汽車超速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、汽車超速報(bào)警系統(tǒng)Automobile Speeding Alarm System學(xué)院（系）：計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院專業(yè)：通信工程學(xué)生姓名： 底奔騰學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師（職稱）：評(píng)閱教師：完成日期： 2015年6月南陽(yáng)理工學(xué)院Nanyang Institute of Technology汽車超速報(bào)警系統(tǒng)通信工程專業(yè)底奔騰摘要為了解決許多非職業(yè)駕駛員的無(wú)意識(shí)的超速問題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的汽車超速報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛行駛速度，并采用數(shù)字顯示屏直接顯示所測(cè)速度。設(shè)計(jì)利用霍爾傳感器模塊產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號(hào)，并送到555芯片進(jìn)行信號(hào)的整形，然后送至單片機(jī)外部中斷口，經(jīng)過單片機(jī)的分析與綜合來(lái)判斷車輛

2、是否超速。當(dāng)所測(cè)速度超過所設(shè)極限值時(shí)，蜂鳴器開始報(bào)警，提示駕駛員減速行駛，達(dá)到防患于未然的效果。軟件部分用C語(yǔ)言編程，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，操作方便，可廣泛應(yīng)用于各類機(jī)動(dòng)車輛。關(guān)鍵詞單片機(jī)；霍爾傳感器；蜂鳴報(bào)警器Automobile Speeding Alarm SystemMajor of Communication Engineering Di Ben-tengSingle chip microcomputer; Hall element; Visual alarm目錄1 緒論11.1 設(shè)計(jì)研究背景11.2 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容11.3 本文所做工作12 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)3

3、2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)32.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案3553.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)73.2 測(cè)速模塊83.2.1 霍爾傳感器簡(jiǎn)介83.2.2 霍爾傳感器測(cè)量原理93.2.3 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法93.2.4 555芯片103.3 報(bào)警模塊103.4 顯示模塊114 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.1 傳感器模塊設(shè)計(jì)124.2 顯示模塊設(shè)計(jì)135 系統(tǒng)仿真和測(cè)試155.1 硬件仿真設(shè)計(jì)155.1.1 仿真軟件的介紹Proteus ISIS155.1.2 硬件仿真過程155.2 軟件仿真設(shè)計(jì)175.2.1 程序編輯軟件描述Keil uVision4 C51175.2.2 軟件仿真結(jié)果185.3 硬件電路顯示結(jié)果18結(jié)論2

4、0參考文獻(xiàn)21附錄I 程序代碼22附錄II 電路原理圖和仿真電路圖29致謝301 緒論1.1 設(shè)計(jì)研究背景隨著現(xiàn)代汽車控制技術(shù)和高速公路的飛速發(fā)展，無(wú)論是運(yùn)輸業(yè)還是個(gè)人，汽車都已成為人們生活中不可或缺的產(chǎn)品。在我國(guó)，每年平均發(fā)生50萬(wàn)起交通事故，而機(jī)動(dòng)車輛超速行駛依舊是最主要的罪魁禍?zhǔn)住?guó)內(nèi)外許多國(guó)家開始認(rèn)識(shí)到超速行駛對(duì)交通安全具有極大的危害，都加大了對(duì)車輛超速行駛的管制力度，研發(fā)先進(jìn)的信息采集設(shè)備，并對(duì)車輛超速進(jìn)行了大量的研究，以保證車輛的行駛安全，減少交通事故的發(fā)生。本設(shè)計(jì)是為解決汽車行駛過程中存在的安全隱患的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出一種檢測(cè)車輛超過一定速度的報(bào)警系統(tǒng)。它采用MCS-51系列單片機(jī)

