基于飞思卡尔单片机的汽车防盗器设计

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飞思卡尔单片机和51单片机推荐度：
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摘要

本防盗系统设计以MC68HC908GP32单片机为核心控制模块，使用红外线遥控模块实现远程遥控开启和关闭系统，采用振动传感器采集外部振动信号，利用声光报警模块发出声光报警。它的主要功能是当报警系统启动后，如果车子有振动，振动检测模块电路发出信号，经过单片机控制模块处理后，输出报警信号，再由报警模块实现报警。本防盗系统设计主要包括硬件设计和软件设计两大模块，其中，硬件系统主要包括四个部分：红外遥控模块、振动检测模块、单片机控制模块、声光报警模块。软件系统主要包括初始化模块、中断检测模块、报警控制等模块子程序。本防盗系统具有功能完善、工作稳定、成本较低等特点，具有一定的推广作用。

关键词：单片机；振动检测；报警控制

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Abstract

The anti-theft system is designed by putting the M68HC908GP32 microcontroller as the core control module, using an infrared remote control module for remote control opening and closing system, using vibration sensors to collect external vibration signals, using sound and light alarm module warning. Its main function is when the alarm system activated, If the car has vibration, after single-chip control module processing the signal which coming from the vibration signal detection module circuits, putout alarm signal, and then alarming by the alarm module. The anti-theft system design includes hardware design and software design two modules, of which the hardware system mainly consists of four parts: Infrared remote control module, vibration detection module, single-chip control module, sound and light alarm module. Software system includes initialization module, interrupt detection module, alarm control module subprogram. The anti-theft system which is fully functional,stable job and cheap price and so on, so it has a certain role in the promotion.

Keywords: Microcontroller；vibration detection；alarm control

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摘要 .......................................................................................................................................I Abstract ................................................................................................................................II 目录 .................................................................................................................................... III 1 序言 ................................................................................................................................ 1 2 本课题的研究背景........................................................................................................... 2

2.1 单片机的发展与应用 ............................................................................................. 2 2.2 国内外对汽车防盗器的研究现状及发展................................................................. 3 2.3 汽车防盗器的类型和特点 ...................................................................................... 5 2.4 汽车防盗系统的未来展望 ...................................................................................... 7 3 MC68HC908GP32单片机 ............................................................................................. 9

3.1 MC68HC908GP32基本组成及主要特点：............................................................. 9 3.2 MC68HC908GP32内部结构及功能 ..................................................................... 10 4 系统传感器方案设计 ..................................................................................................... 18

4.1 红外线传感器 ...................................................................................................... 18 4.2 振动传感器 .......................................................................................................... 19 5 硬件设计 ....................................................................................................................... 25

5.1 红外遥控模块电路设计 ........................................................................................ 25 5.2 振动检测电路 ...................................................................................................... 26 5.3 单片机控制电路................................................................................................... 27 5.4 声光报警电路 ...................................................................................................... 28 6 软件设计 ....................................................................................................................... 30

6.1 主程序 ................................................................................................................. 30 6.2 初始化程序 .......................................................................................................... 30 6.3中断检测程序与定时器程序 ................................................................................... 31 6.4 红外遥控模块发射与接收程序 ............................................................................. 32 7 系统调试 ....................................................................................................................... 35

6.1 硬件调试 ............................................................................................................. 35

III

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6.2 软件调试 ............................................................................................................. 37 8 总结与展望 ................................................................................................................... 39

8.1 总结..................................................................................................................... 39 8.2 展望..................................................................................................................... 39 致谢 .................................................................................................................................... 40 参考文献............................................................................................................................. 41 附录 .................................................................................................................................... 42

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1 序言

随着社会社会的进步和经济的飞速发展，汽车的数量也在逐年攀升，但随之而来的汽车盗窃问题严重影响社会的和谐与安定，随着科学技术的发展，汽车偷盗技术也越来越高，给车主造成了重大损失。担心车辆被盗，则成为困扰每一位汽车用户的难题。人们为了车辆的安全大都安装了汽车防盗报警系统，汽车防盗无论是对汽车制造商还是社会保险业都具有极其重要的研究价值，如何制定出更为严范的法规，开发出简单可靠，操作方便的汽车防盗装置，给拥有汽车的用户提供安全保证是今后人们研究的重要课题。

汽车防盗器是汽车的保护神。它通过将防盗器与汽车电路配接在一起，在车辆完全进入锁止状态时开启防盗功能，从而可以达到防止车辆被盗、保护汽车并实现防盗器各种功能的目的。防盗报警系统是安全防范技术体系中一个重要的组成部分。随着微电子技术的进步，汽车防盗技术己向着自动化、智能化方向发展。而电子技术的发展为汽车电子化提供了良好的条件，国外汽车广泛采用计算机控制装置和电子设备，极大地改进和提高了汽车的性能。但这与性能优良的微处理器是分不开的，汽车上的计算机控制系统基本上采用的都是单片机。

本防盗系统设计以M68HC908GP32单片机为核心控制模块，使用红外线遥控模块实现远程遥控开启和关闭系统，采用振动传感器采集外部振动信号，利用声光报警模块发出声光报警。红外遥控模块主要功能是发送和接收红外线信号。振动检测模块主要用来检测汽车是否有振动，当没有振动时，输出保持低电平；当有振动时，检测电路产生数字脉冲信号，送到单片机控制模块进行信号处理。单片机控制模块是整个硬件系统的核心部分，它接收振动检测电路传来的信号，并通过程序来加以处理，当它接收到的是低电平时，就保持报警电路处于关闭状态；当它一旦接收到脉冲信号时就开启报警电路。报警模块主要由声和光报警两部分组成。由此设计出来的防盗系统具有功能稳定、价格便宜，制作简单、安装方便等特点。而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，具有一定的推广作用。

本防盗系统设计能达到的预期结果：在车辆锁止的情况下，启动报警系统，当车辆被触及而发生振动时，由扬声器发出警报声响，如果没有则车辆处于预警状态。

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2 本课题的研究背景

2.1 单片机的发展与应用

2.1.1 单片机发展状况

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机的新特点是价格更低、使用更加方便、功耗更低、低电压型、Flash型。 2.1.2 单片机在汽车上的应用

电子技术的发展为汽车电子化提供了良好条件，国外汽车广泛采用的计算机控制装置和电子设备已成为批量极大的机电一体化产品，如点火控制、制动防滑控制汽油分配及车内空调、音像及门窗控制等。这些装置和系统的采用使汽车的行驶安全性、可靠性和舒适性有很大提高，节约了燃料，降低了对环境的污染，改进和提高了汽车的性能。这些系统的广泛使用，在很大程度上得益于性能优良的微处理器的发展，汽车上的计算机控制系统基本上采用的都是单片机。计算机由运算器、控制器、存储器、输人设备以及输出设备五部分组成。早期的计算机因为体积庞大，价格昂贵，很少能在汽车上应用，采用大规模集成电路的单片机把计算机的五个组成部分集成在一个芯片之内，它体积小、价格低、性能高，因此在仪器仪表、化工石油、航空航天领域得到了广泛的应用。一辆国外先进轿车就使用几十个单片机。

单片机控制系统中除了单片机这个系统核心，尚需要前向通道、后向通道及人机接口等。有些系统包括所有全部，而有些只包含几部分，根据系统要求决定系统规模。单片机是系统中枢，作出决策。前向通道是系统的信息输人端，将各种传感器如水温、气压、位置开关、空气流量计、电池电压等有关参数和连续模拟信号经过信号调理电路处理得到标准信号送人单片机。使单片机及时获取系统运行信息。后向通道将微机计算或逻辑判断得到的控制量送给执行机构，使系统按预定的规律运行。这些执行机构可能是阀门或电磁铁等。系统框图如2.1所示，

