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超声波风速

具有遥控功能的客车防盗报警器的设计与实现

时间:2013-11-02 10:56:57  来源:

有遥控功能的客车防盗报警器的设计与实现




要:介绍了客车防盗报警器的设计思想和电路组成,着重分析了电路的工作原理,并给出了详实的实用电路。

    关键词:红外线遥控;超声波;报警器;客车

    

    本文所介绍的多功能客车防盗报警器系为国内某高档客车所设计,采用超声波技术,利用PIC单片机作为核心控制器件。该防盗报警器在车门被非法打开、门窗玻璃被打碎、车体受外力撞击时通过汽车喇叭发出报警声。

    

    1 整机框图

    整个防盗报警系统的电路组成框图如图1所示。

    

    

    

    电源遥控器用来控制报警系统的电源通断,驾驶员离开驾驶室时通过遥控器接通报警器电源,报警器处于预警状态。此时40 kHz振荡器产生的方波信号加到超声波发射器件上,并向车厢内发出超声波信号,经过多重反射的超声波信号由超声波接收器件接收,再经放大、检波滤波电路后送入PIC单片机的RA0口进行检测。正常情况下超声波检测电路输出信号的幅度是固定不变的,报警器不报警。当车门被非法打开或门窗玻璃被打碎或车体受外力撞击时,超声波接收电路的输出信号的大小将发生变化,报警器接通汽车喇叭,发出报警声。

    2 电源遥控电路

    电源遥控电路的原理图如图2所示。图2(a)为红外线遥控器发射电路,只有一个发射指令键S,当S被按下时,VD5026的编码启动端TE被接低电平VSS,其编码输出端D0输出两串相同的编码脉冲。VD5026的地址密码任意设置,原理图中,将A0~A7接高电平VDD,而将A8~A11接低电平VSS。VD5026的DO端发出的编码脉冲作用于由门电路D1和D2等构成的40 kHz载波振荡器,对载波进行幅度键控调制,并通过红外发射管VD1,VD2对外发射红外线遥控信号。

    

    

    

    

    

    图2(b)为红外线接收和控制电路。红外接收二极管VD3接收到的幅度调制信号首先由CX20106完成前置放大、载波选频、脉冲解调等工作。当红外接收管VD3收到红外光脉冲时,从CX20106的7脚输出与编码脉冲相位相反的解调脉冲,由反相器D3进行反相后,再送入解码器VD5028的Di端。当VD5028的加密地址编码与发射器中VD5026的加密地址编码完全相同时,VD5028的解码指示端VT输出高电平,三极管VT2导通,继电器K吸合,发光二极管LED发光,报警电路得电开始工作。当接收电路再次收到发射器的遥控信号时,VD5028的VT端输出低电平,三极管VT2处于截止状态,发光二极管LED熄灭,报警器停止工作。

    VD5026VD5028的A0~A11为加密地址编码输入端,除了A0只可编为三态(“1”,“0”和“开路”)外,A1~A11均可编为四态(“1”,“0”,“开路”和“与A0相联”)。当编为三态时,有312=531 000种不重复编码;当编为四态时,有411=4 194 303种不重复编码。因此采用VD5026VD5028作为编码、解码电路,要想破解密码是非常困难的。

    3 超声波发射与接收检测电路

    超声波发射与检测电路的原理图如图3所示。超声波发射电路由VT3和VT4等构成。VT3,VT4与超声波发射器B1构成强反馈稳频振荡电路。这种电路非常简单,且容易起振。超声波发射器B1既是反馈选频器件又是发射换能器件。此振荡器能够非常稳定地工作于B1的中心频率fO(40 kHz)上。由于超声波传感器为谐振器件,驱动时所需的电流较小,一般仅为几毫安至十几毫安,但是必须要有一定幅度的驱动电压,所以超声波发射电路所用的电源电压比较高,为12 V。

    

    

    

