电动车防盗系统的设计毕业设计论文1

电动车防盗系统的设计摘 要随着社会科技的进步、人民生活水平的提高和节能环保意识的增强，生活中的交通工具正在向污染少、能耗低的方向发展，而电动车正属于其中之一。电动车的环保、节能、轻便、成本低等特点，使它受到越来越多人的喜爱。而随着电动车的普及，它的防盗问题也越来越突出。为了更好地解决防盗问题，应用新技术来设计电动车防盗系统是非常必要。本课题的主要内容是设计一个单片机控制的电动车防盗系统，该防盗系统采用单片机AT89S52作为整个系统的控制核心。该系统对于车主来说，是用遥控器控制电动车的布防、撤防和寻车三种状态，只有当按下撤防键后才能进一步启动电动车。防盗的功能是通过振动传感器模块检测电动车的异常振动信号，且把感应到的振动信号转换为电平信号，传递给单片机，通过程序判断是否报警，如果为报警信号，则利用GSM无线通信模块TC35向预设的车主手机发送报警短信，且通过扬声器发出警报声，以此来威慑不法分子，达到保护电动车的目的。而电动车的启动是通过语音来控制的，必须通过正确语音密码才能启动，因此能起到更高强度的防盗功效。本课题设计的多功能电动车防盗系统与普通的防盗系统的不同之处在于，其能够在发出报警声的同时，利用GSM无线通信技术发送短信至车主手机，且利用语音识别技术来识别启动密码，进而启动电动车，替换了使用钥匙启动的方式，使防盗效果达到更高的层次。关键词：电动车；防盗系统；传感器；报警信号AbstractWith the advancement of social technology, the improve of peoples living standards and the strengthen of energy-saving environmental protection awareness, the direction of life transport is less to pollution, low energy consumption, and the electric car is belong to one of them. The characteristics of the electric car are environmental protection, energy-saving, portable, low-cost and so on, and that make it popular in more and more people. But with the popularization of electric car, its anti-theft problem is also becoming more prominent. In order to solve the anti-theft problem, application of new technologies to design the electric car anti-theft system is necessary.The main content of this topic is the design a electric car anti-theft system which controlled by a Single Chip Microcomputer, this electric car anti-theft system uses a AT89S52 MCU as the core of control in the whole system. To the owner of car, this system is using remote controller to change the three states of electric car in deploying defense ,cancel defense and search car, and then only press down the cancel defense button can you start the electric car . The function of the anti-theft system is detected the abnormal vibration signal by vibration transducers module,and then convert the vibration signal to level signal, finally, transport the level signal to the MCU and judge whether it is the warning signal. If it is the warning signal ,so send a warning message to the owners mobile phone by TC35 GSM wireless communication module, and make a warning sound through speakers, deter criminals by this way, achieve the purpose of protection the