基于單片機的超速報警設(shè)計

中文題目：基于單片機的超速報警設(shè)計英文題目：TheDesignoftheIntelligentAlarmSysteminControllingtheAutomobileSpeed專業(yè)班級09電信一班提交日期2013年5月15日摘要隨著時代的發(fā)展和科技的進步，人類的交通工具有了巨大的變化，但同時，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)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，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的重大后果。對此，本設(shè)計通過顯示模塊，語音模塊，按鍵模塊，測速模塊，幾個部分來進行檢測速度進行超速報警。關(guān)鍵詞:語音提示測速單片機TheDesignoftheIntelligentAlarmSysteminControllingtheAutomobileSpeedAbstractwiththedevelopmentofTheTimesandtheprogressofscienceandtechnology，humanmeansoftransportationhaschangedalot，atthesametime，thesecurityriskisincreasing.numberofcasualtiescausedbyallkindsoftrafficaccidentseveryyear,thatCausedgreateconomiclosses.accordingtothestatistics,themaincauseoftrafficaccidentisduetoman-madeoverloadingandspeeding,whilethelatteristherandomnessisverylarge,makespeopleoftenignorethehigh-speedbringsseriousconsequences.so,thisdesignbydisplayingmodule,voicemodule,keysmodule,logmodule,partsforoverspeedalarmtestingspeed.Keywordssinglechipspeedvoicelight目錄TOC\o"1-3"\h\u256771緒論 1249571.1語音超速報警設(shè)計的背景及研究意義 1169641.2設(shè)計要求 1137211.3方法選擇 2324012語音報警器的確立 3202092.1語音報警器的選擇 3244192.3語音報警模塊ISD1820使用說明 5243292.3.1簡要說明： 5276703.1傳感器選擇 710583.2光電模塊特點 953344顯示模塊 10217304.28位LED顯示驅(qū)動器概述 1120984.3管腳配置 12302354.3.1功能特點 12118485.系統(tǒng)硬件設(shè)計 13296205.1系統(tǒng)總體方框圖 13160045.1.2光電耦合器部分 1476935.2電路的連接 15194475.2.1測速傳感器與單片機連接 15305495.2.2單片機與報警器連接 15178815.2.3單片機與顯示電路連接 16226905.2.4單片機與按鍵電路的連接 1653036.系統(tǒng)軟件設(shè)計 17299106.1系統(tǒng)流程圖 175926.2主程序 19203676.4按鍵掃描程序詳解 2018746附件： 221緒論1.1超速報警設(shè)計的背景及研究意義隨著汽車的發(fā)展,同時也造成了巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，造成各種交通事故的主要原因是車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這種情況。針對這種狀況，開發(fā)具有智能決策模塊的汽車速度報警控制系統(tǒng)對自動駕駛顯得極為重要。因此，大力研究開發(fā)如汽車防撞裝置等主動式汽車輔助安全裝置,減少駕駛員的負擔和判斷錯誤,對于提高交通安全將起到重要作用。設(shè)計限速路段超速自動提示和報警系統(tǒng)主要是為了防止司機在一些繁華人多車多路段超速駕駛。交通事故往往發(fā)生在一些人流動大，車多的地方，司機有意無意的超速是引發(fā)交通事故的最大因素。裝有本系統(tǒng)的汽車能夠有效地在裝有無線發(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。首先車主不知道該路段的最高限制速度，而開車過快所造成的交通事故；其次車主醉酒駕駛無意超速所引起的交通事故；最后車主有意開快車所造成交通事故。