基于單片機(jī)的超速報(bào)警設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中文題目基于單片機(jī)的超速報(bào)警設(shè)計(jì)英文題目THEDESIGNOFTHEINTELLIGENTALARMSYSTEMINCONTROLLINGTHEAUTOMOBILESPEED專(zhuān)業(yè)班級(jí)09電信一班提交日期2013年5月15日摘要隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人類(lèi)的交通工具有了巨大的變化，但同時(shí)，安全隱患卻不斷加大，每年由于各種交通事故造成的人員傷亡數(shù)目驚人，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，造成交通意外的主要原因是由于人為的超載和超速，而后者發(fā)生概率很大，使得人們往往忽視高速行駛所帶來(lái)的重大后果。對(duì)此，本設(shè)計(jì)通過(guò)顯示模塊，語(yǔ)音模塊，按鍵模塊，測(cè)速模塊，幾個(gè)部分來(lái)進(jìn)行檢測(cè)速度進(jìn)行超速報(bào)警。關(guān)鍵詞語(yǔ)音提示測(cè)速單片機(jī)THEDESIGNOFTHEINTELLIGENTALARMSYSTEMINCONTROLLINGTHEAUTOMOBILESPEEDABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFTHETIMESANDTHEPROGRESSOFSCIENCEANDTECHNOLOGY，HUMANMEANSOFTRANSPORTATIONHASCHANGEDALOT，ATTHESAMETIME，THESECURITYRISKISINCREASINGNUMBEROFCASUALTIESCAUSEDBYALLKINDSOFTRAFFICACCIDENTSEVERYYEAR,THATCAUSEDGREATECONOMICLOSSESACCORDINGTOTHESTATISTICS,THEMAINCAUSEOFTRAFFICACCIDENTISDUETOMANMADEOVERLOADINGANDSPEEDING,WHILETHELATTERISTHERANDOMNESSISVERYLARGE,MAKESPEOPLEOFTENIGNORETHEHIGHSPEEDBRINGSSERIOUSCONSEQUENCESSO,THISDESIGNBYDISPLAYINGMODULE,VOICEMODULE,KEYSMODULE,LOGMODULE,PARTSFOROVERSPEEDALARMTESTINGSPEEDKEYWORDSSINGLECHIPSPEEDVOICELIGHT目錄1緒論111語(yǔ)音超速報(bào)警設(shè)計(jì)的背景及研究意義112設(shè)計(jì)要求113方法選擇22語(yǔ)音報(bào)警器的確立321語(yǔ)音報(bào)警器的選擇323語(yǔ)音報(bào)警模塊ISD1820使用說(shuō)明5231簡(jiǎn)要說(shuō)明531傳感器選擇732光電模塊特點(diǎn)94顯示模塊10428位LED顯示驅(qū)動(dòng)器概述1143管腳配置12431功能特點(diǎn)125系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1351系統(tǒng)總體方框圖13512光電耦合器部分1452電路的連接15521測(cè)速傳感器與單片機(jī)連接15522單片機(jī)與報(bào)警器連接15523單片機(jī)與顯示電路連接16524單片機(jī)與按鍵電路的連接166系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1761系統(tǒng)流程圖1762主程序1964按鍵掃描程序詳解20附件221緒論11超速報(bào)警設(shè)計(jì)的背景及研究意義隨著汽車(chē)的發(fā)展,同時(shí)也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，造成各種交通事故的主要原因是車(chē)輛的超載和超速行駛,而后者可能性很大,而且由于各路段的情況復(fù)雜,不同的道路允許的最高速度不同,現(xiàn)有的限速裝置難以適應(yīng)這種情況。針對(duì)這種狀況，開(kāi)發(fā)具有智能決策模塊的汽車(chē)速度報(bào)警控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)駕駛顯得極為重要。因此，大力研究開(kāi)發(fā)如汽車(chē)防撞裝置等主動(dòng)式汽車(chē)輔助安全裝置,減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯(cuò)誤,對(duì)于提高交通安全將起到重要作用。設(shè)計(jì)限速路段超速自動(dòng)提示和報(bào)警系統(tǒng)主要是為了防止司機(jī)在一些繁華人多車(chē)多路段超速駕駛。交通事故往往發(fā)生在一些人流動(dòng)大，車(chē)多的地方，司機(jī)有意無(wú)意的超速是引發(fā)交通事故的最大因素。裝有本系統(tǒng)的汽車(chē)能夠有效地在裝有無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置的限速路段，防止以下幾種原因所造成交通事故的。首先車(chē)主不知道該路段的最高限制速度，而開(kāi)車(chē)過(guò)快所造成的交通事故；其次車(chē)主醉酒駕駛無(wú)意超速所引起的交通事故；最后車(chē)主有意開(kāi)快車(chē)所造成交通事故。我們?cè)O(shè)計(jì)的限速路段超速自動(dòng)提示和報(bào)警系統(tǒng)與安全氣囊等設(shè)施相比，更為主動(dòng)有效，將可能產(chǎn)生的交通事故防患于未燃，它與警察用的雷達(dá)測(cè)速等防止司機(jī)超速裝置相比，顯得實(shí)用有效，交警可以在不同路段根據(jù)不同情況設(shè)定不同的最高限速值，主動(dòng)有效地限制車(chē)速。