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图2.1 单片机控制系统构成

系统运行过程中，需要驾驶员设定一些参数，同时要求及时控制运行过程的一些状态，因此系统还要有一些人机交互接口，汽车单片机系统的人机交互不象电脑有键盘和显示器，一般比较简单，输人设备为按钮或简单键盘，输出一般为指示灯、LED或数码与点阵式液晶显示器汽车上使用的单片机一般为4、8、16位单片机。系统功能的实现除了必要的硬件支撑，还要设计软件。单片机软件开发一般需要借助专用开发工具，每年单片机均有自己特定的指令系统，可以用汇编语言或BASIC、C等高级语言编写。控制策略有很多如位式控制、PID控制、模糊控制、自适应预测预报控制等，这些控制方案使得系统智能化程度越来越高。开发软件完成后，用将程序固化在存储器中或做掩膜。

2.2 国内外对汽车防盗器的研究现状及发展

随着微电子技术的进步，各汽车厂家都在不断地改进防盗技术，汽车防盗技术己向着自动化、智能化方向发展。

2.2.1 国内外汽车防盗技术的发展

国外汽车防盗技术起步较早，主要原因是国外汽车保有量很大，而且盗窃案件逐年上升，广大汽车用户对汽车在防盗性能方面有更高的需求，另一方面国外政府也针对汽车防盗性能制定了严格的法律法规；同时微电子技术和计算机软件技术的进步也推动了汽车制造厂商对汽车防盗技术进行研究和升级。一下列举了国外防盗技术的发展。

1美国的钥匙防盗技术

美国德克萨斯仪器公司下属的一家子公司利用无线电射频技术，研制成功一种“车辆固定

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系统”，将射频发射应答器嵌入汽车钥匙中，应答器内存有与特定车辆相吻合的特别识别码。当钥匙插入电源开关并转动时，就会在转发器和识别器之间引发一种无线电信号，如果钥匙中的识别码与汽车内的编码一致，汽车就可以发动起来。否则，识别码就不会接通电源，从而锁定点火系统和供油系统，汽车无法起动。该技术已为福特汽车公司所采用。

2德国的变密码防盗技术

德国梅塞德斯·奔驰公司于1994年12月1日开始生产首批绝对防盗豪华轿车。这种汽车装配有“电子开门钥匙”红外线遥控器，发射出肉眼看不见的多次变换密码的光信号及接受这种信号的特种传感器来防盗。它由微型计算机与发动机的电子控制单元(ECU)相联。当车门锁闭时，能切断全部功能。这种防盗装置之所以能绝对防盗，就在于密码的随时变换，只有与之相应的遥控器才能使用和识别密码。

3日本的感应式防盗技术

2004年，日本松下电器公司推出了感应式防盗技术，利用声压传感器和人体传感器辨认异常情况进行处置和报警。现在的最新技术是基于GPS全球定位系统和移动公司GSM、GPRS以及短信技术的综合防盗系统，具有车辆定位、遥控熄火、网络查询及跟踪、车内监听、路况信息查询、人工导航等多种功能。

4澳大利亚的电子追踪防盗技术

澳大利亚一家公司发明的电子追踪防盗技术是示踪标识和追踪雷达系统的结合，能在14m之内对行驶的汽车进行监视和识别。每个标识都有一个硅集成电路和发射装置。标识可跟踪车主要求的密码电波，出厂时装在车内。追踪雷达系统则装在道路口的交通标志灯上，接收和识别每一辆驶过车辆的密码电波，警察据此扣留被盗车辆。

5法国的代码防盗技术

法国雪铁龙和标致汽车公司研制成功一种用代码防汽车起动的装置。该装置很有效又有约束性。因为每次起动汽车前，必须输入代码才行。这一技术己为新型雷诺轿车采用。

还要提及的是，法国提出的通过人造卫星监控汽车的防盗装置也开始实用化。它为我们防盗技术将来的发展方向开辟了一条新的思路。

国内汽车防盗技术的发展

我国单片机在汽车电子设备上的应用研究起步晚，技术落后。我国从80年代引进单片机，主流系列为英特尔公司51系列，在我国应用较为成熟，近年其他公司的性能优良的单片机较多地引进，为单片机应用提供更好的条件。我国汽车专用微电脑较少，清华大学曾用

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MC68HCOS单片机进行汽车安全气囊控制系统开发研究。一般开发汽车电子产品选用单片机。但我国经过20年的单片机引进、消化和开发，已积累了一定的技术，培养了很多人才，单片机技术引起了各个行业的重视。在不久的将来，我国汽车行业将研制出更多、更先进可靠的单片机应用系统。

我国在汽车防盗技术方面一直较为落后，究其原因一是我国制定的汽车防盗法规还不够健全，执行也不够严格；二是生产企业对汽车防盗的认识还不够重视，资金投入也不足；三是我国的汽车防盗技术方面还比较薄弱，尤其是电子方面，这就严重限制了我国汽车防盗技术的发展。

但是，从近几年的情况来看，我国在这一方面大有改观。虽然国内对汽车防盗技术的研究起步较晚，但对新技术的跟进十分迅速，特别是对GPS、GPRS、GSM、短信、RFID以及跳码等最新技术在汽车防盗上应用进行了卓有成效的研究。国家在汽车防盗保险法规方面制定了更为严格的标准，也给予了大量的投资，积极开发新产品。

中国的全方位遥控防盗技术

吉林省通化市一青年发明家研制成功一种DF-816型汽车防盗器，适用于各种大小汽车，具有全车体、全方位防盗、自动防盗报警和锁定功能。除车主之外，任何人想开动或撬、拆、击打汽车、盗窃轮胎或车上货物，都会发出不小于1200分贝的强力报警声。其遥控器可象BP机那样随身携带。

2.3 汽车防盗器的类型和特点

2.3.1汽车防盗系统的作用

汽车防盗系统，是指防止汽车本身或车上的物品被盗所设的系统。它由电子控制的遥控器或钥匙、电子控制电路、报警装置和执行机构等组成。最早的汽车门锁是机械式门锁，只是用于汽车行驶时防止车门自动打开而发生意外，只起行车安全作用，不起防盗作用。随着社会的进步、科学技术的发展和汽车保有量的不断增加，后来制造的轿车、货车车门都上装了带钥匙的门锁。这种门锁只控制一个车门，其他车门是靠车内门上的门锁按钮进行开启或锁止。

2.3.2工作原理

一般的电子汽车防盗器里有一个集成芯片，里面有一些开关门，当外加一个触发电压的时候，开关门就打开输出一个正电压到驱动电路，推断执行机构和报警电路。外加电压靠传感器

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或开关来完成的，具有隐蔽性和不可破坏性。

电控汽车一般都是原厂带的防盗器，原理与电子防盗器大致相同，只是电路互相牵连，主要是锁死发动系统。网络防盗器除了有比电子防盗器更强的功能外，还能把盗情发送到车主的手机上，并具备锁死发动系统的能力。其手机定位可把车辆定位在某个范围内。GPS卫星定位防盗器功能就更强了，几乎综合了所有的防盗功能，并能用卫星准确定位在5米范围内，也就是眼前。其传感器有采用无线传感的，很难破坏。

