基于单片机的汽车防盗报警系统设计毕业论文.pdf

摘要随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车的段，人们研制开发了不同方式结构的防 盗器。本设计以单片机AT8 9s52作为控制核心，从单片机最小系统设计、防人接近热释电检测电路的 设计、玻璃防震、车身防击的振动检测电路的设计、防车门开启检测电路的设计、防接近驾驶座电 路、汽车点火闭锁电路的设计、无线遥控电路及无线报警电路的设计等几个方面出发，详细研究和 设计了汽车防盗报警器的各个部分内容，设计了单片机及其外围电路，并结合一套经典的程序算法。给出了一套合理的汽车防盗报警器软硬件解决方案。关键词 单片机热释电多普勒效应振动无线报警遥控AbstractWit h t he scien t ific an d t echn o lo g ical pro g ress,t o co mbat t he escalat in g car t heft in t he sect io n,peo ple d evelo ped d ifferen t ways t o st ru ct u re t he an t i-t heft d evice.The d esig n MCU AT89S52 as t hco n t ro l,fro m t he micro co mpu t er syst em d esig n,an t i-peo ple clo se t o t he pyro elect ric d et ect io n circu it d esig n,g lass vibrat io n,t he vibrat io n o f t he bo d y ag ain st at t ack d et ect io n circu it d esig n,an t i-d et ect io n circu it t o o pen t he d o o r,an t i-n early d rivin g Blo ck circu it,car ig n it io n lo ckin g circu it d esig n,wireless remo t e co n t ro l circu it an d t he d esig n o f wireless alarm circu it aspect s o f st art in g a d et ailed st u d y an d d esig n o f t he vehicle an t i-t heft alarm in all part s o f t he d esig n o f t he micro co n t ro ller an d it s peripheral circu it s,co mbin ed wit h a set o f t he classic pro g ram alg o rit hm.Given a reaso n able car bu rg lar alarm hard ware an d so ft ware so lu t io n s.Keywords：SCM Pyro elect ric Do ppler effect Vibrat io n Wireless Alarm Remo t e co n t ro l第一章 绪论随着我国改革开放以来，人们生活水平不断提高，汽车越来越成为人们生活中不可 缺少的一部分，从世界上第一辆T型福特车被盗开始，偷车已成为现今社会里最常见的 犯罪行为之一，这已成为一个严重的社会问题。随着汽车数量的增多，车辆被盗的数量 也逐年上升，这给社会带来极大的不安定因素，担心爱车被盗，成为困扰汽车用户第一 位的难题。据统计，目前汽车失窃案发最多的是美国，每年有150万辆汽车被盗，即每隔20秒就有 一辆车被盗；香港每年也有4000辆高级轿车失窃。从国内情况看，近几年盗窃汽车案件 不断增多，据统计2002年全国发生盗车案件10万多起，平均每天被盗300多辆车，并且 近儿年还在继续增加，上升势头越来越猛。亲，由于某些原因，没有上传完整的 毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PR0E、中英文文 献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如 需要的朋友，请联系我的Q&Q:2215891151,数万篇现成设计及另有的高端 团队绝对可满足您的需要1.1汽车防盗报警器的发展趋势随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车的段，人们研制开发了不同方式结构 的防盗器。第一代是机械式防盗器。主要分为方向盘锁和排挡锁两大类。它主要是靠锁定离合、制动、油门或转向盘、变速挡来达到防盗的目的，但只防盗不报警。其优点是价格便宜，安装简便。缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。有时车主 会给车辆装上数种机械式的防盗器，据业内人士介绍，这样做可以在一定程度上吓阻盗 车贼，或增加盗贼被发现的可能性。此类产品防盗性能极低，现在市面上已经很少单 独使用。第二代是电子式防盗器。为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应 运而生。它主要靠锁定点火或起动来达到防盗的目的，同时具有防盗和声音报警功能。遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠方便，可带有振动侦测门控 保护及微波或红外探头等功能。现在市场上还出现有双向功能的电子防盗器，这种防盗 器在一定距离内不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主，例如哪一侧 的车门被开启或车窗玻璃破坏等。但是这类防盗器普遍存在误报警现象，而且也没有根 本上解决车辆丢失问题。