51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛超速報(bào)警器設(shè)計(jì)(5)

1、本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛超速報(bào)警器設(shè)計(jì)目 錄中文摘要2英文摘要3引 言41.設(shè)計(jì)方案的選擇51.1 設(shè)計(jì)要求51.2方法選擇52.測(cè)速傳感器的確立62.1測(cè)速傳感器的選擇62.2測(cè)速傳感器的工作原理63.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1系統(tǒng)總體方框圖93.1.1電源單元93.1.2光電耦合器單元103.1.3 蜂鳴報(bào)警單元103.2電路的連接113.2.1測(cè)速傳感器與單片機(jī)連接113.2.2單片機(jī)與報(bào)警器連接113.2.3單片機(jī)與顯示電路連接123.2.4單片機(jī)與按鍵電路的連接134.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1系統(tǒng)流程圖144.2主程序154.3初始化程序154.4按鍵掃描程序16結(jié)束語17參

2、考文獻(xiàn)18致謝19附錄2051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛超速報(bào)警器設(shè)計(jì)摘要：近年來，隨著現(xiàn)代汽車控制技術(shù)和高速公路的飛速發(fā)展，在世界各國特別是發(fā)達(dá)國家，無論是運(yùn)輸業(yè)還是個(gè)人，汽車都已成為長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕煌üぞ?。在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間高速行駛時(shí)，駕駛員長(zhǎng)時(shí)間操縱加速踏板而得不到活動(dòng)，容易造成疲勞。在限速路段總會(huì)出現(xiàn)超速現(xiàn)象，對(duì)他人和自己都造成安全隱患。本設(shè)計(jì)就是為了解決這一問題而誕生的。本設(shè)計(jì)從駕駛員自身安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)車輛超速的報(bào)警系統(tǒng)。該報(bào)警系統(tǒng)允許駕駛員通過自帶鍵盤設(shè)置本車輛安全行駛的最高速度，當(dāng)車輛處于行駛狀態(tài)中，該系統(tǒng)通過速度傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車輛速度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)車輛速度超過駕駛員設(shè)置的最高

3、值時(shí)，蜂鳴器開始報(bào)警，提醒駕駛員減速。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用。此設(shè)計(jì)就是一種利用51單片機(jī)對(duì)機(jī)動(dòng)車超速行駛情況進(jìn)行蜂鳴報(bào)警和燈光報(bào)警的系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，操作方便，可廣泛應(yīng)用于摩托車、汽車等機(jī)動(dòng)車輛。該設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，給出了界面模塊與89C51接口電路，系統(tǒng)硬件電路及外圍設(shè)計(jì)電路，最后介紹了軟件設(shè)計(jì)方法度程序流程圖。通過LED顯示出來。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；汽車超速；傳感器；報(bào)警；LED顯示The Design of the Intelligent Alarm System in Controlling the Aut

4、omobile SpeedAbstract: In recent years, with the rapid development of modern automotive control technology and highway, in the whole world especially developed countries, whether it is transport or personal, vehicles have become a major mode of transport for long distance transport. In a long time a

5、t high speed on the highway, the driver for a long time to manipulate the accelerator pedal to be deprived of the activities likely to cause fatigue. Speeding phenomenon in the speed limit section may cause security risk. This design could solve this phenomenon well.This design is a microprocessor c

6、ontrolled speed alarm system. Alarm systems to detect speeding vehicles from the drivers own safety point of view. The alarm system allows the driver to set the maximum speed of this vehicle safe driving when the vehicle is in running state use keyboard. When the vehicle speed exceeds the highest va

7、lue set by the driver, the buzzer alarm to alert the driver to slow to achieve the purpose of proactive. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the micro-controller is often used as a core component to. This design is a 51 MCU motor vehicle speeding alarm b

8、uzzer and light alarm system. The system is simple structure, high reliability, easy operation, can be widely used in motorcycles, cars and other motor vehicles. The design describes the overall design of the system, given the 89C51 MCU interface module and interface circuit, the system hardware cir

