自行車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

自行車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)AbstractWiththedevelopmentofthetimes,theconceptofenvironmentalprotectionandtheconceptofsustainabledevelopmentaredeeplyrootedinpeople'shearts.Bicyclesarenotonlyoneofthepreferredmeansoftransportationforpeople,butalsoatoolforhumansportsandfitness,competitivesports,entertainmentandentertainment.BicycleswithbicyclecoststhathavenotbeenstolenhavealwaysbeenoneofthemoreseriouspublicsecurityincidentsinChina.Thetraditionalbicycleanti-theftsystemnolongermeetspeople'sbicycleanti-theftrequirements.Graduationdesignisbasedonasingle-chipcomputer,sensortechnologyandC-languagetechnology.Thedesignoftheanti-theftsystemandtherealizationofthebicycle'sknowledgedesignaremainlythroughtheuseofmodulardesignmethodsbasedonfunctionalrequirements.Thisgraduationdesignpapercontainsthreemainaspects:1.Investigatethedevelopmentstatusofthebicycleanti-theftsystem,refertothedocumentsrelatedtothebicycleanti-theftsystem,andconductdetailedanalysisandcomprehensivedescriptionofthecollecteddocuments.2,demandanalysisAccordingtothefunctionandrelatedcharacteristicsofthebicycleanti-theftsysteminuse,setthegoalofbicycleanti-theftsystemdesign,developthedesignofbicycleanti-theftsystem.Accordingtothebicycledesignspecificallydesignedasahardwarecircuitsystemanti-theftsystem,theprogramwillbeprogrammedaccordingtothefunction,andfinallythecombinedsoftwareandhardwarecircuitswillbetested.Keywords:Bicycle,anti-theftsystem,singlechipmicrocomputer,sensortechnology

目錄2983_WPSOffice_Level11緒論 628718_WPSOffice_Level21.1研究背景 610077_WPSOffice_Level21.2研究現(xiàn)狀 613431_WPSOffice_Level21.3課題意義 84712_WPSOffice_Level12相關(guān)技術(shù)介紹 920807_WPSOffice_Level22.1單片機(jī)技術(shù) 94419_WPSOffice_Level32.1.1單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展史 91906_WPSOffice_Level32.1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 916050_WPSOffice_Level22.2傳感器技術(shù) 1022268_WPSOffice_Level32.2.1傳感器的定義和組成 1029101_WPSOffice_Level32.2.2傳感器的分類和基本特性 1024034_WPSOffice_Level22.3C語(yǔ)言 1128569_WPSOffice_Level22.4本章小結(jié) 1221988_WPSOffice_Level13系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1213663_WPSOffice_Level23.1需求分析 1229132_WPSOffice_Level33.1.1功能性需求分析 1213854_WPSOffice_Level33.1.2非功能性需求分析 137626_WPSOffice_Level23.2系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì) 139358_WPSOffice_Level23.3各功能模塊框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì) 15990_WPSOffice_Level33.3.3報(bào)警模塊 1517481_WPSOffice_Level23.4本章小結(jié) 1631848_WPSOffice_Level14硬件電路設(shè)計(jì) 1627287_WPSOffice_Level24.1控制單元模塊 165203_WPSOffice_Level34.1.1控制單元模塊的選用 1621112_WPSOffice_Level34.1.2STC89C51單片機(jī)主要特性： 1723923_WPSOffice_Level34.1.3STC89C52單片機(jī)引腳功能簡(jiǎn)單介紹： 1817905_WPSOffice_Level24.2預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊 208983_WPSOffice_Level34.2.1預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊工作原理： 2128406_WPSOffice_Level34.2.2預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊選用 2111224_WPSOffice_Level34.2.3MPU-6050加速度傳感器工作原理及相關(guān)特性 2229792_WPSOffice_Level34.2.3GY-521型MPU-6050加速度傳感器引腳功能： 2315147_WPSOffice_Level24.3報(bào)警信號(hào)觸發(fā)模塊 2427599_WPSOffice_Level34.3.1報(bào)警觸發(fā)模塊工作原理 2422598_WPSOffice_Level34.3.2報(bào)警信號(hào)觸發(fā)模塊的選用 2512140_WPSOffice_Level34.3.3SW-18010P工作原理及相關(guān)特性 2519788_WPSOffice_Level34.3.4LM393電壓比較器工作原理及相關(guān)特性 2624291_WPSOffice_Level24.4無線收發(fā)模塊 28