为了更好的发挥防盗作用，有的车上还装有一个转向锁。转向锁是用来锁止汽车转向轴的。转向锁与点火锁设在一起，安装在转向盘下，它是用钥匙来控制。即点火锁切断点火电路使发动机熄火后，将点火钥匙再左旋至极限位置的挡位，锁舌就会伸出嵌入转向轴槽内，将汽车转向轴机械性的锁止。即使有人将车门非法打开并起动发动机，由于转向盘被锁止，汽车不能实现转向，故不能将汽车开走，于是起到了汽车的防盗作用。有的汽车设计和制造时就没有转向锁，而是用另外一个所谓的拐杖锁锁止转向盘，使转向盘不能转动，也可起到防盗作用。

有的汽车在变速器上设有机械锁，是将变速器操纵杆锁止，使盗窃者不能挂挡而使汽车不能移动。点火开关是用来接通或断开发动机点火系的电路，根据一把钥匙开一把锁的道理，也起到了一定的防盗作用。

2.3.3 防盗器的类型和特点

汽车防盗装置按其结构可分为机械式、电子式、网络式、指纹识别式四大类。机械式

防盗装置是采用金属材料制作的各种防盗锁具，包括转向柱锁、转向盘锁、变速杆锁、踏板锁（离合器踏板锁、制动踏板锁）、车轮锁等到等到，通过这些防盗锁是锁住汽车的操纵部件，使窃贼无法将汽车开走。该防盗装置简便易行、价格便宜，缺点是不能报警。

电子式

防盗装置也称微电脑防盗装置，主要有插片式、按键式和遥控式等种类。该防盗装置通过电子设备控制汽车的起动、点火等电路，当整个系统开启之后，如果有非法移动汽车、开启车门、油箱门、发动机盖、行李舱盖、接点火线路时，防盗装置立刻发出警报，顿时灯光闪烁，警笛大作，同时切断起动电路、点火电路、喷油电路、供油电路，甚至自动变速器电路，使汽车处于完全瘫痪状态。该防盗装置安装隐蔽，功能齐全，无线遥控，操作简便，是目前中、高档轿车上广泛使用的防盗装置。

网络式

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汽车防盗系统是目前国际上比较流行而且比较先进实用的一种防盗方式。它是在充分总结了前几各防盗方式存在的一种新型的汽车防盗方式。其主要有两种：一种是全球卫星定位、通过GSM进行无线传输对汽车进行定位跟踪和防盗防劫的CAS防盗系统，俗称“地网”。该类防盗系统最大的优点是改变了传统防盗装置单一的技防功能，而增加了人防功能，它能过建立在天空和地面的“网”对车辆进行及时报警并跟踪定位，从而使公安快速出警追堵被盗车辆成为可能，而且这种防盗系统具有阻断油、电路熄火停车等防盗又防劫功能。只有网络化才能远程跟踪、遥控并在窃贼得手后找回被盗汽车，因此汽车防盗网络化是大势所趋，是主流发展的产品。

指纹识别式

汽车指纹识别防盗系统是国际上最新流行的，也是防盗效果最好的防盗系统。它通过人体指纹的生物特征的唯一性，通过指纹识别控制汽车的电路，油路，启动马达等，从而达到防盗的目的。它多采用物理连接，没有空间信号的传递，从而有防屏蔽等功能；活体指纹的不可复制性以及复杂性，从而可以做到防解码等特点。指纹识别技术分为光学指纹识别技术、半导体电容式活体指纹识别技术种，其中半导体电容式活体指纹识别技术的精确性更高，当然也取决于芯片本身的制造工艺。

遥控式

遥控式汽车防盗器是随着电子技术的进步而发展起来的，是市场上推广普及最为广泛的一种。它的特点是遥控控制防盗器的全部功能，可靠方便，可带振动侦测、门控保护及微波或红外探头等功能。随着市场对防盗器的要求不断提高，遥控式汽车防盗器还增加了许多方便使用的附加功能，如遥控中控门锁、遥控送放冷暖风、遥控电动门窗及遥控开启行李等功能。

2.4 汽车防盗系统的未来展望

未来汽车防盗系统将向多功能化、网络化、可视化和便捷化发展。多功能化

就是在同一辆车上使用两种或两种以上的防盗技术，从而增加窃贼的盗窃难度并延长其作案时间，最终迫使窃贼放弃。如超安超音波传讯锁属于机械式防盗器和电子防盗器的组合：方向盘锁利用钢制材质制造不易锯断，感应器采用超音波感应与震动感应，在收到异常状态的第一时间就呼叫车主，距离可达2.5～3公里，车型不限。

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网络化

只有网络化才能远程跟踪、遥控并在窃贼得手后找回被盗汽车，因此汽车防盗网络化是大势所趋，是主流发展的产品。在GPS定位、GSM、短信、电子地图这些技术的基础上今后还可能和可视化设备融合，可以实现对窃贼进行拍照取证；另一方面通过和公安机关的机动车防盗警务网络进行联网，可以实现自动向警方报警的功能。

可视化

主要有以下两种设备：(1)微型间谍相机，该相机体积极小，可以安在汽车的任何部位而不被人注意，并能在很弱的光线下工作。可拍摄多达12幅的照片，与蜂窝式无线电话网络联接，可将闯入汽车盗贼的照片直接传送到控制中心，使盗贼立即被辨认出来，以供警方采取相应的措施。(2)秘密报像机，该报像机体积很小，可隐蔽安装在汽车内。秘密报下盗贼强行进入汽车的影像，并通过全球定位系统，传送到控制中心。使控制中心随时掌握车辆所在的位置及盗贼的动向，以便抓获。

便捷化

自动实现车门的加解锁和车窗玻璃的升降，如最新的PKE(Passive Keyless Entry)技术，也称“被动式免钥匙进入”技术，车主将“智能钥匙”放到口袋或皮包中随身携带后，可以实现车主离开汽车超过18米系统将自动为您锁好车门并伴有声光提示。如果下车时没有关好车门，系统会有声光报警提醒您回去关好车门。如果您忘记了关车窗，系统会自动为您升窗。当需要开车时，不用做任何操作直接可以开启车门。

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3 MC68HC908GP32单片机

3.1 MC68HC908GP32基本组成及主要特点：

·32K片内FLASH程序存储器，具有在线编程能力和保密功能 ·512B片内RAM ·8MHZ内部总线频率 ·增强型串行口通讯口SCI ·串行外围接口SPI

·两个16位双通道定时器接口模块（TIM1和TIM2），每个通道可选择为输入捕获、输出捕获和PWM，其时钟可分别选为内部总线的1、2、4、8、16、32和64的分频值

·8路8位A/D转换器 ·系统保护特性：

—计算机工作正常（COP）复位

—低电压检测复位，可选为3V或5V操作 —非法指令码检测复位 —非法地址检测复位

·时钟发生器模块，具有32KHZ晶振PLL电路，可产生各种工作频率 ·33根通用I/O脚，包括26根多功能I/O脚和5或7根专用I/O脚 ·PA、PC和PD的输入口有可选择的上拉电阻

·所有口有10mA吸流和放流能力，PTC0-PTC4有15mA吸流和放流能力主要特点：

（1）采用模块化设计

（2）含片内监控ROM，为用户提供了在线编程及在线调试等功能。

（3）具有特色的Flash取代片内EPROM和ROM，其价格低于相同容量的OTP型微控制器。

（4）具有锁相环电路，可以使用32kHz的晶振产生8kHz的总线速度，大大降低了干扰。（5）M68HC05向上兼容

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3.2 MC68HC908GP32内部结构及功能

1） MC68HC908GP32的系统结构 GP32主要有如下的一些功能模块： ·中央处理器模块CPU08； ·时钟发生器模块CCM； ·存储器模块MEMORY； ·模数转换模块ADC；