9、cuit and the external design of the circuit, and finally introduced the program flow chart of the software design methods. It can be display by LED.Key words: speed measurement; cycle measurement; safety alarm; automobile driving，LED display引 言隨著汽車工業(yè)和高速公路建設(shè)的發(fā)展,每年由各種交通事故造成的人員傷亡數(shù)目相當(dāng)驚人,同時(shí)也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)

10、計(jì)，造成各種交通事故的主要原因是車輛的超載和超速行駛,而后者隨機(jī)性很大,糾章困難,而且由于中國公路條件復(fù)雜,不同等級(jí)的公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，開發(fā)具有智能決策模塊的汽車速度報(bào)警控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)駕駛顯得極為重要。因此，大力研究開發(fā)如汽車防撞裝置等主動(dòng)式汽車輔助安全裝置,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，車多的地方，司機(jī)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

11、，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?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)有效地限制車速。使用車速報(bào)警器可以減少財(cái)產(chǎn)損失，甚至是生命損失。汽車報(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。我們本著主動(dòng)性的思路，實(shí)現(xiàn)設(shè)定最高速度可以隨時(shí)修改，聲光報(bào)警等特點(diǎn)，

12、在車輛行駛過程中，該系統(tǒng)通過速度傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車輛，并通過LED顯示車輛的實(shí)際車速和用戶設(shè)置的安全參數(shù)。當(dāng)車輛速度超過駕駛員設(shè)置的最高速度時(shí)，蜂鳴器開始報(bào)警，警告燈點(diǎn)亮，提醒駕駛員減速。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，操作方便，可廣泛應(yīng)用于摩托車、汽車等機(jī)動(dòng)車輛。1.設(shè)計(jì)方案的選擇1.1 設(shè)計(jì)要求我們要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有數(shù)字顯示功能的單片機(jī)系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)車輛當(dāng)前速度輸出，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的速度上限時(shí)并報(bào)警，以保證駕駛?cè)藛T的人身安全。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) 遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則。在過程中，應(yīng)遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則，把復(fù)雜難處理的問題分為若干個(gè)較為簡(jiǎn)單的、容

13、易處理的問題，分別加以解決。(2) 經(jīng)濟(jì)性要求。為了獲得較高的性能價(jià)格比，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)盲目追求復(fù)雜高級(jí)的方案。在滿足性能指針的前提下，應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)單的方案，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) 可靠性要求。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艿母怕时硎就猓€可以用平均無故障時(shí)間、故障率、失效率或平均壽命等來表示。(4) 操作和維護(hù)要求。在車速報(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，盡量降低對(duì)操作人員的專業(yè)知識(shí)的要求，以便產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。系統(tǒng)的輸入輸出方式，操作程序應(yīng)盡量簡(jiǎn)單明了，無須專門訓(xùn)練就能掌握其使用

14、方法。1.2方法選擇方案一：采用模擬電路的方法，通過積分器得到電壓，然后用比較器來控制報(bào)警輸出，這種方法其原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但測(cè)量精度會(huì)比較粗，不能精確設(shè)置速度。此方法運(yùn)用電子元器件較多，不能很好的得到測(cè)量精度的控制要求，不便于維修。方案二：采用車載GPS系統(tǒng)，能提供車輛的定位信息，包括車速信息，但價(jià)格昂貴。方案三： 采用嵌入式車載限速裝置，在設(shè)計(jì)汽車時(shí)就已經(jīng)考慮并在制造時(shí)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(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。方案一是模擬電路，特別是運(yùn)放和比較器。方案二價(jià)格昂貴。不符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。方案三在2005年以后國內(nèi)生產(chǎn)的中高

15、檔乘用車中已初見端倪，但是國內(nèi)約 4000萬輛在用汽車中的近90%并未安裝。鑒于此為在用汽車設(shè)計(jì)一種外掛式汽車超速報(bào)警器有著巨大的市場(chǎng)需求。嵌入式車速綜上所述，我們選擇方案三。運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛超速報(bào)警。2.測(cè)速傳感器的確立2.1測(cè)速傳感器的選擇傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。測(cè)速傳感器是能測(cè)量被測(cè)物運(yùn)行速度的儀器。我們要實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的報(bào)警，故應(yīng)該選擇測(cè)速傳感器。測(cè)速傳感器包括測(cè)量線速度傳感器和測(cè)量轉(zhuǎn)速度傳感器。線速度傳

