基于LPC930的雙向電子式汽車(chē)防盜系統

　　汽車(chē)防盜設備按其結構與功能可分三大類(lèi)：機械式、網(wǎng)絡(luò )式和電子式。機械式防盜原理是用機械鎖鎖住汽車(chē)上某一結構，如變速器、方向盤(pán)等。該類(lèi)防盜器安裝簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜，但其體積較大，且該類(lèi)防盜設備只防盜不報警，無(wú)法確保防盜。網(wǎng)絡(luò )式防盜主要依靠社會(huì )的公共網(wǎng)絡(luò )監控車(chē)輛的行駛，如GPS定位系統、 GSM或GPRS等，該類(lèi)防盜器技術(shù)先進(jìn)，功能強大，但價(jià)格較高，需要支付服務(wù)費，而且通信信號容易受到干擾，使防盜性能降低。電子式防盜器是目前汽車(chē)市場(chǎng)上最為流行的防盜裝置，利用鑰匙中的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射芯片與車(chē)身內的ECU通信即可實(shí)現單向甚至雙向報警。當汽車(chē)遭到外界侵擾時(shí)，在附近的車(chē)主能通過(guò)隨身攜帶的鑰匙上的顯示屏了解汽車(chē)的狀況，但其缺點(diǎn)是誤報率較高。

　　本文給出了一種基于單片機的雙向電子式汽車(chē)防盜系統，由主機和遙控器兩部分組成。遙控器由車(chē)主隨身攜帶，主機置于車(chē)內檢測報警信號源，自定義兩者間利用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊進(jìn)行半雙工通信。

　　1 主機的硬件設計

　　主機置于車(chē)內，由MCU、電源、傳感器輸入、高頻模塊、報警輸出五大模塊組成，系統框圖如圖1所示。主控制器MCU采用LPC930，用于檢測傳感器的觸發(fā)，并產(chǎn)生報警信號;同時(shí)更新遙控器的狀態(tài)實(shí)現同步報警。由于傳感器輸入模塊中需要12 V的直流電壓，而LPC930工作電壓在2.4～3.6 V之間，固在電源模塊中利用SPX1117穩壓器產(chǎn)生3.3 V的直流電壓。聲音報警控制電路采用RT0100電路，RT0100是一個(gè)可以產(chǎn)生單一報聲的晶體電路，采用CMOS技術(shù)制造，內建RC振蕩電路，工作電壓為2～5 V，低靜態(tài)電流。

　　圖1 主機的系統框圖

　　1.1 傳感器模塊設計

　　傳感器模塊包括邊門(mén)檢測電路，振動(dòng)檢測電路。在各種報警觸發(fā)時(shí)，均導致汽車(chē)喇叭報警30 s，方向燈閃爍，車(chē)輛熄火無(wú)法啟動(dòng)。報警完成后，防盜系統自動(dòng)回到報警前的狀態(tài)。若短時(shí)間內連續檢測到同一傳感器被觸發(fā)，防盜系統只報警4 min后自動(dòng)停止報警。直到其他傳感器被觸發(fā)時(shí)重新檢測所有檢測點(diǎn)，此時(shí)仍檢測到同一傳感器被觸發(fā)，再次報警4 min。

　　1.1.1 邊門(mén)檢測電路

　　在主機處于警戒狀態(tài)時(shí)，用邊門(mén)檢測電路檢測邊門(mén)是否被打開(kāi)。若邊門(mén)被無(wú)故打開(kāi)，主機便進(jìn)入報警狀態(tài)。檢測電路如圖2所示，圖中A點(diǎn)接邊門(mén)，B點(diǎn)接單片機。當邊門(mén)關(guān)閉，由于二極管D2反向截止，B點(diǎn)被充電至高電平。當邊門(mén)被打開(kāi)，A點(diǎn)變?yōu)榈碗娖?，二極管D2導通，繼電器開(kāi)關(guān)接地，C1和R2組成的 RC電路迅速放電，B點(diǎn)被拉為低電平，向單片機產(chǎn)生一個(gè)低電平信號，單片機控制報警輸出電路報警。

　　圖2 邊門(mén)檢測電路圖

　　C2用于過(guò)濾低電平毛刺脈沖，避免系統產(chǎn)生誤動(dòng)作。二極管D1和繼電器線(xiàn)圈組成泄放電路，當邊門(mén)被關(guān)上后，由于繼電器線(xiàn)圈存在電感，通過(guò)D1將剩余電荷泄放。