1緒論防盜系統(tǒng)是民眾對(duì)于財(cái)產(chǎn)保護(hù)的重要工具，隨著科技的發(fā)展，防盜系統(tǒng)也在不斷地更新和變化。自行車防盜系統(tǒng)應(yīng)圍繞著時(shí)代的變化和用戶的需求來設(shè)計(jì)。本章主要就自行車防盜系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和研究背景進(jìn)行闡述，通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)和資料的查閱，作出以下三點(diǎn)綜述。1.1研究背景及意義自1790年以來，自行車一直是人類最實(shí)用的代步工具之一，可以說人類的發(fā)展如此之迅速，離不開自行車的幫助。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，自行車不再僅僅只是代步的工具，它可以是人類環(huán)保出行的一種選擇，可以是人類健身的一種工具，可以是競(jìng)技體育的一種方式?？梢哉f，自行車行業(yè)仍處在蓬勃發(fā)展的階段。隨著自行車行業(yè)的發(fā)展，自行車的造價(jià)也開始有了變化，從最便宜的幾十元到最貴上千萬的自行車都有。由于自行車存在一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，常常有不法分子下對(duì)自行車實(shí)行盜竊或惡意破壞，嚴(yán)重危害了人民群眾的財(cái)產(chǎn)安全。由此，針對(duì)這類行為，自行車防盜系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代。本次畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)綜合傳統(tǒng)自行車防盜系統(tǒng)和新型自行車防盜系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，取其精華，去其糟粕。意在設(shè)計(jì)出一款能高效預(yù)防自行車的盜竊行為、又不對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生太大影響的防盜報(bào)警器。該產(chǎn)品制作成本低、適用范圍廣，能有效地推廣給廣大自行車使用者。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自行車是我國(guó)獨(dú)具特色的個(gè)體交通方式，幾乎家家戶戶都有一輛以上的自行車，自行車有著使用方便、靈活、成本低、能耗低、無污染的特點(diǎn)，雖然說隨著時(shí)代的更新?lián)Q代，居民的生活水平提高、城市的用地空間擴(kuò)大和城市的公共交通事業(yè)快速發(fā)展，在我國(guó)一些比較發(fā)達(dá)的城市的自行車使用比例已經(jīng)下降，以廣州市為例，據(jù)廣州市城市交通規(guī)劃院最新一輪的統(tǒng)計(jì)顯示，仍有10.91%的居民選擇使用自行車出行。自行車防盜一直被人們所重視，傳統(tǒng)的靠一把鎖鎖住自行車已經(jīng)不再是最可靠的防盜方式。據(jù)中國(guó)新聞網(wǎng)報(bào)道，近幾年的統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)每年被盜的自行車高達(dá)四百萬輛，造成超過二十億元的經(jīng)濟(jì)損失，約有九成的家庭都有過自行車被盜的情況，自行車盜竊案已經(jīng)成為危害社會(huì)安定的重要治安案件，因此，提高自行車的防盜系統(tǒng)不但有利于維護(hù)人民的財(cái)產(chǎn)安全，而且還能提高人民的生活質(zhì)量，維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定。常見的自行車防盜系統(tǒng)主要有以下幾種：老式自行車防盜系統(tǒng)老式自行車防盜系統(tǒng)主要是依靠各式各樣的鎖身來進(jìn)行防盜，通過金屬鑰匙打開鎖芯。在這類防盜系統(tǒng)上做的品牌比較好的如：金砣、安邦、通用等，價(jià)格一般在15-200元不等。這類防盜系統(tǒng)約占70%左右市場(chǎng)份額，防盜效果一般。優(yōu)點(diǎn)：無法被當(dāng)今的電子設(shè)備操控，一旦啟動(dòng)防盜系統(tǒng)，只能用鑰匙解除防盜系統(tǒng)。缺點(diǎn)：鎖芯不能防撬，鑰匙易被仿制，鎖身易被破壞。隨著科技發(fā)展，各式各樣的撬鎖工具層出不窮，僅有少部分的鎖芯是不易被撬開的，金屬的鎖身也很容易被破壞，而開鎖的金屬鑰匙在路邊的五金店就能配制，一旦丟失，防盜系統(tǒng)基本失效?，F(xiàn)代自行車防盜系統(tǒng)現(xiàn)代自行車防盜系統(tǒng)可以利用無線電、藍(lán)牙、隨機(jī)密碼等控制鎖的開關(guān)，可以防止金屬鑰匙被復(fù)制。部分遙控鎖具有振動(dòng)傳感的功能，一旦車體受到撞擊或者晃動(dòng)，報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)聲以此震懾竊賊。這類防盜系統(tǒng)比較好的品牌主要有玥瑪、金锏、威臣等，價(jià)格普遍在100元以上，占據(jù)30%左右的市場(chǎng)份額，防盜效果比傳統(tǒng)的要好。優(yōu)點(diǎn)：功能多樣，提高了防盜的效果。缺點(diǎn)：信號(hào)易被屏蔽，常存在虛報(bào)或漏報(bào)的情況，噪聲污染大。RFID電子射頻自行車防盜系統(tǒng)這一類防盜系統(tǒng)主要應(yīng)用于小區(qū)、學(xué)校、寫字樓等有自行車停車場(chǎng)的區(qū)域。RFID識(shí)別技術(shù)又稱為電子標(biāo)簽，將其與門禁系統(tǒng)相結(jié)合，給每一輛自行車裝上專屬的“電子標(biāo)簽”。當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，每當(dāng)有裝了RFID芯片的自行車經(jīng)過時(shí)，RFID監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過無線接收裝置，接收RFID芯片發(fā)出的唯一的ID編號(hào)，通過監(jiān)控設(shè)備，可以很方便的掌握到每一輛自行車的出入情況。除此之外，每當(dāng)裝有RFID芯片的自行車進(jìn)入該裝置的工作范圍之內(nèi)的時(shí)候，射頻卡將自動(dòng)激活，并將相應(yīng)用戶信息傳入計(jì)算機(jī)終端并作出判斷。計(jì)算機(jī)將用戶信息與EEPROM中的檔案信息進(jìn)行核對(duì)，用戶需要在門禁系統(tǒng)的鍵盤上輸入檔案信息內(nèi)相應(yīng)的正確密碼，才能開啟門禁，如多次輸入錯(cuò)誤的密碼則會(huì)觸發(fā)報(bào)警。如果強(qiáng)制開門，會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警。優(yōu)點(diǎn)：用機(jī)器檢查的方式代替人工檢查，節(jié)省了人工成本，提高了防盜效果。缺點(diǎn)：對(duì)場(chǎng)地、空間有限制，由于屬于比較新興的技術(shù)，需要一定時(shí)間的宣傳和推廣。1.3研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文利用了將系統(tǒng)模塊化的方法，對(duì)自行車的防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。第一章主要簡(jiǎn)述了自行車的發(fā)展史和本次設(shè)計(jì)的研究目的，分析了國(guó)內(nèi)外自行車防盜系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了常見的幾類自行車防盜系統(tǒng)。第二章對(duì)本次設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、C語(yǔ)言編程進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。第三章介紹了本次系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)，其中包含了對(duì)系統(tǒng)功能性需求的分析和非功能性需求的分析，然后用文字結(jié)合流程圖的方式介紹了系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)。