摘要：設計了一種雙向汽車防盜器。該防盜器由主機和遙控器組成,，采用半雙工通信方式,。主機可檢測車身內的多個觸發(fā)源，實現防盜自動報警,，并通知遙控器進行遠程報警,。此外主機還能完成遙控器設定的車門自動上下鎖,、報警自動恢復、報警緊急解除等功能,。使用自定義的無線通信協議,，數據傳輸采用PWM編碼，并使用FSK調制和解調,。該防盜器具有實時性強,、可靠性高、功耗低等優(yōu)點,。
關鍵詞：汽車防盜器,；半雙工通信；單片機,；FSK調制和解調
0 引言
汽車目前是人類主要的交通工具,，也是現代文明的標志。全世界每年汽車銷量達6 000多萬,，保有量已超過5億輛,。用車越多被盜的汽車也越多，因此汽車防盜已成為一個重要的社會問題,，它已經與安全,、環(huán)保、節(jié)能三者一起被列為汽車技術發(fā)展的四大課題,。
汽車防盜設備按其結構與功能可分三大類：機械式,、網絡式和電子式。機械式防盜原理是用機械鎖鎖住汽車上某一結構,，如變速器,、方向盤等。該類防盜器安裝簡便,，價格便宜,，但其體積較大，且該類防盜設備只防盜不報警,，無法確保防盜,。網絡式防盜主要依靠社會的公共網絡監(jiān)控車輛的行駛，如GPS定位系統(tǒng),、GSM或GPRS等,，該類防盜器技術先進，功能強大,，但價格較高,，需要支付服務費，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市場上最為流行的防盜裝置,，利用鑰匙中的無線電發(fā)射芯片與車身內的ECU通信即可實現單向甚至雙向報警。當汽車遭到外界侵擾時,，在附近的車主能通過隨身攜帶的鑰匙上的顯示屏了解汽車的狀況,，但其缺點是誤報率較高。
本文給出了一種基于單片機的雙向電子式汽車防盜系統(tǒng),，由主機和遙控器兩部分組成,。遙控器由車主隨身攜帶，主機置于車內檢測報警信號源,，自定義兩者間利用無線收發(fā)模塊進行半雙工通信,。
1 主機的硬件設計
主機置于車內，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(tǒng)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),，并產生報警信號；同時更新遙控器的狀態(tài)實現同步報警,。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(wěn)壓器產生3．3 V的直流電壓,。聲音報警控制電路采用RT0100電路，RT0100是一個可以產生單一報聲的晶體電路,，采用CMOS技術制造,，內建RC振蕩電路，工作電壓為2～5 V,，低靜態(tài)電流,。
1．1 傳感器模塊設計
傳感器模塊包括邊門檢測電路，振動檢測電路,。在各種報警觸發(fā)時,，均導致汽車喇叭報警30 s，方向燈閃爍,，車輛熄火無法啟動,。報警完成后，防盜系統(tǒng)自動回到報警前的狀態(tài)。若短時間內連續(xù)檢測到同一傳感器被觸發(fā),，防盜系統(tǒng)只報警4 min后自動停止報警,。直到其他傳感器被觸發(fā)時重新檢測所有檢測點，此時仍檢測到同一傳感器被觸發(fā),，再次報警4 min,。
1．1．1 邊門檢測電路
在主機處于警戒狀態(tài)時，用邊門檢測電路檢測邊門是否被打開,。若邊門被無故打開,，主機便進入報警狀態(tài)。檢測電路如圖2所示,，圖中A點接邊門,，B點接單片機。當邊門關閉,，由于二極管D2反向截止,，B點被充電至高電平。當邊門被打開,，A點變?yōu)榈碗娖?，二極管D2導通，繼電器開關接地,，C1和R2組成的RC電路迅速放電,，B點被拉為低電平，向單片機產生一個低電平信號,，單片機控制報警輸出電路報警,。
C2用于過濾低電平毛刺脈沖，避免系統(tǒng)產生誤動作,。二極管D1和繼電器線圈組成泄放電路,，當邊門被關上后，由于繼電器線圈存在電感,，通過D1將剩余電荷泄放,。
1．1．2 振動檢測電路
在主機處于警戒狀態(tài)時，振動檢測電路用于檢測外界干擾是否造成車身損壞,，若外界的干擾導致的車身振動超出車身所能承受的限度,，主機進入報警狀態(tài)。電路圖如圖3所示,，其中A點接振動檢測傳感器,，B點接單片機。當檢測到振動時,，A變?yōu)榈碗娖?，D1導通,，C1和R2組成的RC電路通過D1迅速放電，使得B點迅速變?yōu)榈碗娖?。C1兩端電壓不能跳變,，因而利用此特性將振動產生的低電平毛刺脈沖過濾，確保準確檢測振動跳變信號,。
1．2 報警輸出模塊
報警輸出模塊除了簡單的喇叭跟車燈的聲光報警外,，還采用了熄火輸出控制電路。當主機處于報警狀態(tài)時,，使車輛熄火,，無法啟動。電路圖如圖4所示,，其中A點接熄火輸出控制器,，B點接單片機。當單片機輸出高電平時,，三極管Q1導通,，A點變?yōu)楦唠娖剑a生熄火輸出信號,，汽車不能啟動,。三極管Q2起到分流保護作用。當三極管Q1射極電流超過上限時,，Q2就會自動導通,，避免Q1因過流而導致損壞。壓敏電阻RU1起到保護Q1和Q2作用,，當Q1集極電壓未超過上限時,，RU1不會導通，但當Q1集極過壓時,，RU1自動導通,，避免Q1在過壓時損壞。
2 遙控器硬件設計
遙控器部分由MCU,、無線收發(fā)模塊,、電源,、鍵盤,、報警模塊組成。以LPC930作為核心器件控制周圍的各模塊運行,。以TDA5255為核心的無線收發(fā)模塊,，接收主機傳來的數據并轉發(fā)給LPC930進行處理。遙控器部分的系統(tǒng)框圖如圖5所示,。
無線收發(fā)模塊由天線,、高頻發(fā)送、高頻接收、TDA5255四部分組成,。TDA5255芯片是德國Infineon公司生產的有著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(jié)電模式功能,，可通過不同方式設置節(jié)電模式,，符合遙控器低功耗的要求。模塊的系統(tǒng)框圖如圖6所示,。
3 系統(tǒng)軟件設計
3．1 主機軟件設計
主機的軟件部分主要包括無線數據的傳輸,、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，并且做到實時性,，能與遙控器有很好的交互性,，用兩個變量STATUS和D-STATUS分別來存儲系統(tǒng)和報警的狀態(tài)，根據狀態(tài)來跳轉,，總體的流程框圖如圖7所示,。
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,，還需要有音樂產生、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,。
4 結語
本系統(tǒng)以單片機為主控件,，采用自定義的通信協議,，實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；主機可檢測多個觸發(fā)源實現主機自身和遙控器遠程報警,，并能完成遙控器設定的車門自動上下鎖,、報警自動恢復、報警緊急解除等功能,。經測試,，本系統(tǒng)具有實時性強、可靠性高,、功耗低等特點,。