论文导读：2系统整体设计整个电动车防盗报警系统由五个功能模块构成，如图1所示的系统结构框图。系统使用MMA7260Q三轴加速度传感器来监测前、后、左、右、上、下共6个方向的运动信息，并将信息送往STC89C516AD单片机进行处理。单片机对数据信息处理后，可判断当前车辆运动情况是否达到报警阈值，若达到，便控制声音报警模块发出报警声音。
关键词：电动车防盗报警，加速度传感器，单片机，运动检测
1 引言随着人们生活水平的提高，电动车作为便捷、环保的代步工具已进入千家万户，但伴随电动车数量的增多，电动车被盗的数量也逐年上升。电动车被盗目前已成为困扰每一位电动车用户的难题，同时也给社会带来了较大的不安定因素。
当前电动车的防盗措施主要依靠机械锁具防盗，窃贼在盗窃电动车时可以利用压力钳、钢锯或专门的开锁工具等器械在短时间内完成盗窃行为。由于窃贼的盗窃活动实施时间短、动作隐蔽，通常在公共环境下也不易被发现。为了震慑盗贼的犯罪行为，现在也出现了电动车用防盗报警器，但其主要利用冲击、振动监测技术来进行防盗报警[1]，这使得防盗报警器的信号处理、接口电路和安装比较复杂。除此之外，盗贼若采用平稳的整车搬运方式进行盗窃时，将不会导致此类电动车防盗报警器发出告警[2]。针对以上问题，本文引入飞思卡尔半导体公司制造的MMA7260Q加速度传感器，通过对运动的监测，设计了一种新型的电动车防盗报警系统。
2 系统整体设计整个电动车防盗报警系统由五个功能模块构成，如图1所示的系统结构框图。系统使用MMA7260Q三轴加速度传感器来监测前、后、左、右、上、下共6个方向的运动信息，并将信息送往STC89C516AD单片机进行处理。单片机对数据信息处理后，可判断当前车辆运动情况是否达到报警阈值，若达到，便控制声音报警模块发出报警声音。供电模块为系统提供了车载蓄电池和备用锂电池两个电源，通常情况下系统从车载蓄电池取电，若蓄电池电源被切断，则从锂电池取电。供电模块为整个防盗报警系统始终供电，但系统具体工作与否取决于无线电遥控模块。无线电遥控模块可以控制单片机和加速度传感器的工作模式，即在正常工作模式和休眠模式间进行切换，从而实现防盗报警系统的运行或停止。
图1 系统结构框图
3 系统硬件设计3.1 处理器模块为减小系统体积和电路复杂性，本系统选用了宏晶科技公司FQFP-44封装的STC89C516AD单片机作为信息处理单元，此单片机价格低廉，可工作在24MHz时钟频率下，工作电压在2.4V-3.6V之间，正常工作模式下典型功耗为0.5uA,掉电模式下典型功耗为4mA-7mA，具备8通道8bit的A/D转换功能，无程序读出命令，无法解密。
STC89C516AD单片机使用上电复位电路，且在时钟电路的设计上需要在XTAL2引脚处串接一个120-160欧姆的电阻，以利于起振，如图2所示。
图2 STC89C516AD单片机时钟电路
3.2 加速度传感器模块MMA7260Q是飞思卡尔半导体公司采用MEMS工艺设计生产的低价格、低功耗的单芯片集成三轴加速度传感器。它的主要特点是：2.2V-3.6V供电电源；工作电流小于500uA，休眠模式耗电仅3uA；可测量0-350Hz、±6g范围内动态或静态加速度；芯片体积小，仅有6mm×6mm×1.45mm。采用该传感器可以有效降低系统成本和硬件复杂度，减小了系统的整体体积，同时使系统具备较高的灵敏度和可靠性。
MMA7260Q三轴加速度的测量量程可使用g-select1引脚和g-select2引脚进行设定，如表1所示。
表1 MMA7260三轴加速度量程选择
| 引脚 |
量程（g） |
| g-select1 |
g-select2 |
| 0 |
0 |
±1.5 |
| 0 |
1 |
±2.0 |
| 1 |
0 |
±4.0 |
| 1 |
1 |
±6.0 |
为获取最大测量精度，本防盗报警系统将MMA7260Q的量程设为最低±1.5g，故使g-select1引脚和g-select2引脚直接接地，此时MMA7260Q的加速度检测分辨率为800mV/g。MMA7260Q传感器的X、Y、Z三轴的检测信号输出端输出的是模拟电压信号，在此分别与STC89C516AD单片机的P0.0、P0.1、P0.2这三个A/D转换通道相接，其sleep mode休眠模式引脚则受单片机的P1.0引脚控制。MMA7260Q传感器的接口电路如图3所示。
图3 MMA7260与STC89C516AD单片机的接口