第四章主要介紹了每個(gè)模塊硬件電路的設(shè)計(jì)，其中包含了對(duì)元器件功能和工作參數(shù)的需求分析，介紹了元器件的使用方法和相關(guān)特性。然后，再將每個(gè)模塊組合在一起，對(duì)硬件電路原理圖進(jìn)行繪制，最后最后再根據(jù)原理圖進(jìn)行制版和元器件的焊接。第五章主要是講述了本次設(shè)計(jì)功能模塊的程序設(shè)計(jì)，其中介紹了程序開發(fā)的工具、程序的流程圖。然后按照功能需求，對(duì)主要功能模塊的編程進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。第六章主要介紹了本次自行車防盜系統(tǒng)的測(cè)試，并就測(cè)試結(jié)果對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善。2相關(guān)技術(shù)介紹本次防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，綜合了大學(xué)三年多所學(xué)過各類的知識(shí)，是對(duì)我大學(xué)的學(xué)習(xí)效果和實(shí)踐的一項(xiàng)檢驗(yàn)。在這次設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用了單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和C語(yǔ)言程序的設(shè)計(jì)。以下我就這三類技術(shù)的主要特點(diǎn)作相關(guān)介紹。2.1單片機(jī)技術(shù)單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)，它是由CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘部件的集成和I/O接口電路集成在一片集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。在開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，先對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，常用AltiumDesigner或Protel99SE進(jìn)行原理圖的繪制，利用Proteus來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件仿真。設(shè)計(jì)準(zhǔn)確無誤后，可根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)PCB版圖，制作系統(tǒng)的電路板并裝配焊接相關(guān)元器件。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，使用μVision開發(fā)平臺(tái)編寫程序，經(jīng)過編譯后生成可執(zhí)行的目標(biāo)程序，再將目標(biāo)程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)，運(yùn)行程序觀察執(zhí)行效果。根據(jù)執(zhí)行效果對(duì)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，制版并寫入程序繼續(xù)執(zhí)行并修改設(shè)計(jì)，直至執(zhí)行效果達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。2.2傳感器技術(shù)傳感器是一種檢測(cè)裝置，用來檢測(cè)相應(yīng)的被測(cè)量，并能將檢測(cè)到的信息按照一定的規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需的信息輸出。傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，大部分的傳感器由敏感元件、傳感元件和測(cè)量轉(zhuǎn)換電路三部分組成。圖2.2傳感器組成框圖傳感器的種類有很多，按被測(cè)量分類可以分為：加速度、溫度、壓力、位移、力、力矩、振動(dòng)等傳感器。按測(cè)量的原理分類又可分為電容、電阻、電感、光柵、熱電偶、超聲波等傳感器。判斷傳感器好壞的相關(guān)特性主要有：靈敏度、分辨力、延遲誤差、線性度、穩(wěn)定度等。2.3C語(yǔ)言在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)之前，需選用一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言作為工具。C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)很多，它的數(shù)據(jù)類型豐富，對(duì)語(yǔ)法限制不嚴(yán)格，使用起來靈活方便，應(yīng)用層面廣，且實(shí)現(xiàn)能力強(qiáng)，程序執(zhí)行效率高。因此，自20世紀(jì)90年代開始，在全世界受到廣泛的普及和推廣。C語(yǔ)言是一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言包含37個(gè)關(guān)鍵字、9種控制語(yǔ)句，該語(yǔ)言書寫形式自由，是一種比較容易上手學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。C語(yǔ)言的控制語(yǔ)句具有結(jié)構(gòu)化，用函數(shù)作為程序的模塊單位，可以使程序具有模塊化的優(yōu)點(diǎn)。2.4本章小結(jié)本章主要講述了關(guān)于本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用的三項(xiàng)技術(shù)，單片機(jī)的高度集成化有利于減小防盜系統(tǒng)的體積，高可靠性的運(yùn)算能力在實(shí)際應(yīng)用中保障了系統(tǒng)對(duì)于自行車狀況的判斷和險(xiǎn)情的發(fā)送。傳感器可以有效地感應(yīng)外界對(duì)于系統(tǒng)的影響。C語(yǔ)言程序的模塊化和強(qiáng)大的運(yùn)算有利于對(duì)系統(tǒng)模塊化的控制，對(duì)于語(yǔ)法的要求低有利于我在軟件設(shè)計(jì)時(shí)的編寫。3系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)自行車防盜系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案是根據(jù)其的功能和設(shè)計(jì)要求，從全局的角度，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)而進(jìn)行整體方面的設(shè)計(jì)，主要由兩個(gè)最小電路系統(tǒng)組成，其中包括控制單元模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊、按鍵模塊、無線收發(fā)模塊、聲光報(bào)警模塊、無線收發(fā)模塊等。本章就系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)和各個(gè)功能模塊框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)作簡(jiǎn)短的介紹。3.1需求分析3.1.1功能性需求分析用戶可手動(dòng)設(shè)置報(bào)警器的布防或撤防，也可以通過無線遙控器對(duì)報(bào)警器進(jìn)行設(shè)防和撤防。