使用車(chē)速報(bào)警器可以減少財(cái)產(chǎn)損失，甚至是生命損失。汽車(chē)報(bào)警器具有實(shí)用性，易操做性，便于維修的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛采用與應(yīng)用。本著人性化及其適應(yīng)性強(qiáng)的思路，實(shí)現(xiàn)設(shè)定最高速度可以隨時(shí)修改，語(yǔ)音報(bào)警等特點(diǎn)，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，該系統(tǒng)通過(guò)速度傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)輛，并通過(guò)數(shù)碼管顯示車(chē)輛的實(shí)際車(chē)速。當(dāng)車(chē)輛速度超過(guò)駕駛員設(shè)置的最高速度時(shí)，語(yǔ)音提示，彩色LED燈點(diǎn)亮，提醒駕駛員減速慢行。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，使用方便，可維護(hù)性強(qiáng)，適用于多種機(jī)動(dòng)車(chē)中。12設(shè)計(jì)要求我們要求設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)速度檢測(cè)，并可以實(shí)現(xiàn)超速語(yǔ)音報(bào)警的單片機(jī)最小系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)車(chē)輛實(shí)時(shí)速度檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)速度顯示，并當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的速度上限時(shí)并報(bào)警，以進(jìn)行對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒，預(yù)防事故發(fā)生。首先要進(jìn)行系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)1遵循從大到小的原則。在過(guò)程中，應(yīng)遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則，把復(fù)雜難處理的問(wèn)題分為若干個(gè)部分進(jìn)行解決，最后再進(jìn)行整合，可以大大降低解決方案的難度。2遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的原則。為了獲得較高的性能價(jià)格比，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)采用電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，元器件造價(jià)高的方案。在滿(mǎn)足性能指針的前提下，應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)單的方案，并且采用參數(shù)接近且造價(jià)相對(duì)較低的元器件，因?yàn)榉桨负?jiǎn)單意味著所用的元器件少，可靠性高，而且比較經(jīng)濟(jì)。3遵循可靠性原則。所謂可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃灾羔槼丝捎猛瓿晒δ艿母怕时硎就?，還可以用平均無(wú)故障時(shí)間、故障率、失效率或平均壽命等來(lái)表示。4操作和維護(hù)要求。在車(chē)速報(bào)警系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮操作方便，盡量降低維修時(shí)的技術(shù)要求，最好是將系統(tǒng)進(jìn)行模塊化，最終可以達(dá)到維修時(shí)的檢測(cè)更換方便，使得推廣性大大的提高，為了普及創(chuàng)造好的前提條件。13方法選擇方法一采用電路的方法，可以用積分器得到電壓，然后可以用比較器來(lái)控制報(bào)警輸出，這種方法其原理非常的簡(jiǎn)單，而且很容易實(shí)現(xiàn)。但是精度比較低，實(shí)現(xiàn)較為困難難，而且造價(jià)高，不易實(shí)現(xiàn)推廣。此方法是模擬電路，特別是運(yùn)放和比較器。方法二采用車(chē)載GPS系統(tǒng)，可以精確實(shí)現(xiàn)定位測(cè)速，但是元器件造價(jià)高，成本昂貴。綜合評(píng)價(jià)價(jià)格昂貴。不符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。方法三采用嵌入式車(chē)載限速裝置，在設(shè)計(jì)汽車(chē)時(shí)就已經(jīng)考慮并在制造時(shí)嵌入整車(chē)電子控制系統(tǒng)中。傳感器將車(chē)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，傳入單片機(jī)，單片機(jī)將輸入的一定值的脈沖轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的速度值。此方法的應(yīng)用率較為低，僅僅是應(yīng)用于較為高端的車(chē)型中，鑒于此為在用汽車(chē)設(shè)計(jì)一種外裝式汽車(chē)超速語(yǔ)音報(bào)警器有著巨大的市場(chǎng)需求。嵌入式車(chē)速因此，經(jīng)過(guò)反復(fù)的考慮和實(shí)踐，我們選擇方法三。運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛超速報(bào)警。