見圖12,實際應(yīng)用見圖13.

圖12

圖13ND-O振動傳感控制電路安裝支架為了便于ND系列振動傳感控制電路的安裝和使用,特為其設(shè)計了ND-0安裝支架,用它可以充分發(fā)揮傳感器的性能,并簡化了安裝難度,其外形和孔位見圖14,使用時將ND傳感器用914膠或環(huán)氧樹脂固定在支架的平面上,另一面的兩個孔用于與被檢測體固定在一起4.1.5加速度傳感器ADXL202（1）加速度傳感器ADXL202的工作機理1．1利用ADXL202進行加速度測量的基本原理

ADXL202的模塊結(jié)構(gòu)如圖l所示，它是在單一芯片上集成兩個相互獨立、測量方向相互垂直的敏感元的測量模塊，是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器；由硅片表面的彈性結(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)量塊下面貼附電容的一個極板，電容的另一極扳固定。當(dāng)加速度引起質(zhì)量塊的相對位置變化時，電容值也發(fā)生變化；兩個敏感元的信號處理電路將各自的電容變化轉(zhuǎn)換成幅值與加速度成正比的方波信號，經(jīng)工作周期調(diào)制(DCM)后，就能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過引腳XOUTYOUT進行輸出。另外，ADXL202還可以通過XFILT、YFILT引腳輸出模擬信號。1．2ADXL202引腳功能簡介

ADXL202的封裝形式為LCC-8，其封裝和引腳的示意圖如圖2所示。

引腳ST用于芯片自測，VDD上電后，ST在靜電力的作用下，輸出的工作循環(huán)脈寬改變10％左右，相當(dāng)于作用800mg加速度的輸出信號，測試這個引腳就可以用于判斷芯片是否正常工作；引腳T2需外接RSET電阻，在0．5ms～10ms范圍內(nèi)設(shè)置工作循環(huán)周期T2；引腳COM作為公共接地端；引腳XOUT、YOUT用于輸出數(shù)字信號；引腳XFILT、YFILT外加濾波電容，用以設(shè)置檢測信號的帶寬范圍，VDD引腳作為芯片供電電源輸入端。

1．3加速度值的確定

加速度傳感器可以分別利用XOUT、YOUT引腳和XFILT、YFILT引腳進行數(shù)字信號或模擬信號輸出。

在采用數(shù)字信號進行測量時，只要利用微處理器的計數(shù)器/定時器端口分別采集信號的工作周期脈寬T1和工作周期的時間度T2，利用公式(1)就可以得出被測加速度的值。計算公式為：

信號示意圖如圖3所示。在采用模擬信號進行測量時，可以直接采用從XFILT、YFILT引腳輸出的模擬信號，也可以將XOUT、YOUT引腳輸出的數(shù)字信號進行RC濾波，重新恢復(fù)成模擬信號。第一種方法輸出的信號帶寬比較寬，但需外加電壓跟隨器才能帶負載；第二種方法可以對輸出的模擬信號進行放大，但頻率響應(yīng)特性較低。采用何種輸出方式應(yīng)根據(jù)具體的使用條件來確定。（2）采用ADXL202的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計方案

由于竊賊盜竊汽車時會引起車俸的振動或傾斜現(xiàn)象，而ADXL202能夠測量0～5kHz、±2g范圍內(nèi)動態(tài)或靜態(tài)加速度。動態(tài)加速度的測量可以用于振動檢測；而利用靜態(tài)的重力加速度作為輸入矢量，就可以確定物體的空間方向。2．1整體方案設(shè)計

ADXL202采用3V直流電源供電，為降低電源對傳感器的干擾，在引腳VDD和公共接地端COM之間需連接O．1μF的去耦電容。由于芯片與微處理器共用一個供電電源，在電源與VDD間需增加一個100Ω的電阻，以減小數(shù)字信號對傳感器輸出信號的干擾。

T2引腳外接625kΩ的RSET電阻，將輸出的數(shù)字信號周期確定為5ms，即頻率為200Hz。從XOUT、YOUT引腳輸出的數(shù)字信號直接送到微處理器的計數(shù)器，定時器端口，以便進行重力加速度的測量，以得出車體傾角的變化。從XEILT、YFILT引腳輸出的模擬信號經(jīng)電壓跟隨器提高負載能力后，送入微處理器的A/D端口，以對車體微小振動進行測量。

汽車防盜中，車體傾斜角度的測量要求其信號的噪聲必須很小，這就要限制信號帶寬。而對于振動的測量，則需要10～200Hz的較寬信號范圍。首先，將XFILY、YFILT引腳的濾波電容CX、CY設(shè)定為0．027μF，這樣輸出的數(shù)字、模擬信號的帶寬全都限制在200Hz以下，再將ADXl202輸出的帶寬為200Hz的數(shù)字和模擬信號分別經(jīng)過低通濾波和高通濾波，就可以獲得傾斜、振動監(jiān)測所需帶寬的信號。將ADXL202同時作為振動測量和傾角測量傳感器的方案原理圖如圖4所示。2．2傾斜角度的測量

