RFID电动车遥控防盗报警系统方案设计毕业设计论文.doc
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1、毕 业 设 计毕业设计题 RFID电动车遥控防盗报警系统方案设计 毕业设计类型 产品设计 工艺设计 方案设计 姓名 班级 所属系部 物流信息系 专业 物流信息技术 指导教师 职称 完成时间 摘 要本设计是开发设计一款基于RFID的电动车无线防盗系统,目前市面上基于单片机的电动防盗报警系统基本完善,但是电动车被贼盗走后,车主想要寻回丢失的电动车却很困难,本设计在传统的基于单机片的基础上加了RFID射频识别功能。设计从总体方案的设计入手,对无线收发模块、信号触发模块、报警电路模块等进行了相关的分析、选择及最终方案的确定。设计用单机片作为控制单元,震动传感器作信号触发,RFID标签作定位和发送警报,
2、远距离无线收发模块作传输信号,蜂鸣器作报警装置。当单机片收到无线收发模块发出的预警信号后,进入预警状态,并当弹簧开关在受到外界震动影响后,接通电路,以使报警器报警,以此来威慑犯罪分子,达到保护电动车的目的。本设计开发设计的电动车无线防盗报警器体积小、结构紧凑、成本低、生产率高、实用性强,适合大部分电动车消费者。关键词:AT89C51单机片,RFID标签,震动传感器目 录第一章 引 言11.1 电动车无线防盗报警系统研究背景11.2 电动车无线防盗报警系统的研究现状1第二章 电动车防盗系统组成与设计原理42.1 总体框架结构体系设计42.2 遥控器的设计方案52.3 射频识别部分92.4 报警模
3、块的设计方案10第三章 系统器件选择123.1 RFID123.2 AT89C51(单片机)153.3 振动传感器的选择16第四章 软件设计与硬件调试204.1 软件部分总体设计204.2 硬件安装与测试21第五章 无线遥控报警器的优势与展望235.1 无线遥控报警器的优势235.2 无线遥控报警器的成本分析24总结体会25致 谢26参考文献27第一章 引 言1.1 电动车无线防盗报警系统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,电动自行车已经进入人们的生活,并进一步改善了人们的出行。电动车具有环保,快捷,方便的优良特点。随着电动车的普及,防盗问题越来越突出,随着人们对于自身生命
4、财产安全的保护意识的不断提升,对于现代的防盗措施也提出了更高的要求,为了很好地解决防盗问题,应用新技术对防盗系统的设计非常必要。本文的防盗报警器系统就是为了满足现代家庭防盗而设计的。虽然目前市面上基于单片机的电动车防盗报警器系统已经得到了相对的完善,但电动车丢失的概率仍然在上升,为解决广大电动车使用者的后顾之忧,现设计一套基于RFID的电动车用无线防盗报警器的方案,该方案是在基于单片机报警系统的基础上设计的,可以给广大使用者装上一把“安心锁”。1.2 电动车无线防盗报警系统的研究现状电动车报警器是从2006年下半年开始流行的,短短几年的时间,从开始的新奇特到南方包车的必备配件,各厂家均不断推出
5、自己的新品,直到现在市场的报警功能趋于一致。 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,将报警器与车锁集成,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,如杰达KL02、新奇特FB8224。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,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
6、实现,探测警情信号的也是各种类型的振动传感器,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,报警喇叭多是只安装在车载主机上,遥控器的作用主要是设防、撤防和启动报警功能,相当于主机的一个无线遥控电源开关,如新奇特E-12,龙锐lr-007。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
