具有遙控功能的客車防盜報警器的設計與實現(xiàn)

具有遙控功能的客車防盜報警器的設計與實現(xiàn)摘要：介紹了客車防盜報警器的設計思想和電路組成，著重分析了電路的工作原理，并給出了詳實的實用電路。

關鍵詞：紅外線遙控；超聲波；報警器；客車

本文所介紹的多功能客車防盜報警器系為國內某高檔客車所設計，采用超聲波技術，利用PIC單片機作為核心控制器件。該防盜報警器在車門被非法打開、門窗玻璃被打碎、車體受外力撞擊時通過汽車喇叭發(fā)出報警聲。

1整機框圖

整個防盜報警系統(tǒng)的電路組成框圖如圖1所示。

電源遙控器用來控制報警系統(tǒng)的電源通斷，駕駛員離開駕駛室時通過遙控器接通報警器電源，報警器處于預警狀態(tài)。此時40kHz振蕩器產生的方波信號加到超聲波發(fā)射器件上，并向車廂內發(fā)出超聲波信號，經過多重反射的超聲波信號由超聲波接收器件接收，再經放大、檢波濾波電路后送入PIC單片機的RA0口進行檢測。正常情況下超聲波檢測電路輸出信號的幅度是固定不變的，報警器不報警。當車門被非法打開或門窗玻璃被打碎或車體受外力撞擊時，超聲波接收電路的輸出信號的大小將發(fā)生變化，報警器接通汽車喇叭，發(fā)出報警聲。

2電源遙控電路

電源遙控電路的原理圖如圖2所示。圖2（a）為紅外線遙控器發(fā)射電路，只有一個發(fā)射指令鍵S，當S被按下時，\o"VD5026貨源和PDF資料"VD5026的編碼啟動端TE被接低電平VSS，其編碼輸出端D0輸出兩串相同的編碼脈沖。\o"VD5026貨源和PDF資料"VD5026的地址密碼任意設置，原理圖中，將A0～A7接高電平VDD，而將A8～A11接低電平VSS。\o"VD5026貨源和PDF資料"VD5026的DO端發(fā)出的編碼脈沖作用于由門電路D1和D2等構成的40kHz載波振蕩器，對載波進行幅度鍵控調制，并通過紅外發(fā)射管VD1，VD2對外發(fā)射紅外線遙控信號。

圖2（b）為紅外線接收和控制電路。紅外接收二極管VD3接收到的幅度調制信號首先由\o"CX20106貨源和PDF資料"CX20106完成前置放大、載波選頻、脈沖解調等工作。當紅外接收管VD3收到紅外光脈沖時，從\o"CX20106貨源和PDF資料"CX20106的7腳輸出與編碼脈沖相位相反的解調脈沖，由反相器D3進行反相后，再送入***\o"VD5028貨源和PDF資料"VD5028的Di端。當\o"VD5028貨源和PDF資料"VD5028的加密地址編碼與發(fā)射器中\(zhòng)o"VD5026貨源和PDF資料"VD5026的加密地址編碼完全相同時，\o"VD5028貨源和PDF資料"VD5028的解碼指示端VT輸出高電平，三極管VT2導通，繼電器K吸合，發(fā)光二極管LED發(fā)光，報警電路得電開始工作。當接收電路再次收到發(fā)射器的遙控信號時，\o"VD5028貨源和PDF資料"VD5028的VT端輸出低電平，三極管VT2處于截止狀態(tài)，發(fā)光二極管LED熄滅，報警器停止工作。

\o"VD5026貨源和PDF資料"VD5026和\o"VD5028貨源和PDF資料"VD5028的A0～A11為加密地址編碼輸入端，除了A0只可編為三態(tài)（“1”，“0”和“開路”）外，A1～A11均可編為四態(tài)（“1”，“0”，“開路”和“與A0相聯(lián)”）。當編為三態(tài)時，有312＝531000種不重復編碼；當編為四態(tài)時，有411＝4194303種不重復編碼。因此采用\o"VD5026貨源和PDF資料"VD5026，\o"VD5028貨源和PDF資料"VD5028作為編碼、解碼電路，要想破解密碼是非常困難的。