·多功能定时器借口模块TIM1和TIM2； ·时基模块TBM； ·串行通信接口SCI； ·串行外围器件扩展接口SPI；

·并行接口PTA、PTB、PTC、PTD和PTE； ·CPU正常工作监视模块COP； ·电源电压监视模块LVI；

·节电模块、系统集成模块和监控模块等。 2）引脚

图3.1分别为PDIP40引脚图

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图3.1 40脚PDIP引脚图

VDD和VSS:电源供给端 OSC1和OSC2l:片内振荡器引脚

RST:外部低有效复位输入或输出脚，有内部上拉电阻 IRQ:外部中断输入脚，有内部上拉电阻

VDDA和VSSA:时钟发生器模块(CGM)的电源供给端 CGMXFC:CGM的外部滤波电容连接脚 VDDAD和VSSAD:A/D转换器电源供给端

VREFH和VREFL:A/D转换器的高和低参考电压输入端

PTA7/KBD7～PTA0/KBD0：8位通用双向I/O口，每个可编程为键盘输入脚。作输入时，每个可选择有上拉电阻

PTB7/AD7～PTB0/AD0:8位通用双向I/O口，可用作A/D输入 PTC6～PTC0:7位通用双向I/O口。作输入时，每个可选择有上拉电阻

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PTD7/T2CH1～PTD0/SS:8位特殊功能，双向I/O口。PTD0～PTD3可用作SPI脚，PTD4～PTD7可分别用于定时器模块（TIM1和TIM2）。在作输入时，每个可选择有上拉电阻

PTE1/RXD、PTE0/TXD:2位通用双向I/O口。它们可用作SCI脚 3）存储器

MC68HC908GP32可寻址64K地址空间。

MC68HC908GP32具有32KFLASH存储器，它由FLCR寄存器（$FE08）控制写入、擦除，其中HVEN为高电压允许位（=1，执行写入或擦除），MASS为全局擦除位（=1，选择全局擦除），ERASE为擦除控制位（=1，选择擦除），PGM为编程选择位（=1，选择编程）。

4）复位和中断

MC68HC908GP32具有上电复位（POR）计算机工作正常（COP）、低电压复位、非法指令码和非法地址等复位源。SIM复位状态寄存器（SRSR）（$FE01）为复位标志（它们在读出后清零）。

GP32具有24个中断源和17个中断入口向量，见表3-1。它共有16个中断状态位，位于$FE04~06寄存器中。

Note:

COP可由系统设置寄存器设置溢出周期和禁止。在允许后，软件必须周期性地向$FFFF写入任意值（32、768KHZ慢速方式时，COP溢出周期为250ms）。

外部中断（IRQ）可由INTSCR（$001D）设置为下降沿和低电压触发（MODE=1），可禁止IRQ中断（IMASK=1），有IRQ标志位（IRQF），它由向ACK位写入1清零。

5) A/D转换器

GP32具有8路8位A/D，它有一个AD状态和控制寄存器（ADSCR）（$003C），包括AD完成标志（COCO）和AD中断允许(AIEN)、AD连续转换控制（ADCO）及AD通道选择（ADCH4～ADCH0）。ADCH4～ADCH0=11111时，关闭A/D电源，ADCH4～ADCH0=00000～00111选择8路A/D输入（PTB0/AD0～PTB7/AD7）。A/D结果寄存器（ADR）位于$003D，存放最新的A/D转换结果。AD时钟寄存器（ADCLK）（$003E）选择A/D时钟及其分频率，ADICLK位=0选择外部晶振时钟（CGMXCLK），=1选择总线时钟。ADIV2~ADIV0选择A/D时钟分频率（ADIV2～ADIV0=000、001、010、011、1××，

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分频率分别为1、2、4、8、16），应选择分频率使A/D时钟为约1MHZ。

6) 时钟发生模块

CGMC包括晶振电路、锁相关（PLL）和基时钟选择电路。

(1)晶振电路：它产生CGMXCLK。一般可在OSC1与OSC2间接晶振，也可在OSC1输入外部时钟。

(2)锁相关（PLL）：它可工作于获取和跟踪方式，它包括压控振荡器（VCO）、参考分频率、预分频器、VCO分频器、相位检测、滤波器、锁相检测器。

(3)PLL参考时钟等于晶振频率（FRCLK）除以R，它一般应为30～100KHZ。对30～100KHZ外部晶振，R=1。PLL有多个控制寄存器，在晶振频率为32.768KHZ时，对不同的总线频率（FBUS），可如表3.1选择PCTL寄存器的PREI（P）、VPRI（E）位，PMSL（低位）、PMSH（高位）寄存器的值（N），PMRS寄存器的值（L），PMDS寄存器的值（R）。

表3.1PLL编程实例

FBUS FRCLK32.768kHz 32.768kHz 32.76kHz 32.768kHz 32.768kHz 32.768kHz 32.768kHz 32.768kHz 2.0MHz 2.4576MHz 2.5MHz 4.0MHz 4.9152MHz 5.0MHz 7.3728MHz 8.0MHz R 1 1 1 1 1 1 1 1 N F5 12C 132 1E9 258 263 384 3D1 P 0 0 0 0 0 0 0 0 E 0 1 1 1 2 2 2 2 L D1 80 83 D1 80 82 C0 D0 PLL有两个控制器（PCTL，$0036；PBWC，$0037），前者的PLLON=1允许PLL和VCO时钟;PLLIE和PLLF为PLL中断允许和标志位，可在锁相成功时产生中断;BCS为基时钟选择位:=0使用CGMXCLK，=1使用VCO时钟。PEWC控制PLL工作方式:自动方式（AUTO=1），手动方式（由ACQ选择获取和跟踪方式），LOCK表示锁相成功（AUTO=1时）。

7) I/O端口

PA为双向I/O口，作输入时可具有上升电阻（由PTAPUE所允许）。在允许时，PA可用作键盘中断输入。INTKBSCR（$001A）为键盘状态和控制寄存器，IMASKK位允许键盘中断（=0），MODER选择触发方式（=1为下跳变和负电平，=0为仅下跳变），KEYF为键盘中断标志位，向ACK位写入1清零KEYF。INTKBIER（$001B）允许PA的各位用作键盘输入。

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PB为双向I/O口，也可用作A/D输入。AD状态控制寄存器的通道选择位决定哪个PB口用作A/D输入（这时不受DDRB所控制）。