3.3 声音报警模块在测试系统当中，直接使用简单蜂鸣器驱动电路，其接口电路如图4所示。在需进行报警时，STC89C516AD单片机从P1.1引脚输出方波信号，驱动蜂鸣器发出响声。
图4 蜂鸣器接口电路
3.4 无线遥控模块目前防盗用无线遥控器具有较成熟的成品器件，主要分单向遥控和双向遥控[3]。单向遥控器的信号传递方向为手持发射器到固定接收器，只能实现上锁和解锁操作。双向遥控器除能实现上锁和解锁操作，还可以接收固定接收器发出的反馈信号，即当出现报警时，手持遥控器能够实现同步声音报警、振动报警。
本系统采用单向防盗遥控器，其硬件连接在于遥控接收端与STC89C516AD单片机的连接。遥控接收端使用5V电源供电，在上锁后，接收端输出低电平，在解锁后则输出高电平，因此可将遥控接收端的输出经分压后与STC89C516AD单片机的外部中断引脚P3.2/INT0和P3.3相连，其中P3.2作为外部中断请求输入引脚，P3.3作为普通输入引脚。
当上锁后，防盗报警系统正常工作时，不断对P3.3引脚输入信号进行检测，一旦解锁导致输入信号变为高电平，则STC89C516AD单片机进入掉电模式，报警系统停止工作。当再次上锁后，由于遥控接收端信号出现从高电平到低电平的下降沿，便会引起INT0中断，使STC89C516AD单片机重新恢复到正常工作模式，报警系统开始工作。
3.5 供电模块电动车车载蓄电池组的输出电压为48V，目前市场上有很多品牌的48V到5V转换的电源模块可供选用，在此只需要单独设计5V到3.3V的电源转换电路。系统使用LM1117电源芯片来完成5V到3.3V的转换，电源芯片的电路连接图如图5所示。
图5 LM1117电源电路
4 系统软件设计该防盗报警系统具备2种工作状态：上锁状态和解锁状态。在上锁状态时，STC89C516AD和MMA7260Q都处于正常工作状态，在解锁状态时，STC89C516AD处于掉电模式，而MMA7260Q处于睡眠模式。系统的软件流程图如图6所示。
图6 系统软件流程图
系统在上电后首先对系统的软硬件进行初始化设置[4]，包括变量定义、端口定义、定时器设置和中断设置等。
由于电动车在停放时存在一定的倾斜度或系统安装时具有一定倾斜度，所以在系统开始运行时需要先获取一次X、Y、Z三轴上的加速度值之和S(S=X+Y+Z),以便作为电动车移动状态的参考值。
STC89C516AD通过检测P3.3口输入的电平来判断当前的上锁或解锁状态，若此时输入为低电平，则系统继续工作，否则，系统停止工作。论文发表。论文发表。系统停止工作即进入到解锁状态，首先由STC89C516AD向P1.0口输出低电平，使MMA7260Q进入睡眠模式，然后使STC89C516AD自身进入掉电模式。当出现上锁操作时，接在P3.2引脚上的电平产生下降沿中断请求信号，可将STC89C516AD唤醒到正常工作模式，并在中断服务程序中使恢复MMA7260Q到正常工作模式和完成程序跳转操作。论文发表。
为降低系统的误报率，MMA7260Q输出的三轴加速度电压量经A/D转换后的结果S’(S’=X+Y+Z)在与参考值S进行比较时，需要设定一个阈值D。当S’相对于S的变化率超过阈值D时，STC89C516AD从P1.1引脚输出方波信号，驱动蜂鸣器报警。报警时间的长短可由定时器来进行控制，在定时中断服务程序中实现报警结束和程序跳转。
5 结束语本系统以MMA7260Q三轴加速度传感器作为电动车状态检测核心，采用STC89C516AD单片机作为信息处理核心，使得本电动车防盗报警系统具有以下特点：
（1）系统使用器件少，组成结构简单，体积小，成本低。
（2）系统可检测电动车振动、移动和倾角变化三种状态，有效实施防盗报警。
（3）系统安装简单，不受安装位置及角度的影响。
6 参考文献[1] 金仁成,朱连柱,于耀东.加速度传感器在汽车防盗系统中的应用研究[J].电子技术应用,2006,(4):91-93
[2] 李蒙,李刚,郑羽.基于MMA7260的新型汽车防盗报警系统[J].天津工业大学学报,2008,27(4):49-50
[3] 赵春红.基于单片机和无线电遥控技术的密码锁设计[J].测控技术,2005,24(9):9-11
[4] 刘植甄.微行控制系统设计工程——从芯片到系统[M].清华大学出版社,2001,7
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