基于多种传感器及89c51单片机的汽车多重防盗系统设计(编辑修改稿)

基于多种传感器及89c51单片机的汽车多重防盗系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

自选课题 系统的硬件电路设计 10 图 34 LM393 的符图 无线发射和接收电路的设计 编码芯片 HS2262 HS2262 概述 HS2262 是 CMOS 工艺制造的低功耗通用编码电路，编码由用户可灵活改变的地址码和数据码组成 [8]。 HS2262 具有省电模式， 可用于无线电和红外线遥控发射；其外围应用电路元器件少，振荡电路只需外接一个电阻即可构成振荡回路；它的数据最多可达 6 位，地址码最多可达 531441（ 312）种；同时 HS2262 具有多种封装形式和很宽的工作电压范围，它在 到 12V 之间都可以正常工作。 2 、 其各个引脚的功能说明见下表 名称 管脚 说明 A0A11 1 1013 地址管脚 ,用于进行地址编码 ,可置为 “0”,“1”,“f”(悬空 ) D0D5 7 1013 数据输入端，有一个为 “1”即有编码发出，内部下拉 Vcc 18 电源 正端（＋） Vss 9 电源负端（－） TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效 OSC1 16 振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端 Dout 17 编码输出端（正常时为低电平） 表 31 HS2262 引脚功能说明 HS2262 的工作过程 HS2262 将 A0A11， D5D0 引脚端的状态（包括地址和数据）编码为一个特殊的波形并且在 TE 脚为 0 时输出波形到 Dout 口。 这个波形送到 RF 调制器或 IR 发送器处理后进行发送。 对方的 RF 解调器或 IR 接收器收到发送过来的无线频率信号或红外线信号后将之整青岛大学硕士研究生课程《智能传感器技术》（考查）自选课题 系统的硬件电路设计 11 形为对应的波形，然后 HS2272 就可以对这个波形进行解码输出。 这样就完成了遥控编码和解码的过程，下图为 HS2262 工作流程图 : 上 电T E 发 送 允 许4 个 码 字 的 发 送等 待 模 式T E 仍 然 有 效是 图 35 HS2262 工作流程图 解码芯片 HS2272 HS2272 概述 解码芯片 HS2272 是与 HS2262 编码芯片配对使用的遥控解码器 [9],采用 CMOS 工艺制造 .它具有 12 位三态地址引脚 ,可提供最多 531441(312)种地址码 ,因此可以显 著得减少码间冲突和恶意码扫描的可能性。 HS2272 可在多种设置下使用 ,以适合各种应用需要 :数据输出引脚数可改变 ,数据输出形式可为锁存输出或即时输出。 HS2272 具有以下特点： 1） CMOS 工艺制造，低功耗 2）很高的抗噪声度 3）可达 12个三态地址引脚 4）可达 6 个数据引脚 5）工作电压范围宽 :VCC=4～ 15V 6）单电阻振荡器 7）锁存或即时输出形式 8）使用 DIP 和 SOP 封装， HS2272 的应用范围很广泛，主要包括：汽车防盗系统、遥控风扇、车库门控制器、住宅防盗 /自动化系统、遥控玩具、工业方面的遥控应 用等。 HS2272 的功能框图及引脚说明 HS2272 解码芯片的功能框图如下图所示。 主要包括三态地址数据检测、系统时钟、振荡器、控制逻辑、比较逻辑、输出逻辑、数据检测和同步检测等几个部分。 青岛大学硕士研究生课程《智能传感器技术》（考查）自选课题 系统的硬件电路设计 12 图 36 HS2272 解码芯片的功能框图 其各个引脚的功能说明见下表 名称 管脚 说 明 A0A5 16 地址引脚 (0,1或 f),对应编码波形中的 bit0bit5 A6/D5A11/D0 78 1013 地址引脚 A6A11/数据引脚 D5～ 据输出取决于 HS2272的使用型号 .用于地址输入时 ,为三态引脚 (0,1或 F),对应编码波形中的 bit6bit11。 用于数据输出时 ,如果收到波形的解码地址与地址引脚的地址设置相匹配 ,且收到的相应的数据位为 1时 ,引脚升至 到下一数据才能转换 Vcc 18 电源正端（＋） Vss 9 电源负端（－） DIN 14 数据信号输入端，来自接收模块输出端 OSC1 16 振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率 OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端 VT 17 解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高 表 32 HS2272 引脚 HS2272 的功能描述 HS2272 解码接收送入 DIN 引脚的波形，将输入的波形解码成包括地址 ,数据和同步位的码字，将解码的地址位与地址输入引脚设置的地址进行比较 .