對于拖車或整車搬運的盜竊方式，如果車體的角度相對于初始狀態(tài)改變5°，就可判定有盜車情況發(fā)生。

傾斜角度測量值通過XOUT、YOUT端口輸出的數(shù)字信號得到。由于經(jīng)XFILT、YFILT端口的電容低通濾波，信號帶寬為200Hz．則根據(jù)ADXl202的噪聲計算公式為：

其中，Noise為噪聲的幾何平均值，BW為信號帶寬，f(Hz)為頻率。則其噪聲平均水平為：

如果ADXl202的敏感軸從水平位置變化了5°，就相當(dāng)于ADXL202輸出的數(shù)字信號改變約87mg，這樣14．4mg的噪聲水平就顯得過高了。因為期望的噪聲水平最多不能超過信號的十分之一，即8．7mg。將XOUT、YOUT端口輸出的200Hz數(shù)字信號進行16次采樣，并將采得的信號取平均值，就可以實現(xiàn)數(shù)字低通濾波，將信號的帶寬降為12．5Hz。此時的噪聲水平為：

這種噪聲水平完全可以滿足系統(tǒng)要求。

ADXl202的溫度變化系數(shù)為2mg／℃，在監(jiān)測的0°～5°傾角范圍內(nèi)，每改變1°，輸出約改變17mg。由于室外晝夜溫差很可能達到8．5℃，溫度漂移很可能造成虛假報警，必須對其限制?？梢岳密浖⒎制鬟M行信號處理，即如果ADXL202的輸出變化率大于87mg/min，就認為有警情；如果小于這個數(shù)值，就可以認為是由于溫度變化引起的溫度漂移，不予報警。2．3汽車微小振動的測量

通過對車體微小振動的測量，可以實現(xiàn)對破壞車體行為的監(jiān)測。若在一個較短時間段內(nèi)，振動的能量超過設(shè)定的閾值，就可以判定有破壞汽車的情況發(fā)生。

監(jiān)測汽車微小振動所需信號由XFILT、YFILT端口獲得。雖然在XFILT、YFITL端口輸出的模擬信號已經(jīng)過200Hz低通濾波，但仍需將信號再經(jīng)10Hz高通濾波，才能達到振動監(jiān)測所需的10~200Hz帶寬要求。另外，從XFILT、YFILT端口輸出的模擬信號負載能力很弱，可以將帶通濾波后的信號送入電壓跟隨器，以提高其負載能力，然后，將信號送微處理器內(nèi)部的A/D端口進行模，數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)采樣定理(NyquistCriteria)，徽處理器采樣頻率定為400Hz，即每2．5ms采樣一次。

利用軟件積分器測量振動的能量，是將微處理器記錄的16次振幅采樣值的絕對值求和，即可得到40ms內(nèi)振動的能量。如果這個絕對值之和超過設(shè)定的數(shù)字閾值，微處理器就可以進行報警。

利用加速度傳感器ADXL202組成的防盜監(jiān)測裝置，不但擁有傳統(tǒng)汽車防盜傳感器件的靈敏性，而且擴大了汽車防盜的監(jiān)測范圍(可以對拖車和整車搬運的盜竊方式進行預(yù)警)，而且還簡化了系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性。ADXL202完全可以取代磁效應(yīng)傳感器等傳統(tǒng)敏感元件。成為汽車防盜監(jiān)測信號的可靠敏感器件。另外，ADXL202在計算機外圍設(shè)備、信息產(chǎn)品、運動監(jiān)測等方面也有著廣泛的應(yīng)用。4.2PDU格式簡介

目前，發(fā)送短消息常用Text和PDU(PrutoeolDataUnit)模式。使用Text模式收發(fā)短信代碼簡單，容易實現(xiàn)，但最大的缺點是不能收發(fā)中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。PDU模式收發(fā)短信可以使用三種編碼：7-bit、8-bit和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符，8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符，編碼類型在PDU數(shù)據(jù)包中指定。