2語(yǔ)音報(bào)警器的確立21語(yǔ)音報(bào)警器的選擇隨著當(dāng)今的電子產(chǎn)業(yè)的日趨成熟，語(yǔ)音報(bào)警的電路有著許許多多的成熟設(shè)計(jì)，完全可以采用電子元器件進(jìn)行仿制焊接，但是人工操作難度大，可維護(hù)性差，不符合本系統(tǒng)耐用，穩(wěn)定，可維護(hù)性強(qiáng)的特點(diǎn)。故我選用現(xiàn)在設(shè)計(jì)成熟的語(yǔ)音模塊，此模塊具有穩(wěn)定性強(qiáng)，可維護(hù)性好，工藝成熟的特點(diǎn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)模塊化的整合有很好的操作性。在綜合比較后，我采用的是美國(guó)ISD公司于2001年最新推出一種單片820秒單段語(yǔ)音錄放電路ISD1810，它的基本結(jié)構(gòu)與ISD1110、1420完全相同，采用CMO圖21ISD1820語(yǔ)音模塊S技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，話(huà)筒前置放大，自動(dòng)增益控制，防混淆濾波器，揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及FLASH陣列。22語(yǔ)音報(bào)警模塊ISD1820的工作原理221語(yǔ)音模塊主要芯片部分引腳描述圖22管腳排列圖1話(huà)筒參考MICREF此端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話(huà)筒時(shí)，可減小噪聲，提高共模抑制比。2自動(dòng)增益控制AGCAGC動(dòng)態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)償話(huà)筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量從耳語(yǔ)到喧囂聲時(shí)失真都能保持最小。通常47UF的電容器在多數(shù)場(chǎng)合下可獲得滿(mǎn)意的效果。3喇叭輸出SP,SP這對(duì)輸出端可直接驅(qū)動(dòng)8以上的喇叭。單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭之間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又能將功率提高至4倍。SP和SP之間通過(guò)內(nèi)部的50K的電阻連接，不放音時(shí)為懸空狀態(tài)。4外部時(shí)鐘XCLK此端內(nèi)部有下拉元件，只為測(cè)試用，不用接。5振蕩電阻ROSC此端接振蕩電阻至VSS，由振蕩電阻的阻值決定錄放音的時(shí)間。6直通模式FT此端允許接在MIC輸入端的外部語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部的AGC電路、濾波器和喇叭驅(qū)動(dòng)器而直接到達(dá)喇叭輸出端。平時(shí)FT端為低，要實(shí)現(xiàn)直通功能，需將FT端接高電平，同時(shí)REC、PLAYE和PLAYL保持低。圖23純放音電路7PLAYE端接上單片機(jī)的輸出端口，上升沿觸發(fā)發(fā)音放音完畢LED發(fā)光8ROSC的電阻決定放音時(shí)間圖24錄放音電路23語(yǔ)音報(bào)警模塊ISD1820使用說(shuō)明231簡(jiǎn)要說(shuō)明1、模塊尺寸50MM40MM15MM2、主芯片ISD18203、正常工作電壓直流35V4、主要特點(diǎn)1）可用作喊話(huà)器模塊2）帶循環(huán)播放，點(diǎn)動(dòng)播放，單遍播放功能3）本模塊可直接驅(qū)動(dòng)8歐05W小喇叭4）使用方便的10秒語(yǔ)音錄放5）高質(zhì)量、自然的語(yǔ)音還原232板載資源簡(jiǎn)介1、模塊內(nèi)嵌的獨(dú)立按鍵APALYL鍵當(dāng)按下該鍵后模塊通過(guò)喇叭播放已存的錄音，當(dāng)松開(kāi)按鍵后播音停止；BREC鍵當(dāng)按下該按鍵后然后對(duì)準(zhǔn)咪頭喊話(huà)即可錄音；CPALYE鍵當(dāng)按下該鍵后模塊通過(guò)喇叭完整播放已存的錄音；2、模塊自鎖按鍵AFT（直通）鍵當(dāng)按下該鍵后對(duì)準(zhǔn)咪頭講話(huà)可通過(guò)喇叭將聲音直接播出。BPALYE循環(huán)播放鍵當(dāng)按下該鍵后模塊通過(guò)喇叭循環(huán)播放已存的錄音；3、芯片排針排針?biāo)龅募礊楦鱾€(gè)功能按鍵的引腳，我們可以自行通過(guò)杜邦線(xiàn)接到51單片機(jī)來(lái)控制錄音/播音操作。4、指示燈按住REC鍵錄音時(shí)改燈會(huì)亮。5、話(huà)筒語(yǔ)音輸入作用。三、使用說(shuō)明工作的電源電壓35V，在錄放模式下，按住REC不放即是錄音，RECLED燈會(huì)亮起，錄音在松開(kāi)按鍵時(shí)就停止，放音有三種情況圖25語(yǔ)音模塊實(shí)物圖1、單通播放，按PALYE鍵一下即將全段語(yǔ)音放出，除非斷電或語(yǔ)音結(jié)束不能停止放音；2、點(diǎn)動(dòng)播放，按住PALYL鍵時(shí)即放音，松開(kāi)按鍵即停止；3、循環(huán)播放，置循環(huán)放音開(kāi)關(guān)閉合，按動(dòng)自鎖按鍵PALYE（循環(huán)播放）鍵即開(kāi)始循環(huán)放音，只能斷電才能停止。在直通模式下，直通開(kāi)關(guān)閉合，對(duì)話(huà)筒說(shuō)話(huà)會(huì)從喇叭里擴(kuò)音播放出來(lái)，構(gòu)成喊話(huà)器功能，由于該模式下的話(huà)筒放大同時(shí)經(jīng)過(guò)AGC自動(dòng)增益調(diào)節(jié)和帶通濾波器，其音質(zhì)比通常的話(huà)筒放大器要好很多，而且不會(huì)出現(xiàn)喇叭過(guò)載的情況。如果用戶(hù)不需要直通模式，而且對(duì)電路的靜態(tài)耗電有要求，就可以改變?cè)捦驳慕尤敕绞剑瑢⒃?huà)筒下端的偏置電阻接到RECLED端，這樣，在平時(shí)由于RECLED端為高電平話(huà)筒沒(méi)有電壓電流，整個(gè)電路的耗電幾乎為零。