此类防盗器具有一定的防盗功能，超出有效距离和无人看管时，第3页共60页其防盗功能也将丧失贻尽。第三代是芯片式数码防盗器。它多数用于汽车原配防盗器，虽然解决了第二代防盗 器的防解码功能，但还是摆脱不了距离的限制。小偷手段的升级，所以很多装有原配防 盗器的汽车被盗走，包括高挡轿车如宝马、奔驰也时有被盗走的报道。第四代是网络防盗系统。G PS系统全称为“全球卫星定位系统”。其主要用于汽车的 导航与定位而衍伸出来的辅助防盗功能，它的优点是可以实时了解集团车队内每台车辆 所处位置，以便有效监督。它主要是车辆被盗后通过服务中心来控制或定位来寻获车辆,是在警情发生后的“追盗”手段。G PS防盗的缺陷主要有：一是没有建立卫星定位地面 监控中心的地区G PS无法工作；二是由于卫星数量有限，信息扫描覆盖存在一定“盲区”,从而使监控实际上经常处于间断“丢失”状态；三是价格一般都在数千元以上，而且每 年还得支付几百至上千元的服务费，使车主增加额外负担，令普通百姓望而却步。因其 是通过信息报警、网络覆盖不全和警情传达不直接，使其防盗性能大大降低，所以装了 G PS汽车被盗屡屡发生。1.2汽车防盗报警器的设计要求汽车防盗报警器通过多个方面的信号检测电路感知汽车是否有坏人接近、是否受外 力冲击、是否有人开启车门、是否有人接近驾驶座等。系统能够通过遥控器按键操作设 置布防和解除布防状态。在系统处于布防状态下时，系统将启动发动机点火闭锁电路，防止发动机被点火。当有任一路检测电路检测到报警信号时，系统将发出声光报警，并 且报警信号能够通过无线发射，用户所持的微型遥控器接收报警信号,遥控器也将发出 声光报警信号，提醒车主注意。具体的设计要求包括：1、汽车玻璃振动、车受外力冲击，触发报警。2、人体接近驾驶座距离G OOmm,触发报警。3、人体接近汽车lm,触发报警。4、车门与门框距离5mm,触发报警。5、车主可以在一定的范围接受到报警信号。报警信号发射距离200m,用户所持的微型遥控器接收报警信号，发出声光报警信号。本设计以单片机作为控制核心，需要设计单片机最小系统设计、防人接近检测电路 的设计、玻璃防震、车身防击的检测电路设计、防车门开启检测电路的设计、防接近驾 驶座电路、汽车点火闭锁电路的设计、无线遥控电路及无线报警电路的设计等，需要设 计单片机及其外围电路，完成系统硬件设计和软件编程。第4页共60页第二章 系统的总体设计汽车防盗报警器以单片机AT8 9s52作为控制核心，电路的总体结构主要包括单片机 最小系统、防人接近检测电路、玻璃防震、车身防击的检测电路、防车门开启检测电路、防接近驾驶座电路、汽车点火闭锁电路、无线遥控电路以及无线报警电路等。2.1 各检测模块电路方案的确定2.1.1 人接近汽车检测传感器一热释电传感器本设计检测人接近汽车的传感器采用热释电传感器。任何物品均有辐射。温度越 高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。热释电红外探 测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装 后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数米到数十米。热释电红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警 控制器等部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可 以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是8 14um,人体辐射的红外峰值波长约为10pm,正好在范围以内。2.1.2 车身冲击振动检测传感器一压电陶瓷传感器某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现 象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢 复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的 极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发 生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称 为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。利用压电传感器的这个效应，可以做成用于检测振动的传感器。本设计玻璃 振动、车身振动的检测传感器采用压电陶瓷传感器。第5页共60页2.1.3 车门开启检测传感器一干簧管本系统中车门开启检测采用干簧管与永磁铁的配合。干簧管是一种磁敏的特 殊开关。它通常由两个或三个既导磁又导电材料做成的簧片触点，被封装在充有 惰性气体（如氮、氢等）或真空的玻璃管里，玻璃管内管内平行封装的簧片端部重 叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭接点。当永久磁铁靠近干簧管时，或者由绕在干簧管上面的线圈通电后形成磁场使 簧片磁化时，簧片的接点就会感应出极性相反的磁极。由于磁极极性相反而相互 吸引，当吸引的磁力超过簧片的抗力时，分开的接点便会吸合；当磁力减小到一定 值时，在簧片抗力的作用下接点又恢复到初始状态。这样便完成了一个开关的作 用。因此可以作为传感器用于计数，限位等等。将其装在车门上，可作为汽车车 门开启的检测的传感器。2.1.4 接近驾驶座检测传感器一多普勒效应传感器本设计中接近驾驶座的检测传感器采用多普勒效应传感器。多普勒效应是为 纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴约翰多普勒而命名的，他于1842年首 先提出了这一理论。多普勒认为，物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动 而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高。