下面舉例說明PDU格式的組成。例如要把“有人動車!”五個字發(fā)送則PDU數(shù)據(jù)為：

0001030D91683108480646F932080A67094EBA52A88F(1)00表示省略短信中心號碼；

(2)0l表示文件頭字節(jié)；

(3)03表示信息類型(TP-Message-Reference)；

(4)0D表示被叫號碼長度；

(5)91表示被叫號碼類型；

(6)683108480646F9表示被叫號碼，經(jīng)過了位移處理；

(7)32表示協(xié)議標識TP-PID；

(8)08表示數(shù)據(jù)編碼方案TP-DCS，因為要發(fā)送U-NICODE內(nèi)碼，所以使用USC2(16bit)編碼；

(9)0A表示用戶數(shù)據(jù)長度TP-UDL(以8位碼為單位(octet))；

(10)67094EBA52A88F漢字編碼

由于在GSM標準中，中文編碼采用Unicode編碼，而不是目前國內(nèi)常用的GB-2312編碼，所以只要將十進制的Unicode編碼轉(zhuǎn)化為十六進制即可，也可以由GB-2312編碼通過換算得來。例如“您好”二字的十進制Unicode碼分別為24744和22909，轉(zhuǎn)化為十六進制為60A8和597D。4.3報警策略為了區(qū)分情況的緊急程度，可以設(shè)置兩條短信。若單一檢測器檢測到信號則發(fā)送短信一；若兩個都檢測到信號則發(fā)送短信二。發(fā)出短信息以后，用戶只需撥號就可以切斷點火線。若網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題則向用戶手機撥號。4.4軟件流程在主程序中，89C51利用巧妙的算法對紅外信號和震動信號進行采樣，相當(dāng)于對信號進行積分。如果4秒內(nèi)80％（可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié))的信號有效，則說明有非法人員入侵，產(chǎn)生報警信號以后通過程序控制，以保證15分鐘之內(nèi)不會產(chǎn)生第二次報警信號4.5程序框圖4.5.1程序流程如圖如下：開始開始進行串口設(shè)置設(shè)防設(shè)置短信息格式查已讀短信查未讀短信是否有匪警信號匪警報警撥號報警短信息報警聲音報警是否有報警信號4.5.2程序的主循環(huán)如下圖（硬件原理電路圖見附錄）4.6控制電路

