摘  要： 為減少大型車(chē)輛燃料電瓶被盜,，采用單片機(jī)控制編碼芯片進(jìn)行幅度鍵控并與解碼芯片通信的方式，設(shè)計(jì)了一種可無(wú)線報(bào)警的油箱電瓶防盜裝置,，介紹了其硬件電路,、程序和防破解設(shè)計(jì)。該裝置樣機(jī)經(jīng)過(guò)檢測(cè),，效果良好,，具有較強(qiáng)的使用性和推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞： 油箱檢測(cè),；電瓶檢測(cè),； 無(wú)線報(bào)警；防盜裝置

    長(zhǎng)期以來(lái),，以車(chē)輛為目標(biāo)的盜竊案件時(shí)有發(fā)生,。由于家用中小型車(chē)結(jié)構(gòu)較為封閉，關(guān)鍵位置(如油箱,、后備箱)都有車(chē)鎖保護(hù),，且主要停放在監(jiān)控嚴(yán)格的停車(chē)場(chǎng),，因此被盜風(fēng)險(xiǎn)并不大。相比較而言,，大型車(chē)輛(尤其是長(zhǎng)途貨運(yùn)卡車(chē))的油箱,、電瓶等均為外置結(jié)構(gòu)，其鎖止方式簡(jiǎn)單,，容易被破壞,，隨著國(guó)內(nèi)油價(jià)的持續(xù)上漲,，逐漸成為不法分子的主要目標(biāo),。
    目前，主要的盜竊手段是在司機(jī)休息時(shí)間撬開(kāi)油箱蓋,，通過(guò)油泵在短時(shí)間內(nèi)盜走整箱柴油,，同時(shí)可一并拆卸盜取卡車(chē)電瓶，給司機(jī)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,。對(duì)此,，市面上雖然已有部分產(chǎn)品，但大都由車(chē)輛自帶電瓶供電,，且布設(shè)接線過(guò)于簡(jiǎn)單[1-3],，一旦電瓶失電或被盜取，或接線被破壞則立即失靈,。因此,，一種能同時(shí)監(jiān)控卡車(chē)油箱和電瓶并帶有一定防破解功能的防盜裝置對(duì)遏制此類(lèi)盜竊案件有重大意義，具有相當(dāng)大的研究和推廣價(jià)值,。本文介紹的這種裝置已經(jīng)制成樣機(jī),，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)功能，并有較好的效果,。
1 結(jié)構(gòu)和功能介紹
    該防盜裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。其報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)的方式為：將油箱蓋檢測(cè)端布設(shè)在卡車(chē)油箱蓋上，主體部分放在卡車(chē)駕駛室內(nèi),，接入卡車(chē)的電瓶輸入并將報(bào)警喇叭安放好,。油箱蓋檢測(cè)端與主體部分通過(guò)有線連接，無(wú)線信號(hào)接收器由司機(jī)手持,。一旦油箱蓋,、卡車(chē)電瓶或者防盜裝置主體與油箱蓋檢測(cè)端的連接線出現(xiàn)異常，則該裝置立即報(bào)警,。報(bào)警方式為報(bào)警喇叭間歇鳴響,，且無(wú)線信號(hào)接收器間歇震動(dòng)。下面分析該裝置具體結(jié)構(gòu),。

1.1 油箱蓋檢測(cè)部分
    油箱蓋檢測(cè)部分原理如圖2所示,。當(dāng)防盜裝置布設(shè)完成后，圖中的限位開(kāi)關(guān)S1應(yīng)壓緊在汽車(chē)油箱蓋上(有輔助機(jī)械結(jié)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)此功能)，由單片機(jī)某一引腳(圖中為PB0)輸出5 V電平,，由另外兩個(gè)引腳（圖中為PA0,、PA1)接收5 V電平和0。一旦油箱蓋有異常,，限位開(kāi)關(guān)必然會(huì)在短時(shí)間內(nèi)彈開(kāi),，于是PA0檢測(cè)到0， PA1檢測(cè)到5 V電平,，單片機(jī)則輸出控制信號(hào)啟動(dòng)報(bào)警,。
    單片機(jī)的輸入/輸出引腳都經(jīng)過(guò)光電耦合器后再與后續(xù)電路連接，一方面可以有效地屏蔽外界干擾;另一方面可防止通過(guò)在圖2中限位開(kāi)關(guān)1,、3端或1,、2端跨接大功率電源，燒毀單片機(jī),，進(jìn)而破壞整個(gè)防盜裝置,。一個(gè)檢測(cè)端帶有多個(gè)相互獨(dú)立的限位開(kāi)關(guān)，程序設(shè)計(jì)為可任意選擇使用數(shù)個(gè),，這樣既能防止損壞,，又能降低通過(guò)短接信號(hào)線破解該裝置的概率。
    實(shí)際上,，本防盜裝置理論上可以接入無(wú)限多個(gè)油箱蓋檢測(cè)端,，圖2中以雙油箱蓋檢測(cè)端為例進(jìn)行說(shuō)明。按照?qǐng)D中的接法,，只要其中任何一個(gè)彈開(kāi),，都會(huì)改變單片機(jī)檢測(cè)到的電平并觸發(fā)報(bào)警。在一定數(shù)量范圍內(nèi),，連接線的總電阻對(duì)單片機(jī)的電平檢測(cè)沒(méi)有實(shí)質(zhì)影響,，如果需要接入更多的檢測(cè)端，可以按照這種方式無(wú)限制地接下去,。

