-PAGE2-汽車安防遠程報警系統(tǒng)硬件平臺設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u11680汽車安防遠程報警系統(tǒng)硬件平臺設計案例 144261.1系統(tǒng)硬件設計總方案 147911.2單片機最小系統(tǒng)介紹 3233261.3穩(wěn)壓電源電路 4261321.4DS18B20電路 5312681.5MQ-2電路原理 5150511.6人體熱釋電紅外傳感器電路 6284831.7有源蜂鳴器報警電路 7265641.8GSM模塊電路 743381.9程序下載調(diào)試電路 981991.10LCD模塊電路 101.1系統(tǒng)硬件設計總方案汽車安防遠程報警系統(tǒng)需要用到、溫度、煙霧傳感器和人體熱釋電傳感器震等外設來采集相關信息，然后不同傳感器模塊及相應相關電路把數(shù)據(jù)發(fā)送到STM32主核芯片1去處理，最后得到相應的安全措施：1、直接發(fā)出聲光報警；2、將實時狀況通過GSM模塊進行無線傳輸發(fā)送短信到手機。整體硬件結(jié)構(gòu)見圖1：圖1硬件部分總結(jié)構(gòu)圖汽車安防遠程報警系統(tǒng)設計最主要的部分是STM32最小系統(tǒng)，它相當于這個系統(tǒng)的心臟，該系統(tǒng)還需要由多個必需電路構(gòu)成，其中包括STM32微處理器的供電電路、Boot程序的下載電路、USB和JTAG串口的下載電路、復位電路和晶振電路。監(jiān)測系統(tǒng)中的不同傳感器模塊電路是不可或缺的部分，在系統(tǒng)設計中必須根據(jù)實際環(huán)境會出現(xiàn)的狀況，來確認特定的傳感器。汽車安防遠程報警監(jiān)測設備的制造使用的是獨立電源進行供電導致電壓輸出無法達到傳感器工作所需電壓，就需要設計對應電路進行供電。同時，針對外部環(huán)境對溫度、煙霧傳感器會有一定的影響使其結(jié)果不夠準確，那么就需要我們從硬件和軟件兩個方面想辦法去彌補這個缺陷，那么溫度補償這個算法系統(tǒng)就會用到，針對不同的傳感器設計對應的溫度補償電路來減小誤差。聲光報警、GSM模塊向手機發(fā)送短信是輸出反饋的組成部分，聲光報警是現(xiàn)場防護的必要措施，GSM(GA6-B)和手機之間采用無線通訊方式進行數(shù)據(jù)傳輸是遠距離安防的必要措施，其中安防監(jiān)測系統(tǒng)和手機端都有無線收發(fā)模塊，可以保證設備之間的彼此通信，讓車主及時知道情況。系統(tǒng)整體電路與PCB板分別見圖2、3：圖2各電路電路圖圖3PCB設計板圖1.2單片機最小系統(tǒng)介紹 STM32主核芯片相當于是硬件平臺的心臟部分在本次汽車安防遠程系統(tǒng)中起到主要控制作用。STM32微處理器使用的是ARM9架構(gòu)，工作時功耗低、性能較高，并且成本較低。這三個方面達到了汽車遠程防控系統(tǒng)安防要求。STM32主芯片用STM32F103ZET6型號，這個芯片的功能和配置非常強大在STM32F103系列中，STM32F103ZET6的資源有：64KB靜態(tài)隨機存取存儲器、512KB閃存、8個定時器、2個直接存儲器存取控制器、3個串行接口、2個IIC、5個串行端口、1個通用串行總線、3個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、112位數(shù)模轉(zhuǎn)換器、1個SDIO接口、1個FSMC接口和111芯片的配置非常強大，它還有一個外部總線(FSMC)，可以用來擴展SRAM和連接LCD等。STM32部分電路（最小系統(tǒng)）見圖4：圖4STM32部分最小系統(tǒng)圖1.3穩(wěn)壓電源電路穩(wěn)壓芯片一共有3個，分別是U12、U13和U15，直流電源外部輸入則用DC_IN，電壓值從DC6V到24V，輸入電壓通過U13中的DC-DC芯片轉(zhuǎn)換后輸出5V電壓，其中D4是防反接二極管，當外部直流電源極性搞錯時，可以保護開發(fā)板。K2是開發(fā)板總電源開關，F(xiàn)1是1000ma自恢復保險絲，用來保護USB。U12為3.3V穩(wěn)壓芯片，提供3.3V電源給開發(fā)板使用，U15是一款典型的1.8V穩(wěn)壓芯片，絕大多數(shù)VS1053的CVDD使用的就是這種芯片。系統(tǒng)的微處理器一般供電用3.3v，干電池直接供電不穩(wěn)，所以需要對應的穩(wěn)壓芯片進行電源穩(wěn)壓輸出。穩(wěn)壓芯片模塊供電見圖5：圖5穩(wěn)壓芯片模塊供電圖1.4DS18B20電路溫度是汽車安防監(jiān)測過程中需要采集的重要信息之一，具有很高的監(jiān)測參考價值，汽車安防監(jiān)測系統(tǒng)中用到的型號是DS18B20。