汽车智能防盗防撞报警系统的设计本科论文.doc

题 目 汽车智能防盗防撞报警系统的设计
学生姓名 学号
所在学院 物 理 与 电 信 工 程 学 院
专业班级 通 信 工 程 1204 班
指导教师
完成地点 物理与电信工程学院实验室

2016年06月05日

毕业设计任务书
院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 通信1204 学生姓名
一、毕业设计题目 汽车智能防盗防撞控制系统的设计
二、毕业设计工作自__ 2015__年___12_月10 _日 起至__ 2016__ _年 6 月_ _20 ___日止
三、毕业设计进行地点: 博远楼物理与电信工程学院通信工程系实验室
四、毕业设计内容要求：
设计目的与意义：随着人们生活水平的不断提高，汽车作为重要的代步工具，在人们生活中发挥重要的作用，人们对于汽车的安全要求也越来越高。本次设计要求学生根据所学知识，完成汽车智能防盗防撞系统的设计，该系统可实现当汽车在高速行驶或静止停放过程中，能够全面的实时的监测到车内外一切情况，当出现与别的障碍物在一定的距离内或当出现火警、外人侵入等不安全情况时，系统能够及时报警，可以使人们采取相应的措施，保护车主财产的安全。要求学生根据设计要求完成本次设计任务，提高学生分析问题、解决问题的能力。
其具体要求如下：
2．要求自选一种方案完成汽车智能防盗防撞控制系统的设计；
3．要求采用软、硬件结合的方式完成系统电路的设计；
4. 完成系统硬件电路的搭建和系统整体测试，实现汽车的智能防盗防撞控制系统。
毕业论文要求：
1．毕业设计论文撰写要求格式规范，设计思路清晰，条理清楚；
2．英文文献翻译要求语句通顺流畅，词义准确，用词恰当；
3. 毕业设计论文内容完整，准确无误，用A4纸张打印。
进程安排如下：
2016年1月10日--3月15日： 查资料，调研，确定方案，并按时在系统中提交开题报告。
2016年3月16日--4月25日：对系统硬件电路进行模块化设计，采用编程语言进行软件编程，
完成硬件电路的仿真；在系统中提交外文翻译；完成中期检查报告。
2016年4月26日—5月20日：进行系统硬件电路的搭建、调试和测试，完成毕业设计验收。
2016年5月21日--5月31日：完成毕业设计论文初稿、定稿和终稿，并在系统中提交。
2016年6月1日--6月15日： 进行毕业设计答辩，提交毕业设计资料。
指 导 教 师 系(教 研 室) 通 信 工 程 系
系(教研室)主任签名 批准日期 2015年 12月 20日
接受设计任务开始执行日期 2016年1月_10日 学生签名

汽车智能防盗防撞报警系统的设计
作者：
（陕西理工学院 物理与电信工程学院 通信工程专业 2012级4班，陕西 汉中 723001）
指导教师：

[摘 要] 随着经济的快速发展，汽车成为了人们的主要代步工具，汽车安全得到人们越来越多的关注。为了保证车主的人身财产安全，设计了一款具有自动监测汽车危险信息并且可以无线报警的监测系统。该系统硬件采用单片机STC89C51作为控制芯片，由红外检测模块、超声波检测模块、显示模块、声光报警模块和GSM报警模块等电路组成。该系统通过传感器采集信息，通过单片机处理判断是否有危险信号，当有被撞危险时，通过无线发射与接收电路实现声光报警，当有被盗危险时，由单片机发送AT指令到GSM模块，通过声光提示报警信息，最终由GSM模块发送报警信息至用户手机。程序采用C语言进行编写，由Keil软件编译下载入主控芯片。经过测试，该系统实现了智能防盗防撞的设计要求，且电路简单，体积小，价格便宜。
[关键字] 单片机 超声波测距 无线报警 GSM模块 红外感应

Design of vehicle intelligent anti theft and anti collision alarm system

Author:
(Grade12,Class4,Major of Communication Engineering，School of Physics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001,Shaanxi)
Tutor:

[Abstract] With the rapid economic development,  the car became the main means of transport,  car security
 received more and more attention. In order to ensure the safety of the owner's personal property, a monitoring system is designed, which can automatically monitor the dangerous information of the automobile and can be wireless alarm. The hardware of the system adopts single chip microcomputer STC89C51 as the control chip, which is composed of infrared detection module, ultrasonic detection module, display module, sound and light alarm module and GSM alarm module. The system through the sensor gathering information, processing through the MCU to judge whether there is a danger signal, when the risk of hit, through wireless transmitting and receiving circuit to achieve the sound and light alarm, when there is risk of theft, the MCU sends commands to the GSM module, by acoustooptic prompt alarm information, eventually by the GSM module to send alarm information to the user's mobile phone. The program uses C language to prepare, by the Keil software compile and download to the main control chip. After testing, This system has realized the design request of the intelligent guard against theft, and the circuit is simple, the volume is small, the price is cheap.
[Key words] MCU Ultrasonic distance measurement　Wireless alarm　GSM module　Infrared induction

目录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题的研究目的与意义 1
1.3本课题解决的主要内容 2
2 系统方案设计与选择 3
2.1方案设计目的 3
2.2方案一：采用上位、下位机(PC-PLC) 3
2.3方案二：采用TI公司DSP控制器TMS320LF2407 3
2.4方案三：采用STC公司的STC89S51单片机 4
2.5系统方案比较与选择 4
3 系统硬件电路设计 5
3.1 STC89C51单片机电路设计 5
3.2无线发射电路的设计与性能分析 8
3.2.1 SC2262发射模块性能简介 8
3.2.2 SC2262接口电路设计 8
3.3无线接收模块设计与性能分析 9
3.3.1 SC2272性能简介 9
3.3.2 SC2272接口电路设计 9
3.4 数码管显示模块 9
3.5 声光报警电路设计 10
3.6 超声波测距模块 10
3.6.1 超声波原理 10
3.6.2 超声波模块接口电路 11
3.7 GSM模块电路设计 12
3.7.1 TC35无线模块介绍 12
3.7.2 TC35模块的指标参数 12
3.7.3 GSM AT指令 12
3.7.4 GSM接口电路 13
3.8 HC-SR501传感器设计 13
3.9 振动传感器电路 15
3.10 系统电路原理图 16
4 系统软件的设计 18
4.1 开发工具介绍 18
4.2 主程序设计 18
4.3 程序编译与下载 21
5 系统电路的搭建及调试 24
5.1 系统硬件电路仿真 24
5.1.1 Protues简介 24
5.1.2 电路仿真 24
5.2 系统硬件搭建与调试 24
5.2.1 硬件电路搭建 24
5.2.2 硬件电路调试 25
5.3 测试结果及分析 26
6 总结与展望 29
6.1 总结 29
6.2 展望 29
致谢 30
参考文献 31
附录A 英文文献原文 32
附录B 英文文献译文 40
附录C 系统源程序 50
附录D 元器件清单 62