5、設(shè)計(jì)一種體積小、操作簡(jiǎn)單的測(cè)速報(bào)警器。當(dāng)車輛行駛速度大于設(shè)置的最高速度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)蜂鳴報(bào)警器報(bào)警。它利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過555芯片的整形，然后利用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器T0對(duì)霍爾傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而求出轉(zhuǎn)速。再利用軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并與極限值進(jìn)行比較，當(dāng)速度大于極限值時(shí)啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。1.2 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容本文主要工作是利用霍爾元件、單片機(jī)、蜂鳴報(bào)警器、555芯片等部件設(shè)計(jì)一個(gè)汽車超速自動(dòng)報(bào)警器。主要介紹了汽車超速報(bào)警器的設(shè)計(jì)思想、電路原理以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。硬件部分包括傳感器的選擇、單片機(jī)的選擇、報(bào)警器的設(shè)計(jì)。

6、汽車超速報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)，包括傳感器模塊設(shè)計(jì)、顯示模塊設(shè)計(jì)等；再對(duì)仿真過程進(jìn)行了具體說明與展示；最后對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。具體的硬件電路包括STC89C52單片機(jī)的外圍電路以及報(bào)警器的顯示部分。程序部分采用C語(yǔ)言編寫，設(shè)計(jì)的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)子模塊逐一設(shè)計(jì)。1.3 本文所做工作設(shè)計(jì)的主體有四個(gè)主要部分，分別是系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真與測(cè)試。其中第2章是對(duì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的說明，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；第3章對(duì)硬件設(shè)計(jì)的描述，包括總體硬件電路的設(shè)計(jì)和各子電路的設(shè)計(jì)說明，總結(jié)了各個(gè)硬件功能，給出電路圖并加以解釋；第4章軟件設(shè)計(jì)部分對(duì)編程軟件的進(jìn)

7、行了介紹；第5章系統(tǒng)仿真與測(cè)試部分包括所用仿真軟件的解釋和說明以及在超速和不超速狀態(tài)下系統(tǒng)結(jié)果的顯示。2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)的任務(wù)是：以通用STC89C52單片機(jī)為處理核心，用傳感器將車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖的個(gè)數(shù)，經(jīng)過555芯片的處理之后送到單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù),經(jīng)過單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器測(cè)出總的脈沖個(gè)數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈所需要的的時(shí)間，再經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算得出速度數(shù)值，并將該結(jié)果和極限值進(jìn)行比較并在LCD上顯示，當(dāng)行駛速度超過速度極限值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)蜂鳴報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)而達(dá)到提醒司機(jī)注意安全駕車的功能。2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、霍爾元件、555芯片、1602液晶構(gòu)成

8、的，霍爾元件檢測(cè)外部信號(hào)，輸出信號(hào)到555芯片，經(jīng)過整形后輸出到單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的分析與判斷，進(jìn)行1602液晶顯示轉(zhuǎn)速并控制蜂鳴報(bào)警器。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。被測(cè)物體555芯片整形霍爾傳感器單片機(jī)STC89C52報(bào)警電源液晶顯示圖2-1 系統(tǒng)框圖（1）傳感器模塊在被測(cè)物體上放置磁鋼，在被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁鋼經(jīng)過霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，將信號(hào)輸入到555芯片進(jìn)行信號(hào)的整形。（2）控制模塊555芯片的輸出端口連接單片機(jī)的外部中斷口，通過定時(shí)器每秒對(duì)外部中斷計(jì)數(shù)，得到每秒鐘電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，就可以得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并送至1602進(jìn)行轉(zhuǎn)速的顯示。（3）顯示模塊顯示部分是由1602液晶顯示器組

9、成的，液晶是由單片機(jī)端口控制。傳感器得到的脈沖經(jīng)過555整形輸入到單片機(jī)外部中斷口，通過定時(shí)得到電機(jī)轉(zhuǎn)速，再顯示在1602液晶上。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷改變，液晶顯示的數(shù)值也隨著定時(shí)器設(shè)置的定時(shí)1s不斷改變。（4）報(bào)警模塊報(bào)警部分是由蜂鳴器組成的，蜂鳴器由三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，蜂鳴器自動(dòng)發(fā)聲報(bào)警。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)前面對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，該系統(tǒng)硬件的硬件設(shè)計(jì)需要包括四大模塊：STC89C52單片機(jī)控制模塊（STC89C52單片機(jī)、電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、排阻）、霍爾傳感器測(cè)速模塊（霍爾傳感器的接線圖、555芯片原理圖）、1602數(shù)碼顯示模塊（顯示電路原理圖）和蜂鳴報(bào)警器報(bào)警模塊（報(bào)警電