我們設(shè)計的限速路段超速自動提示和報警系統(tǒng)與安全氣囊等設(shè)施相比，更為主動有效，將可能產(chǎn)生的交通事故防患于未燃，它與警察用的雷達測速等防止司機超速裝置相比，顯得實用有效，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，主動有效地限制車速。使用車速報警器可以減少財產(chǎn)損失，甚至是生命損失。汽車報警器具有實用性，易操做性，便于維修的優(yōu)點，因此被廣泛采用與應用。本著人性化及其適應性強的思路，實現(xiàn)設(shè)定最高速度可以隨時修改，語音報警等特點，在車輛行駛過程中，該系統(tǒng)通過速度傳感器時刻監(jiān)測機動車輛，并通過數(shù)碼管顯示車輛的實際車速。當車輛速度超過駕駛員設(shè)置的最高速度時，語音提示，彩色LED燈點亮，提醒駕駛員減速慢行。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，使用方便，可維護性強，適用于多種機動車中。1.2設(shè)計要求我們要求設(shè)計一個實現(xiàn)速度檢測，并可以實現(xiàn)超速語音報警的單片機最小系統(tǒng),實現(xiàn)車輛實時速度檢測，并實現(xiàn)速度顯示，并當達到所設(shè)定的速度上限時并報警，以進行對駕駛員進行提醒，預防事故發(fā)生。首先要進行系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，在設(shè)計中一般應考慮以下幾點：(1)遵循從大到小的原則。在過程中，應遵循從整體到局部的設(shè)計原則，把復雜難處理的問題分為若干個部分進行解決，最后再進行整合，可以大大降低解決方案的難度。(2)遵循經(jīng)濟實惠的原則。為了獲得較高的性能價格比，設(shè)計時不應采用電路設(shè)計復雜，元器件造價高的方案。在滿足性能指針的前提下，應盡可能采用簡單的方案，并且采用參數(shù)接近且造價相對較低的元器件，因為方案簡單意味著所用的元器件少，可靠性高，而且比較經(jīng)濟。(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艿母怕时硎就猓€可以用平均無故障時間、故障率、失效率或平均壽命等來表示。(4)操作和維護要求。在車速報警系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計時，應當考慮操作方便，盡量降低維修時的技術(shù)要求，最好是將系統(tǒng)進行模塊化，最終可以達到維修時的檢測更換方便，使得推廣性大大的提高，為了普及創(chuàng)造好的前提條件。1.3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控制報警輸出，這種方法其原理非常的簡單，而且很容易實現(xiàn)。但是精度比較低，實現(xiàn)較為困難難，而且造價高，不易實現(xiàn)推廣。此方法是模擬電路，特別是運放和比較器。方法二：采用車載GPS系統(tǒng)，可以精確實現(xiàn)定位測速，但是元器件造價高，成本昂貴。綜合評價價格昂貴。不符合我們設(shè)計的要求。方法三：采用嵌入式車載限速裝置，在設(shè)計汽車時就已經(jīng)考慮并在制造時嵌入整車電子控制系統(tǒng)中。傳感器將車速轉(zhuǎn)化為脈沖信號，傳入單片機，單片機將輸入的一定值的脈沖轉(zhuǎn)換為對應的速度值。此方法的應用率較為低，僅僅是應用于較為高端的車型中，鑒于此為在用汽車設(shè)計一種外裝式汽車超速語音報警器有著巨大的市場需求。嵌入式車速因此，經(jīng)過反復的考慮和實踐，我們選擇方法三。運用單片機實現(xiàn)車輛超速報警。2語音報警器的確立2.1語音報警器的選擇隨著當今的電子產(chǎn)業(yè)的日趨成熟，，語音報警的電路有著許許多多的成熟設(shè)計，完全可以采用電子元器件進行仿制焊接，但是人工操作難度大，可維護性差，不符合本系統(tǒng)耐用，穩(wěn)定，可維護性強的特點。故我選用現(xiàn)在設(shè)計成熟的語音模塊，此模塊具有穩(wěn)定性強，可維護性好，工藝成熟的特點，對整個系統(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ISD公司于2001年最新推出一種單片8～20秒單段語音錄放電路ISD1810，它的基本結(jié)構(gòu)與ISD1110、1420完全相同，采用CMO圖2.1ISD1820語音模塊S技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，話筒前置放大，自動增益控制，防混淆濾波器，揚聲器驅(qū)動及FLASH陣列。2.2語音報警模塊ISD1820的工作原理2.2.1語音模塊主要芯片部分引腳描述圖2.2管腳排列圖

