基于单片机的汽车防盗保护系统的实用性设计外文翻译资料

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基于单片机的汽车防盗保护系统的实用性设计

摘要

问题陈述：本研究致力于提供一种基于单片机的新型汽车防盗保护系统，用以作为一种解决汽车防盗、防未授权用户入侵的廉价措施。

方案：加强汽车安全保护的3个阶段：首先，当用户使用车钥匙进入汽车却输入了错误的密码时，电源不能开启；如果电源由外物开启了，通过防止起动装置打开，第二层保护系统生效，故而偷走钥匙也不能发动汽车。即使窃贼或非授权用户将起动装置和汽车电池直接相连，汽车也不会启动，因为方向阀在这种情况下已被设置成汽油回流入油箱，不会有汽油注入发动机，这就是第三保护层。

结论/建议：单片机由C语言编程，并控制方向阀在合适的阀门位置以使发动机启动或停止。这个系统能正常工作并测试成功。

关键词：防盗系统，自动化技术，廉价解决措施，国际刑警组织数据统计，保险公司，密码保护系统，非授权用户连接，测试成功

引言

一项新的国际刑警组织数据统计显示，2008年，全球149个国家有420万量汽车被盗窃。美国数据统计显示每28,8秒就有一辆车被盗窃，总计一年有超过一百万起汽车盗窃案件。汽车盗窃已成为一个国家首要的财产犯罪，造成的损失每年超过74亿美元。一家约旦的保险公司说道，令人惊奇的是汽车盗窃现像已不是一个私人问题，而演变成了保险公司的问题，尤其是综合性类型的保险，约旦有25家保险公司，他们每天都在处理着以固定比例3-10的有关汽车盗窃的通信。许多车主依靠一个汽车报警系统来防止车辆被盗。不幸的是，即使是最精密的汽车报警系统也不足以阻挡盗车贼。

瓦哈卜等人发明了一个实时车辆定位追踪系统，该系统运用了当前全球定位系统这一技术来提供连续的位置信息并跟踪行车车速，表现出一种新颖信号获得和追踪技术。这种技术减少了操作次数，简化了HW实施，也减少了必要时间。

实验设备与技术路线

这种新方法能快速处理传入的能达到实时要求的GPS样品。这表明，数字道路地图因其越来越容易掌握，将在世界范围内获得更广泛地使用。5个主要的数字道路地图供应商正致力于制造能支持车辆导航功能的数据库。全球总共有147个车辆导航系统，其中89个用于车内地图，35个采用了地图匹配，31个提供实时路线导航。车辆导航系统被其所使用的地图限制了，所以获得便宜的、完美的、无缝通航的数字道路地图仍旧是更为广泛使用车辆导航系统的一个阻碍。在寻找汽车安全的漏斗这一方面训练有素的盗车贼通常能够绕开这些高级的汽车报警系统并偷走汽车获卡车。即使是最好的汽车报警系统在试图始终保护车辆免受伤害这一方面也不符合标准。同时，执法机关在保护车辆安全免受入侵这一方面存在局限性。现如今，大量的汽车由于缺乏安全系统而被偷，或者有时是因为脆弱的安全系统，或者是因为要么可入侵要么不可用的报警系统。因此，本研究提供了一个新的且更有效的汽车安全系统，能为现有系统增加额外优势。这个系统是一个密码保护系统，只让车主拥有开关和驱动汽车的权利。另外，在非法这入侵时，它能防止汽车打开或电动机的启动。工作原理将在后文给出，系统的总体框图如图1所示。

如图1所示，司机根据LCD显示屏上的操作指示用键盘输入已知密码。控制电路会处理输入的数据，将其与存储器中的数据进行比较。根据数据处理，控制电路可以启动两种选择中的一种。第一，如果输入的密码是正确的，汽车电源会被先启动，然后马达启动器启动以使发动机起动，最后方向阀改变阀门位置使汽油流入发动机，如图2所示。第二，如果输入的密码是错误的，用户可以重新输入，最多只能输入三次错误密码，在这之后，警报系统启动，整个系统被锁住，这时用户需要输入安装系统时获得的一个特殊密码，通过这个密码，用户能将系统重置为初始密码00000000。