在金屬外殼保護下的DS18B20，有較好的防水性，也可長時間在太陽下暴曬，可以承受很多惡劣的環(huán)境，可以測量的溫度范圍也非常廣，使得傳感器應用方面特別廣泛，本汽車安防監(jiān)測設備就使用了這種溫度傳感器。DS18B20具體供電見圖6：圖6DS18B20電路圖1.5MQ-2電路原理煙霧和可燃氣體同樣是汽車安防監(jiān)測過程中的一個重要信息，MQ-2在日常生活中應用較廣，本次汽車安防監(jiān)測系統(tǒng)中使用的煙霧氣敏傳感器就是它。二氧化錫(SnO2)是一種氣敏材料在清新空氣中電導率比較低。如果傳感器的周圍空氣中含有可燃氣體時，MQ-2的電導率就會發(fā)生變化，空氣中含有的可燃氣濃度越大電導率就越大。設計相應的電路使受可燃氣體濃度電導率的變化轉(zhuǎn)換為相對應的輸出信號。MQ-2是一款適合多種應用的低成本傳感器，可識別多種可燃性氣體。MQ-2煙霧氣敏傳感器的工作原理圖和性能參數(shù)指標分別見圖7、8：圖7MQ-2模塊工作原理圖圖8MQ-2性能參數(shù)指標圖1.6人體熱釋電紅外傳感器電路人體熱釋電紅外傳感器內(nèi)部采用數(shù)字信號處理，直接輸出高低電平,抗干擾性增強。具有可以重復觸發(fā)功能，即當感應到人體后會輸出高電平，進行一段時間延時，在這段時間內(nèi)如果還有人在它的感應范圍內(nèi)活動，會一直保持高電平，直到人離開后,延時設置的時間，就會變?yōu)榈碗娖?。人體熱釋紅外傳感器的工作原理圖見圖9：圖9HC-SR501模塊電路圖1.7有源蜂鳴器報警電路汽車安防監(jiān)測儀的蜂鳴器報警電路包含一個三極管、一個蜂鳴器和一個LED，蜂鳴器主要起到現(xiàn)場報警作用，可引起路人注意，嚇跑破壞者或偷竊者。工作報警電路見圖10：圖10蜂鳴器電路圖1.8GSM模塊電路GA6-B是一個完整的四頻GSM/GPRS模塊，采用緊湊型設計的SMD封裝，可以使用SMT設備達到產(chǎn)品及時快速的生產(chǎn),特別適合自動智能化、大規(guī)模、高效益低成本的高效生產(chǎn)方式，在物聯(lián)網(wǎng)硬件方面應用于各種終端場合。其性能良好，外觀精巧，價格適中，可以達到客戶需求。GA6-B的參數(shù)見圖表所示：表1GA6-B參數(shù)表GA6尺寸22.8mmx16.8mmx2.2mm正常工作溫度-30°C到+80°C受限工作溫度-40°C到-30°C及+80°C到+85°C靈敏度小于10^-7工作電壓在3.5V和4.2V之間開機電壓大于3.5VSLEEP模式下的耗流0.9mA四種頻率GSM850，EGSM900，DCS1800，PCS1900GA6-B的優(yōu)勢如下：（1）廣域覆蓋：全國34個省GPRS都可以做到良好覆蓋，2G通訊可以全球通行。（2）永久在線：被激活的GPRS會一直在線，相當于無線網(wǎng)絡服務。

（3）按量計費：雖然GPRS服務一直在線，但費用問題不必擔心；當通信流量產(chǎn)生時才計費。

（4）高速度傳輸：GPRS正常支持85.6Kbps的信息傳輸速率，最高速率100Kbps左右。（5）價格比高：與SIM系列的模塊相比，價格只有其一半。尺寸較小，溫度范圍很寬、功耗較低，在M2M的應用領域比較理想，在車載、工業(yè)、個人跟蹤等多方面應用，可以提供較好的數(shù)據(jù)傳輸、GSM短信和語音服務。GA6-B的接線原理圖、PCB板圖和完整實物圖分別見圖11~13：圖11GA6-B接線原理圖圖12GA6-BPCB板圖圖13GA6-B完整實物圖1.9程序下載調(diào)試電路系統(tǒng)采用USB串口電路作為調(diào)試過程中的程序下載接口，通過CH340芯片和相關配置電路可以實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)TTL串口，其電路見圖14：圖14USB串口模塊電路圖同時，系統(tǒng)還提供了JTAG接口，可通過連接JLINK下載器，對程序?qū)嵭邢螺d、修正、優(yōu)化，方便在程序上的調(diào)試過程。JTAG下載接口電路見圖15：圖15下載電路圖1.10LCD模塊電路LCD液晶屏可以直觀展示數(shù)據(jù)信息以方便監(jiān)測者觀察，本汽車安防監(jiān)測儀使用2.8寸，320×240的分辨率顯示屏，正點原子官方生產(chǎn)的模塊，該模塊數(shù)據(jù)存儲器容量為80字節(jié)，共34個引腳，擁有65K色高質(zhì)量顯示屏。TFT-LCD液晶顯示模塊有以下特點：（1）可選自己需要的屏幕尺寸。（2）分辨率可達320×240。（3）可以觸控。（