但這種方式下直通模式不能工作。如果用戶(hù)只需要電路做放音用，可以在芯片錄好音測(cè)試無(wú)誤后，將芯片的REC端長(zhǎng)期接低電平。取消REC按鍵，這樣可以防止意外抹掉3傳感器的確立31傳感器選擇方案一、光電傳感器。光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，基本原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時(shí)，接收管導(dǎo)通，沒(méi)有光照則關(guān)斷。以我們使用的這個(gè)光電感應(yīng)器為例子，如圖31所示，當(dāng)障礙物物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)，那么開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，否則打開(kāi)。為此可以我們可以來(lái)制作一個(gè)遮光葉片如圖32所示，安裝在汽車(chē)的轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過(guò)時(shí)，可以使得光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號(hào)。當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)候我們可以獲得多個(gè)脈沖信號(hào)。以此來(lái)進(jìn)行技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)速度換算。圖31光電傳感器的原理圖圖32自行設(shè)置的遮光葉片方案二、霍爾傳感器霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾原理制成的。它有兩種工作方式，即磁平衡式和直式?；魻栯娏鱾鞲衅饕话阌稍呺娐贰⒕鄞怒h(huán)、霍爾器件、（次級(jí)線(xiàn)圈）和放大電路等組成。圖34霍爾元件只要在非磁性材料的圓盤(pán)邊上貼上一塊磁鋼，然后霍爾傳感器放在很接近圓盤(pán)邊緣處，接著圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就可以輸出一個(gè)脈沖，從而可測(cè)出轉(zhuǎn)數(shù)（計(jì)數(shù)器），若接入頻率計(jì)，便可測(cè)出轉(zhuǎn)速。如果把開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)車(chē)輛上的永磁體經(jīng)過(guò)它時(shí)，可以從測(cè)量電路上測(cè)得脈沖信號(hào)。根據(jù)脈沖信號(hào)的分布可以測(cè)出車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)速度。方案三、光電編碼器這是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，是目前應(yīng)用最多的傳感器。一般的光電編碼器主要由光柵盤(pán)和光電探測(cè)裝置組成。在伺服系統(tǒng)中，由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)。通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如圖33所示，是一種光電編碼器的實(shí)物圖形。將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在車(chē)軸上，這樣每當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)一定的距離編碼器就會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖。利用脈沖數(shù)對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量。圖33光電編碼器光但是基于綜合考慮本測(cè)速系統(tǒng)采用方案一。32光電模塊特點(diǎn)模塊特色1、使用進(jìn)口槽型光耦傳感器2、槽寬度5MM。3、有遮擋，輸出高電平；無(wú)遮擋，輸出低電平。4、比較器輸出，信號(hào)干凈，波形好，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，超過(guò)15MA。5、工作電壓33V5V6、有輸出狀態(tài)指示燈，輸出高電平燈滅，輸出低電平燈亮。7、輸出形式數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出（0和1）8、設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝9、小板PCB尺寸32CMX14CM10、使用寬電壓LM393比較器光電模塊使用說(shuō)明1模塊槽中無(wú)遮擋時(shí)，接收管導(dǎo)通，模塊DO輸出低電平，遮擋時(shí)，DO輸出高電平；2模塊DO可與繼電器相連，組成限位開(kāi)關(guān)等功能，也可以與有源蜂鳴器模塊相連，組成報(bào)警器。圖35光電測(cè)速模塊電路圖4顯示模塊41方案選擇單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器等。在這里由于單片機(jī)測(cè)速系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以只考慮LED靜態(tài)、動(dòng)態(tài)顯示器和LCD顯示器。LED顯示器工作方式有兩種靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。方案一LED靜態(tài)顯示器。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè)8位數(shù)據(jù)線(xiàn)來(lái)保持顯示字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。