7、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。 (4) 无线智能数字报警器,如荣高VA-2型、旭飞报警器。这类防盗报警器一般采用微电脑技术,智能化程度较高,除了能遥控设防撤防、强警寻车外,还具有遥控熄火、自动延时设防和智能记忆等功能。这类产品设计合理、性能优越,但是作为电动车的附属配件,它们的价格相对较高,一般要超过150元,普通用户不能接受,因而在电动车市场也就得不到推广在现在的基础上增加和开发新型防盗设备,可以说任重而道远,不但从技术和成本上都能是最优的组合。第二章 电动车防盗系统组成与设计原理2.1 总体框架结构体系设计(如图1所示)图1
8、:总体框架结构体系防盗报警系统的主要工作原理:当报警器处于设防状态时,若警情检测跟电路检测到警情信号时,输入AT89SC51单片机,通过判断处理后,AT89SC51通过无线调制解调器接入数字移动通信系统(GSM),拨打预存电话号码。当报警器处于撤防状态时,不响应此报警信息,下面对主要模块进行介绍。2.2 遥控器的设计方案2.2.1 无线遥控器设计的原理和选用电动车防盗报警器用于电动车的保护,处于保护状态时,电动车的震动、开启电门都会进行报警。设计时要求报警器的遥控板足够小,以便携带,同时遥控器的设计要求简单,易懂,能够满足消费者对电动车防盗操作既安全又简单的要求。无线遥控器的封装如图2所示:图
9、2 无线遥控器的封装无线遥控器可设置四种状态:设防状态(可选静音)、撤防状态(可选静音)、乘车状态、报警状态。 设防状态设防灯闪烁(红灯)(长按设为静音设防)撤防状态撤防灯闪烁(蓝灯)(长按设为静音撤防)开锁状态撤防灯闪烁(蓝灯)允许乘车 报警状态红蓝指示灯交替闪烁同蜂鸣器报警使用方法如图3所示:图3 无线遥控器的使用方法 2.2.2 双向遥控器技术参数表1 双向遥控器技术参数工作电压DC1.5V(七号电池)静态电流0.05mA接受频率315MHZ接收灵敏度-90dBm发射频率315MHZ(声表稳频)发射功率20mw配合主机接收、发射距离200m(空旷地带)待机时间18个月正常使用6个月-12
10、个月 2.2.3 该遥控器的优点(1)工作在业余频段,不用花钱购买频点;(2)有效距离远,一般可达2001000米;(3)有丰富的地址码供车主选择,由于遥控器和遥控器接收板上应用的PT2262/PT2272编解码芯片都提供8位三态的编解码状态,也就是说有3的8次方地址码可供用户选择,足以满足停车区域内所有车主防盗报警布、撤防应用。2.2.4 遥控器功能操作(1)防盗设置:电动车停止取下钥匙后,按下防盗键,喇叭响一声,方向灯闪一下,3秒后进入警戒状态。预报警:设定防盗后,首次受到振动喇叭响5秒,方向灯急闪光;两秒内再次受到震动喇叭长鸣15秒,同时电动车断电,不能启动,方向灯急闪光;同时GSM防盗
11、主机发送短信通知车主:您的车辆有异常振动,请及时查看!紧急报警:设定防盗后,用钥匙开锁,喇叭长鸣,同时机车断电,不能启动,钥匙拔出15秒内回到防盗警戒状态。防抢:在行驶过或电门锁开启状态下,按下防盗键,喇叭长鸣,方向灯急闪光,电动车断电,不能启动,按下解除键可解除报警,其他键不起作用。暂停喇叭报警:报警过程中再次按键,则立即停止报警,继续处于警戒状态。(2)防盗解除:在任何状态下,按键,喇叭响二声,方向灯闪二下,电动车取消报警相关操作,恢复正常使用状态。(3)遥控寻车或超车提示:按键,喇叭响10秒,方向灯闪,可方便在停车场寻车;在行驶中按键,喇叭响10秒,方向灯闪,提示其他车辆需要超车。调整震
12、动灵敏度:长按2.5秒到发出提示音松开,进入四级振动灵敏度循环调节,第一级为迟钝,提示音为一声,依次类推,第四级为最灵敏,提示音为四声,方向灯同步闪光,在所需灵敏度提示音响起时,按下确认所选级别。(4)遥控启动:连续按2次键,电动车自动启动。一次未启动成功,可多次启动,方向灯同步闪光。(5)遥控断电:遥控启动状态下,按一下键,电动车立即断电。(6)远程定位功能:发送短信密码(+)LBS到防盗器卡号,即可获得地图网址链接及文字地址描述(本功能需要开通GPRS服务)。(7)远程查询防盗器产品编号:发送短信密码(+)DSP,可查询防盗器产品IMEI编号,信号及电池状态等信息。(8)网上查看车辆位置:
13、进入网上定位平台(如图4),点击IMEI号登录,初始密码为123456,可查看车辆所在位置及历史轨迹(如图5),本功能需要防盗器手机卡开通GPRS功能。图4 网上定位平台图5 查看车辆所在位置及历史轨迹(9)剪线报警:当防盗器被剪线,防盗器将发送短信:您的防盗系统已断电,请及时查看!(10)低电量报警:当GSM防盗器内置电池电量过低,防盗系统将发送短信:您的防盗器电量过低,请及时充电。2.3 射频识别部分无线射频识别,作为一种技术,具有特定的技术指标;作为一种产品,具有其本身的产品性能。 2.3.1 射频IC卡工作原理射频IC卡安全性高,使用智能卡技术实现电动车的防盗控制,射频IC卡不可复制并
14、且重码率为1/264,可以认为全球唯一,无法解码。自动智能锁车,在开机状态下,如果电动车3分钟内未行驶,会自动进入报警检测状态,防止车主忘记锁车就离开。刷卡锁车时先鸣喇叭二声,如果3秒内车轮没有转动,再鸣喇叭二声进入防盗状态,如果3秒内车轮有转动则忽略此次刷卡,防止用户在行驶中误刷卡导致突然刹车。可配合具有电机抱死功能的控制器,在发出报警信号的同时,启动电路抱死电机,使电动车轮子不能转动所有的RFID射频卡都必须写入一个标识对象的ID码,此电动车中的射频卡安装在电动车中,ID代码便跟随表示对象的移动而到达不同物理地址上的数据采集点。车主手中的遥控器也相当于读写器,射频卡刷到遥控器时,退出报警状
15、态。RFID射频卡是具备一定功能的IC电路,典型的IC电路设计图如图6所示: 图6 IC电路设计图2.4 报警模块的设计方案2.4.1 声音报警模块内部结构及工作原理:声音报警模块的内部结构如图所示,它由振荡电路、音调发生器、包络发生器、驱动电路、速度控制、节奏发生器、存储器(ROM)和前置放大器等组成。如图7所示: 图7 声音报警模块的内部结构下面将图中各电路的功能作以简要介绍:(1)振荡电路:振荡电路与外接电阻R构成完整的振荡器,其振荡频率与R阻值的大小有关,一般振荡频率为50kHz或100kHz,振荡频率是音调发生器和节奏发生器的时间基准,该频率用作音调、节奏、速度的时间基础,它直接影响
16、乐曲的质量。(2)音调发生器:音调发生器按存储器(ROM)的数据分配产生不同音调的代码。音调频率范围一般包括两个八度音音阶。(3)包络发生器:包络发生器的功能是产生包络信号,包络信号的形状决定着乐曲的音色。音调信号和节奏信号经包络发生器形成合成音乐信号后输送给驱动电路。 (4)驱动电路:不同的集成电路驱动电路各不相同,有的在输出端输出电流,可直接驱动压电蜂鸣器,有的集成电路内还设置有前置放大器(5)速度控制:速度控制可提供与放音速度相匹配的速度,这种速度已按编好的程序固化在集成电路内,不能由外部选择。(6)节奏发生器:节奏发生器按存储器(ROM)的数据分配,可提供八种节拍去控制ROM地址时钟,
17、如1/4、1/3、3/4、3/2、2、3、4拍。(7)存储器:存储器(ROM)的存储容量有64字七位的,也有512字七位的不等。第三章 系统器件选择3.1RFIDRFID是RadioFrequencyIdentification的缩写,即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等等。最基本的RFID系统由三部分组成:标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。 3.1.1
18、RFID读写器无线射频识别技术是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信,可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种:(1)电感耦合:变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律。(2)电磁反向散射耦合:雷达原理模型、发射出去的电磁波、碰到目标后反射、同时携带
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