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摘 要：文章针对汽车交通事故与车内物品丢失的现象增多设计了一款基于超声波测距、红外人体感应模块、无线通信及单片机控制的汽车防撞防盗系统，通过超声波检测与附近车辆的直线距离，判断是否发出警报。通过红外人体传感器感应车内是否有人存在，再通过无线通信传递警报。系统设计简单，反应灵敏，低功耗高性能，具有广泛应用价值。
关键词：无线防盗;汽车防撞;超声波测距;人体感应
0 引言
据统计，我国目前汽车保有量3亿多辆，排名世界第一，约占全世界的30%，每年交通事故死亡人数已超过10万人。现在针对由于视觉视野盲区带来的交通事故，市面上推出了倒车雷达等，但不足以满足人们对于车辆之间实际距离的掌握要求。此外，现阶段车内盗窃事件仍无法避免。本文设计的汽车防撞防盗系统，基于ST89C51RC单片机、超声波实时监测距离并通过ADC0809模数转化显示在数码管，红外人体感应搭载无线通信，可以减少交通事故与盗窃事件的发生。系统可应用于小型轿车、公交车、货车等。
1 系统总体设计
本文设计的控制系统以STC89C52型单片机芯片为核心，首先按下自锁开关，超声波开始检测与障碍物间的距离，并通过AD模数转化为数字显示在数码管上，若距离小于30 cm则发出警报。如果人离开汽车，按下自锁开关即打开防盗模式。在未解除防盗模式时，若有人进入车内行窃，则会通过无线通信传输警报。总设计框架如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 单片机控制模块
在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使STC89C51成为众多嵌入式控制应用系统的控制中枢[1]，此外还包括测距电路、按键电路、无线电路模块，综合实现相关功能。各个电路和单片机一一对应连接，以单片机作为大脑，在单片机的操控下实现各个模块的功能[2]。
2.2 超声波模块
超声波传感器利用压电效应的原理实现电能和超声波的相互转化，在发射时将电能转换成超声波发射出去，而在接收时，则将超声振动转换成电信号[3]。HC-SR04模块测量范围达2～400 cm，测距精度可达3 mm。
2.3 ADC0809模数转化模块
ADC0809是一个基于逐次逼近原理的8位模拟数字转换器。它是一个多路转换器，拥有8个通道，选择将8个模拟输入信号之一转换为 A/D，基于锁定在解码信号上的地址码。
2.4 人体远红外热释传感器模块
人体远红外热释电传感器放在汽车的前挡玻璃下，用于检测是否有人进入限定区域。人体远红外热释电传感器模块是基于红外光电技术的自动感应，当其进入感应电场时输出高电平，当离开感应电场时自动延迟关闭高电平，输出低电平[4]。HC-SR501是一个热释电运动传感器，可以探测人和动物发出的红外线。传感器模块可通过两个旋钮调节探测范围3～7 m，也可通过跳线选择单一和重复触发方式。
2.5 无线发射与接收电路
该系统基于PT2262/ PT2272无线通信模块。编码芯片PT2262和解码芯片PT2272是低功耗、低价格的通用编解码电路，目前应用于较为常用的芯片中的无线通信电路[5]。数据传输模组工作频率为315 m，温度由-25℃变为+ 85℃时，频率偏移为3 ppm/度，频率稳定度高。在无线通信中具有良好的效果。
2.5.1 无线发射模块
由编码芯片PT2262，315 Hz组成无线发射模块，由PT2262进行信号的发射。
2.5.2 无线接收模块
315 Hz接收模块和解码芯片PT2272构成所述无线接收模块。从PT2272的14脚输入接收信号再解码。
2.6 数码管显示模块
本系统由4个8段LED数字管构成，即4位数码管。所谓的8段LED数码管，是指在数码管内有8个小型LED发光二极管，通过控制不同LED的亮度来显示不同的字形。