IV

陕西理工学院毕业设计
1 绪论
近年来,随着社会和经济的快速发展和工业的发展,人民生活水平也显著提高,交通越来越发达,越来越多的汽车进入人们的日常生活中,随着科学技术的发展,汽车盗窃越来越高科技,偷车已成为不容忽视的问题了,防盗防撞对于汽车制造商或社会保险具有非常重要的研究价值,如何开发一系列更严格的法律法规,发展的更有效的汽车防盗装置,减少了所有者的损失是未来研究的一个重要问题。随着敞篷车的普及,汽车门锁没有万无一失的铁将军,车门锁防盗系统的概念进一步稀释,即各种汽车防盗设备出现,随着汽车技术的不断发展，享受汽车给我们带来了便利,但也产生了一些混乱的实际问题。一方面汽车的数量逐年增加，而街道，公路，停车场等可用于调转的空间越来越小；另一方面，新司机，及一些非专职司机越来越多，由于倒车而产生的问题越来越多，倒车引起的纠纷也越来越多。倒车时，车辆与人，车辆与车辆，车辆与障碍物之间的碰撞时有发生，倒车已成为令人头疼的事情，即使是经验丰富的老司机也会抱怨倒车是一件费力费神的事情。为了减少因倒车和汽车无人时被盗而产生的损失，需要有一种专门的系统来帮助司机很好的进行倒车和防盗--汽车倒车防撞防盗系统。
目前汽车防盗器由最早的机械控制，发展成为钥匙控制——电子密码—— 遥控呼救——短信报警的汽车防盗系统，由落后简单的机械钥匙防盗技术走向电子防盗、生物特征式电子防盗。电子防盗系统要由电子控制的遥控器或者钥匙、电子控制电路、报警电路和控制单元等组成[1]。尤其是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。
1.1 课题研究的背景
利用信息感知、动态辨识、控制技术与方法提高的主动安全性，是先进汽车控制与安全系统（AVCSS）的主要研究内容。毫米波雷达和CCD摄像机时时检测汽车周围的状况，当检测距离小于预设值时，系统将发出直观报警信号提醒司机谨慎驾驶。紧急制动系统是利用先进的距离监测系统对车身周围的障碍物距离进行动态监测，当需要减速或制动时，用制动灯亮来提醒驾驶员，并及时监测驾驶员操纵驾驶踏板的踏踩状态，必要时汽车的自动制动系统会自动降低车速，在最危险时刻自动制动。扇形激光束扫描采用的是雷达传感器，即使车辆在弯道行使时也能监测到本车与前方汽车或障碍物的距离，当距离降到预定值时，如果驾驶员还没有采取相应措施，便发出警告信号[2]。
我国目前已经建立了一个全国性的GSM数字蜂窝移动通信网络,它是公共陆地移动通信网络的主要途径。GSM短消息服务SMS(短消息服务)和语音和传真传输,主要的电信业务的GSM数字蜂窝移动通信网络,通过无线传播控制通道是一个GSM通信网络具体。短消息服务不需要建立拨号连接,使用存储和转发短消息服务中心直接发送到目的地址,加上信息发送到短消息中心,短消息中心,然后发送到最终目的地,以这种方式非常适合使用手机(手机)组合方案汽车防盗报警装置,在这个方案中,汽车防盗报警系统电路内置移动通信,与指定的手机用户通过短信沟通无处不在的公共通信网络,在任何时候任何地方监控条件的车辆,和电话都是日常交流工具,和短信远程控制汽车防盗遥控装置,或接受警告消息信号接收器。配备移动电话来控制汽车防盗报警系统,你可以得到两个“关注”的所有者,也可以接收网络由专业报警服务公司的成本主要是短信费用和适当的服务费用,当然,加入一个专业警察服务网络,比“关注”的业主更及时、更强大的人类的拯救。
1.2课题的研究目的与意义
随着社会经济运输业的蓬勃发展，汽车数量大幅上涨。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡有发生，造成了不可避免的人员伤亡和经济损失，针对这种情况，设计出一种响应快，可靠性高，更经济的汽车碰撞预警系统势在必行，超声波测距方法是最常见的距离的测距方法之一，采用超声波的测距是一个非常普遍的汽车防碰撞报警系统设计的方法。
基于GSM手机的汽车防盗报警系统是汽车防盗报警技术与移动通信技术的集成，在符合我国《车辆防盗报警系统》标准的防盗报警系统主机基础上，将其与具有信息产业部进网许可证的GSM移动通讯模块通过串口相接，车上的防盗传感器感知到发生被盗时，一方面控制发动机防止车辆在没有车主允许的情况下使用，一方而发出警报信息，又可以通过GSM移动通信网络及时、准确、有针对性地向车主的移动终端发送短信报警;GSM移动通讯模块通过用户手机反馈的操作信号，实现汽车的防盗警戒与解除。开关车门，还可以实现切断点火设备，防止汽车被人驾驶逃走。保障车主的财产安全[3]。
1.3本课题解决的主要内容
本课题的研究内容是以单片机为控制核心，控制测距传感器测量距离，并实时显示倒车时障碍物与车间的距离，有防盗功能控制开关，关闭就进入防盗状态，在有人接近时，系统通过无线传输给接收器报警，报警电路采用滴滴声加闪光报警。
课题目标是汽车在倒车环境时能检测出车距后方障碍物的距离，达到危险距离时进行声光报警，提示驾驶员提高警惕；在防盗功能开启时，自动进行检测，检测有人靠近时车门时，打开报警，控制车辆，防止车辆被盗。
该系统使用Keil软件完成单片机与GSM模块的通信程序以及单片机对命令的处理程序，以ST89C51型单片机和西门子公司的TC35i GSM模块为核心。本设计在研究己有汽车防盗系统的基础上，利用单片机做控制单元，以GSM网络为媒介向车主传递信息。该系统分为车载终端和用户终端两部分。只要具备通话功能的手机都可以作为用户终端。车载终端包括中央处理器控制模块，遥控模块，GSM模块和传感器模块等。单片机实时控制用户终端，可以根据短信息的内容实时处理，用户可以利用短信息发送命令查询或控制汽车状态。