16、感器是用來測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)速度的傳感器，它的輸出電壓和被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)速度成線性關(guān)系，該傳感器具有極高的頻率響應(yīng)，可檢測(cè)小模數(shù)齒輪和其它物體的轉(zhuǎn)速，具有穩(wěn)定的工作性能。輸出為方波信號(hào)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。線速度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，不用外加電源穩(wěn)壓器，頻率響應(yīng)好，輸出靈敏度高，測(cè)量范圍大，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它的輸出直流電壓可直接由高輸入阻抗的直流電壓表顯示。轉(zhuǎn)速傳感器是將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器，屬于間接式測(cè)量裝置。按信號(hào)形式的不同，轉(zhuǎn)速傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。前者的輸出信號(hào)值是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù), 后者的輸出信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速成正比, 或其信號(hào)峰值間隔與轉(zhuǎn)速成反比。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光

17、電式、電容式、變磁阻式以及測(cè)速發(fā)電機(jī)等。在實(shí)際測(cè)量中我們要測(cè)量車輪的轉(zhuǎn)速，要輸出方波信號(hào)，不加電源穩(wěn)壓器，我就要選擇轉(zhuǎn)速度傳感器。在測(cè)速傳感器中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量較多，而且直線運(yùn)動(dòng)速度也經(jīng)常通過旋轉(zhuǎn)速度間接測(cè)量。目前廣泛使用的測(cè)速傳感器是直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，可以將旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。測(cè)速機(jī)要求輸出電壓與轉(zhuǎn)速間保持線性關(guān)系，并要求輸出電壓陡度大，時(shí)間及溫度穩(wěn)定性好。測(cè)速機(jī)一般可分為直流式和交流式兩種。直流式測(cè)速機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)式和永磁式兩種，電樞結(jié)構(gòu)有帶槽的、空心的、盤式印刷電路等形式，其中帶槽式最為常用。其中，由于磁電式傳感器具有易于計(jì)算的特點(diǎn)，故我們選擇了磁電式感應(yīng)傳感器。2.2測(cè)速傳感

18、器的工作原理磁電感應(yīng)式傳感器簡(jiǎn)稱感應(yīng)式傳感器，也稱電動(dòng)式傳感器。它把被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)，是一種機(jī)電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍(一般為101000Hz)，適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動(dòng)圈式傳感器和磁阻式傳感器。磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場(chǎng)，磁路中的工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。其運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈（動(dòng)圈式），也可以是磁鐵（動(dòng)鐵式），動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式的工作原理都是完全相同的。當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)是，當(dāng)振動(dòng)頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻

19、率）時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件慣性很大，來不及隨振動(dòng)體一起振動(dòng)，近乎靜止不動(dòng)，振動(dòng)能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度接近振動(dòng)體振動(dòng)速度，磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度v或角速度表示，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為e=-NBLve=-NBS式中：N線圈在工作磁場(chǎng)中的匝數(shù)；L每匝線圈的平均長(zhǎng)度；B線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；S每匝線圈的平均截面積。在傳感器中當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，B、L、N、S均為定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度(v或)成正比，所以這類傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測(cè)量線速度或角速度。如果在其測(cè)量電路中接入積分電路或微分電路，那么

20、還可以用來測(cè)量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。變磁通式又稱 (變) 磁阻式或變氣隙式，常用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度.線圈和磁鐵靜止不動(dòng)，測(cè)量齒輪（導(dǎo)磁材料制成）每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于測(cè)量齒輪1上齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。圖2-1 車速傳感器結(jié)構(gòu)以Audi100轎車為例，其車速傳感器由一個(gè)舌簧開關(guān)管和一個(gè)帶有4對(duì)磁極的塑料環(huán)構(gòu)成 (如圖2所示) 。后者安裝在變速器左輸出軸上，與軸一同旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。舌簧開關(guān)管安裝在靠近塑料環(huán)的變速器殼體上，它是在一個(gè)玻璃管內(nèi)裝有2個(gè)細(xì)長(zhǎng)的觸頭構(gòu)成的開關(guān)元件，其觸頭由磁性材料制成