在 运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低。波源的速度 越高，所产生的效应越大。根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方 向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。除非波源 的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象都存在 多普勒效应。RD6 27是一种新颖的多普勒效应传感器件，是利用超声波传播的多普勒效应 而制成的一种传感器，它能将物体移动时的位移信号转换成相应的电信号。该器件 可广泛应用于各种自动灯具、自动门及防盗报警器等方面。本设计采用多普勒效 应传感器RD6 27安装在汽车驾驶座附近，用于人接近驾驶座的检测。2.2 电路总体设计方案的确定综合以上的考虑，汽车防盗报警器采用四种方式进行报警信号的检测：防止 人接近汽车的检测电路采用热释电传感器；玻璃撞击、车身冲击振动检测采用压 电陶瓷传感器；汽车车门的异常开启检测传感器采用干簧管作为传感器；接近驾 驶座检测电路采用多普勒效应传感器。这几种检测电路监测汽车内外的安全状态，并送入单片机进行综合处理。有任一路检测电路检测到报警信号时，系统将发出 声光报警，这就需要设计声光报警电路。系统能够通过遥控器按键操作设置布防 和解除布防状态，这就需要设计遥控编码发射和接收解码电路。此外，主机的报 第6页共60页警信号需要能够通过无线发射一，用户所持的遥控器要接收报警信号，遥控器也将发 出声光报警信号，需要设计报警信号的编码发射电路和接收解码电路以及遥控器 上的声光报警信号。系统的主机部分总体设计框图如下图所示。图2-1系统主机部分总体设计框图系统的遥控器部分设计框图如图2-2所示。图2-2系统遥控器部分设计框图报警器通过遥控器上设计的按键电路来设置系统处于布防状态还是解除布防状态。按键的操作通过编码电路进行地址编码，通过射频发射模块发射。经主机的遥控接收 解码电路接收和处理后送入单片机，由单片机处理。在系统处于布防状态下时，系统将 启动发动机点火闭锁电路，防止发动机被点火。当有任一路检测电路检测到报警信号时,系统将发出声光报警，并且报警信号通过主机报警编码发射电路无线发射，经过用户所 持的微型遥控器射频接收电路接收、再经过解码电路解码，产生报警信号，在遥控器上 也将发出声光报警信号。第7页共60页第三章系统的硬件电路设计3.1 报警检测电路的设计3.1.1 热释电红外传感器检测电路的设计人接近汽车的检测采用热释电检测电路。热释电传感器有三个引脚分别是电源正:负 极和信号输出。在传感器电源正常的情况下，当热释电传感器检测到有人活动时，能够 检测到人体所发出的微弱红外线，其输出端会有微弱的电流信号输出。这一微弱信号将 送到信号处理集成电路B ISS0001进行处理。系统热释电红外传感器检测电路图如图3-1所示第8页共60页图3T热释电红外传感器检测电路图第9页共60页B ISSOOOl是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器 和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光 灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警 系统。1、BISSOOOl 的特点*C MOS工艺*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用16脚DIP封装2、BISSOOOl的管脚图和管脚说明low ld-Im-ZDf-ma m d ic同网回回阿臼时TD四包回团团a n m ki E2 ns ns wfBr图3-2 B ISS0001引脚功能图表37 B ISSOOO1管脚说明引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2V00控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发,使Vo输出从 低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间 Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。3RR1输出延迟时间Tx的调节端第10页共60页4RC 1输出延迟时间Tx的调节端5RC 2触发封锁时间Ti的调节端6RR2触发封锁时间Ti的调节端7VSS工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接VDD,当接“0”时可 使定时器复位9VCI触发禁止端。当VcVR时禁止触发；当Vc VR时允许触 发(V-0.2VDD)10IB运算放大器偏置电流设置端11VDD工作电源正端1220UT0第二级运算放大器的输出端132 IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端15UN-I第一级运算放大器的反相输入端1610UT0第一级运算放大器的输出端3、BISS0001的可重复触发方式第I 1页共60页V2 VHn-FI_-Jvs n n n_n_n_n_n_图3-3 B ISS0001的可重复触发工作方式下的波形以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。可重复触发工 作方式下的波形在Vc二“0”、A二“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc二“1、A=l”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持 有效状态。