工作狀態(tài)下的自行車防盜系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)對(duì)自行車的安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)安全狀態(tài)及時(shí)做相應(yīng)的回應(yīng)，其中安全狀態(tài)應(yīng)分為無盜竊情況、無盜竊情況但系統(tǒng)受到外界的干擾、自行車處于被盜情況：自行車無盜竊情況：系統(tǒng)工作在布防狀態(tài)，控制單元能實(shí)時(shí)接收來自信號(hào)觸發(fā)模塊輸出的信號(hào)。此時(shí)自行車防盜系統(tǒng)應(yīng)處在低功耗狀態(tài)，保證電源能持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作。自行車無盜竊情況但自行車受到外界干擾（如挪車或不小心受到碰撞）：預(yù)警防盜系統(tǒng)檢測(cè)到異常信號(hào)，通過相應(yīng)的信號(hào)處理電路，向控制單元模塊輸出預(yù)警信號(hào)，報(bào)警模塊工作，發(fā)出預(yù)警鈴聲提醒干擾源。在自行車停止受到外界干擾后，預(yù)警防盜系統(tǒng)能及時(shí)向控制單元模塊輸出解除預(yù)警信號(hào)，系統(tǒng)恢復(fù)到布防工作狀態(tài)。自行車處于被盜情況：預(yù)警防盜系統(tǒng)和加強(qiáng)警示防盜系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)檢測(cè)到異常信號(hào)，通過相應(yīng)的信號(hào)處理電路，向控制單元模塊輸出報(bào)警信號(hào)，兩個(gè)報(bào)警器模塊同時(shí)工作，發(fā)出預(yù)警鈴聲和加強(qiáng)警示的鈴聲，警示燈閃爍以加強(qiáng)震懾效果。如報(bào)警時(shí)間過后仍處于被盜的情況下，系統(tǒng)應(yīng)重復(fù)工作直至系統(tǒng)恢復(fù)到盜竊情況被消除。3.1.2非功能性需求分析安全性安全性是任何一個(gè)防盜系統(tǒng)的首要要求。從硬件上分析：由于自行車屬于簡(jiǎn)單機(jī)械組成的結(jié)構(gòu)化物體，車體上可安裝防盜系統(tǒng)的部位較少，且安裝面積較小。因此，在進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，隱蔽性是本防盜系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。防盜系統(tǒng)應(yīng)做到電路設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)、模塊高度集成化，減小產(chǎn)品的體積，方便系統(tǒng)的安裝和提高系統(tǒng)的安全性。其次是控制單元模塊應(yīng)有高可靠性、不易被篡改的特性，無線收發(fā)模塊應(yīng)有獨(dú)立的解碼方式和較高的抗干擾性，減少防盜系統(tǒng)被破譯的可能性。從軟件上分析：在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，除了要滿足用戶對(duì)系統(tǒng)的使用需求之外，還應(yīng)考慮到數(shù)據(jù)在被意外破壞時(shí)，能及時(shí)的恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。工作溫度自行車防盜系統(tǒng)應(yīng)圍繞著自行車的使用環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同地區(qū)的用戶使用自行車的環(huán)境也有所不同，有的地區(qū)氣溫高，有的地區(qū)氣候寒冷，有的長(zhǎng)期工作在烈日底下，由于陽(yáng)光的照射系統(tǒng)的溫度會(huì)有所升高。因此，在選用各個(gè)模塊的元件時(shí)，應(yīng)首選工作溫度范圍廣的元器件。工作狀態(tài)由于自行車屬于代步工具，移動(dòng)是自行車使用的主要方式。不同的地區(qū)所工作的地理環(huán)境不同，裝在自行車上的防盜系統(tǒng)常常會(huì)因?yàn)槁访娌黄交蛐熊嚨氖鹿识蝿?dòng)或撞擊。因此，在選用各個(gè)模塊的元件時(shí)，應(yīng)選擇穩(wěn)定度高的元器件，減少因外界影響而造成系統(tǒng)的異常工作。經(jīng)濟(jì)可行性由于現(xiàn)在大部分的自行車主要還是起代步的作用，大多數(shù)自行車的價(jià)值在1000元以內(nèi)。因此，除在軟件開發(fā)上所用的人力成本外，在硬件電路的設(shè)計(jì)上，應(yīng)選用性價(jià)比較高的元器件，同時(shí)需保障系統(tǒng)高效率的工作，提高產(chǎn)品的吸引力。3.2系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)本次自行車防盜系統(tǒng)由兩個(gè)不同防盜報(bào)警系統(tǒng)組成，框架結(jié)構(gòu)主要如下：圖3.1預(yù)警防盜系統(tǒng)流程框圖這個(gè)防盜報(bào)警器主要起到預(yù)警的作用，其中單片機(jī)作為控制單元模塊，加速度傳感器作為信號(hào)觸發(fā)模塊，蜂鳴器和發(fā)光二極管作聲光報(bào)警器模塊。手動(dòng)啟動(dòng)防盜報(bào)警器，進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)，當(dāng)自行車受到移動(dòng)或者振動(dòng)時(shí)，加速度傳感器感受到任意一方向上的加速度信號(hào)，將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳入控制單元模塊，控制單元模塊經(jīng)過數(shù)據(jù)的組織和處理，判斷是否屬于警情，如屬于警情，輸出數(shù)字信號(hào)觸發(fā)報(bào)警器模塊，報(bào)警器模塊發(fā)出相應(yīng)的警鳴，以此震懾竊賊，保護(hù)自行車。一旦自行車停止移動(dòng)或者振動(dòng)，信號(hào)觸發(fā)模塊輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)給控制單元模塊，控制單元在讀取該信號(hào)后，輸出數(shù)字信號(hào)解除報(bào)警模式，聲光報(bào)警模塊停止播放警鳴。做到自行車動(dòng)即觸發(fā)報(bào)警，自行車停即停止報(bào)警。圖3.2強(qiáng)警防盜系統(tǒng)流程圖這個(gè)防盜報(bào)警器主要起到加強(qiáng)警示的作用，其中包含控制單元模塊，采用無線遙控套件作為無線收發(fā)模塊，振動(dòng)傳感器作為信號(hào)觸發(fā)模塊。與傳統(tǒng)的報(bào)警器不同的是，新增獨(dú)立的按鍵模塊，可用于手動(dòng)設(shè)置報(bào)警器的狀態(tài)，指示燈模塊選用不同顏色的發(fā)光二極管，顯示報(bào)警器的狀態(tài)，蜂鳴器和發(fā)光二極管作為聲光報(bào)警器模塊。當(dāng)控制單元模塊收到無線收發(fā)模塊或獨(dú)立按鍵模塊發(fā)出的預(yù)警信號(hào)后，指示燈模塊啟用，顯示系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)，一旦振動(dòng)感應(yīng)模塊感受到系統(tǒng)振動(dòng)，彈簧開關(guān)接通電路，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，觸發(fā)聲光報(bào)警模塊，聲光報(bào)警模塊的報(bào)警狀態(tài)會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，一段時(shí)間內(nèi)若沒有接收到振動(dòng)信號(hào)或手動(dòng)取消報(bào)警狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)取消報(bào)警，恢復(fù)到預(yù)警狀態(tài)。做到自行車若受到較明顯振動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)持續(xù)一段時(shí)間的報(bào)警。