10、路原理圖）。其中主控模塊主要完成外圍硬件的控制以及一些運(yùn)算功能；測(cè)速模塊完成信號(hào)的采樣和整形功能；數(shù)碼顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能；報(bào)警模塊主要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警。硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖3-1所示。圖3-1 硬件設(shè)計(jì)原理圖STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能CMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。采用的是40引腳雙列直插封裝方式。具有看門狗定時(shí)器，三個(gè)16位

11、的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)等標(biāo)準(zhǔn)功能，并且是全雙工串行口。另外還有就是STC89C52可以降到0Hz靜態(tài)邏輯操作，并且能夠完全支持2種軟件而且可以自由的選擇是否在節(jié)電的模式下工作。在空閑的模式下，CPU就會(huì)停止工作，但是能夠保持RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷一直工作下去。掉電保護(hù)模式下，會(huì)把RAM的內(nèi)容保存下來(lái)，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。STC89C52單片機(jī)的外部引腳圖如圖3-2。圖3-2 STC89C52的外形圖Vss：接地端。XTAL1：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。XTAL2：片內(nèi)振蕩電路的輸出端

12、。RST/VPD：復(fù)位輸入/備用電源輸入復(fù)位信號(hào)。ALE：地址鎖存輸出/編程脈沖輸入。PSEN：程序存儲(chǔ)器允許，是讀外部程序存儲(chǔ)器的選用信號(hào)。EA/Vpp：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入/編程電壓輸入。P0口（）：字節(jié)地址80H，位地址80H-87H，它可作為普通的I/O接口，也可作為地址/數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口。P1口（）：字節(jié)地址90H，位地址90H-97H，它8位準(zhǔn)雙向的I/O接口。P2口（）：字節(jié)地址A0H，位地址A0H-A7H。P3口（）：字節(jié)地址B0H，位地址B0H-B7H，P3口除了做一般的I/O接口使用之外，還具有第二功能。P3口在做第二功能時(shí)，只有一個(gè)功能有效，它是一個(gè)準(zhǔn)雙向的、多功能

13、的I/O接口。P3口第二功能的詳細(xì)介紹如表3-1。表3-1 P3口第二功能口線第二功能備注RXD串行輸入TXD串行輸出INT0外部中斷0INT1外部中斷1T0定時(shí)器0T1定時(shí)器1WR寫選通RD讀選通3.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路等部分組成。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)選用的是STC89C52，由電容、晶振、電阻、電源等組成最小系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖如圖3-3所示。圖3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖（1）復(fù)位電路復(fù)位是指單片機(jī)的CPU或系統(tǒng)中其它的部件處于某一確定的初試狀態(tài)，并從這一狀態(tài)開始工作。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或是操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處

14、于鎖死狀態(tài)，為擺脫困境，需要進(jìn)行按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位，原理是當(dāng)電源接通后，上電瞬間RESET引腳獲取高電平，該高電平需要電容充電來(lái)維持，當(dāng)高電平維持在兩個(gè)機(jī)械周期以上則單片機(jī)能被復(fù)位。一般為了能夠可靠復(fù)位，復(fù)位時(shí)間一般在10ms以上，對(duì)于振蕩頻率為12MHZ的復(fù)位電路，本設(shè)計(jì)選擇了典型RC系數(shù)為：C=10uF ，R=10千歐。具體復(fù)位電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3-4所示。圖3-4 復(fù)位電路（2）時(shí)鐘電路晶體振蕩電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號(hào)，從而保證各部分工作的同步。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相反大器，只要在輸入端XTAL1與輸出XTAL2之間掛一個(gè)晶體振蕩器和微調(diào)電容就可以構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定

15、的自激震蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，電容器C1與C2用于穩(wěn)定頻率和快速起振，電容一般在0PF100PF，本設(shè)計(jì)電容為22PF。本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路如圖3-5所示。圖3-5 時(shí)鐘電路3.2 測(cè)速模塊本模塊選擇了霍爾傳感器和555芯片作為測(cè)速器件。在被測(cè)物體上放置磁鋼，被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鋼經(jīng)過霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并輸入到555芯片進(jìn)行信號(hào)的整形，然后送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與判斷。3.2.1 霍爾傳感器簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)選用的A3144E圖3-6 霍爾傳感器的外形圖如圖3-7所示。圖3-7 霍爾傳感器的接線圖3.2.2 霍爾傳感器測(cè)量原理3.2.3 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法n=60/PT (3-1)3.2.