由于4位數码管需要搭配74HC573芯片使用，要进行段选与位选。该芯片的8个锁存器是D型锁存器，当使能较高，Q输出随数据输入而变。当使能较低时，输出被锁定到已建立的数据级别。输出控制不影响锁存器的内部操作，可以保存旧数据，即使在关闭输出时也可以放置新数据。
2.7 电源模块
本设计可以用3节1.5 V干电池供电，这样便于多次使用。因为STC89C52型单片机正常工作时所提供的电源电压为5 V，所以可增加LM7805稳压芯片来保证为系统提供稳定的输入电压5 V。
3 系统软件设计
本系统的软件部分采用C语言汇编，C语言相比于其他汇编语言有代码量小、运行速度快、功能强大的优点。单片机上电后，CPU就会在晶振的驱动下开始工作，即每个机器周期到指定的地方提取指令，然后解析并执行。当系统准备工作时，不断循环扫描STC89C52型单片机I/O口接收和采集的各模块信号，再经过相应的处理，使系统按照指定的功能开始工作。
4 结语
本系统以STC89C51为主处理器，由人体红外传感器、超声波模块、ADC0809模数转化、无线发射与接收模块、按键电路、数码管显示模块组成。在防撞功能启动时，自动检测与周围障碍物的距离，若小于30 cm，则发出警报。超声波测量出来的距离将会实时显示在4位数码管上。在防盗功能开启时，人工红外传感器检测车内是否有人进入，通过无线发射与接收模块向车主传递信息。本系统可应用于小型轿车、公交车、货车等。系统低功耗高性能，在许多领域都可以应用，有利于减少我国交通事故的发生。
[参考文献]
[1]毕克伟，孟祥佳.基于51单片机设计的智能车载安全系统[J].物联网技术，2021（1）：85-87.
[2]孙景伟，丁学用.汽车无线防盗防撞报警器的设计[J].无线互联科技，2020（8）：77-78.
[3]王晓慧，陈超群.智能健康护眼台灯的设计[J].电子制作，2020（23）：35-37.
[4]王庐山.基于单片机的智能汽车防盗系统设计[J].内燃机与配件，2020（13）：204-205.
[5]张翠云.基于单片机的无线遥控小车设计与实现[J].机电工程技术，2019（3）：192-194.
（编辑 何 琳）
关键词：无线防盗;汽车防撞;超声波测距;人体感应
0 引言
据统计，我国目前汽车保有量3亿多辆，排名世界第一，约占全世界的30%，每年交通事故死亡人数已超过10万人。现在针对由于视觉视野盲区带来的交通事故，市面上推出了倒车雷达等，但不足以满足人们对于车辆之间实际距离的掌握要求。此外，现阶段车内盗窃事件仍无法避免。本文设计的汽车防撞防盗系统，基于ST89C51RC单片机、超声波实时监测距离并通过ADC0809模数转化显示在数码管，红外人体感应搭载无线通信，可以减少交通事故与盗窃事件的发生。系统可应用于小型轿车、公交车、货车等。
1 系统总体设计
本文设计的控制系统以STC89C52型单片机芯片为核心，首先按下自锁开关，超声波开始检测与障碍物间的距离，并通过AD模数转化为数字显示在数码管上，若距离小于30 cm则发出警报。如果人离开汽车，按下自锁开关即打开防盗模式。在未解除防盗模式时，若有人进入车内行窃，则会通过无线通信传输警报。总设计框架如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 单片机控制模块
在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使STC89C51成为众多嵌入式控制应用系统的控制中枢[1]，此外还包括测距电路、按键电路、无线电路模块，综合实现相关功能。各个电路和单片机一一对应连接，以单片机作为大脑，在单片机的操控下实现各个模块的功能[2]。
2.2 超声波模块
超声波传感器利用压电效应的原理实现电能和超声波的相互转化，在发射时将电能转换成超声波发射出去，而在接收时，则将超声振动转换成电信号[3]。HC-SR04模块测量范围达2～400 cm，测距精度可达3 mm。
