1、1双向电子式汽车防盗系统【摘要】汽车目前是人类主要的交通工具，也是现代文明的标志。全世界每年汽车销量达 6 000 多万，保有量已超过 5 亿辆。用车越多被盗的汽车也越多，因此，汽车的防盗也已经成为人们关注的重要问题，也是社会发展的结果，它已经与安全、环保、节能三者一起被列为汽车技术发展的四大课题。 【关键词】汽车 防盗 系统组成 主机部分设计 汽车的防盗设备在汽车行业也是种类繁多。一般按照功能和结构分类为网络式，机械式和电子式。 网络式防盗在现在的发展，多数是通过 GPS 定位系统或者 GSM 和GPRS 网络。网络式的优点是定位精准，技术先进，但是也伴随着成本高，费用昂贵等等因素。 机械式
2、，顾名思义，是通过某个机械装置来实现防盗。通常在行业是锁住发动机，变速箱，方向盘等等这些需要触动的装置。机械式优点是成本低，价格便宜。但是也伴随着体积较大。同时也只做到防盗不报警。从而这点也无法满足人们的要求。 电子式防盗是目前行业中较多的也最为流行的防盗装置。这类的防盗的原理是通过钥匙中的芯片发送无线电，与汽车内的 ECU 交互信息，就可以完成双向报警。当汽车遭到外界扰动时就会触发报警，如打雷，有人晃动车辆，等等都会触发报警。其优点就是方便，更人性化，随身2携带，灵敏度高，但也伴随着误报率高的缺点。电子式防盗系统同时具有防盗和声光报警功能。它的特点是可通过遥控来实现防盗器的全部功能，可靠方便
3、，还可带振动侦测、门控保护及微波或红外探头等功能。不少产品还增加了许多方便适用的附加功能，如遥控中控门锁、遥控电动门窗及遥控开启行李厢等功能。 本文将介绍一种基于单片机的双向电子式汽车防盗系统，由主机和遥控器两部分组成。遥控器由车主随身携带，主机置于车内检测报警信号源，自定义两者间利用无线收发模块进行半双工通信。 一、系统组成 双向电子式汽车防盗系统主要由以下几个部分组成：主机部分；感应侦测部分（感应器或探头） ；门控部分（门开关及行李厢开关） ；报警部分（喇叭，爆闪灯） ；遥控器。 主机部分包含单片机，电源，以及一些模块和逻辑电路。感应侦测部分主要是传感器，如震动，声音传感器。门控部分是检测
4、车门和尾箱门的传感器。报警部分主要就是喇叭。遥控器加上上面 4 个部分就组成了整个双向电子式汽车防盗系统。 二、主机部分设计 主机的硬件设计。主机需要放置在车内，主要包含辅助电源，控制器，报警模块，传感器模块和高频模块五个模块构成，再加上遥控器就可以进行工作了。系统框架图如下图 1 所示： 图 1 主机控制器中央处理单元采用单片机 LPC900，主要处理事件为：接3收传感器信号；触发报警模块；接收和发送遥控器信号；LPC900 单片机是由 PHILIPS 公司生产的一款基于 80C51 内核的高速，低功耗 Flash 单片机，集成了字节方式的 I2C 总线，SPI 接口，UART 通讯接口，实
5、时时钟，A/D 转换器，ISP/IAP 在线编程和远程编程方式等一系列有特色的功能部件。这些部件节省了很多外围电路设计，有效地控制了成本。 辅助电源为 12V 输入，由于 LPC900 单片机的工作电压在 3.3V，所以输出为 3.3V，由 MC33269 芯片完成（800mA 稳压器） 。 报警模块主要是通过声音报警，由 RT0100 电路完成。RT0100 是一个可以产生单一报声的晶体电路，工作电压在 25V，CMOS 技术制造，内建 RC 震荡电路，低静态电流。 高频模块，即无线通讯模块，针对体积和成本的考虑，这里采用TDA5255 强大功能的低功耗的 FSK/ASK 单片收发器。工作频
6、段在433435Mhz。集成度很高，集成了 LNA，PA Mixer，Filters，Limiters，PD，PLL 等等模块。最大的优点是体积小。 传感器模块主要是边门检测和振动检测。后面将会详细介绍。 （一）传感器模块设计 传感器模块主要包括边门检测电路，振动检测电路。当车门被打开时或者汽车收到振动时（如被刮蹭）报警器将会被触发。 在各种报警触发时，均导致汽车喇叭报警 30 s，方向灯闪烁，甚至车辆熄火无法启动。等到 30S 报警完成后，防盗系统自动回到报警前的状态。若短时间内连续检测到同一传感器被触发，防盗系统只报警 5 min后自动停止报警。直到其他传感器被触发时重新检测所有检测点，此
7、时4如果仍然检测到同一传感器被触发，再次报警 5 min。 （1）边门检测电路。当主机处于警戒状态时，用边门检测电路检测边门是否被打开。若边门被无故打开，主机便进入报警状态触发报警。 检测电路如下图所示，A 点接边门，B 点接单片机信号。控制原理如下： 当边门关闭，由于二极管 D1 反向截止，B 点被充电至高电平。 当边门被打开，A 点变为低电平，二极管 D1 导通，继电器开关接地，C1 和 R2 组成的 RC 电路迅速放电，B 点被拉为低电平，向单片机产生一个低电平信号，单片机检测到电平转变，立即触发报警信号。 C2 的作用是过滤脉冲，避免误动作。二极管 D1 和继电器线圈组成泄放电路，当边