1.話筒參考(MICREF)此端是前置放大器的反向輸入。當以差分形式連接話筒時，可減小噪聲，提高共模抑制比。

2.自動增益控制(AGC)AGC動態(tài)調(diào)整前置增益以補償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量(從耳語到喧囂聲)時失真都能保持最小。通常4.7uF的電容器在多數(shù)場合下可獲得滿意的效果。

3.喇叭輸出(SP+,SP-)這對輸出端可直接驅(qū)動8Ω以上的喇叭。單端使用時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-之間通過內(nèi)部的50KΩ的電阻連接，不放音時為懸空狀態(tài)。

4.外部時鐘(XCLK)此端內(nèi)部有下拉元件，只為測試用，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間。

6.直通模式(FT)此端允許接在MIC輸入端的外部語音信號經(jīng)過芯片內(nèi)部的AGC電路、濾波器和喇叭驅(qū)動器而直接到達喇叭輸出端。平時FT端為低，要實現(xiàn)直通功能，需將FT端接高電平，同時REC、PLAYE和PLAYL保持低。圖2.3純放音電路7.PLAYE端接上單片機的輸出端口，上升沿觸發(fā)發(fā)音放音完畢LED發(fā)光8.ROSC的電阻決定放音時間圖2.4錄放音電路2.3語音報警模塊ISD1820使用說明 2.3.1簡要說明：1、模塊尺寸：50MM*40MM*15MM2、主芯片：ISD18203、正常工作電壓：直流3~5V4、主要特點1）可用作喊話器模塊2）帶循環(huán)播放，點動播放，單遍播放功能3）本模塊可直接驅(qū)動8歐0.5W小喇叭4）使用方便的10秒語音錄放5）高質(zhì)量、自然的語音還原2.3.2板載資源簡介：1、模塊內(nèi)嵌的獨立按鍵：A.PALYL鍵：當按下該鍵后模塊通過喇叭播放已存的錄音，當松開按鍵后播音停止；B.REC鍵：當按下該按鍵后然后對準咪頭喊話即可錄音；C.PALYE鍵：當按下該鍵后模塊通過喇叭完整播放已存的錄音；2、模塊自鎖按鍵：A.FT（直通）鍵：當按下該鍵后對準咪頭講話可通過喇叭將聲音直接播出。B.PALYE(循環(huán)播放)鍵：當按下該鍵后模塊通過喇叭循環(huán)播放已存的錄音；芯片排針：排針所引出的即為各個功能按鍵的引腳，我們可以自行通過杜邦線接到51單片機來控制錄音/播音操作。4、指示燈：按住REC鍵錄音時改燈會亮。5、話筒：語音輸入作用。三、使用說明：工作的電源電壓3-5V，在錄放模式下，按住REC不放即是錄音，RECLED燈會亮起，錄音在松開按鍵時就停止，放音有三種情況：圖2.5語音模塊實物圖1、單通播放，按PALYE鍵一下即將全段語音放出，除非斷電或語音結(jié)束不能停止放音；2、點動播放，按住PALYL鍵時即放音，松開按鍵即停止；3、循環(huán)播放，置循環(huán)放音開關(guān)閉合，按動自鎖按鍵PALYE（循環(huán)播放）鍵即開始循環(huán)放音，只能斷電才能停止。在直通模式下，直通開關(guān)閉合，對話筒說話會從喇叭里擴音播放出來，構(gòu)成喊話器功能，由于該模式下的話筒放大同時經(jīng)過AGC自動增益調(diào)節(jié)和帶通濾波器，其音質(zhì)比通常的話筒放大器要好很多，而且不會出現(xiàn)喇叭過載的情況。如果用戶不需要直通模式，而且對電路的靜態(tài)耗電有要求，就可以改變話筒的接入方式，將話筒下端的偏置電阻接到RECLED端，這樣，在平時由于RECLED端為高電平話筒沒有電壓電流，整個電路的耗電幾乎為零。但這種方式下直通模式不能工作。如果用戶只需要電路做放音用，可以在芯片錄好音測試無誤后，將芯片的REC端長期接低電平。取消REC按鍵，這樣可以防止意外抹掉3傳感器的確立3.1傳感器選擇方案一、光電傳感器。光電傳感器是應用非常廣泛的一種器件，基本原理就是當發(fā)射管光照射到接收管時，接收管導通，沒有光照則關(guān)斷。以我們使用的這個光電感應器為例子，如圖3-1所示，當障礙物物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時，那么開關(guān)管關(guān)斷，否則打開。為此可以我們可以來制作一個遮光葉片如圖3-2所示，安裝在汽車的轉(zhuǎn)軸上，當扇葉經(jīng)過時，可以使得光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號。當葉片數(shù)較多時，旋轉(zhuǎn)一周的時候我們可以獲得多個脈沖信號。以此來進行技術(shù)來實現(xiàn)速度換算。圖3-1光電傳感器的原理圖圖3-2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?、聚磁環(huán)、霍爾器件、（次級線圈）和放大電路等組成。圖3-4霍爾元件只要在非磁性材料的圓盤邊上貼上一塊磁鋼，然后霍爾傳感器放在很接近圓盤邊緣處，接著圓盤旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就可以輸出一個脈沖，從而可測出轉(zhuǎn)數(shù)（計數(shù)器），若接入頻率計，便可測出轉(zhuǎn)速。如果把開關(guān)型霍爾傳感器按預定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當裝在運動車輛上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。方案三、光電編碼器這是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，是目前應用最多的傳感器。一般的光電編碼器主要由光柵盤和光電探測裝置組成。在伺服系統(tǒng)中，由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)．經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號。通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。如圖3-3所示，是一種光電編碼器的實物圖形。將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在車軸上，這樣每當車輪轉(zhuǎn)過一定的距離編碼器就會發(fā)出一個脈沖。利用脈沖數(shù)對里程進行測量。圖3-3