方案二、LED動(dòng)態(tài)顯示器。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線(xiàn)并聯(lián)在一起，由位選線(xiàn)控制是哪一位數(shù)碼管有效。這樣一來(lái)，就沒(méi)有必要每一位數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器，從而大大地簡(jiǎn)化了硬件電路。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。方案三、用液晶顯示器LCD顯示信息。LCD顯示器工作原理就是利用液晶的物理特性；通電時(shí)排列變得有序，使光線(xiàn)容易通過(guò)；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線(xiàn)通過(guò)，說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)就是讓液晶如閘門(mén)般地阻隔或讓光線(xiàn)穿透。LCD的好處有與CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點(diǎn)主要包括零輻射、低功耗、散熱小、體積小、圖像還原精確、字符顯示銳利等。LED背光源技術(shù)能夠大幅度提升電視畫(huà)面的對(duì)比度和色彩表現(xiàn)力，同時(shí)具有節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，勢(shì)必成為未來(lái)電子顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。LED技術(shù)具有非常明顯的三大優(yōu)勢(shì)。第一，它顯示的色彩更加豐富，色彩數(shù)量可超過(guò)目前傳統(tǒng)CCFL冷陰極熒光管背光燈的1倍以上；第二，LED背光源亮度可以隨著畫(huà)面亮度進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)，可節(jié)能30以上；第三，LED背光源不含鉛和汞等有毒有害物質(zhì)，是真正的綠色環(huán)保光源。LED技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還在于，LED比LCD更高的刷新速率使得LED在視頻方面有更好的性能表現(xiàn)。靜態(tài)LED硬件電路比較復(fù)雜，成本較高，另外電動(dòng)車(chē)速度是不斷變化的，明顯用靜態(tài)LED不合適。所以我們?cè)谶@個(gè)系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)LED。428位LED顯示驅(qū)動(dòng)器概述MAX7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示，也可以連接條線(xiàn)圖顯示器或者64個(gè)獨(dú)立的LED。其上包括一個(gè)片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動(dòng)器，而且還有一個(gè)88的靜態(tài)RAM用來(lái)存儲(chǔ)每一個(gè)數(shù)據(jù)。只有一個(gè)外部寄存器用來(lái)設(shè)置各個(gè)LED的段電流。MAX7221與SPI、QSPI以及MICROWIRE相兼容，同時(shí)它有限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動(dòng)來(lái)減少EMI（電磁干擾）。一個(gè)方便的四線(xiàn)串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。每個(gè)數(shù)據(jù)可以尋址在更新時(shí)不需要改寫(xiě)所有的顯示。MAX7219/MAX7221同樣允許用戶(hù)對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。整個(gè)設(shè)備包含一個(gè)150A的低功耗關(guān)閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個(gè)掃描限制寄存器允許用戶(hù)顯示18位數(shù)據(jù)，還有一個(gè)讓所有LED發(fā)光的檢測(cè)模式。43管腳配置431功能特點(diǎn)1亮度的數(shù)字和模擬控制2高電壓中斷顯示3共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)4限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動(dòng)來(lái)減少EMI（MAX7221）5SPI,QSPI,MICROWIRE串行接口（MAX7221）610MHZ連續(xù)串行口7獨(dú)立的LED段控制8數(shù)字的譯碼與非譯碼選擇9150A的低功耗關(guān)閉模式1024腳的DIP和SO封裝圖41芯片MAX7219的管腳分布5系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)51系統(tǒng)總體方框圖圖51超速報(bào)警系統(tǒng)總框圖汽車(chē)超速報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)將車(chē)速傳感器產(chǎn)生的車(chē)速信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行記數(shù)。然后跟預(yù)設(shè)上限速度值進(jìn)行比較，如若超出則進(jìn)行超速語(yǔ)音報(bào)警。系統(tǒng)以5L單片機(jī)為核心，由電源部分、語(yǔ)音部分、測(cè)速部分和按鍵部分，顯示部分組成。511電源部分電源部分由穩(wěn)壓器W7805組成。