电动车防盗报警系统的设计与实现
摘 要 本课题在当前电动车防盗报警器系统的研究基础上，提出了一种可以通过STC89C51单片机作为主控来实现的一款新型电动车防盗报警器控制系统，在其内部使用了高性能振动传感器、红外遥控、液晶屏以及报警器等作为核心部分，构建了其硬件框架结构，实现了电动车报警器的布防和待机两个功能，在布防状态下通过振动传感器对电动车车身进行实时高灵敏度检测，当发生盗窃情形时触发振动传感器从而实现报警，另外报警器可通过遥控进行无线操控，经过了系统仿真以及专业仪器测量发现这款系统的实现大大降低了目前相关产品的总体功耗，在硬件上由于大多数使用的都是新型并且价格低廉的芯片模块，大大压缩了总体系统的生产成本。本系统最终经过了多方面的测试和发现问题后的不断改进完善，最终呈现出了很高的实用性。
目录
一、 引言 1
（一） 电动车报警器的发展背景 1
（二） 电动车防盗报警器的研究现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器件的选择 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） 振动传感器模块介绍 5
（四） 红外遥控介绍 5
（五） LCD1602型显示器概述 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 电动车防盗报警器系统的硬件结构框图设计 7
（二） 51单片机最小系统设计 7
（三） 振动检测电路设计 8
（四） 红外一体接收头与单片机连接电路设计 9
（五） 报警电路设计 10
（六） 显示器外围电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 电动车防盗报警器系统的软件工作流程设计 12
（二） 振动传感器的软件工作流程 13
（三） 红外遥控模块工作流程设计 13
（四） 显示器工作流程设计 14
1. 判忙函数?? 14
2. 写数据流程?? 14
3. 写指令流程?? 15
五、 系统实现及功能调试 16
总 结 18
参考文献 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24 引言
电动车报警器的发展背景
随着国民生产水平的不断提升，人们的平均生活质量得到了快速的提升，在人们的日常出行活动中，电动车正在以一种势不可挡之势快速占据出行交通方式的主要部分，由于电动车驾驶方便、不需要像摩托车那样需要得到专门的培训或者考取驾照，因此正在不断地被越来越的人所接受，另外电动车采用电动马达，因此在驾驶时产生的马达噪音极小，这些典型特点使得电动车无论是在城市还是乡村的大街小巷都能随处可见，然而随着电动车的数量不断上升，电动车失窃时间却频频发生，由于监控摄像头不能触及到生活中的每一个角落，失窃的电动车往往没有办法追回，这种现象常常困扰着电动车主，高性能电动车防盗报警器是一种应对电动车失窃的有效利器，在实际使用过程中，报警灵敏度高、报警声威慑力强的报警器能够大大降低电动车的失窃率。近些年来嵌入式系统的发展成熟使得电动车报警器的性能得到了不断的提升，这种新型报警器已经不在是过去那种只能够实现发出“滴滴滴”声的简易报警器了，嵌入式电动车报警控制系统往往将高性能的主控微处理器嵌入其中，通过高灵敏度人体检测探头、振动传感器或者锁阀检测开关等传感器实现对电动车的多重检测，将检测数据通过特定接口与微处理器实现快速的交互，使得微处理器能够实时掌握电动车的安全情况，另外射频无线通信、GSM通信等技术的飞速发展和成本降低，使得嵌入式电动车报警器能够将电动车的安全状况通过无线技术发往车主手机，电动车车主通过手机APP或者手机短信就可实时掌握电动车的状况，本课题将在此背景下选用单片机作为主控，设计一款高性能的电动车防盗报警器控制系统。
电动车防盗报警器的研究现状
为了确立课题能够在电动车防盗报警器真实的研究现状下确立研究内容，我对目前市面上常用的电动车报警器进行了市场调查，通过对多家电动车专卖店进行调研后得出以下结论：目前电动车防盗报警器主要分位两类，第一类是报警器与电动车锁进行了集成合一，即电动车在出厂前就已经将报警器和车锁集成在一起，这种防盗报警器通过内部震动探头对车锁是否被开启进行持续检测，一旦偷车贼转动车锁时将立即触发报警装置，这种车锁误触发现象较为频繁，因此正在不断被淘汰；第二种报警器是独立式防盗报警器，通常具有较小的外型，车主将其安置在车身上不易察觉和触及的地方，能够在车身出现震动后进行报警，然而这种报警器也有不可避免的缺点——当误触发后，车主很难触及到复位按键进行报警复位。
本文主要研究内容
本文选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现电动车防盗的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能：
1）能实现51单片机最小系统的设计，实现对震动传感器输出信号的实时检测、液晶屏以及报警器的驱动等；
2）能实现51单片机对LCD1602液晶屏的驱动，实现对系统运行过程中的参数显示；
3）通过震动传感器实现对电动车的监护，当盗贼触碰到电动车后，引起的震动动作将能够灵敏的引起传感器的识别，振动传感器输出电平信号传送给51单片机 ；
4）防盗报警器的布防和待机状态可通过红外遥控进行控制。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
而如果采用Altera公司或者赛灵思等公司推出的高性能FGPA器件来作为控制系统的核心处理器，那么将能够实现系统更高的集成度，许多硬件结构以及软件结构都能够通过程序的配置而在FPGA芯片内部实现，尤其是一些逻辑器件，FPGA在这方面最强。FPGA在开发成本相对51单片机来说较高，这不仅和FPGA高超的处理性能有关，而且还和FPGA造价昂贵的程序下载仿真器件有密切关系，另外笔者对于开发FPGA的VHDL等语言较为陌生，如果采用FPGA来作为主控处理器，那么必须花费一段时间来对VHDL语言进行熟悉，这样急促的毕业设计时间来说非常浪费。FPGA芯片在内部资源模块上相对于51单片机来说具有更多的功能，内置的IP核以及DSP处理核，能够辅助用户大大提高数字信号的处理能力，是51单片机所不能相提并论的，另外FPGA的IO管脚数量一般都能够达到100以上，是51单片机的数倍。