electric car. By the way, start the electric car by Speech Recognition, it is necessary to input a correct password to start it, so that, it can reached a higher levels anti-theft. The multi-function electric car anti-theft system of this project is difference from the ordinary anti-theft system, it can make a warning sound and at the same time send a warning message to the owners mobile phone by TC35 GSM wireless communication module, also it use the voice recognition technology to identify password, then start the the electric car, it take the place of the key, make the anti-theft to achieve a higher level.Key word: electric car; anti-theft system; transducers; warning signal 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第IV页 共页目 录1绪论11.1 电动车防盗系统的研究背景11.2 国内电动车防盗系统的发展现状11.3 论文研究的内容及意义21.4 本系统的设计要求和特点22 硬件方案的选择及论证32.1 系统框图的绘制32.2 振动传感模块方案32.2.1基于振动传感器ZD25的方案32.2.2基于SW-18010P振动开关的方案42.3 遥控发射接收模块方案52.3.1基于红外的发射接收系统52.3.2基于电磁波的发射接收系统52.4 语音识别模块方案62.4.1基于LD3320芯片的方案62.4.2基于SPCE061A芯片的方案73 防盗系统硬件设计原理介绍93.1 单片机AT89S52系统及其外围电路93.1.1单片机的介绍93.1.2单片机外围电路简介103.2 振动传感器模块123.3 无线遥控发射模块123.4 无线接收模块133.5 音效报警模块143.6 语音识别模块153.6.1SPCE061A基本电路163.6.2电源稳压电路173.6.3音频输入电路173.6.4音频输出放大电路183.7 电机驱动模块183.8 GSM无线通信模块194 安装与调试224.1 硬件制作中遇到的问题及解决方法224.2 软件工作原理234.2.1主控单片机软件设计234.2.2语音识别软件设计254.2.3GSM无线通信软件设计265 结论28谢 辞30参考文献31附 录32附录一：系统总原理图33附录二：语音识别模块原理图.34 附录三：TC35 GSM无线通信模块原理图.35 附录四：程序代码36 1 绪论1.1 电动车防盗系统的研究背景随着科学技术的迅猛发展，人民生活水平的不断提高，电动车成为中小城市市民主要的交通工具，它极大的提高了人们的出行方便。电动车以电为能源，无废气排放，噪音小，不污染环境，且骑行省力，经济适用，通用性广，因此政府也大力支持电动车的推广。目前摩托车、汽车等交通工具因污染环境而受到限制，且居高不下的油价，又给电动车带来了发展空间，因此电动车成为工薪阶层的最佳选择，受到越来越多人青睐。然而就在电动车进入千家万户的同时，其失窃率也连连攀升，给使用者带来了经济上和精神上的双重损失。一辆电动车的价格相当于普通购买者一个月的工资，甚至更多，所以用户对于防盗问题特别关心。而电动车的钥匙其实只是一个开关装置，就防盗功能而言形同虚设，所以我们经常看到一辆电动车配备两把甚至三把防盗原子锁，可见用户对于防盗方面的忧虑和对于目前防盗能力的怀疑。部分电动车生产厂家在车体上加装遥控防盗装置，但也有的厂家会因为要控制成本而不给电动车加装防盗装置。为解决广大电动车使用者的忧虑，本次研究设计一套基于单片机控制的电动车智能防盗系统，给广大使用者装上一把“安心锁”。1.2 国内电动车防盗系统的发展现状为了充分掌握目前国内电动车市场防盗报警类产品的现状及发展动态，本人查阅了大量的市场调查报告，从商家提供的电动车年销量和报警器（包括报警锁）年销量数据不完全统计，目前市场上出售的电动车防盗报警装置大致有如下几类：（1）防盗报警锁，它是一种将电子锁与机械锁相结合、具有防盗性能的锁具。其原理是将报警器与车锁集成，当车锁锁上时，只要内部振动传感器感知到车身振动，就会立即触发启动锁上的报警喇叭报警。这种防盗报警锁使用比较方便，售价也能为大家接受，一般在50元左右，如金霸王K-600、轮凯LK-325。但是用户反映使用这种防盗报警锁，发生误报的频率较高，而且发现是误报还得不到解除，同时在锁紧状态下无法人为撤防，造成不必要的干扰。（2）普通防盗报警器，与防盗报警锁相比，它的原理是将报警器与机械锁分离，其报警器主要由基于振动传感器报警电路实现，当处于布防状态下，振动传感器若检测到车身振动，则通过喇叭报警。