智能電動車防盜報警系統(tǒng)研究

孔維賓 李龍輝 徐東超 楊曉芳 王如剛, 周 鋒,

（作者單位：1.鹽城工學(xué)院 信息工程學(xué)院；2.東南大學(xué) 水聲信號處理教育部重點(diǎn)實驗室；3.鹽城市光纖傳感及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心）

隨著社會的不斷發(fā)展，綠色出行已經(jīng)成為人們的首選出行方式。電動車不僅綠色環(huán)保而且能夠有效緩解城市交通壓力。但是，電動車的失竊問題也給人們帶來困擾。為了解決這個問題，本文研究了智能電動車防盜報警系統(tǒng)。系統(tǒng)以單片機(jī)為主控芯片，振動傳感器和人體模塊作信號作為觸發(fā)，利用無線電收發(fā)模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控。在感應(yīng)到威脅時通過蜂鳴器發(fā)出警報，同時切斷電動車電源。測試結(jié)果表明，智能電動車防盜報警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)防盜功能，系統(tǒng)報警準(zhǔn)確，誤報率低，具有很強(qiáng)的實用價值。

引言：隨著世界環(huán)境和能源問題的不斷嚴(yán)重，人們已經(jīng)意識到了節(jié)能環(huán)保的重要性，并注重新能源的使用。電動車以電能為動力，清潔環(huán)保，在使用過程無廢氣排放，噪音小。同時，電動車使用方便，價格低廉，安全可靠。目前，據(jù)工信部統(tǒng)計，2016年電動車?yán)塾嬐瓿僧a(chǎn)量3千多萬輛，其中12月份當(dāng)月完成產(chǎn)量318.4萬輛。在電動車走進(jìn)千家萬戶的同時，電動車被盜的事件經(jīng)常發(fā)生，給人們帶來了不小的經(jīng)濟(jì)損失和造成極大的麻煩，電動車防盜成了人們關(guān)注的問題。因此，設(shè)計出一種經(jīng)濟(jì)實用且安全可靠的防盜報警系統(tǒng)來實現(xiàn)電動車防盜具有十分重要的意義。

1.系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 總體設(shè)計

整個系統(tǒng)主要包括七個模塊：主控制器、電源模塊、報警電路模塊、信號觸發(fā)模塊、繼電器模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

以STC89C52單片機(jī)為主控制器，振動傳感器和人體感應(yīng)模塊作信號觸發(fā)，使用無線電收發(fā)模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控。在感應(yīng)到威脅時通過蜂鳴器發(fā)出警報，同時切斷電動車電源。

1.2 主要模塊設(shè)計

1.2.1 遙控模塊

本模塊由兩個部分組成，分別是發(fā)射模塊和接收模塊，用于實現(xiàn)對電動車防盜報警系統(tǒng)的布防、撤防和報警功能的控制。采用無線電收發(fā)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，使用SC2262芯片進(jìn)行編碼，用SC2272芯片對收到的信號進(jìn)行解碼。

1.2.2 信號觸發(fā)模塊

本模塊由三部分組成，分別是信號顯示模塊、振動傳感器模塊和人體感應(yīng)模塊。用于檢測外界環(huán)境振動情況和有無人體熱釋電信號，將檢測到的信號送單片機(jī)進(jìn)行處理，從而驅(qū)動其他相應(yīng)的模塊工作，完成防盜報警功能。

（1）振動傳感器模塊電路設(shè)計

振動傳感器模塊主要元器件為LM393電壓比較器和振動傳感器，當(dāng)振動傳感器檢測到外界振動，其電阻就會發(fā)生改變，通過電壓比較器，將檢測信號輸出，再傳送到單片機(jī)進(jìn)行信號處理。LM393芯片內(nèi)含有兩個電壓比較器，這兩個電壓比較器相互獨(dú)立，可以同時工作也可以單獨(dú)工作，誤差在2.0mV以內(nèi)。

（2）人體感應(yīng)電路設(shè)計

人體感應(yīng)電路設(shè)計主要采用三極管9013將集成的人體感應(yīng)模塊接收到的人體信號進(jìn)行放大，然后再將放大后的信號送至單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理。

人體感應(yīng)模塊的主要器件為熱釋電紅外線傳感器，它能將檢測到人體紅外信號轉(zhuǎn)換成的電信號，但轉(zhuǎn)換的電信號比較弱，需要經(jīng)過電路放大后才能輸出。此模塊采取連續(xù)觸發(fā)的方式，當(dāng)人進(jìn)入人體感應(yīng)模塊的檢測范圍時，人體模塊就會連續(xù)輸出高電平，直到人離開后才恢復(fù)為低電平。人體感應(yīng)模塊在剛剛開機(jī)時可能會有0～3次的高電平輸出，此時出現(xiàn)振動可能產(chǎn)生誤報，這屬于正常現(xiàn)象，系統(tǒng)開機(jī)要經(jīng)過一段時間的初始化才能進(jìn)入正常待機(jī)狀態(tài)，初始化的時間大概是一分鐘左右。