PC为7位双向I/O口，在作输入时，可具有上拉电阻。

PD为8位双向I/O口，它也用作定时器和SPI引脚。在作输入时，可具有上拉电阻（由PTDPUE寄存器所允许）。

PE为2位双向I/O口，它也用作SCI引脚（这时，它不受DDRE影响）。 8) SCI和SPI串行口 ①SCI串行通信接口

GP32的SCI比HC05C8的SCI功能强，它具有硬件奇偶校验、噪声检测等功能。它有三个控制寄存器（SCC1、SCC2、SCC3）和两个状态寄存器（SCS1、SCS2）。SCC1包括：LOOPS（=1，测试用），ENSCI（=1，允许SCI），TXINV（=1，发送输出为反码），M（字符长度，=1，9位；=0，8位），WAKE（唤醒条件，=1，地址唤醒；=0，空闲线唤醒），ILTY（空闲线方式，=1，从停止位开始计数；=0，从起始位开始计数），PEN（=1，允许奇偶校验），PTY（=1，奇校验；=0，偶校验）。SCC2包括：SCTIE（=1，允许SCI发送中断），ILCE（=1，允许发送完成中断），SCRIE（=1，允许SCI接收中断），ILIE（=1，允许空闲中断），TE（=1，允许发送器），RE（=1，允许接收器），RWU（=1，置SCI为等待状态），SBK（=1，发送终止码）。SCC3包括：R8（接收位8，只读），T8（发送位8），DMARE和DMATE（保留位，应=0），ORIE（=1，允许接收器溢出中断），NEIE（=1，允许接收器噪声错中断），FEIE（=1，允许接收器帧错误中断），PEIE（=1，允许接收器奇偶错中断）。SCS1包括：SCTE（发送缓冲区空标志，读出SCS1再写入SCDR时清0），TC（发送完成标志），SCRF（接收缓冲区空标志，读出SCS1再读出SCDR时清0），IDLE（接收器空闲标志，读出SCS1再读出SCDR时清0），OR（接收器溢出标志，读出SCS1再读出SCDR时清0），NF（接收器噪声标志，在一位的三次测试中不相同置位，读出SCS1再读出SCDR时清0），FE（接收器帧错误标志，读出SCS1再读出SCDR时清0），PE（接收器奇偶错标志，读出SCS1再读出SCDR时清0）。SCS2包括：BKF（终止码标志。读出SCS1再读出SCDR时清0），RPF（正在接收标志）。SCDR为接收（读）/发送（写）缓冲器，地址$0018。SCBR（$0019）设置波特率，它与HC05C8的BAUD寄存器相同。在FBUS=4.9152MHZ时，取SCBR=$03，可设波特率为9600。

②SPI串行外围接口

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GP32的SPI与HC05C8的SPI基本相同，只是它增加了出错标志，有分开的接收与发送中断和灵活的I/O脚控制。SPI有两个控制和状态寄存器。SPCR（＄0010）包括：SPRIE（=1，允许接收中断），DMAS（保留位），SPMSTR（=1，主机方式），CPOL和CPHA（设置SPSCK时钟相位，同HC05C8），SPWOM（=1，允许SPSCK、MOSI和MISO脚为开漏输出），SPE（=1，允许SPI），SPTIE（=1，允许发送中断）。SPSCR（$0011）包括：SPRF（接收缓冲器满标志，读出SPSCR再读出SPDR时清0），ERRIE（=1，允许出错中断），OVRF（溢出错标志，读出SPSCR再读出SPDR时清0），MODF（方式错标志，读出SPSCR再读出SPDR时清0），SPTE（发送缓冲区空标志），MODFEN（方式错允许位，=1，允许检测方式错；=0，不检测，这时主机方式时，SS可用作通用I/O口），SPR1和SPR0（SPI波特率选择，00，CGM输出二分频；01，八分频；10，32分频；11，128分频）。SPDR为接收（读）/发送（写）数据寄存器，地址为$0012。

9）定时器

①定时器接口模块(TIM)

GP32有两个定时器接口模块（TIM1、TIM2），每个TIM有以下功能： ·两个输入捕获/输出比较通道： —上升、下降、或任何跳变输入捕捉触发 —置位、清零、取反输出比较操作 ·缓冲或非缓冲脉宽调制（PWM）发生 ·TIM时钟可程控为内部总线时钟的七种分频值 ·自由运行或取模加1计数操作 ·溢出时变换通道 ②TIM计数器停止和复位位

计数器分频:由TSC寄存器的PS2~PS0选择为内部总线时钟的1~64分频

A计数控制：计数器模数寄存器（TIMODH、TIMODL）可控制计数器的最大计数值。在计数器达到TIMOD值时，清0计数器，并置位溢出标志（TOF）。

B输入捕获：由TISCJ寄存器的MSJB和MSJA位=00选择为输入捕捉方式，ELSJB和ELSJA位=01，上升沿捕捉；=10，下降沿捕捉；=11，上升或下降沿捕捉。发生捕捉时置位CHJF标志（读出TISCJ再向CHJF写入0时清0），并把计数器值（TCNTH、TCNTL）存入TCHJH、TCHJL中。

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C非缓冲输出比较：由TISCJ寄存器的MSJB和MSJA位=01选择为输出比较方式，ELSJB和ELSJA位=01，比较完成时取反输出；10，清零输出；=11，置位输出。TCHJH、TCHJL为输出比较值，它们与计数器值相同时为比较完成，这时置位CHJF标志。

D非缓冲PWM：使用计数器模数寄存器和TOVI（TISCJ寄存器中）位可使计数器在达到计数器模数寄存器值时置位溢出位（TOF），并取反输出位。以后再由输出比较置位或清零，从而可输出宽度可变的脉冲。它的周期由计数器模数寄存器决定，脉宽由输出比较决定。

E缓冲输出比较和PWM:通道0和1可相连，构成缓冲输出比较或PWM。可置通道0的MS0B位=1。这时通道0的寄存器控制脉冲宽度，写入通道1寄存器可使通道1同步地控制下一个输出比较或PWM周期。在每次溢出后，最后写入的通道成为现行控制通道。通道0的控制和状态寄存器（TSC0）控制和监视缓冲操作。TSC1不使用。通道1的脚（TCH1）可用作通用I/O脚。

F定时器中断：TIM状态和控制寄存器（TSC）的TOIE允许计数器溢出中断（标志为TOF，读出TSC再向TOF写入0清0）。每个通道有一个中断允许位（CHJIE）和中断标志位（CHJF）。

G其他操作：置位TSC的TSTOP位可停止TIM计数器。向TSC的TRST位写入1可复位TIM计数器和预分频器。

置位各通道的CHJMAX位（在TOVJ位=0时）可使PWM输出为100%。 ③定时基模块（TBM）

TBM可产生周期性中断，可选择8种速率。它由TBCR（＄001C）的TBR2~TBR0所控制，在fosc1=32.768KHZ时，TBM速率如下表：

表3.2定时基速率选择（fOSC1=32.768KHZ） TBR2 0 0 0 0 1 1 1 1 TBR1 0 0 1 1 0 0 1 1 TBR0 0 1 0 1 0 1 0 1 Divider 32，768 8192 2048 128 64 32 16 8 Timer base interrupt Rate Hz ms 1 4 16 256 512 1024 2048 4096 1000 250 62.5 ～3.9 ～2 ～1 ～0.5 ～0.24 TBCR的TBIE为TBM中断允许位，TBIF为中断标志位，向TACK位写入1清0TBIF

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位，TBON为定时基允许位（=1，允许；=0，禁止）。

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4 系统传感器方案设计

4.1 红外线传感器

红外线传感器依动作可分为：

(1)将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。 (2)利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN接合之光电动势效果的量子型。

热型的现象俗称为焦热效应，其中最具代表性者有测辐射热器(Thermal Bolometer)，热电堆(Thermopile)及热电(Pyroelectric)元件。热型及量子型的一般特征如表3.1所示，在此仅就热型之热电型红外线传感器加以说明。也叫热释红外线传感器.