这类报警装置体积较小，可独立安装在电动车上较为隐蔽的地方，不易被发现而拆卸。其布防、撤防都是通过报警器外壳上的同一开关按钮实现，电源一般使用两节7号电池，性能比较稳定，价格在60元左右。但是一旦将其安装在车身较为隐蔽的地方，如车身底部等，那么车主启动布防和撤防时要按开关就很困难，不易操作；如果安装在方便车主启动开关的地方，此报警器又很容易被盗贼发现而将其拆卸。（3）遥控防盗报警器，由车载主机和手持遥控发射器组成。车载主机和上文所述的报警器功能相同，而遥控器则相当于主机的一个无线遥控电源开关，它采用的是无线发射技术，主要是作用是进行布防、撤防和启动报警功能，如保镖E406，金鹦鹉7200系列。这类报警器是现在电动车市场上的主流防盗产品，一般灵敏度较高，性能稳定，报警声响可达100分贝以上，基本可以满足一般电动车用户的需要，市场价格在80元左右。漏报率和故障率都较低，但是误报率很高，报警噪音扰民现象严重。1.3 论文研究的内容及意义现在市场上有各式各样的电动车防盗报警装置出售，一些高档的智能报警器由于价格过高，用户不愿意为售价仅两三千的电动车去配置，而得不到推广；另外，也有价格适中、质量可靠的防盗报警器出售，但是此类报警器的报警喇叭一般都只是安装在电动车身上，而完成警情传递任务的主要部件都是振动传感器，其灵敏度较高，致使一些外界环境因素，如刮风打雷、大车经过等，都有可能触发其响应而发出报警，这种由于误报警带来的噪音污染常常造成一定程度的扰民。种种原因使得大部分电动车用户并没有为他们的车去配备防盗报警装置，导致一些不法分子有机可乘，电动车被盗现象日益严重，“电动车保险”也因出险率太高而销声匿迹。报警装置作为电动车的一个重要附属配件，其防盗守护的重要作用众所周知。由此，一种高品质、高性能、高强度，能够满足用户的高要求的电动车防盗产品是现今市场的需求方向。因此，本次论文是研究设计一个智能的电动车防盗系统，在现有的普通防盗器之上，利用语音识别技术和GSM无线通信技术再给防盗器添加两道防线，使其功能更趋于完美。利用新的技术，作出新的改进，使电动车防盗系统更完整，也希望能应用于除了电动车之外的各种防盗场景。1.4 本系统的设计要求和特点本防盗系统的要求是能够实现在布防状态下能够检测异常振动等情况，并通过扬声器发出报警声，同时通过TC35模块发送警报短信到预设的车主手机号上。本次设计的电动车遥控器不但要能控制系统的布防、撤防和寻车等功能，还要能做为语音识别系统的触发信号。电动车需要通过验证正确的语音密码后才能启动，即由语音来控制电动车的启动。本设计结合了语音识别和GSM无线通信两种技术，比一般的防盗系统更完善。而且通过语音识别控制电动车的启动，能够在遥控器丢失及被干扰破解等情况下还能起到防盗的功能。而通过GSM通信技术可以在电动车有异常情况时，发送警报短信到车主手机。此功能让本系统能够起到双向防盗的作用，以便车主及时了解自己爱车的车况，并作出及时正确的处理，以减少不必要的损失。2 硬件方案的选择及论证2.1系统框图的绘制 AT89S52音效报警模块振动传感模块GSM模块遥控器模块车主手机语音识别模块启动电动车 图2.1 系统结构框图如图2.1所示，整个系统由主控单片机AT89S52控制，包括有振动传感器模块、遥控器模块、语音识别模块、音效报警模块、GSM模块等5大模块，其中由振动传感器检测异常振动信号并转化为电平信号输入单片机，单片机识别后通过音效报警模块发出报警声响，并通过GSM模块给预设的车主手机发送警报短信。遥控器是用来控制电动车的布防、撤防和启动语音识别等功能，当语音识别启动后，如果口令验证正确后，电动车则启动。 2.2 振动传感模块方案本系统最基本的部分为振动检测部分，通过检测振动并转化为触发报警的信号是系统正常运作的前提。因此本文将对振动检测元件的选择作必要的阐述。 2.2.1基于振动传感器ZD25的方案振动传感器ZD25是一种目前广泛应用的报警检测传感器，它内部用压电陶瓷片加弹簧重锤结构检测振动信号，并通过LM358等运放放大并输出控制信号。它具有灵敏度高、工作稳定可靠、振动检测可调节范围大的优点。振动传感器ZD25的工作原理是将传感器紧接触在被测的振动体上，当振动体在传感器敏感的测量方向上振动时，传感器的敏感元件产生相应的强制振动。振动产生的振动信号使磁敏元件产生电阻变化，导致输出电压产生相应的变化。经电路处理放大后，输出与振动特性（频率和幅度）相似的电压变化的波形信号，如图2.2、图2.3所示。 图2.2 无振动时的波形图图2.3 有振动时的波形图振动信号的输出与振动的幅度和频率相似，即输出电压频率与振动频率成正比，电压幅值大小与振动位移幅值成正比。传感器的工作电压为12V，输出信号稳定，能抗杂波干扰。在单电源工作下，无振动时，输出为DC4V左右直流信号，有振动时，输出为叠加在DC4V上的交变电压信号。2.2.2基于SW-18010P振动开关的方案振动开关是在感应振动力大小后将感应结果传递到电路装置，并使电路启动工作的电子开关。SW-18010P振动开关主要有弹簧和导针构成，其工作原理无振动时，弹簧与导针分离，有振动时，弹簧与导针接触。它是一种无方向性振动感应出发开关，任何角度均可触发。