隨著電動自行車的普及，電動自行車被盜現象屢屢發生。電動自行車所使用的電池是36V或48V的鉛酸蓄電池，十分笨重，很難搬動。因此市民一般都將自己的電動自行車停放在自家樓下，從家里引出兩根電線對電動自行車上的蓄電池進行充電，無人看守。而電動自行車自帶的報警器大多是用振動傳感器來實現報警，在室外容易被破壞，導致電動自行車頻頻被盜。為此，我們開發了一種新的室內在線防盜裝置，利用給電動自行車蓄電池充電用的那兩根電線，通過在線檢測蓄電池的電壓和電流信號，送入AT89C2051單片機進行邏輯判斷。

它具有防盜、防短路、防長時間充電、充電完成自動切斷電源等功能，并且本身用電量極小，一對5號電池可使用一年以上。

電動自行車蓄電池的充電形式電動自行車在線防盜裝置必須在用戶給電動自行車充電和不充電兩種情況下都能發揮作用。在這里有必要對電動自行車充電器進行分析。電動自行車用蓄電池大多為鉛酸蓄電池，這主要是由于鉛酸蓄電池具有技術成熟、成本低、電池容量大、跟隨負荷輸出特性好、無記憶效應等優點。目前，市場上的充電器主要是按脈沖快速充電法設計的，所采用的充電方法將整個充電過程分為了預充電、脈沖快速充電、補足充電、浮充電4個階段。

在快速充電過程中，采用分級定電流脈沖快速充電法，將充電電流分成三級，開始充電時采用大電流，隨著電池電量的增加，電壓逐漸升高，電流等級開始降低。快速充電終止后，電池并不一定充足電，為了保證電池充入100％的電量，還要采用恒壓充電對電池進行補足充電，可使電池容量快速恢復。此時充電電流逐漸減小，當電流下降至某一閾值時，轉入浮充階段。此階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量，這樣可使電池總處于充足電狀態，此時也標志著充電過程已結束。

由以上分析可知：充電器給蓄電池充電過程是連續的，但充電電流是變化的，正常充電電流在0.3A～3A范圍內變化。

工作原理本裝置是放在用戶室內的，可以防止自身被破壞。使用時，將本裝置串接在充電器和電動自行車之間，其輸出端用兩根長導線與室外的電動自行車蓄電池相連(如圖l所示)，用兩節干電池給單片機供電。單片機通過檢測充電器電壓Ui和蓄電池電壓Uo以及充電電流I即可判斷電池是否存在。

其原理如下：當用戶接通充電器電源給蓄電池充電時，電壓Ui和Uo同時存在，在線防盜裝置中的單片機發出指令，使繼電器吸合，充電器給蓄電池充電。一分鐘后開始檢測電流I,判斷是否在充電。如果電流存在，單片機會發出充電指示信號。在此過程中，一旦發現電流I不存在，在線防盜裝置會立即斷開繼電器，并檢測電壓Ui和Uo，如果電壓Uo不存在，則電流消失是因為電動自行車被盜引起的，防盜裝置立即報警；如果電壓Ui和Uo都存在，則電流消失是因為電池已充滿，充電器停止了給電池充電，單片機會發出保護指示；如果電壓Ui不存在，單片機會發出停電指示。不論用戶是否接通了充電器電源，只要將充電線插接到了電動自行車上，在線防盜裝置就會自動檢測電壓UO，一旦UO消失。防盜裝置立即報警。

如果小偷想偷車，這兩根和蓄電池連接的導線將會很難處理，將其斷開，充電電流會消失，繼電器斷開后電壓Uo將為零，將其短接，電壓Uo也將為零，防盜裝置都會報警。若是主人要取走電動自行車，只要按一下防盜裝置上的防盜撤消按鍵，防盜裝置便會在3分鐘內不報警。

整機電路原理及功能說明整機電路如圖2所示，該電路包括充電器電壓檢測電路、電池電壓檢測電路、電流檢測電路、電源供給電路、繼電器驅動電路和揚聲器驅動電路等。

除了上面所述的防盜功能，充電完成自動斷開功能、停電提示功能和防短路功能外，還具有防長時間充電功能。

一般說來，快速充電器對蓄電池充電的時間一般在6～8個小時，對蓄電池進行充電的過程中，在線防盜裝置中的單片機計時，如果充電時間大于10個小時，單片機會斷開繼電器，切斷充電器和電動自行車的回路，防止電池過充電。當用戶按下撤消按鍵后取走電動自行車或報警3分鐘后，蓄電池的電壓不存在，單片機自動進入休眠省電模式，當充電器或電動自行車蓄電池再次和在線防盜裝置接上時，通過電壓檢測電路產生的中斷喚醒單個在線防盜裝置可從電動自行車蓄電池上獲取工作電源，當單片機進入休眠模式時，兩節干電池提供的總功率小于5mW，保證干電池可以長時間使用。我們沒有在防盜裝置上安裝電源開關，目的是讓用戶使用更加方便，同時確保防盜裝置隨時能自動投入工作。