21、。舌簧開關(guān)管與塑料環(huán)間具有很小的間隙，當(dāng)塑料環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，舌簧開關(guān)管內(nèi)觸點(diǎn)接近塑料極時(shí)閉合，離開塑料極時(shí)斷開，由此得到與汽車行駛速度相對(duì)應(yīng)的方波信號(hào) (如圖2-2所示) 。 圖2-2車速信號(hào)圖形汽車超速報(bào)警器的工作原理：汽車行駛過程中，車輪每轉(zhuǎn)一圈，車速傳感器產(chǎn)生8個(gè)脈沖。對(duì)已知車型可知其車輪直徑D，例如規(guī)格為l8570VRl4的輪胎，185表示輪胎寬度為185mm，70代表輪胎高寬比為70，l4表示輪輞直徑為14inch，據(jù)此可計(jì)算出輪胎直徑D=18.50.72+142.54=61.46cm根據(jù)欲限定的汽車速度，可計(jì)算車輪在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)：n=v/D。產(chǎn)生脈沖數(shù)f0=8n。比較，如果ff0

22、，則車速報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警；反之，車速報(bào)警器將執(zhí)行下一個(gè)比較任務(wù)。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體方框圖首先我們?cè)O(shè)計(jì)系統(tǒng)總框圖。當(dāng)車輛處于行駛狀態(tài)時(shí)，該系統(tǒng)通過測(cè)速傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)車輛速度，故我們需要測(cè)速傳感器來測(cè)量速度傳送到單片機(jī)中，為了減少系統(tǒng)誤差和信號(hào)的干擾，實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量我們就需要在單片機(jī)和測(cè)速傳感器之間加上一個(gè)關(guān)電耦合單元【1】。對(duì)于單片機(jī)我們需要穩(wěn)定的電壓，所以我們需要電源單元。最后采集的速度與設(shè)定的速度送往液晶屏，相比較，超速就需要報(bào)警，我們就需要報(bào)警單元。故可以畫出以下的超速報(bào)警系統(tǒng)總框圖。圖3-1 超速報(bào)警系統(tǒng)總框圖汽車超速報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)將車速傳感器產(chǎn)生的車速信號(hào)送入光電耦合器

23、單元，得到一個(gè)與車速信號(hào)頻率一致的信號(hào)，送人單片機(jī)記數(shù)。記數(shù)滿后與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定值相比較。如果超過了預(yù)設(shè)值則可判斷汽車超速，蜂鳴器報(bào)警提示。系統(tǒng)以AT89C5l單片機(jī)為核心，由電源單元、光電耦合器單元、凋速單元和聲光報(bào)警單元組成。3.1.1電源單元電源單元由三端集成穩(wěn)壓器W7805組成（如圖3-2所示）。三端穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、采樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。圖3-2 電源單元電容C用來抵消因輸入線太長(zhǎng)而產(chǎn)生的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，連線不長(zhǎng)時(shí)可以不用，容量一般在0.10.33F【2】。用來消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性，即在負(fù)載電流變化時(shí)不致引起輸出端產(chǎn)生較

24、大的波動(dòng)。當(dāng)電路的輸入端u大于5V時(shí)，輸出端輸出穩(wěn)定的5V電壓。3.1.2光電耦合器單元光電耦合器是以光為媒介，傳輸信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件，由發(fā)光源和受光器組成(如圖3-3所示)。車速傳感器信號(hào)位于高電平時(shí)，發(fā)光源發(fā)光并控制受光器導(dǎo)通，則受光器輸出端產(chǎn)生與車速傳感器頻率一致的電壓信號(hào)。采用光電耦合器PC817傳輸車速信號(hào)的目的是為了隔離車速傳感器與單片機(jī)的直接聯(lián)系，消除車速傳感器信號(hào)對(duì)單片機(jī)的不利影響。車速傳感器產(chǎn)生的是恒流低阻抗信號(hào)，電壓值受外部負(fù)載的影響大。以Audil00轎車為例，車速傳感器信號(hào)送入單片機(jī)T0端口后，其高電平電壓值迅速由9V下降為0.25V，而T0端口需要的最低識(shí)別