本开关在静止时为开路OFF状态，当收到外力碰触而达到相应的振动力或移动速度达到适当离心力时，导电接脚会瞬间导通呈瞬间ON状态，当外力消失时，开关回复为开路OFF状态。开关在正常情况下使用寿命可达20万次，适用于玩具、防盗报警器、运动器材等小电流控制电路的产品中。其结构如图2.4所示。 图2.4 振动开关结构图由于振动开关SW-18010P较于振动传感器ZD25，结构简单易懂且价格更低廉，灵敏度和工作的稳定性等都能达到本课题的要求，因此选择振动开关SW-18010P作为本课题的振动检测元件。2.3 遥控发射接收模块方案本系统的遥控器是用来控制系统的布防、撤防等主要功能，而能够实现遥控功能的方案有很多种，下文将分别做简要的介绍。2.3.1基于红外的发射接收系统红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外光，其特点是不会对周边其他电器的工作产生干扰，适合用在短距离且直线的遥控系统中。接收部分是由光敏二极管来完成，其接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路、比较器等。其接收的原理是：红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把不同发射距离的脉冲幅度控制在一定的水平。当交流信号进入带通滤波器（带通滤波器可以通过30khz60khz的负载波）后，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出相应的高低电平，还原出发射端的信号波形。红外遥控系统的结构如图2.5所示。 图2.5 红外遥控系统示意图2.3.2基于电磁波的发射接收系统电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，有效的传递能量和动量。在无线技术中使用的电磁波叫无线电波，而无线电技术就是通过无线电波传播声音或其他信号的技术。无线电技术的发射接收原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。无线电技术适合用于距离较长且非直线的情况。无线电波的发射、接收示意图如下图2.6、2.7所示。图2.6 无线电波发射示意图图2.7 无线电波接收示意图PT2262和PT2272是CMOS三态编码集成芯片，这组器件广泛用于各种遥控器件上，它们能够调制和解调无线电波，完成发送和接收的工作过程。PT2262 是发射编码芯片，PT2272是接收解码芯片，两者的地址必须配对，而且振荡电阻必须符合要求。PT2262的TE端是发射允许端，接受低电平时，17脚DOUT端输出一串编码。该串编码在载波上发送出去，被接收端接收和解调，输入PT2272的14脚，当地址配对时，VT解码有效端输出高电平，数据端口就会输出与PT2262发射端口一致的数据，从而实现遥控功能。经过比较得知，红外遥控距离短，只能直线方向遥控。电磁波的遥控具有衍射作用，能跨越一定的屏障，遥控时也不需要直线。发射接收模块满足体积小，通信距离远，抗干扰性强等要求，因此在本次设计中采用由编码芯片PT2262和解码芯片PT2272构成的发射接收系统来完成无线收发功能。2.4 语音识别模块方案语音识别启动电动车是本次设计的特色功能，而能够完成语音识别的芯片也有很多种，下文讲对两种芯片作出比较并选择。2.4.1基于LD3320芯片的方案LD3320芯片是一款“语音识别”专用芯片，由ICRoute公司设计生产。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括A/D、D/A转换器、麦克风接口、声音输出接口等。其语音识别的工作原理是基于关键词列表识别的技术，即把设定好的要识别的关键词列表通过主控单片机以字符的形式传送到LD3320内部，就可以对用户说出的关键词进行识别，不需要任何的录音训练。该芯片在设计上注重节能与高效，不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别、声控、人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。它通过ICRoute公司特有的快速而稳定的优化算法，完成非特定人语音识别，识别准确率高达95%。LD3320引脚结构如图2.8所示。图2.8 LD3320芯片引脚图该芯片工作电压为3.3V，芯片管脚输入电压范围：高电压（逻辑“1”）:0.7V以上，低电压（逻辑“0”）：00.3V。因此，开发者需要保证自己使用的主控MCU同样工作在 3.3V，保证主控MCU向 LD3320的管脚输出的高电压不超过 3.3V。2.4.2基于SPCE061A芯片的方案SPCE061A是继nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。其语音识别的工作原理是预先将需要识别的语音内容进行训练，然后检测用户发出的声音，通过DSP技术将两者进行对比，最后确定识别结果。较高的处理速度使nSP能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，因此，以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。