2 系统方案设计与选择
2.1方案设计目的
本次设计解决的主要问题是防止汽车被不法分子盗取和解决汽车与障碍物之间相撞对车主造成损伤。
本次设计解决的思路与方法是:依据软件工程化的思想，设计并编制系统所需的软件，使其能够完成数据采集、数据处理、反馈处理结果。具体采用模块化设计思想，分别对系统的初始化模块、延时模块、测距模块、红外检测模块、中断检测模块、数据处理模块和显示模块的程序进行了软件设计，单片机控制程序采用C语言编写。本系统由防撞和防盗两个子系统组成，防撞系统即为汽车倒车雷达预警系统由三个模块组成，分别为测距模块（超声波发送接收模块）、控制模块和显示报警模块。防盗系统则包括红外检测模块、振动监测模块、GSM短信发送模块、控制模块和报警模块。设计并实现超声波测距子系统，用于近距离障碍物的检测。能够控制超声波传感器发射并接收超声波信号，对采集到的数据进行分析，得出障碍物的距离，并与系统设定的临界距离进行比较，在一定的情况下给出报警信息。设计并实现红外检测子系统，用于检测是否有人非法入侵，如果有，切断汽车点火电路并且启动声音报警系统；还设计了振动监测子系统，当车身出现一定的振动触发报警系统进行声光报警，同时触发GSM模块给车主发送短消息进行危险提醒。
2.2 方案一：采用上位、下位机(PC-PLC)
上、下位机（PLC）技术是基于工业控制领域，可编程逻辑控制器（PLC）控制应用程序开发。如图2.1所示，系列可编程序控制器(PLC)在PC（PLC）作为下位机和运行可靠性的技术已被广泛认可，PLC在系统中的作用是︰通过及时检测的离散模块或各种类型的传感器收集的系统运行参数，将运行参数的数据传输到PLC系统，根据采集单元现场数据采集单元使用网络技术将信息发送到PLC主机控制系统，由PLC主机(CPU)到数据处理，最后通过总线网络发送到工业控制计算机PC(PLC)。但通过使用可编程序控制器PLC控制多传感器的数据采集卡，这种方法在工业生产中，体积较大，安装不方便，和成本很高[4]。
图2.1 方案一控制原理图
2.3 方案二：采用TI公司DSP控制器TMS320LF2407
DSP控制器TMS320LF2407片内有高达32K字的FLASH程序存储器，544字双口RAM (DARAM)和2K字的单口RAM (SARAM );它采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功耗;TMS320的执行速度使得指令周期缩短33ns(30MHz)，从而提高了控制器的实时控制能力，其可扩展的外部存储器总共192K字节空间和高达40个可单独编程的GPI0引脚,在这个控制器里含有5个外部中断源，其中的两个中断源用于电机驱动保护电路，除此之外，还有两个可屏蔽中断和一个复位电路中断源。和以上的方案相比，它的缺点是硬件电路比较复杂，需要花费更多的成本。

图2.2方案二控制原理图
2.4方案三：采用STC公司的STC89S51单片机
STC89C51单片机是一个性价比较高的微控制器，它的优点包括以下几个方面：1）与同等价位的单片机相比，它具有更大的内存资源；2)很好的抑制噪声对有用信号的干扰；3)具有丰富的外围电路，包括各种常用的硬件资源；4）由于经过多年的发展，它已经拥有了很广泛的应用，有很高的参考资料可以使用，这可以大大的加快整个系统的设计进程。总之，它可以给我们提供一个更加灵活的方式去实现我们需要的功能。