穩(wěn)壓器是由下面這幾個(gè)部分組成的，調(diào)整電路和保護(hù)電路，啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、采樣比較放大電路等等。51單片機(jī)語(yǔ)音報(bào)警模塊按鍵單位測(cè)速傳感器數(shù)碼管顯示單位設(shè)置上限速度，重置開(kāi)關(guān)檢測(cè)速度值進(jìn)行反饋錄音播放觸動(dòng)報(bào)警顯示實(shí)時(shí)速度值及其相關(guān)數(shù)值圖52電源穩(wěn)壓部分其中電源中的電容用來(lái)用來(lái)消除因?yàn)橛秒娋€(xiàn)太長(zhǎng)而產(chǎn)生的電感效應(yīng)，用此來(lái)防止產(chǎn)生自激振蕩效應(yīng)，如果用線(xiàn)的長(zhǎng)度不長(zhǎng)時(shí)可以不使用，但是為了穩(wěn)定，還是使用穩(wěn)壓模塊來(lái)進(jìn)行配置，一般電容的容量一般在01033F。用來(lái)去除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性，這樣可以保證輸入端及時(shí)發(fā)生變化時(shí)也可以來(lái)穩(wěn)定輸出端信號(hào)的穩(wěn)定。當(dāng)電路的輸入端電壓輸出大于5V時(shí)，輸出端可以輸出穩(wěn)定的5V電壓，以保障電路的穩(wěn)定。保持電路的正常運(yùn)行。512光電耦合器部分光電耦合器部分是以光為媒介，傳輸?shù)牡脑硎峭ㄟ^(guò)光電轉(zhuǎn)換來(lái)完成，由發(fā)光源頭和感光器組成。車(chē)速傳感器信號(hào)位于高電平時(shí)，則觸動(dòng)發(fā)光源發(fā)光并使得受光器導(dǎo)通，則受光器輸出端會(huì)產(chǎn)生與車(chē)的速度傳感器頻率一致的電壓信號(hào)。采用光電耦合器來(lái)傳輸車(chē)速信號(hào)的最終目的是為了隔離車(chē)速傳感器與單片機(jī)的直接聯(lián)系，這樣子的好處是可以用來(lái)消除車(chē)速傳感器信號(hào)等外部型號(hào)對(duì)單片機(jī)的不好影響。圖53信號(hào)耦合電路52電路的連接521測(cè)速傳感器與單片機(jī)連接圖54速度傳感器與51單片機(jī)連接522單片機(jī)與報(bào)警器連接圖55語(yǔ)音報(bào)警報(bào)警電路（喇叭部分代表語(yǔ)音模塊）報(bào)警模塊主要負(fù)責(zé)語(yǔ)音的報(bào)警和燈光報(bào)警，報(bào)警的電路主要是由兩個(gè)小部分組成，一個(gè)是語(yǔ)音模塊一個(gè)是蜂鳴器模塊，通過(guò)這兩個(gè)模塊來(lái)組成語(yǔ)音報(bào)警模塊，當(dāng)速度正常時(shí)，綠燈點(diǎn)亮，不觸動(dòng)勁爆報(bào)警。當(dāng)速度大于原先設(shè)定速度的時(shí)候單片機(jī)的P27，P17口輸出高電平,觸動(dòng)紅燈，將其點(diǎn)亮，并且綠燈熄滅。P27這個(gè)時(shí)候則是高電平，同時(shí)就將三極管的發(fā)射極導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警。523單片機(jī)與顯示電路連接顯示電路由MAX7219芯片完成，MAX7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示，也可以連接條線(xiàn)圖顯示器或者64個(gè)獨(dú)立的LED。其上包括一個(gè)片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動(dòng)器，而且還有一個(gè)88的靜態(tài)RAM用來(lái)存儲(chǔ)每一個(gè)數(shù)據(jù)。圖56顯示電路連接圖單片機(jī)中計(jì)數(shù)器可以統(tǒng)計(jì)輸入端口輸入的脈沖的數(shù)量，并可以用來(lái)統(tǒng)計(jì)1S內(nèi)安裝在車(chē)軸上的葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，本電路采用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成模值為100的計(jì)數(shù)器。鎖存器的作用是在1S信號(hào)結(jié)束后將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)鎖存并送至譯碼顯示器，直到新的信號(hào)到來(lái)為止，以保證顯示器顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定。選用這個(gè)鎖存器可以完成上述功能，當(dāng)時(shí)鐘脈沖的正跳變來(lái)到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即QD，從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無(wú)論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來(lái)的狀態(tài)不變，所以在計(jì)數(shù)期間內(nèi)，計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼顯示器。524單片機(jī)與按鍵電路的連接本設(shè)計(jì)為了能夠設(shè)置報(bào)警速度，故設(shè)計(jì)了按鍵電路，用來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，及其設(shè)定上限速度值，將單片機(jī)的P23、P24、P25、P26口分別與K0、K1、K2、K3相連。當(dāng)按鍵按下去，產(chǎn)生低電平，并且傳送單片機(jī)。如下圖圖5751單片機(jī)與按鍵電路部分的連接圖示6系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)61系統(tǒng)流程圖基于單片機(jī)的超速報(bào)警器的程序流程圖如圖所示。