SPCE061A整合了多个常用的功能模块，在进行系统开发的时候不用外加过多的硬件就可方便的完成一个系统的设计，这就是人们常说的SoC（System on chip）技术。它耗电少，可以满足很多手提设备、掌上设备低能耗的需求，可方便的用来实现声音录制、播放，Midi音乐合成和语音识别，相比别的单片机比较有特色。它还可以方便的完成一系列乘加的运数，实现一些数据处理比较容易，别的单片机一般都不具备这种功能。SPCE061A芯片里具备在线仿真调试电路，使调试和程序下载更加方便，也把仿真器和烧录器的成本给节省下来了。其引脚如图2.9所示。图2.9 SPCE061A引脚图SPCE061A工作电压(CPU)VDD为2.43.6V ，(I/O)VDDH为2.45.5V；CPU时钟：0.32MHz49.152MHz；内置2K字SRAM和32KFLASH；可做编程音频处理。由于LD3320要求的芯片工作电压和管脚工作电压为3.3V，而本次设计中所采用的主控芯片AT89S52却工作在5V电压，且SPCE061A的高性能和低价格也能满足本次设计的需求，因此本次防盗系统的语音识别功能选用SPCE061A来完成。3 防盗系统硬件设计原理介绍3.1 单片机AT89S52系统及其外围电路3.1.1单片机的介绍 图3.1 AT89S52引脚图如图3.1所示为AT89S52引脚图。AT89S52单片机具有4个8位的端口，分别为P0、P1、P2、P3。P0、P2口，除了具有一般I/O口的功能外，P0口在扩展外部程序、数据存储器时具有数据总线和低8位地址总线的功能，P2口在扩展外部程序、数据存储器时具有高8位地址总线的功能；P1口为一般的I/O口；P3口具有一般I/O口和如表3.1所示的特殊功能。表3.1 P3口的特殊功能引脚功能P3.0RXD，串口接口输入P3.1TXD，串口接口输出P3.2INT0，外部中断0输入P3.3INT1，外部中断1输入P3.4T0，定时器0输入信号P3.5T1，定时器1输入信号P3.6WR，外部数据存储器读P3.7RD，外部数据存储器写除了P口之外，AT89S52还有VCC、VSS、XTAL1、XTAL2、RESET、EA/VPP、PSEN、ALE/PROG等引脚。其中（1）VCC为AT89S52电源正端输入，接+5V；（2）VSS为电源地端；（3）XTAL1、XTAL2分别为系统时钟的反相放大器输入端和输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以工作了，此外可以在两引脚与地之间并入两个30PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机；（4）RESET为AT89S52的重置引脚，高电平工作，当要对芯片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S52便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码然后执行程序；（5）EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序；（6）PSEN为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当AT89S52被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围；（7）ALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如7 4LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中。3.1.2单片机外围电路简介（1）电源电路 图3.2 电源电路如图3.2所示为单片机的电源电路。它可以给单片机提供工作所需电源，并有指示灯提示，其中限流电阻选取220时指示灯最亮。当灯亮时表示提供正常工作电压。（2）时钟电路 图3.3 时钟电路如图3.3所示为单片机的时钟电路。时钟电路中使用的11.0592M晶振，它两个脚上的对地电容称为负载电容，其影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般为几十皮法。时钟电路为单片机提供系统时钟。（3）复位电路 图3.4 复位电路如图3.4所示为单片机的复位电路。复位电路使单片机能上电复位，当程序进入混乱等状态时可以通过按键手动复位，使AT89S52能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码然后执行程序。3.2 振动传感器模块振动传感器模块主要由振动开关SW-18010P及电压比较器LM393组成。其原理电路如图3.5所示。 图3.5 振动传感器模块如图所示，电压比较器负输入端的滑动变阻器R3的电压值与正输入端的振动开关SW-18010P电压值相比较，当振动开关没有检测到振动（开路OFF状态）时，比较器1端输出高电压，指示灯熄灭；当振动开关检测到振动（导通ON状态）时，电压比较器1端输出低电平，此时指示灯会亮起，表示有振动状况。在此电路中，调节滑动变阻器R3可以改变整个振动传感器模块的灵敏度。3.3 无线遥控发射模块遥控发射器是由编码芯片PT2262、发射模块F05V和它们的外围电路组成，其原理电路如图3.6所示。