16、4 555芯片555定時(shí)器成本非常的低，性能可靠，并且僅僅需要外部去接幾個(gè)電阻或者電容或者電阻和電容的組合，就能實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生和變換的電路。它內(nèi)部組成是兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3。將555定時(shí)器的閾值輸入端和觸發(fā)輸入端相接就組成了施密特觸發(fā)器，它可以對(duì)霍爾傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行整形，然后再輸出給單片機(jī)的外部中斷口進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以有效減少計(jì)數(shù)干擾。芯片連接圖如圖3-8所示。圖3-8 555芯片原理圖3.3 報(bào)警模塊電磁式蜂鳴器本設(shè)計(jì)中選用電磁式蜂鳴器作為報(bào)警器。電磁式蜂鳴

17、器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。報(bào)警器的外形圖和電路原理圖如圖3-9和圖3-10。圖3-9 電磁式蜂鳴器圖3-10 報(bào)警電路原理圖3.4 顯示模塊顯示電路由LCD和單片機(jī)連接而成，LCD的橫截面好像是很多層三明治重疊在一起的感覺，并且每面最外邊一層是基本透明的玻璃基體，玻璃基體中部應(yīng)該就是薄膜電晶體。通常，LCD后面都有照明燈用來(lái)顯示畫面。一般只要電流沒有什么變動(dòng)，液晶都是在非結(jié)晶的狀態(tài)下的。這時(shí)液晶允許任何光線通過。液晶層受到電壓變化的影響后，液晶僅

18、僅只是允許一定數(shù)量的光線去通過。光線的反射角度也會(huì)嚴(yán)格按照液晶控制。當(dāng)液晶的供電電壓一旦發(fā)生變化時(shí)，液晶就會(huì)同時(shí)發(fā)生變形，所以光線的折射角度就會(huì)有所不同，從而就會(huì)使色彩去發(fā)生一定的變化。一個(gè)完完全全的TFT顯示屏是由很多像素組成的，每個(gè)像素像是一個(gè)能夠打開和關(guān)閉的晶體管。這樣就可以控制TFT顯示屏的分辨率。本設(shè)計(jì)采用的仿真元件是LM016L，它有十四個(gè)管腳，下面表3-2是各管腳的具體介紹。表3-2 1602管腳介紹管腳名稱備注VSS0VVDDVEERS H/L HH：數(shù)據(jù)線上為數(shù)據(jù)信號(hào)；L：數(shù)據(jù)線上為指令信號(hào)RW H/L HH：讀數(shù)據(jù)模式；L：寫數(shù)據(jù)模式E H/L使能信號(hào)端DB0-DB7數(shù)據(jù)線

19、在本設(shè)計(jì)中，分別將1602顯示屏的RS、RW、E管腳接單片機(jī)的、管腳；數(shù)據(jù)端接在單片機(jī)的P0口。具體連接如圖3-11所示。圖3-11 顯示電路原理圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)通過軟件控制單片機(jī)的功能是單片機(jī)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，程序的設(shè)計(jì)要考慮合理性和可讀性，遵循模塊化設(shè)計(jì)的原則，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。模塊化設(shè)計(jì)使程序的可讀性好、修改及完善方便。軟件設(shè)計(jì)總體分為三部分，分別是傳感器模塊設(shè)計(jì)、顯示模塊設(shè)計(jì)和系統(tǒng)整體流程。4.1 傳感器模塊設(shè)計(jì)先進(jìn)行初始化設(shè)置各定時(shí)器的初值，然后判斷是不是開始用系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。如果是，就啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行開始測(cè)量。如果不是就等待系統(tǒng)的啟動(dòng)。啟動(dòng)系統(tǒng)后，霍爾傳感器檢測(cè)脈沖到來(lái)以后，就接