3.3本章小結(jié)本章首先介紹了防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所要達(dá)到的功能和特點(diǎn)，并以此作相關(guān)方面的需求分析。接著主要就本次防盜系統(tǒng)的框架體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了從總體到局部的詳細(xì)介紹，然后介紹了系統(tǒng)的搭建和各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)方式，為后面系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)規(guī)劃好流程。4硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)本章對(duì)本次防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹，其中包含了對(duì)各模塊的功能及實(shí)現(xiàn)方法的介紹，對(duì)各個(gè)模塊的元件的選用。然后介紹了系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)和原理圖的繪制，最后再根據(jù)原理圖進(jìn)行制版和元器件的焊接。4.1控制單元模塊4.1.1控制單元模塊的選用根據(jù)系統(tǒng)的需求，本次設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)，該單片機(jī)具有高速處理能力，能同時(shí)處理多個(gè)模塊傳來的各類信號(hào)。該單片機(jī)芯片有著較高的加密性，無法直接被解密。STC89C52單片機(jī)高度集成化了運(yùn)算和處理所需的元件，選用的PDIP-40型封裝的尺寸長(zhǎng)度為52.32mm、寬度可調(diào)節(jié)，最寬僅為17.53mm、厚度為4.83mm，很大程度地減小了系統(tǒng)的體積。該單片機(jī)的抗干擾能力強(qiáng)，即使在電源抖動(dòng)的情況下也能保證正常的工作，能避免因自行車在騎行時(shí)常會(huì)受到晃動(dòng)或者撞擊而造成控制單元模塊停止工作，導(dǎo)致系統(tǒng)的失效。本次防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用了STC公司生產(chǎn)的51系列單片機(jī)作為控制單元模塊的主要芯片。下面就該芯片的主要功能和性能參數(shù)作相關(guān)介紹：4.1.2STC89C52單片機(jī)相關(guān)特性表4.1STC89C52單片機(jī)的主要特性型號(hào)內(nèi)核最高時(shí)鐘頻率HzFLASH程序存儲(chǔ)器字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器字節(jié)EEPROM字節(jié)優(yōu)先級(jí)定時(shí)器STC89C5280510-80M8K5122K+83型號(hào)工作電壓工作溫度數(shù)據(jù)指針串口UART中斷源STC89C523.4V-5.5V-40C°～80C°21ch8表4.2STC89C52單片機(jī)的主要特性實(shí)物見下圖：圖4.1STC89C52單片機(jī)實(shí)物圖封裝圖：圖4.2PDIP-40型封裝單片機(jī)引腳功能簡(jiǎn)單介紹：PDIP-40型封裝的STC89C52單片機(jī)是具有總線擴(kuò)展引腳功能的。各引腳功能在此作簡(jiǎn)單的介紹：表4.3單片機(jī)引腳功能引腳名引腳功能POP0P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（）。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2來自反向振蕩器的輸出。最小系統(tǒng)電路原理圖如下：圖4.3STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路4.2預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊設(shè)置預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊的主要是為了在自行車遇到盜竊情況時(shí)對(duì)竊賊起震懾作用。除此之外，如果能做到車動(dòng)即預(yù)警，車停即停止預(yù)警的效果，能減少對(duì)環(huán)境的噪聲污染，既能方便上班族將自行車停在辦公區(qū)域，又能方便學(xué)生將自行車停放在教學(xué)區(qū)域。因此，在選用傳感器時(shí)，應(yīng)選用靈敏度較高的傳感器。4.2.1預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊工作原理：通過加速度傳感器接收三維方向上的加速度信號(hào)Ma，并將該加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過前置放大器電路將電信號(hào)放大到所需的范圍，將電信號(hào)傳入信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路改善電信號(hào)的信噪比后傳入A/D轉(zhuǎn)換電路，通過A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)），輸入控制單元模塊進(jìn)行組織和運(yùn)算處理。如圖4.4所示：圖4.4預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊流程圖4.2.2預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊選用根據(jù)系統(tǒng)的需求，預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊選用的傳感器應(yīng)能多方向、高精度的對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量。因此，本次預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊選用了MPU-6050加速度傳感器，該傳感器為電容式傳感器，芯片內(nèi)部整合了三軸陀螺儀、三軸加速度器，可用于角速度或加速度的檢測(cè)，精確率高，應(yīng)用范圍廣。本次選用GY-521型的MPU-6050加速度傳感器，其中模塊長(zhǎng)度為20.5mm，寬度為15.5mm，厚度為1.5mm。該模塊在作加速度計(jì)使用時(shí)，省電模式下，運(yùn)作電流為20μA。正常工作下，運(yùn)作電流為350μA。模塊的高度集成化和超低功耗能滿足本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)需求。下面就其作為三軸加速度傳感器的相關(guān)特性及參數(shù)作介紹：4.2.3MPU-6050加速度傳感器工作原理及相關(guān)特性工作原理：MPU-6050加速度傳感器屬于電容式傳感器，電容式傳感器一般使用了彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，其工作原理主要是依靠質(zhì)量塊在受到加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊與固定電極之間的間隙發(fā)生改變，進(jìn)而使元件的電容值發(fā)生改變。由于這個(gè)結(jié)構(gòu)，電容式傳感器的靈敏度比其他類型的加速度傳感器要高，且受溫度的影響小。