基于單片機的智能汽車防盜綜合性實驗

曹景勝 石晶 王冬霞 段敏

摘 要：針對車輛工程專業的單片機原理及應用課程實驗教學，在“三性”實驗原則指導下開發了一個汽車電子系統綜合性實驗項目，該項目以單片機接口技術、無線通信技術、傳感器采集技術為主進行交叉運用，創新性的實現了遠距離無線監控汽車是否被盜。實驗教學結果表明，該綜合性實驗有助于車輛工程專業學生掌握單片機進行智能汽車工程設計的方法，提高了學生在汽車智能應用工程中的實踐能力，達到了以應用型為目標的實驗教學。

關鍵詞：車輛工程;綜合性實驗;單片機;汽車防盜

中圖分類號：G482? 文獻標識碼：A? 文章編號：文章編號：1671-7988（2019）04-42-02

前言

為了適應“無人駕駛”等高科技發展要求，培養車輛工程專業的學生掌握智能汽車電子控制系統的設計和應用實踐能力，學院開設了《單片機原理及應用》課程，在理論課學習期間，緊跟著六個實驗進行單片機驅動傳感器、執行機構等軟硬件設計，來進一步加深理解理論知識，但是以往實驗教學主要是驗證性實驗，缺乏培養學生動手、設計能力的綜合性、設計性、研究探索性等“三性”實驗[1-2]。基于此，在工科“三性”實驗原則指導下設計了“基于單片機的智能汽車防盜綜合性實驗”，該實驗以學生所學的STC89C52單片機為主控芯片，同時融合了無線通信技術、傳感器采集技術等，當感應盜車賊非法進入汽車內部，通過全球移動通信系統（GSM）網絡，單片機驅動GSM模塊編輯預警短信無線發送到車主手機上，創新性的實現了遠距離無線監控汽車是否被盜[3]。鍛煉了車輛工程專業學生掌握單片機技術在智能汽車工程應用中的實踐能力[4-5]，適合作為學生的綜合性實驗。

1 實驗總體設計

本實驗以STC89C52單片機為主控芯片，采用熱釋電人體感應傳感器作為前端采集，若感應到有人非法進入汽車內部，則單片機驅動GSM模塊編輯預警短信無線遠程傳輸到車主手機上進行通知，同時通過繼電器模塊完成切斷電路、油路等，實現對汽車的現場保護。實驗總體設計框圖如圖1所示。

2 實驗硬件電路設計

本實驗硬件平臺主要包括單片機最小系統、5V電源供電模塊、無線遙控模塊、熱釋電人體感應模塊、GSM無線通信接口模塊[6]、繼電器控制模塊等各個具體功能模塊。

STC89C52單片機所需的工作電源為直流5V，需要將外部電源進行電壓轉換。實驗電路設計中采用的是7805穩壓芯片，該芯片為寬電壓范圍輸入，輸入端在7-36V范圍內都能保證輸出端穩壓在5V，并且誤差范圍在±0.2V以內，7805芯片輸入端采用100uF/25V的電解電容和0.01uF的普通電容、輸出端采用470uF/35V的電解電容和0.01uF的普通電容對電壓進行濾波處理，其電路原理圖如圖2所示。

本實驗不僅能通過GSM網絡將被盜預警信息無線遠程發送給車主，同時還通過繼電器驅動模塊控制汽車的電路、油路的斷開，從而完成在現場保護汽車被盜。繼電器控制模塊電路原理圖如圖3所示。

圖3中采用STC單片機的P1.0引腳控制繼電器的斷開與導通，當通過程序控制P1.0引腳輸出高電平，PNP三極管Q3進入斷開狀態，此時繼電器也斷開，其COM端與端子3的常閉端連接;當通過程序控制P1.0引腳輸出低電平，PNP三極管Q3進入導通狀態，繼電器也開始導通，其COM此時連接到端子3的常開端，從而實現控制汽車的電路、油路系統。

該實驗的軟硬件已經研制完畢，并進行了實驗室環境下的調試，結果滿足實驗教學要求，其實物圖如圖4所示。

3 結論

基于單片機原理及應用課程理論學習，結合車輛工程專業的實際工程應用領域，設計了“基于單片機的智能汽車防盜綜合性實驗”，該實驗綜合運用單片機接口技術、無線通信技術、傳感器采集技術等知識，讓學生通過實驗完成一個完整的具有實際功能的智能汽車電子系統設計，提升了學生在汽車智能應用工程中的實踐能力。

參考文獻

[1] 劉鐘理，劉超群，李尤.加強“三性”實驗體系建設提高實驗教學質量[J].當代教育實踐與教學研究，2015（02）：68-69.

[2] 高慶華，王潔，程春雨，等.開放式單片機綜合設計性實驗教學探索[J].實驗室科學， 2017， 20（01） ：123-125.

[3] 陳利娜.基于GSM的汽車智能防盜器總體硬件系統設計[J].汽車實用技術，2014（12）：4-7.

[4] 沈剛，蔡強，丁興亞，等.基于物聯網的汽車智能防盜系統實驗教學平臺設計[J].實驗技術與管理，2018，35（10）：133-135.

[5] 沈剛，喬杰，李戈，等.基于物聯網的汽車遠程監控系統實驗教學平臺設計[J].實驗技術與管理，2017，34（03）：138-142.

[6] 霍濤，賈振堂. 基于STM32和SIM900A的無線通信模塊設計與實現[J].電子設計工程，2014，22（17）：106-110.