    超声波发射器件向门窗密闭的客车内发射超声波,经过车厢内壁、门窗的多重反射最后到达超声波接收器件B2。正常情况下B2接收到的超声波信号幅度是固定的,如果遇到车体受撞击、车门被非法打开、门窗玻璃被打碎等情况,则超声波信号的发射方向、传播路径等均要发生变化,超声波接收器件B2接收到的超声波信号的频率与发射的超声波信号的频率有所不同(即多普勒效应)。超声波接收器件B2接收到的微弱信号经斩波稳零运算放大器TC901进行高增益放大后,由二极管D2和电容C3进行整流滤波,将40 kHz信号滤掉,而将多普勒信号检出,再直接耦合到uA741的同相输入端进行放大。图中TC901和uA741均为单电源运用,R3和R4构成偏置分压器,向TC901的同相输入端提供1/2电源电压的偏置,R5用来提高放大电路的输入阻抗,可达到提高超声波接收检测电路灵敏度的目的。由于uA741与TC901是直接耦合,故也被偏置在1/2电源电压。经uA741放大后的信号,由VD3和VD4进行半波整流,变为直流电压,送入PIC单片机的RA0口以决定是否报警。

    4 PIC单片机控制电路

    PIC单片机控制电路是本报警器的核心控制电路,采用具有8位A/D转换器的PIC16C71,电路原理如图4所示,程序流程如图5所示。

    当通过遥控器启动报警电路后,PIC单片机得电开始工作,并对RA接口、RB接口进行初始化设置。由于刚加电时电路的工作状态不太稳定,所以经过2 s的延时后才开始检测RA0口的电压值,然后单片机反复检测RA0口的电压值并与初始测量电压值相比较,当有变化时接通汽车喇叭发出报警声。报警声设置为报警1 s,停1 s,再报警1 s,如此反复直至解除报警。

    电路报警后即使拔出超声波发射和接收探头,仍然继续报警,只有通过遥控器关闭报警电路的总电源才能解除报警。

    

    

    

    

    

    由于PIC16C71单片机内含A/D转换器,因此模拟参考电压可由软件设置为电源电压或RA3引脚的电压,本电路采用电源电压作为参考电压。A/D模块有3个寄存器:A/D转换结果寄存器(ADRES),A/D控制寄存器0(ADCON0)和A/D控制寄存器1(ADCON1)。A/D控制寄存器0控制A/D模块的工作,寄存器的上电复位值是00H,未用位执行读操作时为0,不能执行写操作,其他位均可读写。A/D控制寄存器1只用了0~2位,这3位是A/D转换口配置位,这些位将模拟口配置成不同的工作方式,包括模拟量输入输出、数字量输入输出以及参考电压(RA3)。

    以RA0通道为例,给出A/D转换程序如下:

    BSFSTATUS,RP0;选择页面1

    CLRF ADCON1;使能A/D功能

    BCF STATUS,RP0;选择页面1

    MOVLW OXC1 ;A/D开启,选择0通道

    MOVWF ADCON0

    BSF INTCON,ADIE;使能A/D中断

    BSF INFCON,GIE;使能全部中断

    BSF ADCON0,GO;A/D转换开始

    5 结 语

    本文所介绍的多功能客车防盗报警器已成功应用于国产某高档豪华客车,经实际使用证明,具有灵敏度高、误报率低、安装方便、价格低等特点。如果需要进一步降低价格,可将遥控发射和接收电路取消,而采用锁控开关来控制报警器电源的通断,但安装起来比较麻烦。本报警器经简单改造后也可应用于普通轿车的防盗报警等多种场合。

    

    参考文献

    

    [1] 蔡纯洁,等.PIC16/17单片机原理和应用[M].北京:中国科技大学出版社,1997.

    [2] 张福学.传感器实用电路150例[M].北京:中国科学技术出版社,1992.

    [3] 苏长赞.红外线与超声波遥控[M].北京:人民邮电出版社,1995.




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