主要特性：型號(hào)工作電壓工作溫度加速度全感測(cè)量范圍通信方式MPU-60503V-5V-40C°～85C°2g、4g、8g、16g標(biāo)準(zhǔn)ICC通信協(xié)議表4.4MPU-6050加速度傳感器主要特性實(shí)物圖如下：圖4.5GY-521型MPU-6050加速度傳感器實(shí)物圖封裝圖如下：圖4.6MPU6050封裝圖邏輯結(jié)構(gòu)：圖4.7MPU-6050邏輯結(jié)構(gòu)GY-521引腳功能：表4.5加速度傳感器模塊引腳功能引腳名功能VCC接電源正極GND接電源負(fù)極SCL接單片機(jī)I/O口（根據(jù)程序定義接，ICC通信）SDA接單片機(jī)I/O口（根據(jù)程序定義接，ICC通信）XDA接外圍傳感器（一般不接，直接懸空）XDL接外圍傳感器（一般不接，直接懸空）AD0接地線Vcc由MPU硬件地址決定INT外部中斷預(yù)警信號(hào)觸發(fā)原理圖如下：圖4.8預(yù)警信號(hào)觸發(fā)模塊原理圖4.3強(qiáng)警信號(hào)觸發(fā)模塊設(shè)置強(qiáng)警信號(hào)觸發(fā)模塊的主要目的是為了當(dāng)自行車真正存在被盜竊的情況時(shí)（如車體存在明顯晃動(dòng)或受到外力作用影響大），才需要對(duì)控制單元模塊輸出警報(bào)信號(hào)，加強(qiáng)對(duì)竊賊的警示作用。因此，在選用檢測(cè)裝置的元器件時(shí)，可以不用選用靈敏度特別高的元件，降低產(chǎn)品的制作成本。4.3.1強(qiáng)警信號(hào)觸發(fā)模塊工作原理強(qiáng)警信號(hào)觸發(fā)模塊選用防盜報(bào)警器常用的振動(dòng)開關(guān)作為信號(hào)的觸發(fā)源。振動(dòng)開關(guān)在系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，為開路狀態(tài)。當(dāng)該系統(tǒng)受到外力觸碰而達(dá)到相應(yīng)的振動(dòng)力時(shí)，或當(dāng)系統(tǒng)的移動(dòng)速度達(dá)到適當(dāng)?shù)碾x心力時(shí)，振動(dòng)開關(guān)閉合。當(dāng)外力消失、移動(dòng)速度為0時(shí)，開關(guān)恢復(fù)為開路狀態(tài)。但振動(dòng)開關(guān)輸出的電壓或電流信號(hào)不能作為直接輸入控制單元模塊的數(shù)字信號(hào)，將振動(dòng)傳感器跟電壓比較器相連接，電位比較器將輸入的模擬信號(hào)與固定的參考電壓相比較，輸出相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，即將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被控制單元處理的數(shù)字信號(hào)。如圖4.9所示：圖4.9振動(dòng)傳感器模塊流程圖4.3.2強(qiáng)警信號(hào)觸發(fā)模塊的選用根據(jù)系統(tǒng)的需求，選用SW-18010P振動(dòng)傳感器作為信號(hào)的觸發(fā)源，SW-18010P實(shí)際上是一個(gè)彈簧型的振動(dòng)開關(guān)，它是一種無方向性的振動(dòng)感應(yīng)開關(guān)，即任意角度受到震動(dòng)都可觸發(fā)開關(guān)。電壓比較器則選用高增益、寬頻帶的LM393電壓比較器。下面就兩個(gè)器件的相關(guān)特性及使用作介紹：4.3.3SW-18010P工作原理及相關(guān)特性工作原理：SW-18010P振動(dòng)開關(guān)又稱為彈簧開關(guān)，它的工作原理和組成結(jié)構(gòu)的電氣特性有很大的關(guān)系。由元件的結(jié)構(gòu)圖可見，在SW-18010P振動(dòng)開關(guān)內(nèi)部有一個(gè)金屬?gòu)椈?，?dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧與接片斷開，開關(guān)處于為開路狀態(tài)。當(dāng)該系統(tǒng)受到外力觸碰而達(dá)到相應(yīng)的振動(dòng)力時(shí)，或當(dāng)系統(tǒng)的移動(dòng)速度達(dá)到適當(dāng)?shù)碾x心力時(shí)，金屬?gòu)椈膳c導(dǎo)電接腳瞬間導(dǎo)通，開關(guān)處于通路狀態(tài)。當(dāng)外力消失、移動(dòng)速度為0時(shí)，開關(guān)恢復(fù)為開路狀態(tài)。主要特性：表4.7SW-18010P主要特性型號(hào)工作電壓工作溫度工作電流SW-18010P12V-25C°～100C°2mA實(shí)物圖：圖4.10SW-18010P實(shí)物圖圖4.11SW-18010P封裝圖4.3.4LM393電壓比較器工作原理及相關(guān)特性工作原理：LM393是集成雙電壓比較器，輸出部分為集電極開路輸出、發(fā)射機(jī)接地的NPN輸出晶體管，獨(dú)立使用外接電阻，實(shí)現(xiàn)“線或”功能，即只要將輸入的模擬信號(hào)與固定的參考電壓相比較，比較器1或比較器2其中一路的輸出為高電平時(shí)，輸出的二值信號(hào)為高電平。主要特性：表4.8LM393主要特性型號(hào)工作電壓工作溫度工作電壓兼容邏輯系統(tǒng)LM-3931V～18V0～70C°0.4mATTL、ECL、DTL、MOS、CMOS功能框圖：圖4.12LM393結(jié)構(gòu)框圖引腳功能說明：表4.9LM393引腳功能引出端序號(hào)符號(hào)功能1OUTA輸出A2INTA-反向輸入A3INTA+同向輸入A4GND接地端5INTB+同向輸入B6INTB-同向輸出B7OUTB輸出B8Vcc電源電壓實(shí)物圖：圖4.13LM393實(shí)物圖強(qiáng)警信號(hào)觸發(fā)模塊原理圖如下：圖4.14強(qiáng)警信號(hào)觸發(fā)模塊原理圖4.4無線收發(fā)模塊設(shè)置無線收發(fā)模塊的目的主要是控制防盜系統(tǒng)2的布防和撤防，方便用戶的使用，加強(qiáng)解鎖系統(tǒng)的防護(hù)能力。該模塊由遙控器發(fā)射模塊和解碼器接收模塊組成。4.4.1無線收發(fā)模塊工作原理從系統(tǒng)的安全性出發(fā)，首先要考慮外界環(huán)境對(duì)無線信號(hào)收發(fā)的影響，因此，采用編碼的方式對(duì)無線信號(hào)進(jìn)行收發(fā)。此外，考慮到自行車通常停放在自行車的停車區(qū)域，同一個(gè)停車區(qū)域內(nèi)可能會(huì)有多個(gè)不同的防盜系統(tǒng)，為保證本系統(tǒng)的無線收發(fā)模塊的使用不受其它系統(tǒng)的無線信號(hào)影響，該模塊應(yīng)有獨(dú)立的編碼和解碼方式。無線發(fā)送模塊用于發(fā)送布防信號(hào)和撤防信號(hào)，該模塊主要由編碼芯片和對(duì)應(yīng)的發(fā)射電路組成，如下圖4.15所示：圖4.15無線發(fā)送模塊流程圖無線接收模塊用于接收遙控器發(fā)出的布防和撤防信號(hào)，該模塊主要由接收芯片和解碼電路組成。接收芯片在收到無線發(fā)送模塊輸出的布防或撤防信號(hào)后，通過解碼電路把接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，再將已解碼的數(shù)據(jù)傳送給控制單元模塊，控制單元模塊通過組織和處理，判斷該信號(hào)屬于哪一項(xiàng)功能，再輸出相應(yīng)的信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行布防或撤防的控制。功能如下圖4.16所示：圖4.16無線接收模塊流程圖4.4.2無線收發(fā)模塊的選用由于我對(duì)于無線通信類的知識(shí)了解并不多，為達(dá)到本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效果，選用了汽車安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見的SC2262和SC2272四路無線遙控套件作為無線收發(fā)模塊。該模塊用CMOS工藝制造，最大擁有12?位的三態(tài)地址管腳，可支持多達(dá)五十多萬種的編碼，安全性高。