3超聲波發(fā)射與接收檢測電路

超聲波發(fā)射與檢測電路的原理圖如圖3所示。超聲波發(fā)射電路由VT3和VT4等構成。VT3，VT4與超聲波發(fā)射器B1構成強反饋穩(wěn)頻振蕩電路。這種電路非常簡單，且容易起振。超聲波發(fā)射器B1既是反饋選頻器件又是發(fā)射換能器件。此振蕩器能夠非常穩(wěn)定地工作于B1的中心頻率fO（40kHz）上。由于超聲波傳感器為諧振器件，驅動時所需的電流較小，一般僅為幾毫安至十幾毫安，但是必須要有一定幅度的驅動電壓，所以超聲波發(fā)射電路所用的電源電壓比較高，為12V。

超聲波發(fā)射器件向門窗密閉的客車內發(fā)射超聲波，經過車廂內壁、門窗的多重反射最后到達超聲波接收器件B2。正常情況下B2接收到的超聲波信號幅度是固定的，如果遇到車體受撞擊、車門被非法打開、門窗玻璃被打碎等情況，則超聲波信號的發(fā)射方向、傳播路徑等均要發(fā)生變化，超聲波接收器件B2接收到的超聲波信號的頻率與發(fā)射的超聲波信號的頻率有所不同（即多普勒效應）。超聲波接收器件B2接收到的微弱信號經斬波穩(wěn)零運算放大器TC901進行高增益放大后，由二極管D2和電容C3進行整流濾波，將40kHz信號濾掉，而將多普勒信號檢出，再直接耦合到uA741的同相輸入端進行放大。圖中TC901和uA741均為單電源運用，R3和R4構成偏置分壓器，向TC901的同相輸入端提供1／2電源電壓的偏置，R5用來提高放大電路的輸入阻抗，可達到提高超聲波接收檢測電路靈敏度的目的。由于uA741與TC901是直接耦合，故也被偏置在1／2電源電壓。經uA741放大后的信號，由VD3和VD4進行半波整流，變?yōu)橹绷麟妷海腿隤IC單片機的RA0口以決定是否報警。

4PIC單片機控制電路

PIC單片機控制電路是本報警器的核心控制電路，采用具有8位A／D轉換器的\o"PIC16C71貨源和PDF資料"PIC16C71，電路原理如圖4所示，程序流程如圖5所示。

當通過遙控器啟動報警電路后，PIC單片機得電開始工作，并對RA接口、RB接口進行初始化設置。由于剛加電時電路的工作狀態(tài)不太穩(wěn)定，所以經過2s的延時后才開始檢測RA0口的電壓值，然后單片機反復檢測RA0口的電壓值并與初始測量電壓值相比較，當有變化時接通汽車喇叭發(fā)出報警聲。報警聲設置為報警1s，停1s，再報警1s，如此反復直至解除報警。

電路報警后即使拔出超聲波發(fā)射和接收探頭，仍然繼續(xù)報警，只有通過遙控器關閉報警電路的總電源才能解除報警。

由于\o"PIC16C71貨源和PDF資料"PIC16C71單片機內含A／D轉換器，因此模擬參考電壓可由軟件設置為電源電壓或RA3引腳的電壓，本電路采用電源電壓作為參考電壓。A／D模塊有3個寄存器：A／D轉換結果寄存器（ADRES），A／D控制寄存器0（ADCON0）和A／D控制寄存器1（ADCON1）。A／D控制寄存器0控制A／D模塊的工作，寄存器的上電復位值是00H，未用位執(zhí)行讀操作時為0，不能執(zhí)行寫操作，其他位均可讀寫。A／D控制寄存器1只用了0～2位，這3位是A／D轉換口配置位，這些位將模擬口配置成不同的工作方式，包括模擬量輸入輸出、數(shù)字量輸入輸出以及參考電壓（RA3）。

以RA0通道為例，給出A／D轉換程序如下：

BSFSTATUS，RP0；選擇頁面1

CLRFADCON1；使能A／D功能

BCFSTATUS，RP0；選擇頁面1

MOVLWOXC1；A／D開啟，選擇0通道

MOVWFADCON0

BSFINTCON，ADIE；使能A／D中斷

BSFINFCON，GIE；使能全部中斷

BSFADCON0，GO；A／D轉換開