在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长 一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状 态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，上图 中，运算放大器0P1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C 3耦合给 运算放大器0P2进行第二级放大，再经由电压比较器C OP1和C 0P2构成的双向鉴幅器处 理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo,可供单片机查询或 者直接启动报警设备。图3-1中，芯片处于可重复触发工作方式。采用可重复触发工作方式的好处是：如 果传感器在延迟时间内再次检测到有人活动，芯片的输出将被继续延迟而不会终止，报 警也就将一直送给单片机，这样提高了热释电检测电路的灵敏度。输出延迟时间Tx由 外部的R7和C 6的大小调整,值为Tx24576 xR7C 6；触发封锁时间Ti由外部的R8和 C 7的大小调整，值为Tig24xR8 c7。电路中R7和R8设计成了可调电阻，可以根据实际 需要调整电阻值的大小，改变输出延迟时间和触发闭锁时间的长短。电路的输出送到单 片机的I/O端口，供单片机判断使用。3.1.2干簧管车门开启检测电路的设计第12页共60页本设计车门开启检测电路采用干簧管。干簧管是把两片即导电又导磁的材料组成 的簧片平行的封入充有擒性气体的玻璃管中组成的开关元件。两簧片一端重叠并有一定 的空隙，便于形成接点。当永久磁铁靠近单簧管或者有绕在单簧管的线圈通电形成的磁 场使簧片磁化，簧片的接点部分就感应出极性相反的磁极。异性相吸，当吸引力大于弹 簧的弹力时，接点就会吸合；当磁力较小到一定程度时，接点被弹簧的弹力打开。干 簧管的接点形式有两种:一是常开接点（H）型，平时打开，只有簧片被磁化时，接点才 结合；二是转换接点的单簧管：结构上有三个簧片，第一片用只导电不导磁的材料做成,第二第三用即导电又导磁的材料做成，上中下依次是1,3,2o平时，由于弹力的作用，1、3相连；当有外界磁力，2、3磁化，相吸。形成一个转换开关。干簧管体积小，质 量轻，簧片轻而短，有固有频率，可提高接点的通断速度，通断的时间仅为13ms,比 一般的电磁继电器快510倍。接点与大气隔绝，管内有稀有气体，可减少接点的氧化 合碳化；并且由于密封，可防止外界有机蒸气和尘埃杂质对接点的侵蚀。车门开启检测电路如下图所示。控制干簧管接点闭合、打开的磁铁这里用电磁铁来 实现，由三极管Q3来完成电磁线圈的驱动，三极管的基极通过限流电阻R12与单片机 的I/O端口相连，电磁线圈是否带磁性由单片机来控制。二极管D6这里是续流二极管，起到保护三极管的目的。干簧管通过上拉电阻RH接到高电平，干簧管的另一端接地，这样干簧管闭合时，通过限流电阻R10送到单片机端口的就是低电平，当干簧管打开时,送到单片机端口的就是高电平。在布防状态下，单片机控制引脚输出高电平，三极管Q3 导通，电磁线圈带电，也就有了磁性；车门关闭时，干簧管的常开接点也就闭合，这时 送到单片机端口的就是低电平。如果车门被人恶意开启，干簧管闭合的接点就会打开，送到单片机端口的就是高电平。单片机通过判断输入电平的状态就可以判断车门的开关 状态。1N4148图3-4车门开启检测电路第13页共60页3.1.3压电陶瓷振动检测电路的设计系统振动检测电路如下图所示。压电陶瓷传感器通过上拉电阻接到VC C,它将接收 到的振动信号装换成微弱电信号。这一微弱电信号经过共射极三极管放大电路放大后送 到由LM393构成的比较器电路的输入端，比较器的门限电压取决于可调电阻R15和电阻 R16,当检测到的信号电压超过门限电压时，比较器将输出状态将发生变化，这一变化 送到单片机I/O端口，供单片机处理判断。LM393作为专用比较器集成电路，其输出为集电极开路输出，两 4：一Iiniuti 个比较器的输出可直接并联，共用外接电阻，它可以双电源供电，iIN10UT27-N2+NC 也可以单电源供电。该比较器的电源电压是236 V或18 V,输出电io IN2,NC 2流大，可直接驱动TTL和LED。类似型号是LM219,四电压比较器 gnond2不LM319o LM139、LM239 和 LM339 与 LM119 的功能基本相同。LM393 的 T符号见图3-6。其中H脚为正电源，6脚为电源地，3脚为比较器1的地线，8脚为比较器2的地线。图3-6 LM393的符3.1.4多普勒接近座位检测电路的设计 号图本设计采用多普勒效应传感器RD6 27安装在汽车驾驶座附近，用于人接近驾驶 座的检测。RD6 27多普勒效应传感器采用单列7脚直插式塑料封装,其管脚排列如图3-7 所示。第14页共60页图3-8 RD6 27内部电路功能框图图3-7 RD6 27管脚排列图3-8是它的内部电路功能框图，可以看出，RD6 27由振荡器、发射器、检测器、多 普勒信号放大器、限幅器及稳压电源等部分组成。振荡器产生的微波信号经发射器由第 1、2脚送至外接天线发射到空间，产生一个立体空间微波防护区，当人或其他物体在该 防护区移动时,反射回来的微波信号与原信号之间将产生频移，微弱的频移信号通过检 测器处理后，获得的多普勒信号再经放大，在第6脚即可得到与移动目标相应的电信 号。RD6 27型多普勒效应传感器的工作电源电压为12V;有效发射面积大于100m2;静态 时第6脚的输出电压为6 V;在有效发射区内，当有目标移动时，第6脚动态输出电压变化 不小于50mV,移动目标离天线愈近，输出电压变化幅度越大，最大时可达士5V以上。本设计检测靠近驾驶座位的电路如图3-9所示。防接近驾驶座电路图3-9接近座位检测电路第15页共60页RD6 27产生的微波信号经外接环状天线发射到空间后形成一个立体微波警戒 网。当有人在网内走动时，从人体反射回到天线的微波信号与原发射信号就会产生频 移。此频移经RD6 27内部监测放大后，从6脚输出超低频信号经电压跟随器送到比较器 LM393进行鉴别o如果信号电压达到比较器的门限电压则比较器的输出状态将发生变化o 送给单片机判断。