該模塊成本在十元左右，在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)算之內(nèi)。其中，SC2262芯片常用于無線信號(hào)的發(fā)射電路，SC2272芯片常用于無線信號(hào)的接收電路，下面就兩個(gè)芯片及電路的設(shè)計(jì)作相關(guān)介紹。4.4.3SC2262芯片工作原理及相關(guān)特性工作原理：SC2262芯片內(nèi)包含了四位數(shù)據(jù)信號(hào)和八位地址信號(hào)，不同的數(shù)據(jù)碼和地址碼可以完成超過五十多萬的編碼，編碼信號(hào)主要由地址編碼、數(shù)據(jù)編碼、同步編碼組成一個(gè)完整的碼字。按下無線發(fā)射模塊的其中一個(gè)按鍵，SC2262芯片通電，芯片內(nèi)部進(jìn)行編碼，編碼從輸出端Dout輸出，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。主要特性：表4.10SC2262主要特性型號(hào)工作電壓工作溫度工作電流SC22622V～15V-20C°～70C°0.02μA～0.3μA管腳圖：4.17SC2262管腳圖引腳功能：表4.11SC2262引腳功能引出端序號(hào)名稱功能1-8、10-13A0-A11地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“0”，“1”，“f”(懸空)7-8、10-13D0-D5數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉18Vcc電源正端（＋）9Vss電源負(fù)端（－）14TE編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效16OSC1振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率15OSC2振蕩電阻振蕩器輸出端17Dout編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）實(shí)物圖：圖4.18SC2262實(shí)物圖發(fā)射電路原理圖：圖4.19發(fā)射電路原理圖4.4.4SC2272芯片工作原理及相關(guān)介紹工作原理：SC2272芯片與配套的SC2262的當(dāng)前地址是一致的，SC2272在收到由SC2262發(fā)來的2幀以上的串行碼后，開始接收來自SC2262傳過來的編碼信號(hào)，編碼信息由Din口輸入，輸入的編碼波形被解譯成字碼，其中包含了地址編碼、數(shù)據(jù)編碼、同步編碼。當(dāng)接收部分SC2272的8位地址數(shù)據(jù)與發(fā)射部分的8位地址數(shù)據(jù)相同時(shí)，就會(huì)在SC2272的17腳輸出“1”，表示解碼成功，同時(shí)在4位數(shù)據(jù)位上輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，后續(xù)的輸出控制電路就根據(jù)解碼輸出的數(shù)據(jù)位。主要特性：表4.12SC2272主要特性型號(hào)工作電壓工作溫度工作電流SC2272-0.3V～15V-20C°～70C°0.02μA～0.3μA管腳圖：圖4.20SC2272管腳圖引腳功能：表4.13SC2272引腳功能引出端序號(hào)名稱功能1-8、10-13A0-A11地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“0”，“1”，“f”(懸空)，必須與2262一致，否則不解碼7-8、10-13D0-D5地址或數(shù)據(jù)管腳，當(dāng)作為數(shù)據(jù)管腳時(shí)，只有在地址碼與2262一致，數(shù)據(jù)管腳才輸出與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平，否則輸出為低電平，鎖存端只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換18Vcc電源正端（＋）9Vss電源負(fù)端（－）14Din數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來自接收模塊輸出端16OSC1振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率15OSC2振蕩電阻振蕩器輸出端17VT解碼有效確認(rèn)?輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）實(shí)物圖：圖4.21SC2272實(shí)物圖接收電路原理圖：圖4.22接收電路原理圖4.5報(bào)警電路模塊設(shè)置報(bào)警電路模塊主要為了在自行車的安全狀況出現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，以提醒影響源對(duì)于車況的影響，其中分為預(yù)警電路模塊和聲光報(bào)警電路模塊兩個(gè)模塊，分別起預(yù)警和加強(qiáng)警示的作用。4.5.1報(bào)警電路模塊工作原理報(bào)警電路模塊主要由預(yù)警電路模塊和強(qiáng)警報(bào)警電路模塊組成，兩個(gè)模塊的原理相近。在布防狀態(tài)下，控制單元模塊在接收到來自信號(hào)觸發(fā)模塊的異常信號(hào)后，通過數(shù)據(jù)的組織和處理，判斷該信號(hào)屬于報(bào)警信號(hào)還是取消報(bào)警信號(hào)，輸出電平信號(hào)給報(bào)警器模塊，報(bào)警器模塊相應(yīng)的作出報(bào)警或回到正常狀態(tài)。如圖4.23所示圖4.23報(bào)警模塊流程圖4.5.2報(bào)警電路模塊的選用及相關(guān)介紹本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)以體現(xiàn)報(bào)警效果為主，選用了電磁式有源蜂鳴器和發(fā)光二極管作為報(bào)警電路的主要元件，模擬了自行車在實(shí)際情況中安全狀況出現(xiàn)異常后的相關(guān)報(bào)警操作。由于這兩個(gè)元件比較常見，下面我就它們的工作原理和相關(guān)特性做簡(jiǎn)單介紹。4.5.3蜂鳴器蜂鳴器按結(jié)構(gòu)可分為壓電式和電磁式，按組成可分為有源式和無源式，蜂鳴器的工作原理是依靠振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。蜂鳴器的相關(guān)特性：表4.14蜂鳴器相關(guān)特性型號(hào)工作電壓工作溫度工作電流結(jié)構(gòu)類型蜂鳴器4V～8V-20C°～70C°30mA電磁式4.5.4發(fā)光二極管發(fā)光二極管又稱LED，是一種能將電能轉(zhuǎn)換為廣能的半導(dǎo)體，它的分類很多，可以按顏色、光面特征、結(jié)構(gòu)、發(fā)光強(qiáng)度、工作電流分類。由于它具有多樣性、制作成本低、光效高、功耗低、壽命高的優(yōu)點(diǎn)，已在全世界廣泛地被推廣和使用。發(fā)光二極管工作原理主要是利用內(nèi)部的半導(dǎo)體晶片在通電狀態(tài)下受到電流的作用，半導(dǎo)體晶片內(nèi)部的電子由N區(qū)被推向P區(qū)，在P區(qū)里的電子與空穴復(fù)合，以光子的形式發(fā)出能量。本次選用的發(fā)光二極管工作電壓為2.0V～2.2V，工作電流為20mA。4.5.5報(bào)警電路模塊原理圖報(bào)警電路原理圖：圖4.24預(yù)警電路模塊原理圖圖4.25聲光報(bào)警模塊原理圖4.6硬件電路的實(shí)現(xiàn)在完成對(duì)硬件電路整體的設(shè)計(jì)和主要功能元器件的選用后，選擇萬用板對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行組裝和焊接，下面主要展示了兩個(gè)防盜報(bào)警器的原理圖、實(shí)物圖和元件清單。