光電編碼器光但是基于綜合考慮本測速系統(tǒng)采用方案一。3.2光電模塊特點模塊特色：

1、使用進口槽型光耦傳感器

2、槽寬度5mm。3、有遮擋，輸出高電平；無遮擋，輸出低電平。

4、比較器輸出，信號干凈，波形好，驅(qū)動能力強，超過15mA。

5、工作電壓3.3V-5V

6、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：3.2cmx1.4cm

10、使用寬電壓LM393比較器光電模塊使用說明：1.模塊槽中無遮擋時，接收管導通，模塊DO輸出低電平，遮擋時，DO輸出高電平；2.模塊DO可與繼電器相連，組成限位開關(guān)等功能，也可以與有源蜂鳴器模塊相連，組成報警器。圖3.5光電測速模塊電路圖4顯示模塊4.1方案選擇單片機系統(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。在這里由于單片機測速系統(tǒng)比較簡單，所以只考慮LED靜態(tài)、動態(tài)顯示器和LCD顯示器。LED顯示器工作方式有兩種靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。方案一LED靜態(tài)顯示器。靜態(tài)顯示的特點是每個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示字形碼。當送入一次字形碼后，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)點是占用CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。方案二、LED動態(tài)顯示器。動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。這樣一來，就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(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應略小于靜態(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；通電時排列變得有序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過，說簡單點就是讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。LCD的好處有：與CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點主要包括零輻射、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面的對比度和色彩表現(xiàn)力，同時具有節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點，勢必成為未來電子顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢。LED技術(shù)具有非常明顯的三大優(yōu)勢。第一，它顯示的色彩更加豐富，色彩數(shù)量可超過目前傳統(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面亮度進行主動調(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