51芯片中的編程采用C語(yǔ)言，用單片機(jī)的T1作為定時(shí)器，預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間為1S。由于單片機(jī)最大允許時(shí)間只有65S，所以需擴(kuò)展定時(shí)時(shí)間。有硬件擴(kuò)展和軟件擴(kuò)展兩種方式，但是本文采用后者。從中設(shè)定T0定時(shí)時(shí)間為50MS，只要定時(shí)時(shí)間一到，那么溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中，不斷對(duì)中斷次數(shù)寄存器加1，直至重復(fù)定時(shí)中斷20次，時(shí)間為1S。1S定時(shí)時(shí)間到，讀取定時(shí)器T1的數(shù)據(jù)P35引腳，也就是輸入的脈沖數(shù)，為實(shí)時(shí)車(chē)速的頻率值。將該頻率值與單片機(jī)內(nèi)部的預(yù)設(shè)值進(jìn)行相應(yīng)比較，因此來(lái)判定是否超速。開(kāi)始初始化初始化定時(shí)器關(guān)中斷按鍵輸入預(yù)設(shè)速度值VM語(yǔ)音報(bào)警程序結(jié)束數(shù)碼管顯示計(jì)算車(chē)速開(kāi)中斷接收傳感信號(hào)VVMYN圖61系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖本主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、各個(gè)子程序調(diào)用以及顯示、語(yǔ)音聲光等功能。數(shù)據(jù)處理子程序是用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛速度大小值這個(gè)過(guò)程是要通過(guò)程序的換算來(lái)的，以此為報(bào)警子程序提供參考數(shù)據(jù)；其中按鍵中斷子程序主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)值的輸入；報(bào)警子程序主要實(shí)現(xiàn)在車(chē)輛超速行駛狀態(tài)下發(fā)出報(bào)警信號(hào)，包括語(yǔ)音輸出的程序和LED等的閃爍程序；數(shù)碼管顯示程序采用數(shù)字化顯示實(shí)時(shí)檢測(cè)到到的速度值和自行設(shè)定的上限速度值，用MAX7219芯片驅(qū)動(dòng)LED進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。軟件分為主程序、初始化程序、按鍵子程序、中斷服務(wù)子程序等。62主程序此系統(tǒng)由許多的單元組成，為了便于修改，采用模塊化分層管理。主程序中應(yīng)該包含單片機(jī)初始化，初始化，數(shù)據(jù)、地址模塊，顯示測(cè)量速度，顯示設(shè)定的初始速度，報(bào)警等單元。圖62主程序流程圖6351單片機(jī)的初始化程序單片機(jī)初始化，我們先來(lái)寫(xiě)TCON的控制字，首先將EA位置為0，然后屏蔽所有的中斷請(qǐng)求。然后來(lái)設(shè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON。TCON用于控制T0、T1的啟動(dòng)和停止。接著我選擇電平觸發(fā)方式，所以IT0，其中最位D0應(yīng)該設(shè)為0；IE0為外部中斷請(qǐng)求0的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2采樣/INT0引腳，若/INT0腳為低電平，則IE0清“0”，故D1為設(shè)為0。同理，D2、D3是對(duì)外部中斷1設(shè)定的，與外部中斷0一樣都設(shè)為0。當(dāng)啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)后，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0從初值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)當(dāng)最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件使TF0置“1”，向CPU申請(qǐng)中斷。CPU響應(yīng)TF0中斷時(shí)，TF0自動(dòng)清“0”，TF0也可由軟件清“0”，我們將其D5設(shè)為0。同理D70。故TCON狀態(tài)字設(shè)為0X00。特殊功能計(jì)數(shù)器TMOD用于選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的工作模式和工作方式，接下來(lái)我們來(lái)寫(xiě)TMOD的狀態(tài)字。TMOD高4位控制T1方式，最高位D7為門(mén)控位，當(dāng)其為0時(shí)，金庸運(yùn)行控制位TRX（X0,1）來(lái)控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。將其設(shè)定為方式1，16位定時(shí)計(jì)數(shù)器/計(jì)數(shù)器，故D5,D4設(shè)定為0和1。將T1設(shè)定為計(jì)數(shù)器，故D61。同理，T0工作在方式1下，T0為定時(shí)器模式。故其狀態(tài)字設(shè)為0X51。將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器寫(xiě)好初值后，將TR0，TR1置為1，均打開(kāi)，寫(xiě)中斷允許寄存器IE將其最高位D7設(shè)為1，允許所有的中斷請(qǐng)求，允許T1，T0溢出中斷，故D3，D1均寫(xiě)。