4.6.1預(yù)警防盜報(bào)警器原理圖：圖4.26預(yù)警防盜報(bào)警器原理圖4.6.2強(qiáng)警防盜報(bào)警器原理圖：圖4.28強(qiáng)警防盜報(bào)警器原理圖實(shí)物圖：圖4.29強(qiáng)警防盜報(bào)警器實(shí)物圖元件清單：表4.16強(qiáng)警防盜報(bào)警器元件清單元件型號(hào)元件名稱元件標(biāo)號(hào)數(shù)量蜂鳴器蜂鳴器B1110uF電容C1120電容C2,C32D發(fā)光二極管D1,D2，D3,D4,D5,D62Relay-SPDT繼電器K11電源輸入U(xiǎn)SB接口P119012三級(jí)管Q1、Q222K電阻R1,R2,R3,R5,R8,R9,R11,R12810K電阻R4110K可調(diào)電位器R612.2M電阻R7,R102SW-PB按鍵S1,S2,S3,S4,4SW-18010P振動(dòng)傳感器V1,V22電源開關(guān)電源開關(guān)SW11PT2272無線模塊U11U1單片機(jī)U21LM393比較器U3112M晶振Y11STC89C52單片機(jī)U21不計(jì)人工成本，強(qiáng)警防盜系統(tǒng)制作的成本大約在25元左右。4.7本章小結(jié)本章主要就防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹，其中包含了對(duì)各模塊的功能及實(shí)現(xiàn)方法的介紹，對(duì)各個(gè)模塊的元件的選用。然后介紹了系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)和原理圖的繪制，最后再根據(jù)原理圖進(jìn)行制版和元器件的焊接。5程序的編程與實(shí)現(xiàn)本次防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于軟件功能方面的要求較低，主要選用了C語(yǔ)言進(jìn)行編程。下面就開發(fā)工具的選用和部分模塊的編程作介紹。5.1開發(fā)工具本次系統(tǒng)的編碼與實(shí)現(xiàn)選用了Keil_C51_μvesion4軟件作為開發(fā)工具，該軟件利用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，結(jié)合了大一時(shí)所學(xué)的C語(yǔ)言知識(shí)。軟件內(nèi)包含豐富的函數(shù)庫(kù)和功能強(qiáng)大的除錯(cuò)工具，適合我這種對(duì)編程不是特別熟練的使用者。軟件界面如下：圖5.1Keil_C51_uvision軟件界面5.2程序流程圖圖5.2預(yù)警系統(tǒng)流程圖圖5.3報(bào)警系統(tǒng)流程圖5.3主要功能模塊的編程由于整體程序的編程內(nèi)容較多，相關(guān)的元器件的接口定義和部分函數(shù)的調(diào)用在此不作介紹。下面介紹了本次系統(tǒng)主要功能的程序編程。5.3.1加速度傳感模塊初始化MPU6050:voidMPU6050_Init(void){ Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1,0x00); //解除休眠狀態(tài) Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV,0x07); Single_WriteI2C(CONFIG,0x06); Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG,0x18); Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG,0x01}對(duì)加速度傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)的合成：intGetData(ucharREG_Address){ charH,L; H=Single_ReadI2C(REG_Address); L=Single_ReadI2C(REG_Address+1); return(H<<8)+L;//合成數(shù)據(jù)}5.3.2獨(dú)立按鍵模塊獨(dú)立按鍵程序：voidkey_with(){ if(key_can==1) //按鍵緊急報(bào)警 { flag_alarm=1;//報(bào)警標(biāo)志位; } if(key_can==2)//布防按鍵 { flag_bufang=1; yellow=0;//打開黃燈 beep=0; delay_1ms(100); beep=1; delay_1ms(100); beep=0; delay_1ms(100); beep=1; delay_1ms(300); } if(key_can==3) //取消報(bào)警把變量清零 { beep=1; yellow=1;//關(guān)閉黃燈 relay=1;//關(guān)閉繼電器 } }5.3.3無線收發(fā)模塊無線收發(fā)模塊按鍵程序： if(pt2272_a==1) //按鍵緊急報(bào)警 { flag_alarm=1;//報(bào)警標(biāo)志位; } if(pt2272_c==1) //布防按鍵 { flag_bufang=1; yellow=0;//打開黃燈 beep=0; delay_1ms(100); beep=1; delay_1ms(100); beep=0; delay_1ms(100); beep=1; delay_1ms(300); } if(pt2272_b==1) { beep=1; yellow=1;//關(guān)閉黃燈 relay=1;//關(guān)閉繼電器 } if(pt2272_d==1) { flag_alarm=1;//報(bào)警標(biāo)志位; }}5.4.4報(bào)警功能模塊預(yù)警功能程序：if((GetData(ACCEL_XOUT_H)<-300)||(GetData(ACCEL_YOUT_H)<-300)||(GetData(ACCEL_ZOUT_H)<-300)){ BEEP=0;} else{ BEEP=1;} Delay_1ms(200)報(bào)警功能程序：flag_500ms++; if(flag_500ms>=250) { flag_500ms=0; if(flag_alarm==1) //報(bào)警 { flag_value++; if(flag_value>=60)//30秒 自行取消報(bào)警 { flag_alarm=0; } beep=~beep; //蜂鳴器報(bào)警 relay=0;//繼電器工作 }else { flag_value=0; beep=1;// } } if((zd1==0)||(zd2==0)) { flag_alarm=1; flag_value=0; //復(fù)位報(bào)警時(shí)長(zhǎng)0++60溢出值再置為0 } delay_1ms(2); }5.4本章小結(jié)本章主要就系統(tǒng)開發(fā)所用的開發(fā)工具和程序流程作相關(guān)介紹，根據(jù)程序的流程圖，對(duì)主要功能模塊的編程進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。6系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試是是將已設(shè)計(jì)好的硬件電路、編程好的程序組合在一起，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果與系統(tǒng)的功能需求作比較，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)與用戶需求不符或矛盾的地方，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，對(duì)硬件電路和程序編程進(jìn)行完善。保證設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品滿足用戶需求，提高成品的可靠性。預(yù)警報(bào)警器上電圖：圖6.1預(yù)警防盜報(bào)警器上電圖由圖可見，預(yù)警防盜報(bào)警器在上電后，LCD顯示