图2.3 方案三控制原理图
2.5 系统方案比较与选择
方案一可编程控制器PLC通过数据采集卡控制多个传感器的方式，这种方式多用于工业，生产中。实验中并不常用，因为其体积大，安装不放便，成本高，操作等空难度较大，因此并不是理想的设计方案。
方案二DSP芯片功能强大，操作使用难度适中，并在实验室有可操作空间。但其外接硬件电路较多，体积会有所增加，在系统安装上增加难度，并且相比之下成本要有所增加，其价格是单片机的五倍；
方案三单片机其内存较大，功能强，抗干扰能力强、价格适中。其操作简单，体积小，便于携带。软硬件资源都比较丰富，是理想的设计方案。
综合以上比较，方案一和方案二系统数据处理任务，控制实时性要求高但设计复杂，体积较大，成本高等缺点，而方案三，设计简单，体积小，安装简易，成本低等特点，所以，本次设计采用的是第三种方案作为控制系统。
3 系统硬件电路设计
本设计是利用单片机的控制功能，设计防撞防盗报警器，实现距离检测防撞报警、防盗报警功能。本章主要介绍了通过对任务的分析，对总体的方案进行论证，并介绍了总体的硬件调试与分析。
主控制板硬件电路框图如图3.1所示。

a 防撞电路设计框图

b GSM防盗设计框图
图3.1 系统硬件电路设计框图
3.1 STC89C51单片机最小系统电路设计
STC89C51单片机是美国STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、PWM等模块。
STC89C51最小系统如图3.2所示。

图3.2 STC89C51单片机最小系统图
（1）部分串口的介绍
I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。这是由硬件自动完成的，不需要我们操心，然后再实行读引脚操作，否则就可能读入出错，如图3.2所示，如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1，该场效应管就导通对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为1，也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1。若先执行置1操作，则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入，由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被称为准双向口。STC89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口。接下来让我们再看另一个问题，从图中可以看出这四个端口还有一个差别，除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
（2）STC89C51单片机最小系统
最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处于正常的运行状态。单片机能正常运行的必备条件是电源、时钟，可以将单片机最小系统作为系统设计的控制部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。
STC89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用STC89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，最小系统图如图3.2所示，原理框图如图3.3所示。

图3.3 单片机最小系统原理框图
①　 时钟电路
STC89C51单片机的时钟信号通常有两种产生方式：要产生一个时钟信号就需要给系统板提供一个晶振，这个晶振可以作为内部时钟使用，也可以作为外部时钟使用。图3.4向我们展示了内部时钟的电路。STC公司在其单片机内部添加了震荡电路，而要产生需要的脉冲信号就需要在单片机的18和19引脚间添加一个晶振。为了输出稳定的频率，就需要加入滤波电容。由经验知，这个值应当在5-30PF，这样达到更好的滤波效果。

图3.4 STC89C52内部时钟电路
②　 复位电路
对于一个单片机而言，经常会遇到一些意外的情况，这就需要添加相应的复位电路来让整个系统保持正常工作。而这个操作需要花费你2个机器周期。
要想对着个系统进行复位，你可以通过单片机内置的看门狗进行复位，也可以使用按键电路来进行复位。因为电容具有可充放带电的特性，常用这自动复位电路中，它的反应非常迅速，因此，需要很短的时间。
对于按钮复位电路而言，它通常需要更多的时间，这是因为它存在抖动问题，我们需要对其进行消抖操作，也就是添加几个周期的延时，这就增加整个系统的复位时间。本次设计就是采用按键复位电路[5]。

图3.5 STC89C51复位电路
③　 STC89C51中断技术
中断技术主要用于实时监测与控制，要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、及时处理。这是由片内的中断系统来实现的。当中断请求源发出中断请求时，如果中断请求被允许，单片机暂时中止当前正在执行的主程序，转到中断服务处理程序处理中断服务请求。中断服务处理程序处理完中断服务请求后，再回到原来被中止的程序之处（断点），继续执行被中断的主程序。
图3.6为整个中断响应和处理过程。

图3.6 中断响应和处理程
如果单片机没有中断系统，单片机的大量时间可能会浪费在查询是否有服务请求发生的定时查询操作上。采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待现象，大大地提高了单片机的工作效率和实时性。
3.2无线发射电路的设计与性能分析
3.2.1 SC2262发射模块性能简介
SC2262最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,SC2262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，可用于无线遥控发射电路。编码芯片SC2262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，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，SC2262不接通电源，其17脚为低电平，那么相应的高频发射电路就不能正常工作，反之，高频电路则能正常工作，从而完成了相应的调频电路。
3.2.2 SC2262接口模块电路设计
由于无线信号容易受外界环境影响，因此从系统的可靠性考虑，控制信号传送采用代码发送，并在同一区域同时使用多个系统也没有影响，所以无线信号的2262集成电路完成编码，电路有八个地址信号和4位数据信号，不同的地址和数据的组合，可以编制各种代码成千上万，可以在同一区域内满足彼此不影响工作[6]。SC2262的电源端与发射模块的电源端受制于震动开关，一旦车体发生震动就会开启SC2262芯片与发射模块的电源，一旦SC2262芯片工作则会把已经固定的编码信号通过发射电路发送出去。其与单片机的接口电路图如图3.7所示。