電路結構及實現

1.電流檢測如圖3所示，電阻R6和R7組成分壓電路，為電流檢測提供電壓基準，提高電流檢測的抗干擾能力。電容C4是濾波電容，提高電壓基準的穩定度。5A的保險管既作短路保護，又作小電阻用來檢測電流的存在。當充電電流從OUT-端口流向IN-端口(I≥0.3A)，在保險管兩端會建立一小電壓(U≤0.4V)，此時保護二極管VD1不導通。該電壓經R9和C5組成的低通濾波器濾波后和基準電壓比較，在比較器LM339的1腳輸出高電平。短路時，保險管則會熔斷，由于開關電源和電池的電壓不一定相等，OUT一端的電壓有可能高于地電壓，可能將比較器和其它元件燒壞，這時保護二極管VD1導通，比較器LM339的7腳電壓被鉗制在0.7V左右，從而保護系統的安全運行。其優點是能很精確地判斷是否處于電池充電、電線短路或電動自行車被盜狀態，并實施相應的保護或報警措施。

2.充電器及蓄電池電壓檢測充電器電壓檢測電路如圖4所示，電阻R1和R2組成分壓電路，將充電器電壓降壓，電容C1是濾波電容，濾除輸入電壓中的脈動成分，防止電壓脈沖引起系統誤動作。電阻R4和R5組成分壓電路，為輸入電壓檢測提共電壓基準，提高電壓檢測的抗干擾能力，電容C3是濾波電容，提高電壓基準的穩定度。當輸入電壓U≥32V時，比較器LM339輸出低電平。蓄電池電壓檢測電路與充電器電壓檢測電路類似且共用同一電壓基準。其優點是能很精確地獲得充電狀態、停電狀態、電動自行車被盜、電動自行車被主人取走的狀態信息，使電動自行車防盜裝置能夠根據不同的狀態進行不同的模式轉換，達到最佳的效果。

3.繼電器驅動電路如圖5所示，繼電器的工作電源由開關電源提供。IN+端口和OUT+端口分別接在繼電器的常開接點上，將開關電源和電池之間斷開。考慮該電路工作在電壓波動范圍在32V至58V的系統中，故繼電器的驅動電路設計成可控的恒流源電路。圖中，電阻R12、R13、R14，三極管VT2，二極管VD2～VD5和繼電器組成經典的恒流源電路。R12為限流電阻，R13為三極管提供基極偏置。二極管VD2～VD5串聯，形成穩定的2.7V的基準電壓。電流大小可由公式得出:Iref=(2.7—0.7)／R14=29.4mA。三極管的基極直接與單片機P1.5口相接，當P1.5為低電平時，三極管VT2截止，繼電器斷開;當P1.5為高電平時，三極管VT2處于放大狀態，繼電器得電吸合，開關電源和電池接通，從而實現了可控恒流源的設計。

另外二極管VD2～VD5串聯還組成保護電路。由于單片機使用的是3V電源，而開關電源和電池的電壓都遠遠大于3V，為保證在恒流源發生故障時，不致燒壞單片機及其它器件，我們設計了用二極管VD2～VD5串聯兼保護電路。當三極管VT2的基極和集電極擊穿時，較大的電流會通過二極管VD2～VD5流入地，而基極電壓仍被鉗制在2.7V左右。即使電流超過了二極管的最大流過的電流發生擊穿，由于二極管擊穿就出現短路，從而限制了電壓的升高，防止了高電壓竄入損壞電子元件，有效地保證了系統的可靠性。

實測結果我們用一輛帶48V鉛酸蓄電池的電動自行車及其自帶的開關電源充電器進行了多次測試，測試結果如下：將電動自行車在線防盜裝置串接在充電器和電動自行車之間后，電壓檢測電路產生的中斷喚醒單片機，單片機自動合上繼電器，接通充電器對電池充電，并發出充電指示信號(快速閃爍一次)。在充電過程中，如果直接拔掉與蓄電池連接的充電引線，在線防盜裝置會立即發出尖銳的報警聲。當用戶自己要使用電動自行車時，先按撤消鍵，報警器會發出提示聲，指示燈連續閃爍，3分鐘內拔掉與蓄電池連接的充電引線，在線防盜裝置不會報警。

3分鐘后，單片機再檢查電池的電壓，若電壓存在，則自動進入充電狀態，反之則自動進入休眠狀態。如果拔掉充電器，指示燈會發出停電指示(慢速閃爍兩次)。當電池充滿或充電時間超過10個小時，單片機會自動斷開繼電器，防止過充電發出保護信號(快速閃爍兩次)。

實際使用表明，本在線防盜裝置能夠較好地保護電動自行車，因為電動自行車在線防盜裝置是放在用戶家里的，不會被盜車賊破壞，連接到電動自行車上的兩根電源線如果被短接或斷開，在線防盜裝置都會報警。也是因為電動自行車在線防盜裝置是放在用戶家里的，報警后很容易引起警覺，可有效防止電動自行車被盜。當然，它的缺點也很明顯，要想電動自行車在線防盜裝置起作用，必須和電動自行車接好，可能需要比較長的電線，使用不夠方便。