25、電壓為2V。圖3-3信號(hào)耦合電路3.1.3 蜂鳴報(bào)警單元 壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，因此可以用系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng), 驅(qū)動(dòng)器的輸入端接89C51的P2.7。當(dāng)P2.7輸出高電平1時(shí)，7406的輸出為低電平0，使蜂鳴器引線獲得接近5V的直流電壓，而產(chǎn)生蜂鳴音。當(dāng)P2.7端輸出低電平0時(shí)，7406的輸出端升高的約+5V，壓電蜂鳴器兩引線間的直流電壓降接近于0V，發(fā)生停止。我們用單片機(jī)的P2.7與蜂鳴器相連，輸出高電平，則報(bào)警。3.2電路的連接3.2.1測(cè)速傳感器與單片機(jī)連接 傳感器 + _光電耦合器單片機(jī)VccP3.5電源圖3-4傳感器與單片機(jī)連接測(cè)速傳感器兩個(gè)電刷，

26、將車輪轉(zhuǎn)過的頻率方波信號(hào)，傳送給光電耦合器，實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，再將信號(hào)送到單片機(jī)的P3.5口，單片機(jī)接驅(qū)動(dòng)電壓。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與測(cè)速傳感器的連接。其主要作用是測(cè)試的速度可以用非接觸的方式傳送到單片機(jī)內(nèi)部,是報(bào)警電路的關(guān)鍵一步。3.2.2單片機(jī)與報(bào)警器連接圖3-5 聲光式報(bào)警電路報(bào)警模塊主要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警和燈光報(bào)警，報(bào)警電路均比較簡(jiǎn)單，聲音報(bào)警由單片機(jī)引腳接上拉電阻，晶體管及揚(yáng)聲器構(gòu)成，燈光報(bào)警由兩個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成。當(dāng)速度沒有超速的時(shí)候，綠燈點(diǎn)亮，不報(bào)警。當(dāng)速度大于設(shè)定速度的時(shí)候單片機(jī)就將P2.7，P1.7口置為高電平,將紅燈點(diǎn)亮，同時(shí)綠燈熄滅。P2.7高電平就將三極管發(fā)射極導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)speak報(bào)警。3

27、.2.3單片機(jī)與顯示電路連接顯示電路由MAX7219芯片完成，MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器。每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管。SEGASEGG（圖中為A到G）為L(zhǎng)ED七段顯示器段驅(qū)動(dòng)端，SEGDP為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端； SEGASEGG，DP驅(qū)動(dòng)顯示器7段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，一般為40 mA左右，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入GND【3】。DIG7DIG0：8位數(shù)值驅(qū)動(dòng)線。輸出位選信號(hào)，從每個(gè)LED公共陰極吸入電流，吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動(dòng)線。其最大值可達(dá)500 mA，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出VCC。圖3-6顯示電路連接圖計(jì)數(shù)器可以統(tǒng)計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，可以用

28、其來統(tǒng)計(jì)汽車輪子在1s內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(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)到來為止，以保證顯示器能穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。選用8D鎖存器可以完成上述功能，當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變來到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D，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，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)Qn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。3.2.4單片機(jī)與按鍵電路的連接本設(shè)計(jì)為了能夠自行設(shè)定最高上限速度，故設(shè)計(jì)了按鍵電路，我們選用單片機(jī)的P2.3、P2.4、P2.5、P2.6