R38用来调节电压比较器的阈值电平，以调整报警器的警戒范围。微波 发射天线可用3mm的金属线弯成 120mm150mm的圆环状。3.2 无线发射和接收电路的设计3.2.1编码芯片H S226 21、H S226 2 概述H S226 2是C MOS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。H S226 2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H S226 2具有多种封装形式和很宽的工作电压范 围，它在1.3V到12V之间都可以正常工作。2、H S226 2的引脚说明图3-10为H S226 2的引脚排列图A0匚A1EA2CA3匚A4匚A5匚A6/D6 匚A7/D7 匚 vtx DATA OUT osci.osc?te A11/D11 A10/D10 A9/D9 A8/D6图3-10 H S226 2引脚图第16页共60页表3-2 H S226 2引脚功能说明其各个引脚的功能说明见下表名称管脚说明A0-A111-8、10-13地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”（悬 空），D0-D57-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vc c18电源正端（+）Vss9电源负端（一）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效0SC 116振荡电阻输入端，与0SC 2所接电阻决定振荡频率0SC 215振荡电阻振荡器输出端Dout17编码输出端（正常时为低电平）3、H S226 2的工作过程H S226 2将AO-All,D5-DO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 线信号后将之整形为对应的波形，然后H S2272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H S226 2工作流程图第17页共60页图3-11 H S226 2工作流程图3.2.2解码芯片HS2 2 721、H S2272 概述解码芯片H S2272是与H S226 2编码芯片配对使用的遥控解码器,采用C MOS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.H S2272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.H S2272具有以下特点1）C MOS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:VC C=415V6）单电阻振荡器7）锁存或即时输出形式8）使用DIP和SOP封装H S2272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。第18页共60页2、H S2272的功能框图及引脚说明H S2272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。A0A1A2A3A4A5A6/D5A7/D4A8/D3A9/D2A10/D1A11/D0DIN三态地址数据检测控制逻辑0SC10SC2输出逻辑数据检测同步检冽VT图3-12 H S2272解码芯片的功能框图图3-13为H S2272的引脚排列图A0A1A2UA4MD5M”A6/A7/VVcc VTOSCI osaDIN All/DO A1O/D1 A9/M A8/D3图3-13 H S2272引脚图第19页共60页表3-2 H S2272引脚功能说明其各个引脚的功能说明见下表名称管脚说明A0-A51-6地址引脚A0-A5.三态引脚（0，1或f），对应编码波 形中的bit0-bit5A6/D5-A11/D07-810-13地址引脚A6-All/数据引脚1）5D0.用作高地址位还是 数据输出取决于H S2272的使用型号.用于地址输入时，为三 态引脚或 F），对应编码波形中的bit6-bitll;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Vc c.否则降为Vss.锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vc c18电源正端（+）Vss9电源负端（一）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端0SC 116振荡电阻输入端，与0SC 2所接电阻决定振荡频率；0SC 215振荡电阻振荡器输出端；VT17解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高3、H S2272的功能描述H S2272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,H S2272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。H S2272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（H S2272-M4）,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 第20页共60页时(H S2272-M6),对应的数据编码是6位，地址编码是6位。4、H S2272有效接收确认当H S2272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，H S2272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：同步位 同步位第一字+第二字Din)4-TcTbVT-Ta=8个时钟宽度Tb=1个时钟宽度Tc=2个字码长度图3-14 H S2272接收有效时序图3.2.3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。