硬件電路比較復雜，成本較高，另外電動車速度是不斷變化的，明顯用靜態(tài)LED不合適。所以我們在這個系統(tǒng)中采用動態(tài)LED。4.28位LED顯示驅(qū)動器概述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，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED。其上包括一個片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動器，而且還有一個8*8的靜態(tài)RAM用來存儲每一個數(shù)據(jù)。只有一個外部寄存器用來設(shè)置各個LED的段電流。MAX7221與SPI?、QSPI?以及MICROWIRE?相兼容，同時它有限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動來減少EMI（電磁干擾）。一個方便的四線串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。每個數(shù)據(jù)可以尋址在更新時不需要改寫所有的顯示。MAX7219/MAX7221同樣允許用戶對每一個數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。整個設(shè)備包含一個150μA的低功耗關(guān)閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個掃描限制寄存器允許用戶顯示1-8位數(shù)據(jù)，還有一個讓所有LED發(fā)光的檢測模式。4.3管腳配置4.3.1功能特點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4.限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動來減少EMI（MAX7221）5.SPI,QSPI,MICROWIRE串行接口（MAX7221）6.10MHz連續(xù)串行口7.獨立的LED段控制8.數(shù)字的譯碼與非譯碼選擇9.150μA的低功耗關(guān)閉模式1024腳的DIP和SO封裝圖4.1芯片MAX7219的管腳分布5.系統(tǒng)硬件設(shè)計5.1系統(tǒng)總體方框圖顯示實時速度值及其相關(guān)數(shù)值顯示實時速度值及其相關(guān)數(shù)值語音報警模塊51單片機按鍵單位測速傳感器數(shù)碼管顯示單位語音報警模塊51單片機按鍵單位測速傳感器數(shù)碼管顯示單位檢測速度值進行反饋設(shè)置上限速度，重置開關(guān)檢測速度值進行反饋設(shè)置上限速度，重置開關(guān)錄音播放觸動報警錄音播放觸動報警圖5.1超速報警系統(tǒng)總框圖汽車超速報警器的硬件設(shè)計將車速傳感器產(chǎn)生的車速信號送入單片機進行記數(shù)。然后跟預設(shè)上限速度值進行比較，如若超出則進行超速語音報警。系統(tǒng)以5l單片機為核心，由電源部分、語音部分、測速部分和按鍵部分，顯示部分組成。5.1.1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部分組成的，調(diào)整電路和保護電路，啟動電路、基準電壓電路、采樣比較放大電路等等。圖5.2電源穩(wěn)壓部分其中電源中的電容用來用來消除因為用電線太長而產(chǎn)生的電感效應，用此來防止產(chǎn)生自激振蕩效應，如果用線的長度不長時可以不使用，但是為了穩(wěn)定，還是使用穩(wěn)壓模塊來進行配置，一般電容的容量一般在0.1～0.33μF。用來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發(fā)生變化時也可以來穩(wěn)定輸出端信號的穩(wěn)定。當電路的輸入端電壓輸出大于5V時，輸出端可以輸出穩(wěn)定的5V電壓，以保障電路的穩(wěn)定。保持電路的正常運行。5.1.2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^光電轉(zhuǎn)換來完成，由發(fā)光源頭和感光器組成。車速傳感器信號位于高電平時，則觸動發(fā)光源發(fā)光并使得受光器導通，則受光器輸出端會產(chǎn)生與車的速度傳感器頻率一致的電壓信號。采用光電耦合器來傳輸車速信號的最終目的是為了隔離車速傳感器與單片機的直接聯(lián)系，這樣子的好處是可以用來消除車速傳感器信號等外部型號對單片機的不好影響。圖5.3信號耦合電路5.2電路的連接5.2.1測速傳感器與單片機連接圖5.4速度傳感器與51單片機連接5.2.2單片機與報警器連接圖5-5語音報警報警電路（喇叭部分代表語音模塊）報警模塊主要負責語音的報警和燈光報警，報警的電路主要是由兩個小部分組成，一個是語音模塊一個是蜂鳴器模塊，通過這兩個模塊來組成語音報警模塊，當速度正常時，綠燈點亮，不觸動勁爆報警。當速度大于原先設(shè)定速度的時候單片機的P2.7，P1.7口輸出高電平,觸動紅燈，將其點亮，并且綠燈熄滅。P2.7這個時候則是高電平，同時就將三極管的發(fā)射極導通，實現(xiàn)語音報警。5.2.3單片機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，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED。其上包括一個片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動器，而且還有一個8*8的靜態(tài)RAM用來存儲每一個數(shù)據(jù)。圖5.6顯示電路連接圖單片機中計數(shù)器可以統(tǒng)計輸入端口輸入的脈沖的數(shù)量，并可以用來統(tǒng)計1s內(nèi)安裝在車軸上的葉片的轉(zhuǎn)動次數(shù)，本電路采用兩片十進制計數(shù)器組成模值為100的計數(shù)器。