　　1.1.2 振動(dòng)檢測電路

　　在主機處于警戒狀態(tài)時(shí)，振動(dòng)檢測電路用于檢測外界干擾是否造成車(chē)身?yè)p壞，若外界的干擾導致的車(chē)身振動(dòng)超出車(chē)身所能承受的限度，主機進(jìn)入報警狀態(tài)。電路圖如圖3所示，其中A點(diǎn)接振動(dòng)檢測傳感器，B點(diǎn)接單片機。當檢測到振動(dòng)時(shí)，A變?yōu)榈碗娖?，D1導通，C1和R2組成的RC電路通過(guò)D1迅速放電，使得B點(diǎn)迅速變?yōu)榈碗娖?。C1兩端電壓不能跳變，因而利用此特性將振動(dòng)產(chǎn)生的低電平毛刺脈沖過(guò)濾，確保準確檢測振動(dòng)跳變信號。

　　圖3 振動(dòng)檢測電路圖

　　1.2 報警輸出模塊

　　報警輸出模塊除了簡(jiǎn)單的喇叭跟車(chē)燈的聲光報警外，還采用了熄火輸出控制電路。當主機處于報警狀態(tài)時(shí)，使車(chē)輛熄火，無(wú)法啟動(dòng)。電路圖如圖4所示，其中A點(diǎn)接熄火輸出控制器，B點(diǎn)接單片機。當單片機輸出高電平時(shí)，三極管Q1導通，A點(diǎn)變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生熄火輸出信號，汽車(chē)不能啟動(dòng)。三極管Q2起到分流保護作用。當三極管Q1射極電流超過(guò)上限時(shí)，Q2就會(huì )自動(dòng)導通，避免Q1因過(guò)流而導致?lián)p壞。壓敏電阻RU1起到保護Q1和Q2作用，當Q1集極電壓未超過(guò)上限時(shí)，RU1不會(huì )導通，但當Q1集極過(guò)壓時(shí)，RU1自動(dòng)導通，避免Q1在過(guò)壓時(shí)損壞。

　　圖4 報警輸出模塊

2 遙控器硬件設計

　　遙控器部分由MCU、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、電源、鍵盤(pán)、報警模塊組成。以L(fǎng)PC930作為核心器件控制周?chē)母髂K運行。以TDA5255為核心的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，接收主機傳來(lái)的數據并轉發(fā)給LPC930進(jìn)行處理。遙控器部分的系統框圖如圖5所示。

　　

　　圖5 遙控器部分的系統框圖

　　無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊由天線(xiàn)、高頻發(fā)送、高頻接收、TDA5255四部分組成。TDA5255芯片是德國Infineon公司生產(chǎn)的有著(zhù)強大功能的低功耗的 FSK/ASK單片收發(fā)芯片，工作在433～435 MHz頻段，具有FSK/ASK調制和解調功能。集成度高，有完整的VCO(壓控振蕩器)和PLL(鎖相環(huán))合成器、FSK調制器、RSSI的限制器、 FSK解調器、數據濾波器、數據分割器等，減少了外圍電路的設計。更重要的是該芯片具有節電模式功能，可通過(guò)不同方式設置節電模式，符合遙控器低功耗的要求。模塊的系統框圖如圖6所示。

　　

　　圖6 模塊的系統框圖

　　3 系統軟件設計

　　3.1 主機軟件設計

　　主機的軟件部分主要包括無(wú)線(xiàn)數據的傳輸、數據處理并回傳、傳感器檢測、報警輸出并回傳四部分組成，要處理的狀態(tài)和功能有20余種，并且做到實(shí)時(shí)性，能與遙控器有很好的交互性，用兩個(gè)變量STATUS和D-STATUS分別來(lái)存儲系統和報警的狀態(tài)，根據狀態(tài)來(lái)跳轉，總體的流程框圖如圖7所示。

　　

　　圖7 總體的流程框圖

　　3.2 遙控器軟件設計

　　遙控器軟件設計以按鍵作為第一響應，數據的接收為第二響應，除了數據的傳輸、報警、按鍵設防、解除等功能外，還需要有音樂(lè )產(chǎn)生、低電壓檢測、低功耗控制、信號強度檢測等附加功能。軟件設計流程圖如圖8所示。

　　

　　圖8 軟件設計流程圖

　　4 結語(yǔ)

　　本系統以單片機為主控件，采用自定義的通信協(xié)議，實(shí)現主機與遙控器間的半雙工通信，從而達到了防盜報警的功能。遙控器控制主機的狀態(tài)，可與主機同步報警;主機可檢測多個(gè)觸發(fā)源實(shí)現主機自身和遙控器遠程報警，并能完成遙控器設定的車(chē)門(mén)自動(dòng)上下鎖、報警自動(dòng)恢復、報警緊急解除等功能。經(jīng)測試，本系統具有實(shí)時(shí)性強、可靠性高、功耗低等特點(diǎn)。