1、射频发射模块发射模块F05C原理如图3-15所示。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。FO5c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，发射电流约为58 mA,大于12V时直流功耗增大，有效发射功率不再明显提 第21页共60页高。FO5c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FO5c之间采用电阻而不能采用电容耦合，否则FO5c将不能正常工作。数 据信号电平应接近FO5c的实际工作电压以获得较高的调制效果,FO5c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0.081ms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C PU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。FO5c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FO5c的工作电压。图375发射模块FO5c原理图FO5c天线长度可在0250mm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。FO5c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。FO5c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。FO5c加240mm小拉杆天线发射时，在开阔区 最大发射距离约2501Tl，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FO5c的输出端增加 一级射频功率放大器。2、射频接收模块第22页共60页J05C由超外差电路结构IC芯片和温度补偿电路构成，具有较高的接收灵敏度及稳 定性，如图3-16所示。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C PU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。J05C接收频率分为315MH z及433.92MH z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。W 5c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2.5mA 电流，但5V以下供电接收灵敏度要下降35d B m,5V供电可处于最佳接收灵敏度状态。JO5c模块具有休眠功能，当芯片9脚为高电平（VDD-3V以上）时，接收机可处于 休眠状态，此时耗电约25 nA。通常芯片9脚已接为低电平（0.8 V以下），处于正常接 收状态，若需休眠功能可自行改动。图3T6 JO5c接收模块原理图“5c接收天线的长度为接收频率的1/4波长，约22cll1,阻抗约37。，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5c m也许会有所改善。也可采用螺旋天线或将天线直接 做在PC B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。“5c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4.8 kbps或 2.4kbps,同时应兼顾到收射效率。当数据中有连续儿个“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0.1 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。JO5c在未收到发射信号时可输出 随机噪声，幅度为VDD-0.3V值；当收到信号时，噪声被抑制；当信号变弱时，出现 第23页共60页声干扰点，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。3.2.4无线发射-接收电路图的设计1、H S226 2 与 H S2272 的匹配1)H S226 2与H S2272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H S226 2和 解码H S2272的第18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H S226 2 和接收端H S2272的地址编码完全相同，才能配对使用。例如将编码芯片H S226 2的第1 脚接正电源，其它引脚悬空，那么解码芯片H S2272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，H S2272对应的D1D4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)H S226 2与H S2272振荡电阻的匹配H S226 2和H S2272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。H S2272的内置振荡电路通过外接一个电阻就可构成精确的振荡器.为了使H S2272 能正确解码接收到波形,RF工作方式下H S2272的振荡频率通常是H S226 2发送频率的 2.58倍。下图是H S226 2和H S2272接不同电阻时的典型振荡频率。R510KR=1MR=2MR=33MR=47M解码器振荡频率图3T7 H S226 2、H S2272典型振荡频率曲线一般典型振荡电阻值如下表：第24页共60页表3-3