29、口分別與K0、K1、K2、K3相連。當(dāng)按鍵按下去，產(chǎn)生低電平將數(shù)據(jù)傳送單片機(jī)。其圖如下：3-7 單片機(jī)與按鍵電路的連接4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)流程圖汽車超速報(bào)警器的總體流程圖如圖所示。軟件編程采用C語言，用單片機(jī)的T1作為定時(shí)器，設(shè)定定時(shí)時(shí)間為1S。由于單片機(jī)最大允許時(shí)間只有65S，需擴(kuò)展定時(shí)時(shí)間。一般有硬件擴(kuò)展和軟件擴(kuò)展兩種方式，本文采用軟件擴(kuò)展方式。設(shè)T0定時(shí)時(shí)間為50ms，定時(shí)時(shí)間一到，溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中，對(duì)中斷次數(shù)寄存器加1，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(P3.5引腳) 輸入的脈沖數(shù)，為實(shí)時(shí)車速的頻率值。將該頻率值與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定閾值比較，判

30、定是否超速。開始初始化初始化T0關(guān)中斷按鍵輸入Vm聲光報(bào)警結(jié)束顯示計(jì)算車速開中斷接收傳感信號(hào)VVmYN圖4-1軟件設(shè)計(jì)流程圖主程序主要完成硬件初始化、子程序調(diào)用以及顯示、報(bào)警等功能。數(shù)據(jù)處理子程序主要完成監(jiān)測(cè)車輛速度即主要是計(jì)算出車輛的時(shí)速，為報(bào)警子程序提供參考數(shù)據(jù)；按鍵中斷子程序主要實(shí)現(xiàn)合法參數(shù)的輸入；報(bào)警子程序主要實(shí)現(xiàn)在車輛超速行駛狀態(tài)下發(fā)出報(bào)警信號(hào)，包括SPEAKER輸出子程序和警報(bào)燈的閃爍子程序；顯示子程序設(shè)計(jì)采用數(shù)字化顯示用戶設(shè)定的最高時(shí)速和車輛實(shí)際時(shí)速，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。4.2主程序 此系統(tǒng)由眾多單

31、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，MAX7219_Init初始化，數(shù)據(jù)、地址傳人模塊，顯示測(cè)量速度，顯示設(shè)定的初始速度，報(bào)警等單元。圖4-2主程序流程圖4.3初始化程序單片機(jī)初始化，我們先來寫TCON的控制字，首先將EA置為0，屏蔽所有的中斷請(qǐng)求。接下來設(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。我們選擇電平觸發(fā)方式，故IT=0，其最位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

32、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D7=0。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(dāng)其為0時(shí)，金庸運(yùn)行控制位TRx（x=0,1）來控制定時(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

33、D6=1。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(qǐng)求，允許T1，T0溢出中斷，故D3，D1均寫。故其狀態(tài)字為0x8a。4.4按鍵掃描程序圖4-3按鍵掃描流程圖先檢測(cè)K1是不是低電平（按下），若沒有按下，就執(zhí)行延時(shí)程序，等待其輸入數(shù)據(jù)；再次，檢測(cè)K2是否按下，以此類推檢測(cè)K3，就可以設(shè)定其最大速度。結(jié)束語：該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是主動(dòng)式的，從人本主義出發(fā)，考慮的是時(shí)刻提醒駕駛員的自我安全意識(shí)，最大限度避免因?yàn)檐囕v超速造成交通事故。此系統(tǒng)硬件主要包括以下四大模

34、塊: 89C51主控模塊、傳感器模塊、報(bào)警模塊和顯示模塊等。其中89C51 主要完成外圍硬件的控制以及一些運(yùn)算功能; 傳感器完成信號(hào)的采樣功能,報(bào)警模塊主要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警和燈光報(bào)警,顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能。此基于單片機(jī)的車速報(bào)警系統(tǒng)利用51單片機(jī)及高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219實(shí)現(xiàn), 這里敘述了該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面的理論分析、軟件設(shè)計(jì)方面的理論分析以及有關(guān)電路設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。利用MAX7219芯片僅使用單片機(jī)三根引腳即可，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)共八位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，每四位分別顯示當(dāng)前速度和設(shè)定的速度上限，通過四個(gè)按鍵可以對(duì)速度上限不同要求地進(jìn)行更改