2.3 ADC0809模数转化模块
ADC0809是一个基于逐次逼近原理的8位模拟数字转换器。它是一个多路转换器，拥有8个通道，选择将8个模拟输入信号之一转换为 A/D，基于锁定在解码信号上的地址码。
2.4 人体远红外热释传感器模块
人体远红外热释电传感器放在汽车的前挡玻璃下，用于检测是否有人进入限定区域。人体远红外热释电传感器模块是基于红外光电技术的自动感应，当其进入感应电场时输出高电平，当离开感应电场时自动延迟关闭高电平，输出低电平[4]。HC-SR501是一个热释电运动传感器，可以探测人和动物发出的红外线。传感器模块可通过两个旋钮调节探测范围3～7 m，也可通过跳线选择单一和重复触发方式。
2.5 无线发射与接收电路
该系统基于PT2262/ PT2272无线通信模块。编码芯片PT2262和解码芯片PT2272是低功耗、低价格的通用编解码电路，目前应用于较为常用的芯片中的无线通信电路[5]。数据传输模组工作频率为315 m，温度由-25℃变为+ 85℃时，频率偏移为3 ppm/度，频率稳定度高。在无线通信中具有良好的效果。
2.5.1 无线发射模块
由编码芯片PT2262，315 Hz组成无线发射模块，由PT2262进行信号的发射。
2.5.2 无线接收模块
315 Hz接收模块和解码芯片PT2272构成所述无线接收模块。从PT2272的14脚输入接收信号再解码。
2.6 数码管显示模块
本系统由4个8段LED数字管构成，即4位数码管。所谓的8段LED数码管，是指在数码管内有8个小型LED发光二极管，通过控制不同LED的亮度来显示不同的字形。
由于4位數码管需要搭配74HC573芯片使用，要进行段选与位选。该芯片的8个锁存器是D型锁存器，当使能较高，Q输出随数据输入而变。当使能较低时，输出被锁定到已建立的数据级别。输出控制不影响锁存器的内部操作，可以保存旧数据，即使在关闭输出时也可以放置新数据。
2.7 电源模块
本设计可以用3节1.5 V干电池供电，这样便于多次使用。因为STC89C52型单片机正常工作时所提供的电源电压为5 V，所以可增加LM7805稳压芯片来保证为系统提供稳定的输入电压5 V。
3 系统软件设计
本系统的软件部分采用C语言汇编，C语言相比于其他汇编语言有代码量小、运行速度快、功能强大的优点。单片机上电后，CPU就会在晶振的驱动下开始工作，即每个机器周期到指定的地方提取指令，然后解析并执行。当系统准备工作时，不断循环扫描STC89C52型单片机I/O口接收和采集的各模块信号，再经过相应的处理，使系统按照指定的功能开始工作。
4 结语
本系统以STC89C51为主处理器，由人体红外传感器、超声波模块、ADC0809模数转化、无线发射与接收模块、按键电路、数码管显示模块组成。在防撞功能启动时，自动检测与周围障碍物的距离，若小于30 cm，则发出警报。超声波测量出来的距离将会实时显示在4位数码管上。在防盗功能开启时，人工红外传感器检测车内是否有人进入，通过无线发射与接收模块向车主传递信息。本系统可应用于小型轿车、公交车、货车等。系统低功耗高性能，在许多领域都可以应用，有利于减少我国交通事故的发生。
[参考文献]
[1]毕克伟，孟祥佳.基于51单片机设计的智能车载安全系统[J].物联网技术，2021（1）：85-87.
[2]孙景伟，丁学用.汽车无线防盗防撞报警器的设计[J].无线互联科技，2020（8）：77-78.
[3]王晓慧，陈超群.智能健康护眼台灯的设计[J].电子制作，2020（23）：35-37.
[4]王庐山.基于单片机的智能汽车防盗系统设计[J].内燃机与配件，2020（13）：204-205.
[5]张翠云.基于单片机的无线遥控小车设计与实现[J].机电工程技术，2019（3）：192-194.
（编辑 何 琳）