（3）信號顯示電路設(shè)計

信號顯示電路用于顯示信號檢測電路的工作情況。當(dāng)振動模塊檢測到信號時，綠色信號燈就會點(diǎn)亮，延時一段時間后熄滅；當(dāng)人體模塊檢測到信號時，黃色信號燈會點(diǎn)亮，延時一段時間后熄滅，當(dāng)兩路都檢測到信號，系統(tǒng)就會觸發(fā)警報，兩路信號燈會一直顯示直到報警停止。

圖2 總體程序流程圖

2.系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 總體程序設(shè)計

電動車防盜報警系統(tǒng)的工作流程為打開電源，系統(tǒng)進(jìn)入初始化，此時系統(tǒng)為布防等待狀態(tài)。當(dāng)接收到布防信號，系統(tǒng)進(jìn)入布防狀態(tài)，此時檢測模塊開始工作，若檢測到報警信號，單片機(jī)驅(qū)動報警電路發(fā)出警報和控制繼電器斷開電源，按下撤防鍵，系統(tǒng)撤防。當(dāng)在布防狀態(tài)下按下報警按鍵，報警電路和繼電器也會工作。報警電路和繼電器每次工作的時間為30s，30s后系統(tǒng)重新進(jìn)入布防狀態(tài)。總體程序流程圖如圖2所示。

2.2 主程序設(shè)計

主程序調(diào)用其它子程序來完成電動車防盜報警系統(tǒng)工作的整個流程，先是調(diào)用初始化子程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化，然后是循環(huán)調(diào)用控制程序來實現(xiàn)系統(tǒng)控制。

圖3 定時中斷子程序流程圖

2.3 控制子程序設(shè)計

電動車防盜報警系統(tǒng)首先是通過遙控器對主控部分進(jìn)行遙控，主控部分接收到信號后傳送至單片機(jī)，單片機(jī)再對各個模塊進(jìn)行相關(guān)控制。控制子程序主要是對輸入輸出信號進(jìn)行相應(yīng)的判斷和處理，通過調(diào)用定時中斷子程序?qū)缶娐泛屠^電器電路進(jìn)行定時中斷。

在初始化完成后，系統(tǒng)便會進(jìn)入布防等待狀態(tài)，此時系統(tǒng)檢測是否接收到布防信號，一旦接收到布防信號，系統(tǒng)就進(jìn)入布防狀態(tài)。在布防狀態(tài)下，有兩種方式可觸發(fā)聲光報警模塊和繼電器工作，一種是在檢測到人體信號的同時檢測到振動信號，另一種是按下遙控器的報警按鍵。聲光報警電路及繼電器的工作時間為30s，通過調(diào)用定時中斷子程序?qū)崿F(xiàn)，30s后系統(tǒng)重新進(jìn)入布防狀態(tài)。在布防狀態(tài)下收到撤防信號，系統(tǒng)便取消布防，進(jìn)入布防等待狀態(tài)。

2.4 定時中斷子程序設(shè)計

本系統(tǒng)中繼電器、聲光報警電路、信號燈等的工作時間都要有定時中斷處理，定時中斷子程序的作用是實現(xiàn)防盜報警系統(tǒng)各模塊工作時間的計時和中斷，使用T0定時器，選工作方式1，初始值為50ms。定時中斷子程序設(shè)計如圖3所示。

定時中斷子程序在調(diào)用時，首先對定時器0重新賦值，然后使用t和t1標(biāo)志實現(xiàn)兩種不同時長的定時，一種為2s，用于信號顯示燈的顯示時間及系統(tǒng)收到布防信號系統(tǒng)到進(jìn)入布防狀態(tài)時間的定時；另一種是30s，用于聲光報警電路和繼電器工作時間的定時。

3.結(jié)論

本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，振動傳感器和人體感應(yīng)模塊作信號觸發(fā)，使用無線電收發(fā)模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控，以蜂鳴器和紅色LED燈作報警提示，并控制電動車開關(guān)，完成智能電動車防盜報警系統(tǒng)。智能電動車防盜報警系統(tǒng)不僅小巧精致、設(shè)計合理。而且靈敏度較高，穩(wěn)定性強(qiáng)，誤報率低，能準(zhǔn)確有效的實現(xiàn)防盜，同時其價格低廉具有很大是市場前景。