20、著啟動(dòng)外部中斷指令，每次過來(lái)一個(gè)脈沖就中斷一次，然后記錄脈沖的個(gè)數(shù)。同時(shí)啟動(dòng)T0定時(shí)器工作，每1秒定時(shí)中斷一次，讀取最后記錄的脈沖的個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)值就是電機(jī)的轉(zhuǎn)速。然后接著進(jìn)行數(shù)值的判斷，若計(jì)算出的數(shù)值高于120km/h（33則自動(dòng)報(bào)警并返回初始化階段，否則就進(jìn)行正常顯示。如圖4-1所示。是開始初始化是否啟動(dòng)等待中斷555信號(hào)整形顯示處理達(dá)到報(bào)警值否否是圖4-1 傳感器流程圖4.2 顯示模塊設(shè)計(jì)流程圖如圖4-2。開始1602初始化將要顯示的入棧保護(hù)鍵值轉(zhuǎn)化為ASCII碼，存入寄存器1602液晶寫命令結(jié)束顯示圖4-2 顯示模塊流程圖4.3 系統(tǒng)整體流程對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，主要是由上面?zhèn)鞲衅髂K和顯示模塊

21、組成，系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行離不開每個(gè)模塊的工作。所以，一個(gè)系統(tǒng)都是由許多個(gè)小系統(tǒng)構(gòu)成的，小系統(tǒng)之間的連帶工作就使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)，整個(gè)系統(tǒng)的流程圖如圖4-3所示。開始初始化555信號(hào)整形等待中斷是否啟動(dòng)達(dá)到峰值顯示處理否是是否是圖4-3 系統(tǒng)整體流程圖5 系統(tǒng)仿真和測(cè)試5.1 硬件仿真設(shè)計(jì)5.1.1 仿真軟件的介紹Proteus ISISProteus是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的多功能EDA軟件。(該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。它是一個(gè)基于ProSPICE混合模型反震器的完整的嵌入式統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，主要由兩部分構(gòu)成：分別是Proteu

22、s ISIS和Proteus ARES。Proteus ISIS可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路。該軟件有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1） 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相互結(jié)合。（2）完善的電路仿真功能(Prospice)和獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能(VSM)，支持當(dāng)前的大部分的單片機(jī)類型的系統(tǒng)的仿真，并且具有軟件調(diào)試的功能，同時(shí)也能夠支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，例如Keil uVision4等軟件。（3） 智能原理圖設(shè)計(jì)(ISIS)，具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能；（4） 實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。原理圖到PCB的快速通道：原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完

23、整設(shè)計(jì)。5.1.2 硬件仿真過程（1）雙擊桌面上的ISIS 7 Professional圖標(biāo)，打開軟件進(jìn)入Proteus ISIS集成環(huán)境，可以看到其工作界面，如圖5-1所示。圖5-1 Proteus ISIS工作界面（2）單擊對(duì)象選擇器端左側(cè)“P”按鈕，選擇所需要的仿真元件，如圖5-2所示。圖5-2 查找所需元件界面（3）根據(jù)本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分析畫出仿真電路原理圖，如圖5-3所示。圖5-3仿真電路原理圖5.2 軟件仿真設(shè)計(jì)5.2.1 程序編輯軟件描述Keil uVision4 C51單片機(jī)雖然功能很強(qiáng)，但只是一個(gè)芯片，既沒有鍵盤也沒有任何系統(tǒng)開發(fā)軟件（如編輯、匯編、調(diào)試程序等）。本次設(shè)計(jì)中使用的