图3.7 无线电路与单片机接口电路图
3.3无线接收模块设计与性能分析
3.3.1 SC2272性能简介
SC2272是一款用以解码的芯片，编码芯片SC2262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，解码芯片SC2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，SC2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz发射电路不工作，当有按键按下时，SC2262开始工作，其第17脚输出串行数据信号，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SC2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度调制（ASK），相当于调制度为100％的调幅。
3.3.2 SC2272接口模块电路设计
SC2272接收电路如图3.8所示。

图3.8 接收报警电路图
3.4 数码管显示模块电路设计
显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用的是发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD）两种。由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。下面介绍发光二极管显示器（LED）的结构、工作原理及其接口电路。
（1）LED结构与原理
图3.9为典型的数码管。

图3.9 LED数码管
如图3.9，这是一个LED显示器，又被成为数码管。几个发光二极管就可以构成一个LED显示器，这个图中有四组数码管，每个数码管由8个发光二极管构成，它的形状像一个8，每一段中有一个发光二极管。对于具体的电路而言，你需要根据条件选择合适的连接方式，通常有共阳和共阴有种接法，这两种不同的接法需要使用不同的译码电路，这是一个需要注意的问题。
（2）LED显示器显示方式
点亮LED显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。
所谓静态显示，就是每个显示屏将占据单独的I/O接口具有自锁功能的笔划段字形代码。所以，只要单片机显示字体代码发送到接口电路，那里将不需要为它发送新的数据。因此，使用这种方法单片机CPU开销是最小的。此电路的优点是：可以同时显示不同的字符，但缺点是占用了更多的资源。从图3.9可以看出，每位LED显示器需要单独占用8根端口线，因此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。本设计采用的便是此种显示方式。
由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。但如果要显示不同字符，则要由位选码来控制。
（3） LED显示器电路设计
LED显示器电路原理图如图3.10所示。

图3.10 数码管显示电路原理图
3.5 声光报警模块电路设计
报警电路如图3.11所示，上面是光报警电路，它与单片机的P1.0 口连接，当单片机控制相应的P1.0口输出1时，发光二极管截止，不报警。当单片机控制相应的P1.0 口输出0 时，发光二极管导通，报警，这样单片机就可以通过控制相应的P1.0 口来控制光报警电路。
下面是声报警电路，同样的道理，当单片机控制相应的P1.1 口输出1 时，三极管Q1的基极和发射极之间截止，整个三极管就不工作，不报警。当单片机控制相应的P1.1口输出0 时，三极管的基极和发射极就导通，在集电极就产生一个较大的电流，从而驱动蜂鸣器工作，发出报警声。

图3.11 声光报警电路设计
3.6 超声波测距模块电路设计
本模块的任务是在倒车环境或行车过程中通过超声波测距仪测出车周围危险的障碍物距离车身的距离以提示驾驶员小心驾驶。
3.6.1 超声波原理
人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20Hz-20kHz。超声波传感器范围内，超过20kHz称为超声波，低于20Hz的称为次声波。通常应用的超声波频率为几十kHz-几十MHz。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波）。由于超声波具有反射和折射效应，这就会在传播过程中个损失一部分有用的信号。当然，在不同的传播媒介中它有不同的传播速度，因此选择合适的媒介至关重要。由于它具有一些优良的特性，在电子与通信等多个领域里得到了广泛的使用。
使用超声波进行测距的过程如下：1）由特定的器件发射出需要的超声波并启动相应的计数器来进行计时；2）当超声波遇到障碍物之后，它会立即返回并停止计数；3）通过距离公式就可以获得你想要得到的数据。超声波在空气中的传播速度为,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差 ,就可以计算出发射点距障碍物的距离，即：
（3.1）
这就是所谓的时间差测距法。
由于超声波也是一种声波,其声速受温度等因素影响。在使用时,如果温差小时,则认为声速是恒定不变的[9]。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。已知现场环境温度T时, 超声波传播速度的计算公式为：