基于单片机实现汽车报警电路的设计

基于单片机实现汽车报警电路的设计

摘要人们安全意识的提高，汽车报警系统发挥的作用越来越重要，本课题设计了由单片机AT89S52作为中央控制单元的汽车报警系统，包括GSM网络汽车防盗报警、汽车倒车防撞报警、酒后驾车报警和汽车超速报警。介绍了各报警系统的工作原理，以及它们的各个功能。结果表明，该设计能最大限度的避免人身财产损失。

关键词单片机AT89S52，GSM网络，报警系统

1 引言

随着我国国民经济和汽车技术的飞速发展，本课题针对汽车运行的安全性，设计了由单片机作为中央控制单元的汽车报警系统，主要涉及GSM网络汽车防盗报警、汽车倒车防撞报警、酒后驾车报警和汽车超速报警等功能。该设计将单片机的实时控制及数据处理功能与传感器的A/D转换技术相结合，充分地利用了AT89S52的内部资源，使报警系统工作于最佳状态，从而提高系统的综合反映灵敏度，使报警系统及时准确，实现汽车多种功能的报警控制，最大限度的保护消费者的利益。所设计的报警系统对出现的危急情况，能及时进行声、光、网络报警及相应的显示，提醒车主或驾驶员尽快地采取相应的措施，有效的保护自身和他人的利益和安全，尽可能地降低事故发生率。

2.设计方案

汽车报警电路的基本组成模块包括：传感模块、控制模块、报警模块、无线通信模块。本设计的系统总架构如图所示。

图1 系统总架构

本设计的基本思路和原理为：传感器进行数据检测，将检测到的数据送到放大转换电路或模数转换电路，经过分析处理之后，将处理后的电信号送给单片机控制单元，单片机对数据进行分析和处理。如果发现异常，单片机发出指令，驱动报警电路报警，和使用GSM 通信模块，把报警信息传送到手机上，并作出相应的显示。系统的探测输入端口由多路传感器构成，输出端口为声、光、电、显示报警和手机通信报警，以达到提醒驾驶员及时对异常

情况进行处理，避免造成人身和财产损失的目的。

汽车报警系统设计的总原理框图如附录图A所示。

3 设计过程

3.1电源电路设计

该报警电路的设计需要两路电源：+5V和+12V电源。5V电源用于给AT89S52等芯片供电，12V电源给LED、蜂鸣器等供电。考虑到成本和易购性，我们选用7805芯片作为电源转换芯片，可在掉电的时候及时地保存数据，在电源的输入端加一个1000F的电解电容，当电源断开的时候，大电容可以维持单片机电源足够长的时间，使得单片机可以完成外部中断的服务程序。如图所示。

3.2 控制电路的设计

3.2.1 汽车GSM网络防盗报警系统的设计

（1）系统基本功能

1)温差测量报警：当发动机启动生热，温差值大于设定值时报警，并切断点火脉冲令车无法启动；2)触摸式报警：当车体受到碰击时，系统会启动扬声器发出警报；3)超声波报警：在防盗警戒状态下若非法打开车门，1s左右系统自动拨打车主设定的报警电话号码进行报警；4)报警监听：车主收到报警后，手机显示车载终端电话号码，按接听键即对车内声音进行监听；5)车窗红外报警：当车窗被击碎或非法取下时，系统会根据红外感应器的信号自动拨打车主设定的报警电话号码进行报警；6)报警系统的远程遥控起动与关闭。

（2）系统的通信接口设计框图

把手机(GSM通信模块 )和单片机连接起来，用手机发送短信息指令给终端手机，终端手机通过数据线和 MAX232电平转换后由串口传送给单片机，手机向单片机传送短信息内容时，通过软件编程进行编码与解码。单片机根据指令向电器设备发出控制信号，反之，单片机通过继电器触发终端手机短信息发送按钮，发送预先设置好的文字信息给用户。通信控制系统框图如图所示：

图 3 通信控制系统框图

(3)GSM网络汽车防盗报警系统工作原理

利用GSM网络的SMS短信息平台作为通信媒介，其功能是依靠安装在汽车上的移动终端(GSM通信模块加微控制器)和主机(用户手机)之间的通信实现的。终端对接收到的短信息进行确码和辨识，再根据主机的控制要求完成各种控制动作，实现报警功能。设计的重点是汽车上的移动终端系终。终端系统由GSM模块和微控制器构成的处理系统模块组成。微控制器系统采集GSM模块所接收到信息，并对其进行解码和分析，再与系统中存储的命令信息相比，判断出主机想要执行的动作，从而对防盗系统进行操作。系统的探测输入端口由多路传感器构成，输出端口为声、光、电报警和手机通信。

(4)接口电路

使用手机的数据线建立单片机与手机的硬件连接。手机数据线是专为连接PC机9针串口而设计的：信号电平为标准的RS232电平，只要单片机的串口也转换为 RS232电平，就可方便连接；9针串口引脚定义是固定的，即2脚为TXD(手机发送)，3脚为RXD(手机接收)，5脚为GNG，这样，无论什么型号的手机与单片机的连接就成了固定连接，不需要知道手机数据口信号的具体定义。可以用 MAX232芯片把手机由数据线输出的RS232电平转换为TTL 信号，也可以把单片机输出的 TTL电平转换为 RS232信号电平，经数据线传给手机，这就解决了单片机手机之间信号与电平转换问题。其单片机与GSM接口电路如图所示：

图 4 单片机与GSM接口电路

3.2.2汽车倒车报警器设计

超声波测距系统由Polaroid 600系列传感器、Polaroid 6500系列超声波距离模块和AT89S52单片机、报警电路、LED等构成。单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送（P1.0接INIT），然后单片机不停的检测INT0（ECHO接INT0）引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。超声波测距的硬件示意图如图所示：

图 5 超声波测距的硬件示意图

经过AT89S52对接收到的信息进行处理后，被测的距离在LED上显示，显示的数据由串口线RXD和TXD输出到74LSl64，转化为并行数据控制LED的动态显示。两位LED可表示4.9～0.1m 的距离，满足显示精度；若该距离小于预置的汽车低速安全刹车范围(如：0.1m或0.5m)，报警电路发出适当的警告提示音，由P1.0和P2.0的输出控制报警电路。

汽车倒车报警系统超声波模块与单片机接口电路如附录图B所示。

3.2.3汽车酒精报警器的设计

本设计是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能及LED显示功能的空气酒精浓度监测报警器。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提醒驾驶员。具体是采用MQ3气敏传感器，AT89S52单片机实现空气酒精浓度实时测量及报警，通过LED显示屏实时显示。可以通过键盘设定阈值，超过阈值具有声光报警功能。

（1）硬件方案

硬件设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5V的电压值且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过ADC0809采集数据送入单片机进行处理。此外，还需接入LED显示，8279键盘/显示器接口芯片，声光报警电路等。其总体框图如图所示。