基于单片机的智能汽车防盗综合性实验

曹景胜 石晶 王冬霞 段敏

摘 要：针对车辆工程专业的单片机原理及应用课程实验教学，在“三性”实验原则指导下开发了一个汽车电子系统综合性实验项目，该项目以单片机接口技术、无线通信技术、传感器采集技术为主进行交叉运用，创新性的实现了遠距离无线监控汽车是否被盗。实验教学结果表明，该综合性实验有助于车辆工程专业学生掌握单片机进行智能汽车工程设计的方法，提高了学生在汽车智能应用工程中的实践能力，达到了以应用型为目标的实验教学。

关键词：车辆工程;综合性实验;单片机;汽车防盗

中图分类号：G482  文献标识码：A  文章编号：文章编号：1671-7988（2019）04-42-02

前言

为了适应“无人驾驶”等高科技发展要求，培养车辆工程专业的学生掌握智能汽车电子控制系统的设计和应用实践能力，学院开设了《单片机原理及应用》课程，在理论课学习期间，紧跟着六个实验进行单片机驱动传感器、执行机构等软硬件设计，来进一步加深理解理论知识，但是以往实验教学主要是验证性实验，缺乏培养学生动手、设计能力的综合性、设计性、研究探索性等“三性”实验[1-2]。基于此，在工科“三性”实验原则指导下设计了“基于单片机的智能汽车防盗综合性实验”，该实验以学生所学的STC89C52单片机为主控芯片，同时融合了无线通信技术、传感器采集技术等，当感应盗车贼非法进入汽车内部，通过全球移动通信系统（GSM）网络，单片机驱动GSM模块编辑预警短信无线发送到车主手机上，创新性的实现了远距离无线监控汽车是否被盗[3]。锻炼了车辆工程专业学生掌握单片机技术在智能汽车工程应用中的实践能力[4-5]，适合作为学生的综合性实验。

1 实验总体设计

本实验以STC89C52单片机为主控芯片，采用热释电人体感应传感器作为前端采集，若感应到有人非法进入汽车内部，则单片机驱动GSM模块编辑预警短信无线远程传输到车主手机上进行通知，同时通过继电器模块完成切断电路、油路等，实现对汽车的现场保护。实验总体设计框图如图1所示。

2 实验硬件电路设计

本实验硬件平台主要包括单片机最小系统、5V电源供电模块、无线遥控模块、热释电人体感应模块、GSM无线通信接口模块[6]、继电器控制模块等各个具体功能模块。

STC89C52单片机所需的工作电源为直流5V，需要将外部电源进行电压转换。实验电路设计中采用的是7805稳压芯片，该芯片为宽电压范围输入，输入端在7-36V范围内都能保证输出端稳压在5V，并且误差范围在±0.2V以内，7805芯片输入端采用100uF/25V的电解电容和0.01uF的普通电容、输出端采用470uF/35V的电解电容和0.01uF的普通电容对电压进行滤波处理，其电路原理图如图2所示。

本实验不仅能通过GSM网络将被盗预警信息无线远程发送给车主，同时还通过继电器驱动模块控制汽车的电路、油路的断开，从而完成在现场保护汽车被盗。继电器控制模块电路原理图如图3所示。

图3中采用STC单片机的P1.0引脚控制继电器的断开与导通，当通过程序控制P1.0引脚输出高电平，PNP三极管Q3进入断开状态，此时继电器也断开，其COM端与端子3的常闭端连接;当通过程序控制P1.0引脚输出低电平，PNP三极管Q3进入导通状态，继电器也开始导通，其COM此时连接到端子3的常开端，从而实现控制汽车的电路、油路系统。

该实验的软硬件已经研制完毕，并进行了实验室环境下的调试，结果满足实验教学要求，其实物图如图4所示。

3 结论

基于单片机原理及应用课程理论学习，结合车辆工程专业的实际工程应用领域，设计了“基于单片机的智能汽车防盗综合性实验”，该实验综合运用单片机接口技术、无线通信技术、传感器采集技术等知识，让学生通过实验完成一个完整的具有实际功能的智能汽车电子系统设计，提升了学生在汽车智能应用工程中的实践能力。

参考文献

[1] 刘钟理，刘超群，李尤.加强“三性”实验体系建设提高实验教学质量[J].当代教育实践与教学研究，2015（02）：68-69.

[2] 高庆华，王洁，程春雨，等.开放式单片机综合设计性实验教学探索[J].实验室科学， 2017， 20（01） ：123-125.

[3] 陈利娜.基于GSM的汽车智能防盗器总体硬件系统设计[J].汽车实用技术，2014（12）：4-7.

[4] 沈刚，蔡强，丁兴亚，等.基于物联网的汽车智能防盗系统实验教学平台设计[J].实验技术与管理，2018，35（10）：133-135.

[5] 沈刚，乔杰，李戈，等.基于物联网的汽车远程监控系统实验教学平台设计[J].实验技术与管理，2017，34（03）：138-142.

[6] 霍涛，贾振堂. 基于STM32和SIM900A的无线通信模块设计与实现[J].电子设计工程，2014，22（17）：106-110.