系统特征：这个系统在现有的传统系统上增加了更多的安全选项。这些安全选项有3个层次。第一，当用户用车钥匙进入汽车却输入了错误的密码时，电源仍旧不能开启（例如：电气设置没有被激活，例如点火系统、燃油泵、喷油器以及其他主要设置。）如果电源有外物打开，第二层次主要是防止起动装置起动，这样偷走钥匙也无法起动汽车。即使窃贼或非授权用户将起动装置和汽车电池直接相连，汽车也不会启动，因为方向阀在这种情况下已被设置成汽油回流入油箱，不会有汽油注入发动机，这就是第三保护层。

PIC单片机：拟建系统的数字实现由PIC18F4620 PIC单片机实现。选择这种型号的单片机是因为其低成本、可靠性、容易掌握并且能够完成一个相当范围内的任务。拟建系统所需任务通过软件使用C语言或其衍生语言实施。下面将详细介绍C语言的流程图。此外，也会介绍使用C语言来操控PIC单片机的方法。单片机成储存和运行特殊程序的功能使其有很大的灵活性。例如，可使用单片机实现预定情况（I/O行逻辑）和选择下的功能。单片机实现数学和逻辑功能的能力使其能够模仿复杂的逻辑和电子电路。其他程序能使单片机像一个神经回路（由相互影响、相互连接的神经元组成的功能实体，类似一个控制环路）或模糊控制器一样工作。在消费市场中，单片机是许多智能产品的“智慧”担当。通常是系统的大脑。本研究使用的单片机PIC18F4620芯片的引脚图如图3所示。

复位按钮和振荡器：复位按钮和晶振与单片机引脚的连接如图4所示（VDD，MCCLR/VPP/THV，OSC1/CLKIN和OSC2/CLKOUT）。复位按钮为系统增加了额外的保护措施。

电路布局和结构：在构建单片机电路以防止一些棘手问题的发生这一方面需要引起重视。在千赫兹范围内的低频电路的布局要求并不严格，因为电路板和寄生电容、电感的影响可以忽略。在几十兆赫兹的高频段，这些作用变得更明显，因此坏的线路可使电路不能工作。以下是构建PIC电路时需要遵循的原则：

·输入程序

·将程序编译成二进制文件

·程序仿真与调试

·将二进制程序装入PIC的存储器

·电路连线

·启动并测试

PIC程序结构：在程序中加入表示代码目的和运行情况的注释是合适的，也方便在大平台上的维修。

图1 汽车准入系统框图

图2 方向阀连接图

一个程序在一个文件中由以下4个部分组成。如下所述：

·注释

·预处理程序指令

·数据定义

·功能定义

图3 PIC18F4620单片机引脚图

图4 振荡器和复位按钮与PIC MCU接线图

单片机主要功能：这一部分叙述本研究所展开系统的PIC单片机的功能。在主系统中（信息分析仪和编码器结构），可实施以下功能：

·在按键输入之前展示欢迎界面

·通过键盘输入系统密码

·将已输入的密码与EEPROM存储器中密码做比较

·如果密码正确，电源与燃料线可用，发动汽车

·输入3次错误密码，报警系统启动

·关上车门，系统再次激活

·用户可以改变密码

·本研究编程语言是CCS CCOMPILER

电气配线：在点火开关之后安装一个常开继电器，如图5所示。

图5 电气配线系统

这个继电器将切断从开关到点火系统、电气控制模块（ECM）、主要传感器以及其他发动机启动时所需的子系统的电流。所以即使发动机啮合齿轮使车轮旋转或者试图在某种程度上启动发动机，汽车都不会启动。如果用户输入了正确的密码，控制单元讲关闭继电器，这样点火系统和其他子系统就会获得驱动，发动机准备启动。

启动系统：安装常开继电器以通往切断起动装置的电流，如图6所示。所以即使继电器电路中的错误而打开，启动继电器也会保护启动电路。如果用户输入正确密码，控制单元讲关闭继电器，故而启动电路可让司机启动发动机。使用方向阀控制汽车启动系统的原理图如图6所示。

图6 汽车启动系统控制图

图7 情况1下的汽油方向

电磁式换向阀：阀门方向的变化取决于图7和图8电路的密码检测，只有成功检测阀门方向才会发生变化。如果用户输入错误密码，阀门继续保持在回油管路的位置（如发动机线关闭），但是如果输入了正确的密码，在这种情况下单片机会给电磁阀发送改变阀门方向的信号（如打开发动机线并关闭回流线）。