表4.1红外线热型、量子型比较热型优点常温动作波长依存性(波长不同感度有很大之变化者) 并不存在便宜缺点感度低响应慢(ms之谱) 必须冷却(液体氮气) 量子感度高有波长依存性型响应快速(μS之谱) 价格偏高0 热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路如图4.1所示。

图4.1热释电红外传感器内部结构框图

光学滤镜的主要作用是只允许波长在10μm左右的红外线(人体发出的红外线波长)通过，

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而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。

热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面电荷的现象。热释电红外传感器由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有△T的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷△Q，即在两电极之间产生一微弱的电压△V。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷△Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，△T=O，传感器无输出。在自然界，任何高于绝对温度(-273℃)时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低有关。

人体或者体积较大的动物都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅耳透镜滤光片增强后聚集到红外感应源(热释电元件)上，红外感应源在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，进而产生△T并将△T向外围电路输出，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有信号输出，所以这种传感器适合检测人体或者动物的活动情况。

4.2 振动传感器

振动传感器是一种能感受机械运动振动的参量(振动速度、频率，加速度等)并转换成可用输出信号的传感器。在高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的IC技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益，且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。

振动传感器在工业检测和日常生活应用很广泛，尤其是治安机房方面应用的更多。例如汽

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车防盗报警器中的车辆振动检测、家庭防盗报警器中的门、窗防撬的振动检测等。 4.2.1 振动传感器的种类

①相对式电动传感器

电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。

相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。

②电涡流式传感器

电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10KHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。

③电感式传感器

依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。

④电容式传感器

电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。

⑤惯性式电动传感器

惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。

根据电磁感应定律，感应电动势为：u?BLV

式中B为磁通密度，L为线圈在磁场内的有效长度，V为线圈在磁场中的相对速度。从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动时，所感生的电动势与线圈切割磁力线的速度成正比。因此就传感器的输出信号来说，感应电动势是同被测振动速度成正比的，所以它实际上是一个速度传感器。

⑥压电式加速度传感器

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压电式加速度传感器的机械接收部分是惯性式加速度机械接收原理，机电部分利用的是压电晶体的正压电效应。其原理是某些晶体（如人工极化陶瓷、压电石英晶体等，不同的压电材料具有不同的压电系数，一般都可以在压电材料性能表中查到。）在一定方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或极化面上将有电荷产生，这种从机械能（力，变形）到电能（电荷，电场）的变换称为正压电效应。而从电能（电场，电压）到机械能（变形，力）的变换称为逆压电效应。

因此利用晶体的压电效应，可以制成测力传感器，在振动测量中，由于压电晶体所受的力是惯性质量块的牵连惯性力，所产生的电荷数与加速度大小成正比，所以压电式传感器是加速度传感器。

⑦压电式力传感器

在振动试验中，除了测量振动，还经常需要测量对试件施加的动态激振力。压电式力传感器具有频率范围宽、动态范围大、体积小和重量轻等优点，因而获得广泛应用。压电式力传感器的工作原理是利用压电晶体的压电效应，即压电式力传感器的输出电荷信号与外力成正比。

⑧阻抗头

阻抗头是一种综合性传感器。它集压电式力传感器和压电式加速度传感器于一体，其作用是在力传递点测量激振力的同时测量该点的运动响应。因此阻抗头由两部分组成，一部分是力传感器，另一部分是加速度传感器，它的优点是，保证测量点的响应就是激振点的响应。使用时将小头（测力端）连向结构，大头（测量加速度）与激振器的施力杆相连。从“力信号输出端”测量激振力的信号，从“加速度信号输出端”测量加速度的响应信号。

注意，阻抗头一般只能承受轻载荷，因而只可以用于轻型的结构、机械部件以及材料试样的测量。无论是力传感器还是阻抗头，其信号转换元件都是压电晶体，因而其测量线路均应是电压放大器或电荷放大器。

⑨电阻应变式传感器

电阻式应变式传感器是将被测的机械振动量转换成传感元件电阻的变化量。实现这种机电转换的传感元件有多种形式，其中最常见的是电阻应变式的传感器。

电阻应变片的工作原理为：应变片粘贴在某试件上时，试件受力变形，应变片原长变化，从而应变片阻值变化，实验证明，在试件的弹性变化范围内，应变片电阻的相对变化和其长度的相对变化成正比。

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4.2.2 振动传感器原理

将传感器紧固在被测的振动体上，当振动体在传感器敏感的测量方向上振动时，传感器内部的振动磁钢相应的强制振动，安装在振动磁钢旁边的磁敏元件能够感应磁钢振动引起的磁场变化，并产生一交变电压信号，此信号经电路处理放大后，输出与被测振动参数（频率和幅度大小）相对应的交变电压信号。

振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。

振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。

①相对式机械接收原理

由于机械运动是物质运动的最简单的形式，因此人们最先想到的是用机械方法测量振动，从而制造出了机械式测振仪（如盖格尔测振仪等）。传感器的机械接收原理就是建立在此基础上的。相对式测振仪的工作接收原理是在测量时，把仪器固定在不动的支架上，使触杆与被测物体的振动方向一致，并借弹簧的弹性力与被测物体表面相接触，当物体振动时，触杆就跟随它一起运动，并推动记录笔杆在移动的纸带上描绘出振动物体的位移随时间的变化曲线，根据这个记录曲线可以计算出位移的大小及频率等参数。

由此可知，相对式机械接收部分所测得的结果是被测物体相对于参考体的相对振动，只有当参考体绝对不动时，才能测得被测物体的绝对振动。这样，就发生一个问题，当需要测的是绝对振动，但又找不到不动的参考点时，这类仪器就无用武之地。例如：在行驶的内燃机车上测试内燃机车的振动，在地震时测量地面及楼房的振动??，都不存在一个不动的参考点。在这种情况下，我们必须用另一种测量方式的测振仪进行测量，即利用惯性式测振仪。

②惯性式机械接收原理

惯性式机械测振仪测振时，是将测振仪直接固定在被测振动物体的测点上，当传感器外壳随被测振动物体运动时，由弹性支承的惯性质量块将与外壳发生相对运动，则装在质量块上的记录笔就可记录下质量元件与外壳的相对振动位移幅值，然后利用惯性质量块与外壳的相对振动位移的关系式，即可求出被测物体的绝对振动位移波形。

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4.2.3 传感器的选择

汽车防盗的方式有很多种，最简单的防盗检测是能通过振动传感器来获得的。振动传感器可采用压电陶瓷片作为检测元件，为了增强灵敏度，在陶瓷片上焊一截带有小锤的弹簧，当挤压敲打压电陶瓷片表面时，小锤摆动，引起陶瓷片表面振动，能产生一个微小的电压，通过导线输出，经放大给报警系统比较器，如果大于设定的电位，则输出一个高电平给微处理器，使微处理器处于工作状态，输出一个变量电压给驱动级直接驱动继电器吸合，声光报警系统得到电后发出报警指示。

汽车防盗报警系统其硬件电路由报警指示电路、点火电源切断电路、声光报警驱动电路、微处理器、A/D转换器、多路传感器、无线信号发射/接收电路等组成。电路结构示意图如图4.2所示：

图4.2汽车报警系统硬件原理框图

振动传感器工作的可靠性虽然与电路组成有关，但是与振动传感器本身的性能关系更大。

振动传感器的基本工作原理是。当检测到机械振动信号后，他在电路的配合下将机械振动信号转换成电信号的输出。根据检测震动的方法不同，出现了不同转换方式的振动器。

本课题采用的是全方位微型振动传感器。

微型振动传感器结构仍然采用了机械式振动传感器的结构形式，不同的是将金属圆筒改用耐氧化的金属材料并作成单端封闭的管状结构，两个单端封闭的管状体由中间的管状绝缘体连接成一体，其空间密封一根质量很轻的碳棒，两个半封闭的金属圆筒上引出两个电极。传感器受到振动后，碳棒振动忽而断开两个电极，忽而断开两个电极。在电路的配合下，振动信号转换成电信号输出。全方位微型振动器整体长度10mm，直径3mm，体积较小，故称为微型振动传感器。又由于其振子质量小，安装方位对灵敏度的影响较小，估厂家有成为“微型全方位振动传感器”。由于采用整体密封盒耐氧化的金属材料，使传感器的使用寿命大大延长。全方位微型振动传感器的优点是：①结构简单，便于安装；②输出阻抗低，输出的信号可直接与TTL电路或单片机端口直接连接。其缺点是：耐高温性能较差。