图3.6 遥控发射器原理电路如图3.6所示，遥控器的控制是通过PT2262来完成的。PT2262可用于无线遥控发射电路，它最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,其发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。由上图可知，当遥控器没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262上电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK 调制）相当于调制度为100%的调幅。图3.6中，F05V是一款小体积、低功率RF无线发射模块，其工作原理是将PT2262传送的信号调制在载波上，并通过天线以一定的频率发送无线电波。此模块采用SMT工艺，声表稳频，性能稳定，特别适合低电压电池供电，无数据时处于休眠状态并符合FCC认证标准。F05V可以配合PT2262来完成无线信号的发射，应用范围：各种低速率数字信号的接收，工业遥控，遥测，防盗报警器信号接收，各种家用电器的遥控等。在使用F05V时，要给其加上天线，天线对模块的发射效果影响很大，最好接1/4波长的天线，一般采用50欧姆单芯导线.天线的长度315M的约为25cm。天线位置对模块发射效果亦有影响，安装时天线尽可能伸直，远离有屏蔽体、高压及干扰源的地方。3.4 无线接收模块遥控发射器是由解码芯片PT2272、接收模块J05V和它们的外围电路组成，其原理电路如图3.7所示。图3.7 无线接收模块原理图如图3.7所示，接收模块的控制是通过PT2272来完成的。PT2272是一款用以解码的芯片，编码芯片PT2262发出的编码信号传送到解码芯片PT2272后，其地址码经过两次比较核对，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。PT2272和PT2262 除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近甚至无法接收，在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越低，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。图3.7中，J05V是一种低电压型超外差接收模块，其工作原理是通过天线接收特定频率的无线电波，并通过解调器把信号从载波中还原出来，传送给PT2272进行处理。此模块有体积小、声表稳频、低电压、低功耗的特点，它还具有休眠功能，休眠电流仅为1uA。它可以配合PT2272来完成无线信号的接收工作，适用于车库门遥控器系统、工业遥控器、遥感、遥测、安防报警器、伸缩门等。当J05V接收到信号后，会从DATA脚输出波形信号至PT2272的14管脚，PT2272接收到信号后，其地址码再经过两次比较核对，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，完成对遥控发射信号的接收和处理工作。3.5 音效报警模块当防盗系统检测到振动时，会发出警报声，这种警报声是通过音乐芯片KD9561来完成的。音乐芯片KD9561是一种比较简单的语音电路，它通过内部的振荡电路，再外接小量分立元件，就能产生各种音乐信号，音乐芯片是语音集成电路的一个重要分支，目前广泛用于音乐卡、电子玩具、电子钟、电子门铃、家用电器、安防报警器等场合。KD9561的引脚结构如图3.8所示。图3.8 KD9561引脚结构KD9561是四声报警音乐芯片，它可以通过对引脚SEL1和SEL2进行不同的电压输入而得到警车声、火警声、救护车声、机关枪声等四种声音。其声响表如表3.2所示。 表3.2 KD9561声响表SEL1SEL2声效不接不接警车声VDD不接火警声VSS不接救护车声任意接VDD机关枪声KD9561的外围电路很简单，只需要外接一个三极管、小喇叭和调节声音快慢的电阻即可，但为了通过单片机来控制它的发声，因此需要把其与单片机I/O口连接，其电路图如图3.9所示。图3.9 音效报警电路本次设计的防盗系统所发出的报警音效是作为警示和防盗之用，因此要令KD9561发出警车声，其SEL1和SEL2管脚设置为悬空。当系统检测到振动且需要发出报警声时，单片机的P2.0口会输出一个高电平，这个高电平用来作为KD9561发出报警声的触发信号。因为单片机I/O口的驱动力较弱，不能直接作为KD9561触发启动电压，因此通过继电器来隔离高低电压，且以三极管为开关，通过I/O口来控制继电器工作，并给KD9561进行供电。当单片机P2.0口输出高电平时，三极管Q2的B、E极导通，这时候继电器吸合，继电器的5管脚和3管脚导通，由5管脚输入的电源VIC直接供给KD9561作为它的工作电压VDD，令其工作并发出报警声，至此，达到了由单片机控制报警声开关的功能。上图中ASM1117为稳压芯片。因为KD9561的工作电压为3.3V，因此必须通过ASM1117 3.3V的稳压芯片，把输入的5V电压降为3.3V的电压输出供给整个电路。3.6 语音识别模块本电动车防盗系统设计了语音识别功能。