24、是Keil Vision4軟件，進(jìn)入Keil Vision4后的編輯界面如下圖所示。在編輯區(qū)編輯所要實(shí)現(xiàn)的功能程序。圖5-4 Keil Vision4編輯界面5.2.2 軟件仿真結(jié)果按照流程原理圖設(shè)計(jì)并編寫能實(shí)現(xiàn)自己所需功能的程序，總體程序如附錄所示，編寫后，在Keil Vision4中建立一個(gè)新工程，添加已經(jīng)編好的程序，在編輯界面中編譯。圖5-5 程序編譯結(jié)果顯示本設(shè)計(jì)使用的就是這種語(yǔ)言，遵循自頂向下的編輯原則進(jìn)行程序的編寫。5.3 硬件電路顯示結(jié)果在Proteus ISIS中連接好所需的電路原理圖，將在Keil中生成的.hex文件加入已連接好的系統(tǒng)電路圖中運(yùn)行，可達(dá)到預(yù)期結(jié)果。因?yàn)榛魻栐?/p>

25、是個(gè)感應(yīng)器，用它來(lái)感應(yīng)汽車車輪的轉(zhuǎn)速，但是霍爾傳感器在Proteus ISIS中找不到對(duì)應(yīng)仿真器件，因此用幾個(gè)不同頻率的信號(hào)源來(lái)替代外部感應(yīng)源對(duì)霍爾傳感器的感應(yīng)結(jié)果，信號(hào)源的頻率不同，就會(huì)得到不同的速度顯示結(jié)果。點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕，可觀察到1602液晶點(diǎn)亮，在程序里預(yù)置的極限值是120km/h（33，所以當(dāng)設(shè)置的輸入頻率為800Hz或者z時(shí)，處于不超速狀態(tài)，電路顯示結(jié)果如圖5-6所示。圖5-6 不超速狀態(tài)結(jié)果顯示通過改變輸入脈沖的頻率為Hz或者時(shí)，此時(shí)處于超速狀態(tài)，蜂鳴器響。結(jié)果如圖5-7所示。圖5-7 超速狀態(tài)結(jié)果顯示結(jié)論該課題設(shè)計(jì)需要完成的任務(wù)是開發(fā)一個(gè)以STC89C52單片機(jī)為核心的汽車超

26、速報(bào)警器。它主要分為硬件部分和軟件部分的設(shè)計(jì)。硬件部分著重考慮了硬件電路的簡(jiǎn)單性，所以在設(shè)計(jì)的過程中我盡可能的簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件部分采用C語(yǔ)言編寫，采用了模塊化設(shè)計(jì)思想，程序的可讀性強(qiáng)。通過軟件仿真、測(cè)試驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。通過自己的努力和老師的幫助，此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)大致基本完成了這些功能：在汽車行駛過程中，霍爾傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)動(dòng)車輛的行駛速度并在LCD顯示屏上顯示，當(dāng)所測(cè)速度超過了最高值，就會(huì)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警以提示駕駛員減速行駛。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，成本低，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以進(jìn)一步的保障駕駛?cè)藛T開車期間的安全問題。參考文獻(xiàn)1 李朝青編著. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)（

27、第3版). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.2 謝維成，楊加國(guó)主編. 單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2006.3 胡偉，季曉衡編著. 單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例. 北京：人民郵電出版社，2003.4 周立功等編著. 增強(qiáng)型80C51單片機(jī)速成與實(shí)戰(zhàn). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.5 譚浩強(qiáng)編著. C程序設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，1999.6 李建忠編著. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.7 吳黎明主編. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù). 北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2005.8 何橋主編. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：中國(guó)鐵道出版社

28、, 2004.附錄I 程序代碼#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P20;sbit rw=P21;sbit en=P22;sbit jiasu=P32;sbit jiansu=P33;uint speed;uint hspeed=1200;uchar test=1;/自檢模式uchar normal=0;/正常模式uchar nor_speed;/不超速情況uchar exc_speed;/超速情況uchar cnt_ovtime;/單位時(shí)間內(nèi)計(jì)時(shí)器溢出次數(shù)uint

29、 data dis4=0;/存放速度個(gè)，十，百，還有小數(shù)點(diǎn)后一位，還有個(gè)中間變量uint data dis14=0;void delay_ms(uint i)uint j;while(i-) for(j=0;j<125;j+); /初始化定時(shí)器T0void init_timer0()/定時(shí)10毫秒TMOD=0x01;TH0=0xd8;TL0=0xf0;ET0=1;EA=1;TR0=1;/初始化定時(shí)器T1void init_timer1()TMOD=0x51;TH1=0x00;TL1=0x00;ET1=1;EA=1;TR1=1;void it_timer0() interrupt 1 uc