目录
一、 引言 1
（一） 电动车报警器的发展背景 1
（二） 电动车防盗报警器的研究现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器件的选择 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） 振动传感器模块介绍 5
（四） 红外遥控介绍 5
（五） LCD1602型显示器概述 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 电动车防盗报警器系统的硬件结构框图设计 7
（二） 51单片机最小系统设计 7
（三） 振动检测电路设计 8
（四） 红外一体接收头与单片机连接电路设计 9
（五） 报警电路设计 10
（六） 显示器外围电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 电动车防盗报警器系统的软件工作流程设计 12
（二） 振动传感器的软件工作流程 13
（三） 红外遥控模块工作流程设计 13
（四） 显示器工作流程设计 14
1. 判忙函数?? 14
2. 写数据流程?? 14
3. 写指令流程?? 15
五、 系统实现及功能调试 16
总 结 18
参考文献 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24 引言
电动车报警器的发展背景
随着国民生产水平的不断提升，人们的平均生活质量得到了快速的提升，在人们的日常出行活动中，电动车正在以一种势不可挡之势快速占据出行交通方式的主要部分，由于电动车驾驶方便、不需要像摩托车那样需要得到专门的培训或者考取驾照，因此正在不断地被越来越的人所接受，另外电动车采用电动马达，因此在驾驶时产生的马达噪音极小，这些典型特点使得电动车无论是在城市还是乡村的大街小巷都能随处可见，然而随着电动车的数量不断上升，电动车失窃时间却频频发生，由于监控摄像头不能触及到生活中的每一个角落，失窃的电动车往往没有办法追回，这种现象常常困扰着电动车主，高性能电动车防盗报警器是一种应对电动车失窃的有效利器，在实际使用过程中，报警灵敏度高、报警声威慑力强的报警器能够大大降低电动车的失窃率。近些年来嵌入式系统的发展成熟使得电动车报警器的性能得到了不断的提升，这种新型报警器已经不在是过去那种只能够实现发出“滴滴滴”声的简易报警器了，嵌入式电动车报警控制系统往往将高性能的主控微处理器嵌入其中，通过高灵敏度人体检测探头、振动传感器或者锁阀检测开关等传感器实现对电动车的多重检测，将检测数据通过特定接口与微处理器实现快速的交互，使得微处理器能够实时掌握电动车的安全情况，另外射频无线通信、GSM通信等技术的飞速发展和成本降低，使得嵌入式电动车报警器能够将电动车的安全状况通过无线技术发往车主手机，电动车车主通过手机APP或者手机短信就可实时掌握电动车的状况，本课题将在此背景下选用单片机作为主控，设计一款高性能的电动车防盗报警器控制系统。
电动车防盗报警器的研究现状
为了确立课题能够在电动车防盗报警器真实的研究现状下确立研究内容，我对目前市面上常用的电动车报警器进行了市场调查，通过对多家电动车专卖店进行调研后得出以下结论：目前电动车防盗报警器主要分位两类，第一类是报警器与电动车锁进行了集成合一，即电动车在出厂前就已经将报警器和车锁集成在一起，这种防盗报警器通过内部震动探头对车锁是否被开启进行持续检测，一旦偷车贼转动车锁时将立即触发报警装置，这种车锁误触发现象较为频繁，因此正在不断被淘汰；第二种报警器是独立式防盗报警器，通常具有较小的外型，车主将其安置在车身上不易察觉和触及的地方，能够在车身出现震动后进行报警，然而这种报警器也有不可避免的缺点——当误触发后，车主很难触及到复位按键进行报警复位。
本文主要研究内容
本文选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现电动车防盗的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能：
1）能实现51单片机最小系统的设计，实现对震动传感器输出信号的实时检测、液晶屏以及报警器的驱动等；
2）能实现51单片机对LCD1602液晶屏的驱动，实现对系统运行过程中的参数显示；
3）通过震动传感器实现对电动车的监护，当盗贼触碰到电动车后，引起的震动动作将能够灵敏的引起传感器的识别，振动传感器输出电平信号传送给51单片机 ；
4）防盗报警器的布防和待机状态可通过红外遥控进行控制。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
而如果采用Altera公司或者赛灵思等公司推出的高性能FGPA器件来作为控制系统的核心处理器，那么将能够实现系统更高的集成度，许多硬件结构以及软件结构都能够通过程序的配置而在FPGA芯片内部实现，尤其是一些逻辑器件，FPGA在这方面最强。FPGA在开发成本相对51单片机来说较高，这不仅和FPGA高超的处理性能有关，而且还和FPGA造价昂贵的程序下载仿真器件有密切关系，另外笔者对于开发FPGA的VHDL等语言较为陌生，如果采用FPGA来作为主控处理器，那么必须花费一段时间来对VHDL语言进行熟悉，这样急促的毕业设计时间来说非常浪费。FPGA芯片在内部资源模块上相对于51单片机来说具有更多的功能，内置的IP核以及DSP处理核，能够辅助用户大大提高数字信号的处理能力，是51单片机所不能相提并论的，另外FPGA的IO管脚数量一般都能够达到100以上，是51单片机的数倍。
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