如果 2 个连续的码字都匹配 ,HS2272 置数据位对应的数据输出引脚为 1,并将 VT 输出置为高电平。 HS2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有 Lx /Mx 之分，其中 L 表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生 变化时改青岛大学硕士研究生课程《智能传感器技术》（考查）自选课题 系统的硬件电路设计 13 变。 M 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。 后缀中 x 表示有几路并行的控制通道，当采用 4 路并行数据时（ HS2272M4)，对应的数据编码是 4 位，地址编码是 8 位；如果采用 6 路的并行数据时(HS2272M6)，对应的数据编码是 6 位，地址编码是 6 位。 HS2272 有效接收确认 当 HS2272 收到编码信号时，它会检查该信号是否有效。 有效的输入满足以下两个条件： 1）它必须是一个完整的字码； 2）码地址必须与接收电路的码地址端子上的设置一致。 当进行 两个连续有效的码字后， HS2272 会将接收到的数据在相应的数据输出端输出，并将 VT 置为高电平。 它们的定时关系见下图： 图 37 HS2272 接收有效时序图 射频发射 接收模块 随着现代电子技术的飞速发展，越来越多的通讯产品大量涌现出来，尤其是无线通讯领域的新产品，更是琳琅满目。 目前，天线通讯方式有无线电、红外线、微波等多种方式，而且可供选择的模块也有很多种。 考虑到应用环境和价格等因素，本设计选择其中廉价的发射模块（ F05C）和接收模块（ J05C）进行介绍。 它们价格便宜、传输距离较远、可靠性高 ，特别适合于低成本的无线通讯设备使用。 射频发射模块 发射模块 F05C 原理如图 38 所示 [6]。 F05C 采用声表谐振器稳频， SMT 树脂封装，频率一致性较好，免调试，特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统；而一般 LC 振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，误差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。 F05C 具有较宽的工作电压范围及低功耗特性。 当发射电压为 3V 时，发射电流约为 2mA，发射功率较小； 12V 为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电青岛大学硕士研究生课程《智能传感器技术》（考查）自选课题 系统的硬件电路设计 14 流约为 5～ 8mA，大于 12V 时直流功耗增大， 有效发射功率不再明显提高。 F05C 系列采用AM 方式调制以降低功耗，数据信号停止发射时发射电流降为零，数据信号与 F05C 之间采用电阻而不能采用电容耦合，否则 F05C 将不能正常工作。 数据信号电平应接近 F05C的实际工作电压以获得较高的调制效果， F05C 对过宽的调制信号易出现调制效率下降、收发距离变近的现象。 当脉冲高电平宽度在 ～ 1ms 时发射效果较好，大于 1ms 时效率开始下降；当脉冲低电平宽度大于 10ms 时，接收到的数据第一位极易被干扰（即零电平干扰）而引起不解码。 如采用 CPU 编译码，可在数据识别位前加一些 乱码以抑制零电平干扰；如采用通用编解码器，可调整振荡电阻使每组码中间的低电平区小于 10ms 以抑制零电平干扰。 F05C 输入端平时应处于低电平状态，输入的数据信号应是正逻辑电平，幅度最高不应超过 F05C 的工作电压。 图 38 发射模块 F05C 原理图 F05C 天线长度可在 0～ 250mm 之间调节，也可无天线发射，但发射效率下降。 F05C为改进型，体积更小，内含隔离调制电路以消除输入信号对射频电路的影响，信号直接耦合，性能更加稳定。 F05C 应垂直安装在抑制板边 部，并应离开周围器件 5mm以上，以免受分布参数影响而停振。 