语音识别是通过凌阳单片机SPCE061A来完成的，它能够把车主预先训练的语音口令识别出来，然后启动电动车。有了次功能，即使盗贼把车盗走，也没法正常启动车辆，起到了很好的防盗效果。下面将分开介绍语音识别模块主要的各个外围电路的功能。3.6.1SPCE061A基本电路图3.10 SPCE061A基本电路如上图所示为SPCE061A的基本工作电路，其包括复位电路、时钟电路、倍频电路、功能键电路、下载端口电路以及各电压输入管脚的滤波电路等。特别注意的是，SPCE061A的复位电路为低电平复位，其功能与AT89S52的复位电路一样，都是重置单片机，使其从新开始执行程序；时钟电路使用的是11.0592MHZ的晶振，而倍频电路是放大晶振的频率，最大可以放到到49MHZ；功能键电路是给SPCE061A预留3个按键，以便其在扩展功能时候使用；下载端口电路是模块与电脑连接的部分，电脑通过串口线连接到此下载端口，然后把编译好的程序下载至SPCE061A芯片中。3.6.2电源稳压电路图3.11 电源稳压电路如图3.11所示为语音识别模块的电源稳压电路，其中SPY0029为凌阳公司自己生产的3.3V稳压芯片，其原理和使用方法与ASM1117类似。SPCE061A的工作电压是3.3V，因此电源稳压电路要把5V电压通过SPY0029转化为3.3V。由于语音识别模块对电源的要求较高，因此在SPY0029的输入和输出端都加上了滤波电路。由上图所示的电源电路，能给SPCE061A稳定的、无杂波干扰的工作电压。3.6.3音频输入电路图3.12 音频输入电路如上图3.12所示为语音识别模块的音频输入电路，此电路能通过MIC把声音采集并传送给SPCE061A。它是整个语音系统最基础的部分，因为所有外部的声音都是通过音频输入电路的MIC来采集的，因此，此电路设计最大的要求是抗干扰、抗杂波。3.6.4音频输出放大电路图3.13 音频输出放大电路如上图3.13所示为语音识别模块的音频输出放大电路，此电路的功能是把SPCE061A想要发出的语音信息通过扬声器播放出来。其中SPY0030是凌阳公司自己生产的音频放大芯片，功能相当于LM386，但是它比LM386音质要好，它可以工作在2.4V至6.0V的范围内，最大输出功率可达700mW（LM386必须工作再4.0V以上，且其输出功率只有100mW）。上图中所示的精密电位器R21是用来调节输出音量的大小。3.7 电机驱动模块本次防盗系统的设计中，通过电机启动来模拟电动车发动机的启动。在系统时，如果语音识别模块能够识别到正确的语音口令则给AT89S52单片机输入一个高电平的识别信号，当单片机检测到这个识别信号后，则触发电机转动，即启动电动车。但是由于单片机I/O口的驱动力太弱，且电机的功率也比较大，因此单片机的I/O口不能直接与电机相连，需要通过一个电机驱动模块来驱动电机的工作。电机驱动模块主要由L298N来控制。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。它可直接对电机进行控制而无需隔离电路，通过单片机I/O口输入改变芯片控制端的电平，即可对电机进行正转、反转和停止等操作，非常方便。其电路如图3.14所示图3.14 电机驱动模块电路如上图3.14所示，ENA为高电平时，只要单片机I/O口分别给IN1和IN2高低电平，即可控制直流电机1的正反转和停止。此模块能够补偿单片机驱动能力不足的缺点，是控制电机时必须使用到模块。3.8 GSM无线通信模块本防盗系统其中的一个功能是当系统检测到异常振动时，不但通过音效模块发出报警声，而且还通过GSM无线通信模块发送警报短信至车主的手机上，一边车主及时了解电动车的异常情况并作出及时的处理。GSM无线通信模块使本防盗系统具备双向防盗的功能。在本次设计中，发送短信的功能由TC35模块来完成。TC35是西门子公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的支持中文短信息的工业级GSM模块。TC35由供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35模块有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、控制和音频接口。（1）TC35的第15引脚是正电源输入脚通常推荐值4.2V，第610引脚是电源地。11、12为充电引脚，可以外接锂电池，13为对外输出电压(供外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于锂电池充电保护控制。15脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35进入工作状态,必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms；（2）1623为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。TC35模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps115kbps之间可选，默认9600。硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。