鎖存器的作用是在1s信號結(jié)束后將計數(shù)器的狀態(tài)鎖存并送至譯碼顯示器，直到新的信號到來為止，以保證顯示器顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定。選用這個鎖存器可以完成上述功能，當時鐘脈沖的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D，從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)不變，所以在計數(shù)期間內(nèi)，計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器。5.2.4單片機與按鍵電路的連接本設(shè)計為了能夠設(shè)置報警速度，故設(shè)計了按鍵電路，用來實現(xiàn)復位，及其設(shè)定上限速度值，將單片機的P2.3、P2.4、P2.5、P2.6口分別與K0、K1、K2、K3相連。當按鍵按下去，產(chǎn)生低電平，并且傳送單片機。如下圖：圖5.751單片機與按鍵電路部分的連接圖示6.系統(tǒng)軟件設(shè)計6.1系統(tǒng)流程圖基于單片機的超速報警器的程序流程圖如圖所示。51芯片中的編程采用C語言，用單片機的T1作為定時器，預設(shè)的定時時間為1S。由于單片機最大允許時間只有65S，所以需擴展定時時間。有硬件擴展和軟件擴展兩種方式，但是本文采用后者。從中設(shè)定T0定時時間為50ms，只要定時時間一到，那么溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中，不斷對中斷次數(shù)寄存器加1，直至重復定時中斷20次，時間為1s。1s定時時間到，讀取定時器T1的數(shù)據(jù)(P3.5引腳)，也就是輸入的脈沖數(shù)，為實時車速的頻率值。將該頻率值與單片機內(nèi)部的預設(shè)值進行相應比較，因此來判定是否超速。開始初始化開始初始化初始化定時器關(guān)中斷按鍵輸入預設(shè)速度值Vm語音報警程序結(jié)束數(shù)碼管顯示計算車速開中斷接收傳感信號V>VmYN圖6.1系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖本主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、各個子程序調(diào)用以及顯示、語音聲光等功能。數(shù)據(jù)處理子程序是用來檢測車輛速度大小值這個過程是要通過程序的換算來的，以此為報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實現(xiàn)數(shù)值的輸入；報警子程序主要實現(xiàn)在車輛超速行駛狀態(tài)下發(fā)出報警信號，包括語音輸出的程序和LED等的閃爍程序；數(shù)碼管顯示程序采用數(shù)字化顯示實時檢測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LED進行動態(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。6.2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。主程序中應該包含單片機初始化，初始化，數(shù)據(jù)、地址模塊，顯示測量速度，顯示設(shè)定的初始速度，報警等單元。圖6.2主程序流程圖6.351單片機的初始化程序單片機初始化，我們先來寫TCON的控制字，首先將EA位置為0，然后屏蔽所有的中斷請求。然后來設(shè)定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON。TCON用于控制T0、T1的啟動和停止。接著我選擇電平觸發(fā)方式，所以IT=0，其中最位D0應該設(shè)為0；IE0為外部中斷請求0的中斷請求標志位，在每個機器周期的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是對外部中斷1設(shè)定的，與外部中斷0一樣都設(shè)為0。當啟動T0計數(shù)后，定時器/計數(shù)器T0從初值開始加1計數(shù)當最高位產(chǎn)生溢出時，由硬件使TF0置“1”，向CPU申請中斷。CPU響應TF0中斷時，TF0自動清“0”，TF0也可由軟件清“0”，我們將其D5設(shè)為0。同理D7=0。故TCON狀態(tài)字設(shè)為0x00。特殊功能計數(shù)器TMOD用于選擇定時器/計數(shù)器T0、T1的工作模式和工作方式，接下來我們來寫TMOD的狀態(tài)字。TMOD高4位控制T1方式，最高位D7為門控位，當其為0時，金庸運行控制位TRx（x=0,1）來控制定時器/計數(shù)器計數(shù)。將其設(shè)定為方式1，16位定時計數(shù)器/計數(shù)器，故D5,D4設(shè)定為0和1。將T1設(shè)定為計數(shù)器，故D6=1。同理，T0工作在方式1下，T0為定時器模式。故其狀態(tài)字設(shè)為0x51。將定時器/計數(shù)器寫好初值后，將TR0，TR1置為1，均打開，寫中斷允許寄存器IE將其最高位D7設(shè)為1，允許所有的中斷請求，允許T1，T0溢出中斷，故D3，D1均寫。6.4按鍵掃描程序詳解圖6.3按鍵掃描流程圖首先先檢測按鍵K1是不是處于低電平狀態(tài)（即按下），若沒有檢測到，運行延遲程序并且等待其輸入端輸入數(shù)據(jù)；接著，在進行檢測按鍵K2是否按下，以此類推來進行檢測按鍵K3，通過循環(huán)掃描來確定，通過此種情況就可以設(shè)定其系統(tǒng)中設(shè)定的報警速度值。7實驗結(jié)果本文設(shè)計的一個基于單片機的超速報警設(shè)計系統(tǒng)，能夠在日常條件下安置在車輛或者是任何行進物體內(nèi)進行速度檢測和超速報警，具有系統(tǒng)模塊化，結(jié)構(gòu)清晰，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低的特點。