30、har counter;/TF0=0;TH0=0xd8;TL0=0xf0;counter+;if(counter=100) speed=(TH1*256+TL1+65536*cnt_ovtime)/8*3.14*0.6146*3.6;/提取脈沖數(shù)，并通過計(jì)算轉(zhuǎn)換一個(gè)速度 if(speed>=hspeed) exc_speed=1;/速度大于120，標(biāo)志為超速 nor_speed=0;else nor_speed=1; exc_speed=0;TH1=0;TL1=0;counter=0;cnt_ovtime=0; void it_timer1() interrupt 3/TF1=0;cnt

31、_ovtime+;void ext0_init()IT0=0;EX0=1;EA=1;void ext1_init()IT1=0;EX1=1;EA=1;void check_busy()en=0;P1=0xff;rs=0;rw=1;en=1;while(P0&0x80);en=0;void write_com(uchar com)/寫指令check_busy();rs=0;rw=0;en=1;P1=com;delay_ms(1);en=0;void write_dat(uchar dat)/寫數(shù)據(jù)check_busy();rs=1;rw=0;en=1;P1=dat;delay_ms(1)

32、;en=0;void lcd_clear()/清屏write_com(0x01);delay_ms(5);void lcd_string(uchar x,uchar y,uchar *str)/寫字符串if(!y) write_com(0x80+x); else write_com(0xc0+x); while(*str) write_dat(*str);str+; void lcd_char(uchar x,uchar y,uchar Dat)/寫字符if(!y) write_com(0x80+x); else write_com(0xc0+x); write_dat(Dat);void l

33、cd_init()write_com(0x38);delay_ms(5);write_com(0x38);delay_ms(5);write_com(0x38);delay_ms(5);write_com(0x08);write_com(0x06);write_com(0x01);delay_ms(5);write_com(0x0c);main()lcd_init();/初始化LCDlcd_clear();/清屏init_timer0();/初始化定時(shí)器init_timer1();/初始化計(jì)數(shù)器ext0_init();ext1_init();jiasu=1;jiansu=1;if(test)/

34、檢測(cè)模式 P2|=0x70;/綠燈亮，紅燈亮，蜂鳴器響 lcd_string(0,0,"Life's precious!"); lcd_string(0,1,"Safe Driving!"); delay_ms(2000); P2&=0x70;/燈滅，蜂鳴器不響 lcd_init(); test=0; normal=1; delay_ms(1000);if(normal) while(1) if(nor_speed) P2|=0x10;/綠燈亮 P2&=0x60;/紅燈不亮，蜂鳴器滅 lcd_string(0,0,"Sp

35、eed:"); dis3=speed/1000; dis2=speed%1000/100; dis1=speed%1000%100/10; dis0=speed%1000%100%10; if(dis3!=0) lcd_char(6,0,dis3+0x30); else lcd_char(6,0,0xa0); lcd_char(7,0,dis2+0x30); lcd_char(8,0,dis1+0x30); lcd_char(10,0,dis0+0x30); lcd_string(9,0,"."); lcd_string(11,0,"km/h"

36、); lcd_string(0,1,"Status:Normal"); if(exc_speed) lcd_string(0,0,"Speed:"); dis3=speed/1000; dis2=speed%1000/100; dis1=speed%1000%100/10; dis0=speed%1000%100%10; if(dis3!=0) lcd_char(6,0,dis3+0x30); else lcd_char(6,0,0xa0); lcd_char(7,0,dis2+0x30); lcd_char(8,0,dis1+0x30); lcd_char(10,0,dis0+0x30); lcd_string(9,0,"."); lcd_string(11,0,"km/h"); lcd_string(0,1,"Status:Speeding!"); P2&=0x10;/綠燈不亮 P2|=0x60;/紅燈亮，蜂鳴器響 delay_ms(500); lcd_string(0,1," WARNING