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5 硬件设计

本防盗系统设计的基本要求是：红外遥控模块通过发送和接受红外信号来控制整个报警系统的开启和关闭；振动检测模块能检测到振动信号，并且传输到单片机的的信号是能够识别的；当本防盗系统处于开启状态下，单片机控制模块接收到了振动检测模块输入的数字信号后，能够向报警模块发出报警信号，如果没有接收到由振动检测模块传输的信号时，整个系统一直处于预警状态。

5.1 红外遥控模块电路设计

本系统的红外遥控模块主要通过发送和接收红外信号来完成报警状态的切换功能。本防盗系统设计采用将热释电红外传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一个模块上，可以实现5V电压供电，性能稳定，使用方便。当传感器感应到人体信号，感应器模块输出端便一直输出高电平，当传感器不再感应到人体信号，有高电平转为低电平。

遥控模块的电路主要单片机电路和无线发射模块组成，其遥控流程如图5.1所示。主要控制输入口为单片机的P1.0与P1.2口，在程序中分别设置其值为0x25和0x65，当防盗报警系统开启时主人可通过该遥控器远程按下开关按键，相当于向P1.0口输入一个低电平，通过SPI串行接口传送给单片机得到一个中断程序，进而向无线模块输送值0x25，当报警器上的无线接收模块得到0x25时，便将其输送给报警器上的单片机处理，单片机得到中断信号则停止报警。

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图5.1红外遥控模块电路图

5.2 振动检测电路

振动检测模块的基本功能是将振动传感器检测到的车辆振动通过数字脉冲信号输出，以便单片机控制电路能够识别。

振动检测模块电路图如图5.2所示：其输入的波形是复幅度相同的振动脉冲信号。与振动传感器串联的上拉电阻取值很大，减少了静态功耗。

图5.2振动检测电路

当振动传感器检测到振动信号时，振动传感器截止，P21引脚为高电平。振动时间越长，传感器截止的时间也就越长。如果没有振动，传感器导通，P21脚为低电平。

振动检测模块输出的是数字脉冲信号，如图5.3所示：考虑到检测电路输出的是数字脉冲信号，所以选择P21作为检测电路信号的输入端，单片机就可以正确的检测到振动检测模块检输入的信号。只要通过程序把P21的触发方式选择为下降沿触发，单片机控制模块就会通过输出信号驱使声光报警器报警。其中脉冲宽度与振动时间成正比。(5V为外接电源电压)

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图5.3检测电路输出信号波形图

5.3 单片机控制电路

主要有外接电源，时钟电路，报警信号输入，报警信号输出等。各个电路都已经设计好了，剩下的就是选单片机引脚以及编程调试了。

主控制模块由按键与上电复位电路、晶振电路组成。其连接如图5.4所示，主机控制模块负责处理传感器信号、声光报警，SPI接收发射模块的数据包。单片机采用内部振荡方式，电容C1和C2都是20PF，晶振采用12M的，复位方式可以使按键电平手动考虑带检测电路输出的是数字脉冲信号，所以选择中断端IRQ的触发方式选择为下降沿触发，单片机就可以正确的检测到检测电路输入的信号。选择P0口作为报警信号的输出端主要因为P0口是通过I/O双向静态接口，具有输出锁存功能，这样可以比较方便的通过软件来实现报警的控制。

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图5.4单片机控制整体电路

5.4 声光报警电路

①光报警系统

LED显示控制硬件接口电路如图5.5所示，当单片机P07引脚为高电平时，LED熄灭；当该引脚为低电平时，LED亮。

图5.5光报警电路

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②声报警系统

设计电路如图5.6所示：本设计利用现有的单片机试验箱上蜂鸣器模块作为发生元件，在其两端施加直流电压就可以发声。

图5.6声报警电路（PNP型三极管）

蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机I/O引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。飞思卡尔单片机实验板通过一个三极管来放大电流驱动蜂鸣器。

如上图所示，蜂鸣器的正极接到VCC（＋5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R3后由单片机的P06引脚控制，当P06输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P06输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P06脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。

程序中改变单片机P06引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变P06输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小。

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6 软件设计

系统软件设计采用模块化设计，由主程序、初始化程序、中断检测、遥控发射和接收程序及报警控制等模块子程序组成。

6.1 主程序

主程序流程图如图6.1所示。先进行硬件的初始化，红外遥感模块为接收状态，初始化后，电源处于低功耗节能状态，当系统检测到振动信号后，启动声光报警。

图6.1主程序流程图

6.2 初始化程序

初始化程序如图6.2所示首先初始化串口，包括选择串口工作方式和波特率的设定。初始化单片机的I/O电平。

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图6.2初始化程序流程图

6.3中断检测程序与定时器程序

外部中断IRQ服务程序与定时器TIM1程序如图6.3所示。外部中断IRQ服务程序，主要检测振动传感器的电平信号，进入中断服务程序后要关闭总中断和外部IRQ中断，若检测到低电平，则启动定时器TIM1，TIM1的工作方式为16位计数，定时1秒，定时1秒主要用于LED灯在1秒间隔内闪烁和蜂鸣器的报警。

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图6.3外部中断程序流程图

6.4 红外遥控模块发射与接收程序

①发射模式工作原理

由单片机控制电路的复位电路和时钟电路，定时发送0x65数据并判断按键是否按下，按下则发送0x25数据。通过热释红外感应器，感应到车主在附近时，由单片机控制电路定时发送0x65给“看门狗”喂食；当车主走远时，红外线接收头接收不到红外线，此时会自动启动声光报警系统。

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图5.1发射主程序流程图

②接收模式工作原理

一体化的红外线接收头组成红外线接收电路，当红外线接收头接收到数据时对数据进行判断：当数据是0x65时会给电路中的“看门狗”喂食，如果长时间没有喂食会自动启动声光报警系统，此时有检测电路检测整车是否有振动，如果有振动，启动声光报警，延迟7s后自动停止声光报警，当给“看门狗”继续喂食时自动关闭报警系统；当数据是0x25时，手动启动报警系统，检测是否有振动，如果振动，启动声光报警系统，延迟7s后自动停止声光报警，当再次接收到0x25数据时，手动关闭报警系统。如此循环。

在不考虑自动启动报警系统的情况下，只有手动开启报警系统的接收程序流程图如下：

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图5.2接收主程序流程图

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7 系统调试

单片机系统样机组装好以后，便进入调试阶段。单片机系统调试主要工具是在线仿真器。其主要任务是排除样机的硬件故障，并完善硬件结构，试运行所涉及的程序，排除程序错误，优化程序结构，使系统达到期望的功能进而固化软件，使其产品化。

在单片机开发过程中，从硬件设计到软件设计几乎是开发者针对本系统特点亲自完成的。这样虽然可以降低系统成本，提高系统的适应性，但是每个系统的调试占去了总开发时间的2/3，可见调试的工作量比较大。单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。