面對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)時非常具有重要的現(xiàn)實應用性的。不僅可以很好的實用性，而且也有很強的啟發(fā)性?？偨Y(jié)本設(shè)計，主要做了下面幾點較突出的工作：一、通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細了解了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，及其相關(guān)測速模塊和語音模塊的原理構(gòu)成及其相關(guān)的電路圖結(jié)構(gòu)理解，明確了研究目標。二、設(shè)計的系統(tǒng)能夠現(xiàn)實狀況下檢測速度，顯示速度值，并且可以個性化進行語音提示。三、給出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計方案,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，軟件流程圖和具體的C語言程序設(shè)計程序。四、在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中學會了Keil及proteus的基本使用。雖然本設(shè)計的特點較為簡單，但是涵蓋了單片機學習點，以及相關(guān)傳感器的應用和了解，并且在知識整合結(jié)論上對學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老師周玲老師的熱情關(guān)懷和悉心指導各位同學的熱心支持。在我撰寫論文的過程中，周老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、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致的教誨和無私的幫助，特別是她廣博的學識、深厚的學術(shù)素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。再次感謝周玲老師對我的悉心指導，以及在校的同學朋友幫助，一路來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，萬事順意。參考文獻[1]張俊謨.單片機的發(fā)展與應用[J].電子制作,2007,(08):31.[2]王宏文.自動化英語教程[M].機械工業(yè)出版社（第二版）.[3]張毅剛.彭喜元.單片機原理與應用設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社.[4]張毅剛.新編MCS-51單片機應用設(shè)計.[M]哈爾濱工業(yè)大學出版社[5]王辛之.AT89系列單片機原理與接口技術(shù)[M]北京航空航天大學出版社，2004.[6]李廣弟.單片機基礎(chǔ).[M]北京航空航天大學出版社，2007[7史廣生.道路交通的檢測技術(shù)介紹[M]科學論文，2001.[8]徐禮超.《車速檢測系統(tǒng)的虛擬設(shè)計及應用》[M]西安電子科技大學出版社，2008[9]南楠和房亞民，《基于MCS-51的車速檢測顯示儀》，2006[10]周潤景,郝曉霞《傳感器與檢測技術(shù)》[M]電子工業(yè)出版社，2009附件：#include<reg51.h>#ifndef_Max7219_H_#define_Max7219_H_#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDECODE_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//顯示測試寄存器#definedelay1us_nop_();//定義一微秒時間#definedelay2us {delay1us;delay1us;}#definedelay4us{delay2us;delay2us;}#definedelay5us{delay4us;delay1us;}#definedelay12us {delay4us;delay4us;delay4us;}sbitdin=P2^0;//MAX7219串行數(shù)據(jù)輸入，位操作，p2口0位sbitload=P2^1;//MAX7219顯示數(shù)據(jù)鎖存控制sbitclk=P2^2;//MAX7219串行時鐘voidMax7219_Wr_byte(ucharwrdat);//寫一個字節(jié)，voidMax7219_Wr_data(ucharaddr,uchardat);//寫一個數(shù)據(jù)（2個參數(shù)）voidInit_Max7219(void);//初始化子函數(shù)voidDisp_speed(uintspeed);//顯示速度voidDisp_set_speed(uintset_speed);//顯示設(shè)置速度//初始化MAX7219voidMax7219_Init(void)//初始化{ Max7219_Wr_data(SHUT_DOWN,0x01);//地址，顯示內(nèi)容 Max7219_Wr_data(DISPLAY_TEST,0x00);//寫字節(jié)子函數(shù) Max7219_Wr_data(DECODE_MODE,0xff); Max7219_Wr_data(SCAN_LIMIT,0x07); Max7219_Wr_data(INTENSITY,0x0a);}voidMax7219_Wr_byte(ucharwrdat){ bitdat; uchari; for(i=0;i<8;i++) { clk=0;//P2.2口打開 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