其中18脚RxD0、19脚TxD0为TTL的串口通讯脚，需要和单片机或者PC通讯；（3）TC35使用外接式SIM卡, 2429为SIM卡引脚，SIM卡同TC35是这样连接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。TC35的第32脚SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时,表明TC35处于关闭或睡眠状态；当LED为600 ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35正在进行网络登录；当LED为75 ms亮/3s熄时，表明TC35已登录进网络，处于待机状态；（4）30、31、32脚为控制脚，其中30为RTC backup，31为Power down，32 为SYNC；（5）3538为语音接口，35、36接扬声器放音。37、38可以直接接驻极体话筒来采集声音（37是话筒正端，39是话筒负端）。值得注意的是，TC35模块的供电电压如果低于3.3V会自动关机。模块在在发射时，电流峰值可高达2A。同时在此电流峰值时，电源电压（送入模块的电压）下降值不能超过0.4V。所以该模块对电源的要求较高，电源的内阻必需小于200m。TC35模块的原理电路如图3.15所示。图3.15 TC35模块原理图如上图3.15所示为本次设计防盗系统所使用的TC35 GSM无线通信模块的原理图，当给模块接通稳定的电源后，按下15管脚的IGT触发点火信号即可启动TC35，此时如果没有插入SIM卡，则连接32管脚的LED灯会进入600 ms亮/600ms熄的状态；如果已经插入SIM卡且SIM已经连接入网络，则连接32管脚的LED灯会进入75ms亮/3s熄的状态，此时可以开始正常通信。TC35与单片机的连接很简单，只需把TC35的TXD、RXD和GND三个管脚与单片机的同名端相连，即可通过单片机来控制TC35模块的通信。在本次设计的防盗系统中，当系统检测到异常振动时，会由单片机控制TC35完成发送警报短信至车主手机的任务。4 安装与调试4.1 硬件制作中遇到的问题及解决方法在电动车防盗系统的硬件设计中遇到许多问题，下面将来介绍这些问题及它们的解决方法：（1）振动传感器模块：在安装振动开关SW-18010P时，由于元件没有垂直放置，而导致振动开关处于轻微的导通状态，指示灯一直处于发光的状态。当把SW-18010P垂直放置后，又由于控制模块灵敏度的精密电位器没有调节到合适的阻止，导致模块的灵敏度很低，经常不能检测出振动信号。当把电位器接入电路的部分调制5.8K时，可以使模块达到最佳的工作状态；（2）无线遥控发射模块：在设计原理电路时，由于在二极管和接地电阻之间接上一个LED指示灯，导致模块在没有按键按下时，PT2262的10、11、12、13管脚也能够收到0.7V的反向电压，致使PT2262不正常工作。当把LED指示灯接在按键与电源之间时，模块可以消除以上的问题而正常工作；（3）无线接收模块：PT2272的振荡电阻开始选择的是430K，但是上电后，接收模块一直不能正常接收信号，因此把振荡电阻换为390K。当换好390K的振荡电阻后，接收模块就能正常的接收到遥控器发出的控制信号；（4）音效报警模块：在设计电路时直接使用单片机P2.0口的输出电压当做KD9561的触发工作电压，但是因为单片机驱动力不足，KD9561和扬声器都不能正常工作。因此重新设计了一个音效报警模块，通过使用单片机P2.0口的高电平信号触发继电器吸合，使继电器的5管脚与3管脚导通，令输入5管脚的直流电源直接供给KD9561做为工作电压。经过重新设计的模块，能够正常的通过单片机来控制并发出响亮的报警声；（5）语音识别模块：在设计语音功能之初，本打算使用LD3320语音模块来完成语音识别的工作，但是LD3320的工作电压和管脚输入电压均不得超过3.3V，而防盗系统的主控单片机AT89S52工作电压为5V，它们之间的电平不匹配，致使LD3320模块始终不能正常工作。经过重新设计，决定采用凌阳公司的SPCE061A芯片来完成语音识别的功能。重新设计的由SPCE061A做为主控芯片的语音识别模块，能够完成语音口令的识别功能，满足本次设计的防盗系统的语音识别要求；（6）电机驱动模块：在本次设计中需要用电机来模拟电动车发动机，当电机转动时即表示电动车启动。由于电机要求的电流比较大，而单片机所能提供的电流比较小，不能满足电机转动的要求，因此设计了由L298N组成的电机驱动模块。重新设计的驱动模块能够满足单片机对电机正反转和停止的控制，达到本次设计的要求；（7）GSM无线通信模块：在本次设计中，当系统检测到振动时，使用GSM无线通信模块来发送警报短信至车主手机上。在设计之初，通过自己设计了一个电路并制作出实物图，但由于手工制作的原因，GSM模块一直不工作。通过购买已经制作好的工业级的GSM成品模块，将其TXD、RXD和GND与单片机连接后，能够通过单片机控制模块的正常通信，达到本次设计的要求。4.2 软件工作原理4.2.1主控单片机软件设计本次设计的电动车防盗系统的主控单片机为AT89S52，其程序流程图如图4.1。开始 初始化整个系统并开启TC35判定条件 条件1 条件2有键按下识别结果 条件3振动 判断键值 是否上锁？是否上锁？N 键1 键2