6.1 硬件调试

电路的安装与调试过程是检查，修正设计方案的实践过程，也是应用理论知识来解决实践中各类问题的关键环节，是电路设计者必须掌握的基本技能。把电子元件连接起来，实现特定功能的关键一步是调试。调试方法有两种：分块调整法和整体调整法。

（1）通电前检查

在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否者很容易照成集成块损坏。（2）通电检查

加电后检查各插件上的引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V~4.8V之间属正常。这主要是为了排除电源故障。

（3）分块调试

在分块调试这一阶段，可以直接利用现有的单片机试验箱。

本防盗系统设计的红外遥控感应电路可由试验箱的红外传感器模块进行调试。红外线传感器模块如图6.1所示，红外接收管接收红外线，在输出电路产生相应电平的波形。红外线光电开关一端为接收，一端为发射，当遮挡物放在光槽中时，红外线被阻断，电路输出电平发生改变。和本系统设计相通的是当车主远离时，牵涉到防盗报警器的自动启动问题。

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图6.1红外传感器模块

本防盗系统设计的声光报警模块可以分别通过试验箱的LED模块和蜂鸣器模块进行调试。LED灯模块如图6.2所示。在初始化程序后，声报警电路接的单片机引脚被设定为高电位，当报警系统开启，振动传感器检测到振动时会向单片机控制模块电路发出数字脉冲信号，经处理后启动声光报警系统，此时单片机引脚变成地电位，LED灯闪烁报警。

图6.2 LED灯控制模块

本防盗系统设计的声报警电路是通过单片机控制模块向蜂鸣器模块输入方波信号，蜂鸣器内膜片振动发声，发出鸣响进行报警。因为振动传感器输入的是数字脉冲信号，经单片机最小模块系统处理后，向声报警电路模块输出数字脉冲信号，起初单片机引脚设定的高电位转变成低电位，蜂鸣器就会发出鸣叫声。蜂鸣器模块如图6.3所示。

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图6.3蜂鸣器模块

6.2 软件调试

软件的调试要和硬件配合进行，往往问题可能不是硬件上的。

软件调试与所选用的软件结构有关，如果采用模块程序设计技术，则逐个模块调好后再进行系统程序总调。如果采用实时多任务操作系统，一般是逐个任务进行调试。

对于模块结构程序，要一个个子程序分别调试。调试时，一定要符合入口条件和出口条件，调试可用单步运行和断点运行方式，通过检查用者系统的CPU现场情况、RAM的内容和I／O口的状态，检测程序执行结果是否符合设计要求，有无循环错误、有无机器码错误以及转移地址的错误，同时，还可以发现用者系统中存在的硬件设计错误和软件算法错误。

各程序模块通过后，则可以把相关功能块连在一起进行总调。这个阶段若有故障，可以考虑各子程序运行时是否破坏了现场，缓冲单元、工作寄存器是否发生冲突，标志位的建立和清除是否有误，堆栈区是否有溢出，输入设备的状态是否正常等等，若用者系统是在开发机的监控程序下运行时，还要考虑用者缓冲单元是否和监控程序的工作单元发生冲突。

单步和断点调试后，还应进行连续调试，用以确定定时精度、CPU的实时响应等问题。对于实时多任务操作系统的调试方法和模块结构的调试方法类似，只是需逐个任务进行调试，在调试某一个任务时，同时也调试相关的子程序、中断服务程序。逐个任务调试好后，再使各个任务同时运行。

为了得到满足要求的用户程序，一般有需要有一个对程序的调试过程，甚至需要经过多次

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的反复调试才能完成。这项工作单靠单片机本身是无法完成的。因为程序在单片机内连续高速的运行，难以观测程序的运行情况。因此，必须提供这样一种装置，他能够输入用户程序，运行用户程序，并在允许中提供诊断，修改等调试手段，这样才可以得到满足要求的用户程序。

在用户系统尚未调试好之前可以用开发系统的存储器存储程序。但当系统已经调试结束，确认程序正确不误后，就应该把用户系统的程序写入到EPROM中去。EPROM写入器就是完成这个任务的专业设备，他是单片机开发系统的主要组成部分。由于做EPROM写入时的控制信号与TTL不兼容，因此写入器必须提供EPROM写入时的全部电气信号，写入器在开发系统的控制下，将暂存在开发系统存储器中的程序和常熟逐条的写入到插在写入器插座上的EPROM中去，并且有写入校验功能。当全部调试和修改完成后，将用者程序固化到EPROM中，插入用者样机后，用者系统即能独立工作，至此，单片机应用系统研制完成。

另外对ROM单片机，用户的任务只是提供可靠的程序，至少将程序固化到ROM中，则是由单片机芯片生产厂家用掩膜技术来完成的。而对于EPROM型的单片机或存储器，用户必须借助于专用的装置才能完成程序的固话工作。

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8 总结与展望

8.1 总结

本系统设计的核心部分主要体现在硬件设计、软件设计以及系统调试部分。在本文的硬件设计和软件设计章节对本防盗系统设计的设计思路进行了详细描述，给出了硬件设计的总体框图以及软件流程图。在系统调试模块通过分块调试验证了硬件设计的各个功能模块都是合乎设计要求的，软件调试过程中通过对汇编程序的运行达到各个功能模块有条不紊的工作。通过硬件仿真与系统联调结果，本防盗系统的软硬件设计方案是成功可行的，能达到预期的防盗报警的要求。

8.2 展望

本文通过各项设计，从理论的角度上，验证了本防盗系统设计是可行的，但是由于所学内容及自身能力有限，有些更高端智能的模块没能加以设计。

本文硬件设计中断报警模块方面进一步的完善，即当车主就在车附近，此时振动传感器受到外界振动干扰时，报警器发出鸣响，此时车主可以通过按下遥控按键向报警器上的无线接收模块发出信号，经单片机处理后输出中断信号使报警停止。由此可以将本设计防盗系统做的更安全、智能。

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致谢

经过大半个学期的努力，毕业设计终将告一段落。本设计及毕业论文是在我的导师杨正才老师的悉心指导下完成的，在此谨向杨老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。从开始进入课题到论文的顺利完成，感谢毕设指导老师杨正才老师在此过程中，提供许多与课题设计相关的资料，及学习研究单片机的场所。

在设计过程中遇到了一些复杂的问题，但在杨老师的细心指导、同学的帮助和自身的努力下，我克服了很多困难，最终如期完成了毕业设计。和杨老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识，也对自己提出了新的要求。同时在杨老师的指导下，我们掌握并学习到了对问题的一些思考方法和对做一个设计的基本思路，这让我们学会了独立与创新，为我们以后的人生开启了一盏明灯。

最后，再次向关心、帮助我的老师和同学表示衷心的感谢！

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附录

汽车遥控防盗报警器系统程序 ORG $FFFE FDB MAIN ORG $8000

MAIN：MOV #$FF，P0；P0口每位置1 MOV #$00，P1；P1口每位清0 BSR DELAY1S；延时3s BSR DELAY1S BSR DELAY1S

M2：BRCLR 2，P1，M2；判断红外遥控模块是否有信号 BSR DELAY100；延时100ms，去抖动 BRSET 0，P1，START；若有信号转去检查数据 BRA M2；无信号返回

START：BRCLR 0，P1，FD1；判断报警器开关信号 BSR DELAY100

BRSET FDSD；有则进入防盗设定 SD1: BRCLR 0，P1；判断报警器开关信号 BSR DELAY100

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BRSET FDJC；有则进入防盗解除；防盗设定 FDSD

： BSR SGTS；调用声光提示1次子程序 BSR DELAY1s；延时1s BSR DELAY2s；延时2s