64按鍵掃描程序詳解圖63按鍵掃描流程圖首先先檢測(cè)按鍵K1是不是處于低電平狀態(tài)（即按下），若沒(méi)有檢測(cè)到，運(yùn)行延遲程序并且等待其輸入端輸入數(shù)據(jù)；接著，在進(jìn)行檢測(cè)按鍵K2是否按下，以此類(lèi)推來(lái)進(jìn)行檢測(cè)按鍵K3，通過(guò)循環(huán)掃描來(lái)確定，通過(guò)此種情況就可以設(shè)定其系統(tǒng)中設(shè)定的報(bào)警速度值。7實(shí)驗(yàn)結(jié)果本文設(shè)計(jì)的一個(gè)基于單片機(jī)的超速報(bào)警設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠在日常條件下安置在車(chē)輛或者是任何行進(jìn)物體內(nèi)進(jìn)行速度檢測(cè)和超速報(bào)警，具有系統(tǒng)模塊化，結(jié)構(gòu)清晰，容易實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低的特點(diǎn)。面對(duì)著如今交通狀況日益擁擠，超速事故不斷發(fā)生的今日，此系統(tǒng)的出現(xiàn)時(shí)非常具有重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性的。不僅可以很好的實(shí)用性，而且也有很強(qiáng)的啟發(fā)性?？偨Y(jié)本設(shè)計(jì)，主要做了下面幾點(diǎn)較突出的工作一、通過(guò)查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了LED的發(fā)光原理和LED顯示屏的原理，清楚地了解了LED顯示屏與其它顯示屏相比較有哪些優(yōu)點(diǎn)，及其相關(guān)測(cè)速模塊和語(yǔ)音模塊的原理構(gòu)成及其相關(guān)的電路圖結(jié)構(gòu)理解，明確了研究目標(biāo)。二、設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠現(xiàn)實(shí)狀況下檢測(cè)速度，顯示速度值，并且可以個(gè)性化進(jìn)行語(yǔ)音提示。三、給出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，軟件流程圖和具體的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)程序。四、在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)會(huì)了KEIL及PROTEUS的基本使用。雖然本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)較為簡(jiǎn)單，但是涵蓋了單片機(jī)學(xué)習(xí)點(diǎn)，以及相關(guān)傳感器的應(yīng)用和了解，并且在知識(shí)整合結(jié)論上對(duì)學(xué)生本人有很大的啟發(fā)性。8致謝在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師周玲老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)各位同學(xué)的熱心支持。在我撰寫(xiě)論文的過(guò)程中，周老師傾注了大量的心血和汗水，無(wú)論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了周老師悉心細(xì)致的教誨和無(wú)私的幫助，特別是她廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。再次感謝周玲老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，以及在校的同學(xué)朋友幫助，一路來(lái)幸虧有你們的幫助和支持，如今即將畢業(yè)離校，希望你們安好健康，萬(wàn)事順意。9參考文獻(xiàn)1張俊謨單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用J電子制作,2007,08312王宏文自動(dòng)化英語(yǔ)教程M機(jī)械工業(yè)出版社（第二版）3張毅剛彭喜元單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)M電子工業(yè)出版社4張毅剛新編MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社5王辛之AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)M北京航空航天大學(xué)出版社，20046李廣弟單片機(jī)基礎(chǔ)M北京航空航天大學(xué)出版社，20077史廣生道路交通的檢測(cè)技術(shù)介紹M科學(xué)論文，20018徐禮超車(chē)速檢測(cè)系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)及應(yīng)用M西安電子科技大學(xué)出版社，20089南楠和房亞民，基于MCS51的車(chē)速檢測(cè)顯示儀，200610周潤(rùn)景,郝曉霞傳感器與檢測(cè)技術(shù)M電子工業(yè)出版社，2009附件INCLUDEIFNDEF_MAX7219_H_DEFINE_MAX7219_H_INCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEDECODE_MODE0X09/譯碼方式DEFINEINTENSITY0X0A/亮度寄存器DEFINESCAN_LIMIT0X0B/掃描位數(shù)寄存器DEFINESHUT_DOWN0X0C/低功耗模式寄存器DEFINEDISPLAY_TEST0X0D/顯示測(cè)試寄存器DEFINEDELAY1US_NOP_/定義一微秒時(shí)間DEFINEDELAY2USDELAY1USDELAY1USDEFINEDELAY4USDELAY2USDELAY2USDEFINEDELAY5USDELAY4USDELAY1USDEFINEDELAY12USDELAY4USDELAY4USDELAY4USSBITDI