1.2 電瓶檢測(cè)部分
    電瓶檢測(cè)部分原理如圖3所示,。卡車(chē)電瓶總電壓為12 V或24 V,，濾波后得到穩(wěn)定的直流電壓,，電阻限流后接入光電耦合器控制側(cè)，光電耦合器被控制側(cè)由單片機(jī)引腳始終檢測(cè)5 V電平,。只要卡車(chē)電瓶稍有接觸不良,，單片機(jī)PD3引腳將檢測(cè)到0，進(jìn)而觸發(fā)報(bào)警動(dòng)作,。

    輸入端與濾波電路之間接入整流橋2W10,，電路中還串聯(lián)了整流二極管1N4001,，使得不論電瓶如何接入，濾波電路上的電壓方向總是正確的,。
1.3 無(wú)線信號(hào)發(fā)射與接收部分
    本裝置通過(guò)無(wú)線信號(hào)的發(fā)射與否來(lái)啟動(dòng)報(bào)警,，因此不需要使用復(fù)雜的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊或芯片。選擇不需要編程就能實(shí)現(xiàn)良好控制的PT2262和PT2272芯片,，前者用于信號(hào)發(fā)射部分,，后者用于信號(hào)接收部分。發(fā)射部分電路如圖4所示,。

     PT2262芯片的應(yīng)用有很多成熟的電路方案可供選擇[4],。發(fā)射部分安裝在裝置主體上，由裝置主體供電,。通電時(shí)發(fā)射無(wú)線信號(hào),，接收部分收到信號(hào)后報(bào)警,；斷電時(shí)接收部分待機(jī),。圖4所示為一種常見(jiàn)的PT2262芯片，Dout引腳為信號(hào)輸出,，通過(guò)合適的模擬電路即可發(fā)射無(wú)線信號(hào),；OSC1和OSC2之間的電阻用于控制發(fā)射頻率，4.7 MΩ的電阻對(duì)應(yīng)315 MHz,；A0~A7為地址引腳,，只要讓PT2262和PT2272對(duì)應(yīng)地址引腳連接高電平、低電平或懸空的狀態(tài)相同,，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射部分與接收部分的地址匹配,。圖4中的SAW為聲表面波器件，代替模擬電路選頻,，可以實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)射效果,；三極管Q2可以選用8050，Q1可以選用射頻三極管2SC3357,。
    信號(hào)接收部分電路如圖5所示,。接收部分通過(guò)模擬電路實(shí)現(xiàn)了超再生接收電路,與超外差接收電路相比，具有成本低,、功耗低的特點(diǎn),，還能保證相當(dāng)高的靈敏度。該電路雖然較為復(fù)雜,，但器件都簡(jiǎn)單常見(jiàn),。超再生接收電路也可以采用成品芯片(如RF84、SYN450R等)制作,，使用方法不再贅述,。

    圖5中PT2272芯片為一種常見(jiàn)的芯片[5],。Din引腳為數(shù)據(jù)輸入(通過(guò)前端的模擬電路)；OSC1和OSC2之間接820 kΩ電阻用于頻率選擇,；A0~A7用于與PT2262的地址匹配,；VT引腳在PT2272接收到信號(hào)時(shí)會(huì)保持高電平，否則將保持低電平,，可用作報(bào)警控制信號(hào),，這樣即可實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的無(wú)線傳輸。
1.4 報(bào)警輸出部分
    報(bào)警輸出部分原理如圖6所示,。單片機(jī)PA6與PC7引腳通過(guò)達(dá)林頓管陣列芯片ULN2003A增大輸出能力,，控制報(bào)警喇叭和無(wú)線信號(hào)發(fā)射部分的驅(qū)動(dòng)電壓。當(dāng)油箱蓋或電瓶有異常,，單片機(jī)能及時(shí)檢測(cè)到并立即通過(guò)PA6與PC7引腳輸出報(bào)警控制信號(hào)即可觸發(fā)報(bào)警,。程序設(shè)計(jì)為使報(bào)警喇叭鳴響與無(wú)線信號(hào)發(fā)射交替進(jìn)行，既不影響報(bào)警效果,，又能有效控制功率,，延長(zhǎng)電池壽命。
2 程序設(shè)計(jì)與流程圖
    程序整體結(jié)構(gòu)如圖7所示,。裝置上電后,，單片機(jī)完成各管腳狀態(tài)和寄存器的初始化;然后調(diào)用撥碼開(kāi)關(guān)子程序，該子程序流程圖如圖8所示,，其功能是根據(jù)讀取的設(shè)置值確定是否開(kāi)啟電瓶檢測(cè)功能以及獲得檢測(cè)端限位開(kāi)關(guān)的使用情況,，檢測(cè)結(jié)果將作為后續(xù)程序跳轉(zhuǎn)的標(biāo)志；接下來(lái)進(jìn)行定時(shí)器設(shè)置和中斷的初始化,，完成后開(kāi)中斷,，單片機(jī)進(jìn)入循環(huán)待機(jī)狀態(tài)。