F05C 发射距离与调制信号频率及幅度、发射电压及电流容量、发射天线、接收机灵敏度及收发环境有关。 F05C 加 240mm小拉杆天线发射时，在开阔区最大发射距离约 250m，在障碍区相对要近，由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。 如需要远的可靠距离，可在 F05C 的输出端增加一级射频功率放大器。 射频接收模块 芯片内含低噪声射频放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、滤波器及限幅比较器，输出为数据电平信号，可直接接至标准 解码器或 CPU 解码器，适合与 ASK 方式的发射器配套使用，适用于各种遥控报警器及单片机短距离数据传输设备。 青岛大学硕士研究生课程《智能传感器技术》（考查）自选课题 系统的硬件电路设计 15 J05C 接收频率分为 315MHz 及 两种，并具有较好的频宽及温度补偿特性，可与一般精度的声表谐振器稳频的发射机及 LC 发射机配套使用而不需要调整接收频率，较宽的工作温度范围可适应各种工作环境。 J05C 对电源要求不太苛刻，可以使用开关电源，并具有较宽的工作电压范围及低功耗特性， 2V 时只消耗约 2mA 电流， 3V 消耗约 电流，但 5V 以下供电接收灵敏度要下降 3～ 5dBm， 5V 供电可处于最佳接 收灵敏度状态。 J05C 模块具有休眠功能，当芯片 9 脚为高电平（ VDD3V 以上）时，接收机可处于休眠状态，此时耗电约 25μA。 通常芯片 9 脚已接为低电平（ 以下），处于正常接收状态，若需休眠功能可自行改动。 J05C 接收天线的长度为接收频率的 1/4 波长，约 22cm，阻抗约 37Ω，为最佳匹配天线，但在实际应用中会受到各 种条件限制，具本需试验确定。 当信号较弱而干扰点又引起信号不稳时，可将天线剪去 5cm 也许会有所改善。 也可采用螺旋天线或将天线直接做在 PCB板上，甚至无天线接收，当然接收灵敏度要下降。 匹配良好的收发天线能使收发模块性能达到最佳状态，而匹配不良的收发天线会使收发距离变得很近。 J05C 最大数据传输速度为 5kbps，调整内部电容值可达到 20kbps，但过高的数据速率会降低接收灵敏度及增大误码率。 用于单片机收发系统，速率可取 或 ，同时应兼顾到收射效率。 当数据中有连续几个 “1”且脉宽超过 1ms 时，会引起发射效率下降，而且太大的占空比及大低的频率易引起过调制。 高电平脉宽在 ～ 1ms 范围内，收发效果较好。 不合适的数据速率同样会影响到收发距离，甚至收不到信号。 J05C 输出端可直接与标准解码器及单片机接收。 J05C 在未收到发射信号时可输出随机噪声，幅度为 值；当收到信号时，噪声被抑制；当信号变弱时，出现声干扰点，此时信号处于不稳定区，若采用单片机解码则会因误码率增大而出现数据错误，此时可在数据位前加乱码抑制零电平状态干扰，最好工作在可靠区域以减小误码率。 无线发射 接收电路 图的设计 HS2262 与 HS2272 的匹配 1） HS2262 与 HS2272 芯片的地址编码设定 设置地址编码的原则是：同一个系统地址码必须一致；不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。 在通常使用中，我们一般采用 8 位地址码和 4 位数据码，这时编码电路HS2262 和解码 HS2272 的第 1～ 8 脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态， 3 的 8 次方为 6561，所以地址编码不重复度为 6561 组，只有发射端HS2262 和接收端 HS2272 的地址编码完全相同，才能配对使用。 例如将编码芯片 HS2262的第 1 脚接正电源，其它引脚悬空，那么解码芯片 HS2272 只要也第 1 脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。 当两者地址编码完全一致时， HS2272 对应的 D1～ D4 端输出高电平控制信号，同时 VT 端也输出解码有效高电平信号。 用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操作。 2） HS2262 与 HS2272 振荡电阻的匹配 青岛大学硕士研究生课程《智能传感器技术》（考查）自选课题 系统的硬件电路设计 16 HS2262 和 HS2272 除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近甚至无法接收。 HS22。