8、门被关上后，由于继电器线圈存在电感，通过 D1 将剩余电荷泄放。 图 2 （2）振动检测电路。在主机处于警戒状态时，振动检测电路用于检测外界干扰是否造成车身损坏，如汽车被刮蹭，撞击等等，若外界的干扰导致的车身振动超出门限值，主机进入报警状态触发告警。 电路图如下图 3 所示，其中 A 点接振动检测传感器，B 点接单片机。工作原理如下： 当检测到振动时，A 变为低电平，D11 导通，C3 和 R5 组成的 RC 电路通过 D11 迅速放电，使得 B 点迅速翻转为低电平。 因为 C3 两端电压不能跳变，所以利用此特性将振动产生的低电平毛刺脉冲过滤（未达到门限值） ，确保准确检测振动跳变信号。 图
9、3 5（二）报警模块设计 RT0100 是一个可以产生单一报声的晶体电路，工作电压在25V，CMOS 技术制造，内建 RC 震荡电路，低静态电流。1，2 脚是振荡电路接口，3，脚控制 7，8 脚频率的输出，4 脚为接地端，7，8 报警信号频率输出端，可以接二个报警源，6 脚电源，并通过单片机的引脚 SP来控制。电路如下图 4： 图 4 报警输出模块除了简单的喇叭跟车灯的声光报警外，还采用了熄火输出控制电路。当主机处于报警状态时，使车辆熄火，无法启动。 电路图如下图所示，其中 A 点接熄火输出控制器，B 点接单片机。工作原理如下： 当单片机输出高电平时，三极管 Q5 导通，A 点变为高电平，产生
10、熄火输出信号，汽车无法启动。 三极管 Q3 起到分流保护作用。当三极管 Q5 射极电流超过上限时，Q3 就会自动导通，避免 Q5 因过流而导致损坏。压敏电阻 RU4 起到保护Q3 和 Q5 作用。 图 5 三、遥控器硬件设计 遥控器的设计采用 LPC900 单片机作为主控芯片。负责整个系统的信号编码，解码，接收和发送信号，和外围电路控制，以及与发射接收模块 TDA5255 的通讯等等。 按键作为主控输入，响应优先级最高，其次是主机的报警信号，响6应优先级次高，并且实时检测报警信号。 遥控器部分由单片机、无线收发模块、辅助电源、按键、报警模块组成。以 LPC900 作为核心器件控制周围的各模块运
11、行。以 TDA5255 为核心的无线收发模块，接收主机传来的数据并转发给 LPC900 进行处理。遥控器部分的系统框图如下图 6 所示。 图 6 无线收发模块由天线、高频发送、高频接收、TDA5255 四部分组成。TDA5255 芯片是德国 Infineon 公司生产的有着强大功能的低功耗的FSK/ASK 单片收发芯片，工作在 433435 MHz 频段，具有 FSK/ASK 调制和解调功能。集成度高，有完整的 VCO（压控振荡器）和 PLL（锁相环）合成器、FSK 调制器、RSSI 的限制器、FSK 解调器、数据滤波器、数据分割器等，减少了外围电路的设计。更重要的是该芯片具有节电模式功能，可
12、通过不同方式设置节电模式，符合遥控器低功耗的要求。电源原理如下图 7： 图 7 四、系统软件设计 系统的软件设计包含主机软件和遥控器软件二个部分。都以 C 语言编写。 （一）主机软件设计 主机的软件部分采用前后台系统。软件处理事件主要包括无线数据的传输、数据的解析和处理、传感器检测、和报警处理四部分组成。 总体的流程框图如下图 8 所示。 7图 8 接收和处理数据： 当接收到数据后需要判断是当前接收的数据帧是否为有效数据。那么首先每个主机会对应自己的遥控器 ID，先会识别是否是对应 ID 的数据，如不是则会丢掉数据帧。然后在数据帧的最后又 CRC8 校验，如有校验失败也会丢掉数据帧。如下图 9
13、 所示： 图 9 数据处理时会根据数据或命令类型来进行处理，如下图 10 所示： 图 10 （二）遥控器软件设计 遥控器的接口如下图 11： 图 11 遥控器的软件部分，按键响应具有最高优先级，数据接收为次优先级，除了数据的传输、报警、按键设防、解除等功能外，还需要有音乐产生、低电压检测、低功耗控制、信号强度检测等附加功能。软件设计流程图如下图 12 所示。 图 12 五、结语 本系统以单片机为主控件，采用自定义的通信协议，实现主机与遥控器间的半双工通信，从而达到了防盗报警的功能。遥控器控制主机的状态，可与主机同步报警；主机可检测多个触发源实现主机自身和遥控器远程报警，并能完成遥控器设定的车门自动上下锁、报警自动恢复、8报警紧急解除等功能。 通过本文的介绍，应该了解了汽车防盗器设计的原理，此类设计是现代汽车防盗器的主流，在性能和功能上满足了大部分车主的需求，在成本和价格上低廉，具有高性价比。