    單片機(jī)循環(huán)待機(jī)時(shí)運(yùn)行的程序主要分為兩部分,。第一部分功能為生成報(bào)警標(biāo)志,，流程如圖9所示。當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入循環(huán)待機(jī)狀態(tài)后,，首先檢測(cè)是否開(kāi)啟電瓶檢測(cè)功能,。如開(kāi)啟該功能則先檢查電瓶狀態(tài)，單片機(jī)立即檢測(cè)指定引腳上的電平,。若電瓶異常,，將直接生成報(bào)警標(biāo)志；如果電瓶正?；螂娖繖z測(cè)功能未開(kāi)啟,，則程序轉(zhuǎn)為檢測(cè)油箱蓋狀態(tài)。單片機(jī)的某些引腳將輸出高電平,，另有某些引腳有的將檢測(cè)到高低電平,，全部匹配正確則視為油箱蓋正常,，否則視為油箱蓋異常。異常時(shí)生成報(bào)警標(biāo)志,，正常則清空?qǐng)?bào)警標(biāo)志,。
   循環(huán)待機(jī)程序的第二部分功能為報(bào)警控制，流程如圖10所示,。首先檢測(cè)報(bào)警標(biāo)志,，若已經(jīng)生成則立即報(bào)警，此時(shí)即便立即將電瓶和油箱蓋檢測(cè)端均恢復(fù)為正常狀態(tài),，報(bào)警也不會(huì)停止,。報(bào)警時(shí)報(bào)警喇叭鳴響和無(wú)線信號(hào)接收裝置震動(dòng)將交替進(jìn)行。如果報(bào)警時(shí)間已經(jīng)足夠長(zhǎng),，則繼續(xù)報(bào)警將沒(méi)有意義（犯罪分子已得手或已被制止）,，報(bào)警將自動(dòng)停止。

    為了實(shí)現(xiàn)操作上的簡(jiǎn)易,，設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能按鍵,。在報(bào)警時(shí)若按鍵按下，則立即停止報(bào)警,，同時(shí)指示燈常亮以表征報(bào)警狀態(tài),；該按鍵的另一個(gè)功能是測(cè)試報(bào)警范圍。當(dāng)該裝置布設(shè)完畢且正常時(shí),，如果按下按鍵將啟動(dòng)報(bào)警，松開(kāi)按鍵將停止報(bào)警,，恢復(fù)正常狀態(tài),，該功能可有效幫助司機(jī)測(cè)試報(bào)警信號(hào)傳輸范圍，特別是無(wú)線信號(hào)的覆蓋范圍,。
3 裝置的防破解設(shè)計(jì)

    該裝置的設(shè)計(jì)使得其破解難度較高,。裝置主體在車(chē)內(nèi)，車(chē)外只有檢測(cè)端和引線,。檢測(cè)端與油箱通過(guò)機(jī)械方式連接后,，如果摘下檢測(cè)端露出油箱蓋，必然會(huì)使限位開(kāi)關(guān)彈開(kāi)并觸發(fā)報(bào)警,；而如果剪斷引線,，單片機(jī)也會(huì)因?yàn)闄z測(cè)不到正確的電平而觸發(fā)報(bào)警。唯一可以采取的破解方法是剖開(kāi)引線外皮,，將9根線正確配對(duì)并短接,。由于9根線分組配對(duì)的多種選擇使得能夠在不觸發(fā)報(bào)警的前提下一次性成功的概率極低，有效地防止了破解,。
    本防盜裝置具有功能實(shí)用且可擴(kuò)展,、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、可靠性高、破解難度大的特點(diǎn),，能有效地對(duì)犯罪分子實(shí)施的多種盜竊行為進(jìn)行報(bào)警,，實(shí)驗(yàn)證實(shí)報(bào)警效果顯著。同時(shí),，作為一種安防類(lèi)產(chǎn)品,，其設(shè)計(jì)思想和防破解原理可以簡(jiǎn)單地應(yīng)用在其他有類(lèi)似要求的產(chǎn)品上，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值,。
參考文獻(xiàn)
[1] 翁禹.汽車(chē)油箱防盜報(bào)警器:中國(guó),，200920011015.2[P]. 2010-01-27.
[2] 袁智林，袁畤鏵.汽車(chē)油箱防盜報(bào)警器：中國(guó),，201120248354.X[P]. 2011-07-05.
[3] 張光品. 摩托車(chē)防盜與防盜器[J].摩托車(chē),，2006(09)：58.
[4] Princeton Technology Corp. PT2262 remote  control encoder[EB/OL]. [2012-09-20]http://www.princeton.com.tw/Portals/0/Product/PT2262_5.pdf.
[5] Princeton Technology Corp. PT2272 remote control decoder[EB/OL]. [2012-09-25]http://www.princeton.com.tw/Portals/0/Product/PT2272_2.pdf.