图8 情况2下的汽油方向

传统汽车报警系统：任一汽车报警系统通常包括传感器和报警器（如等和蜂鸣器）。现代汽车报警系统包括如图9所示的各个部分。主要有传感器（开关，

图9 汽车报警系统

压力传感器和运动探测器）、一个汽笛（通常可以发出多种声音）、一个射频接收器（实现钥匙的无线控制）、一个辅助电池（使报警系统在主电池断电的情况下正常工作）以及一个监测所有情况并使报警器发声的电脑控制系统。

结果与讨论

在本研究中，报警系统将在输入3次错误密码后启动。

硬件实施：描述系统逻辑并阐述处理和比较操作过程的算法图如图10所示。

图10 系统算法图

键盘操作：为了读取键盘信息，单片机将从A端口发送数据并从B端口读取另一个数据。从A端口发送的数据是0111、1011、1101、1110这样的序列，所有位中只有一位是0，其余的都是1。同时，端口B从列图11所示部分读取数据。

当没有按键时，B端口读入数据1111，但是当有任一键被按下时，根据被按下的按钮，B端口读入数据为0111、1011或者1101。

现以按下按键6为例来解释键盘的工作原理。如上文所说，A端口将持续接受0111、1011、1101和1110这样的序列，若没有按键，B端口读取的数据为1111。当按键6被按下，第2行与第3列将有电气连接，由于扫描速度非常快（50次/秒），当A端口的输出为1011时，B端口的读入为1101。从这两种读取状态可知，1101表示按键在第3列，1011表示按键在第2行。最后，我们可以得知，按键结果在第2行与第3列的交叉处，即按键6。所有的按键种类都如表1所示。

图11 键盘与PIC单片机的连接图

表1 键盘输入与读取

列/行	0111	1011	1101
0111	1	2	3
1011	4	5	6
1101	7	8	9
1110	*	0	#

液晶显示屏（LCD）：本研究采用2times;16的字母数字液晶显示屛，因为只要用其显示一些诸如“输入BUK密码...”的指示或类似“欢迎”字样的标语。一般来说，字母数字液晶显示屏和图像液晶显示屏有着相同的引脚布局。它们有14个引脚，有时有2个额外引脚用于背光灯。2times;16的液晶显示屛的引脚排列图如图12所示。

图12 液晶显示屏引脚排列图

显示屏与单片机的引脚连接图如图13所示。二者之间的引脚连接取决于代码中使用的软件库，LCD.c库可在CCS C编译器中找到。

图13 液晶显示屏与PIC单片机的连接图

按钮连接：当在电路中使用按钮时，通过一个电阻将其连接到电源端与地线。当电阻位于输出端与电源端之间，称之为上拉电阻；当接在输出端与地线之间，称之为下拉电阻。功能：上拉电阻或下拉电阻是为了限制按钮被按下后电源与地之间的电流。本研究中的按钮连接如图14所示。

由图14可知，一个10千欧的电阻接于输出端与地线之间，故称之为下拉电阻。当没有按钮按下时，输出端口为0V，因为此时没有电流流过电阻；当有按键按下时，输出端口为 5V，因为电流流过电阻形成压降。如图14所示，本研究使用了3个按钮作为“输入密码”、“退出”和“复位”按钮，并将其连接到单片机的中断引脚上。

按钮功能：第1个按钮控制输入密码指令（即允许用户输入密码），第2个按钮运行突发状况退出指令，第3个按钮执行复位指令（即使系统恢复为默认设置）。

发光二极管：发光二极管只是一些容易嵌入电路的小灯泡，但并不是白炽灯。这些灯泡没有可以燃烧的灯丝，也不会发热。它们仅仅是通过半导体材料中电子的运动而发光。在本研究中，不同颜色的发光二极管用于表示被激活的具体电路以及密码的对错，如表2所示。

蜂鸣器：蜂鸣器是一个传递信号的设备，用于指示或报警。最初这种设备的设计已一套与没有金属锣（可以发出铃声）的电子铃铛相同的机电系统为基础。通常，这些元件被安装在墙上或天花板上，用墙壁或天花板作为共鸣板。另一个作用是与一些交流设备相连来使电路运作，使交流电流流入噪声负载用以驱动扩音器，并将此电路连接到一个廉价的8欧姆的扬声器。如今，更倾向于使用能发出高音调的陶瓷式压电发声器。

图14 按钮连接图

表2 发光二极管颜色注释

发光二极管颜色	注释
绿色	密码正确并激活电路
红色	密码错误
紫外线 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[148138]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word