當(dāng)用戶收到報警信息后，如需采取措施，可以向TC35模塊撥號。單片機收到信號后，發(fā)出ATH指令將撥號掛斷，然后向P1．7口發(fā)出控制信號?？刂菩盘柾ㄟ^運放放大后，繼電器（ULN2003A）將點火線切斷，從而保證汽車的安全。如要恢復(fù)，再向TC35撥號即可。繼電器的內(nèi)阻很小，須用OC門驅(qū)動，驅(qū)動電路如圖3所示。系統(tǒng)程序采用匯編語言程序，主程序共調(diào)用了5個子程序?！ぴO(shè)置短信息格式子程序：用來進行單片機GSM/CDMA模塊的握手過程和設(shè)置GSM/CDMA模塊發(fā)送短信息的格式·查已讀短信子程序：一般用于系統(tǒng)重新啟動，設(shè)置系統(tǒng)密碼?！げ槲醋x短信子程序：系統(tǒng)工作期間，用戶通過短信管理系統(tǒng)，主要功能是先檢測密碼，密碼正確后，判斷用戶的指令，進行修改密碼、撤防、設(shè)防、查詢狀態(tài)等功能?！ぐl(fā)送匪警短信息子程序：執(zhí)行發(fā)送匪警短信息功能·報警子程序：執(zhí)行控制報警喇叭、撥號、發(fā)送短信息報警。經(jīng)實驗驗證，采用基于GSM短消息的通信方式控制汽車報警系統(tǒng)，不僅可以提高報警系統(tǒng)的通信可靠程度，而且通信距離基本不受限制，從而實現(xiàn)用戶對汽車的長距離實時監(jiān)控。此外本系統(tǒng)還可對入侵的緊急程度進行區(qū)分，便于用戶根據(jù)情況采取措施，滿足了汽車用戶對汽車防盜的要求。本系統(tǒng)成本不高，易于推廣。通過在多種汽車上的實際應(yīng)用，系統(tǒng)運行良好。4.7應(yīng)用情況和改進設(shè)想如上所述，本設(shè)計主要是加速度傳感器的應(yīng)用?，F(xiàn)在就其在本設(shè)計中的應(yīng)用情況作個總結(jié)，并提出一點改進設(shè)想。在本設(shè)計中實現(xiàn)了加速度傳感器的基本應(yīng)用，也體現(xiàn)了low-g加速度傳感器高靈敏度的特點。但是在應(yīng)用中存在許多不足，仍須改進。為什么會產(chǎn)生這些問題呢？首先，加速度傳感器有一定的感應(yīng)帶寬和其變化頻率，在設(shè)計中采用純軟件，也就是純數(shù)字的設(shè)計方法處在缺陷。數(shù)模轉(zhuǎn)換的速度有限，使得快變的加速度信號不能被很好的采集、利用。其次，對于連續(xù)變化的電壓模擬量做精度有限的數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換必然犧牲模擬量的精度，并且必須考慮數(shù)模轉(zhuǎn)換本身存在的誤差使得加速度的定標變得很困難。在后續(xù)的研究工作中會在一下改進。改變原有的純軟件的實現(xiàn)方法，改為軟硬件并用的方法，把原本的純軟件的積分，也就是數(shù)字量的累加改成采用模擬積分器的方法，而且改用模擬方法的自矯正，增加模擬低通濾波器。本設(shè)計著眼于加速度傳感器的振動、震動、傾斜、提升、移動和玻璃破碎等防范信息的數(shù)字信號處理（包括區(qū)分、判斷、噪音濾除、形態(tài)綜合分析等等）算法的研究，并結(jié)合本公司的成熟技術(shù)——GSM短信發(fā)送和報警技術(shù)，構(gòu)成新的應(yīng)用——汽車防盜GSM報警系統(tǒng)，可望年內(nèi)向社會推廣。（具體程序看：九程序清單）結(jié)論一份耕耘，一份收獲。通過兩周的單片機課程設(shè)計，使我對匯編語言有了進一步的認識。為了以后使自己能進一步學(xué)好該門科以及其它的科目，我深深地感到要有科學(xué)的思維方法和學(xué)習(xí)方法是極其重要的。實習(xí)已經(jīng)很快的過去，驀然回首，深深的認識到匯編的重要性。由于對微機原理的課程有點茫然，所以拿到這個題目時不知道是如何下手，一下子沒有頭緒。于是去圖書館查找了相關(guān)資料后開始理清了設(shè)計的思路。從程序設(shè)計到上機調(diào)試以及說明書的編寫，都花費了不少的時間，還好課題能夠順利通過。小小的勝利給了我自己很大的信心。這其中也出現(xiàn)了不少的問題。比如調(diào)試過程中，使我花費了不少工夫重溫系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，真是有種“才下眉頭，又上心頭”的感覺。盡管在課程設(shè)計當(dāng)中遇到了不少的問題，但在老師及同學(xué)的幫助下迎刃而解了。做完設(shè)計我進一步認識到，任何事情，開始的時候，都感覺很難。但，只要有信心克服困難，堅持到底，永不氣餒，就能達到勝利的彼岸。還有，在搞設(shè)計的時候，查閱資料也是很重要的，“他山之石，可以攻玉”，掌握足夠的信息，就是掌握成功的關(guān)鍵?；仡欉@段時間的課程設(shè)計，我的收獲很大，覺得以前所學(xué)的單片機這門課程的重要性以及靈活運用，并且把以前所學(xué)的知識復(fù)習(xí)一遍，還自學(xué)了很多關(guān)于芯片的知識。認為和以前進行的課程設(shè)計一樣，開始總是一片茫然，但在老師的指導(dǎo)下，將逐步打開思路，萬里長征終于走出了第一步，經(jīng)過同組同學(xué)的討論，仔細分析，終于定下了方案。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我對汽車的防盜系統(tǒng)的工作原理和工作方式有了更深的理解，更多的是使我初步形成了一種全局考慮，對問題各個擊破的設(shè)計思路?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計相對來說比較成功，要感謝各位老師的耐心指導(dǎo)，我相信不管做什么畢業(yè)設(shè)計，只要自己進入到其中為畢業(yè)設(shè)計到處找書籍，都將會有多的收獲，都能取得成功。并且讓你學(xué)到你在平時的課堂上學(xué)不到的知識！讓你對這門深奧的知識更加有積極性致謝我由衷的感謝我的指導(dǎo)老師王超對我的學(xué)習(xí)、工作、以及課題的研究和論文撰寫過程中面臨的問題所給的細心指導(dǎo)和無私幫助，也感謝機電系教研室全體老師、支持我的其他老師和同學(xué)對我的熱心幫助。謹向?qū)徳u本文的各位專家、老師致意！李金晟2007參考文獻[1]《單片微型計算機技術(shù)》劉國榮編機械工業(yè)出版社[2]《單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》張迎新編國防工業(yè)出版社[3]《單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)》房小翠編國防工業(yè)出版社[4]《單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》 何立民編北航出版社[5]《單片機原理及接口技術(shù)》 曹琳琳編國防科技大學(xué)出版附錄1程序清單1.1系統(tǒng)主程序ORG0000HSJMPSTARTORG0050HSTART: NOPCLEAR: MOV@R0,A ；系統(tǒng)緩沖一小段時間DJNZR0,CLEAR MOV89H,#20H ；波特率發(fā)生器T1工作模式2上MOV98H,#50H ；串行口控制，工作方式1+允許接受MOV8DH,#253 ；定時器1中高8位計數(shù)初值或0FDHMOV8BH,#253 ；定時器1中底8位用語計數(shù)（可不寫）SETB0AFH ；中斷總允許SET