35、設(shè)置，方便使用。該系統(tǒng)具有硬件簡(jiǎn)單可靠性高抗干擾性強(qiáng)實(shí)用性好等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用在各種機(jī)動(dòng)車輛上。通過了廣泛地尋找資料，結(jié)合各種資料總結(jié)，掌握Proteus的基本用法及了解了不少新知識(shí)，參考其他相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)。對(duì)于C語言編程有了更進(jìn)一步的了解。同時(shí)通過Proteus仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性，使理論結(jié)果與實(shí)踐相結(jié)合, 加深理論的理解。通過本次課程設(shè)計(jì)，理解到知識(shí)的廣泛性，本身知識(shí)仍然不夠，以后將會(huì)繼續(xù)努力拓展知識(shí)面。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,(08):31. 2 袁霞.婁云.汽車燈光網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究 J. 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校

36、學(xué)報(bào), 2008,(05):18-19，323 李新.孫利生.基于DSP的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)研究 J. 汽車科技, 2008,(05):61-644 任國峰.李軍偉.張雨.單片機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量中的應(yīng)用 J. 汽車科技, 2006,(01):38-405 周旭艷.彭宣戈.朱兵. 8051在車輛超速報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用 J. 井岡山學(xué)院學(xué)報(bào). 2006.(07).6 吳有林.安玉.熊飛橋.吳先緒. 智能化汽車速度控制報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) J. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版). 2005年,(12).7 魏勛.單片機(jī)車速數(shù)顯及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)刮J.電子制作, 2007年12期8 周旭艷_彭宣戈.8051在車輛超

37、速報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用J.井岡山學(xué)院學(xué)報(bào)：綜合版-2006年02M期9 王宏文.自動(dòng)化英語教程 M. 機(jī)械工業(yè)出版社 （第二版）.10 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.11張毅剛.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).M哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.12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，2004.13李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).M北京航空航天大學(xué)出版社，2001.14楊振江.只能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應(yīng)用M西安電子科技大學(xué)出版社，2001.15 DRACO. A transient recorder for road accidents. F

38、incham,C W.; Fowkes, M.; Ghibaudi, P. IEE Conference Publication, n 346, 1991, P 135-139致謝 本文是在尊敬的修磊老師的悉心指導(dǎo)和大力支持下完成的，在這期間，無論我遇到什么困難，修老師和郭老師總是不辭辛苦地指導(dǎo)我。在幾次的改稿中，修老師和郭老師都非常細(xì)心，耐心地指正我的錯(cuò)誤，在此我表示非常地感謝。同時(shí)也要感謝施教授和陳呂強(qiáng)老師的悉心指導(dǎo)，施教授和陳老師為自動(dòng)化專業(yè)付出很多，平時(shí)我遇到學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)上的問題，施教授和陳老師都細(xì)心指道，感謝您們。最后還要謝謝同學(xué)們對(duì)我的幫助，沒有你們的幫助，我也不能及時(shí)完成畢業(yè)論文，

39、以后我還會(huì)繼續(xù)努力學(xué)習(xí)專業(yè)技能和理論知識(shí)，在實(shí)踐中磨礪成長(zhǎng)。附錄源程序代碼：#ifndef _Max7219_H_ #define _Max7219_H_#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DECODE_MODE 0x09 /譯碼方式#define INTENSITY 0x0A /亮度寄存器#define SCAN_LIMIT 0x0B /掃描位數(shù)寄存器#define SHUT_DOWN 0x0C /低功耗模式寄存器#define DISPLAY_TEST 0x0D /顯示測(cè)試寄

40、存器#define delay1us _nop_();/定義一微秒時(shí)間#define delay2us delay1us; delay1us ;#define delay4us delay2us; delay2us ;#define delay5us delay4us; delay1us ;#define delay12us delay4us; delay4us ; delay4us;sbit din=P20; /MAX7219串行數(shù)據(jù)輸入，位操作，p2口0位sbit load=P21;/MAX7219顯示數(shù)據(jù)鎖存控制sbit clk=P22;/MAX7219串行時(shí)鐘等下調(diào)用，函數(shù)聲明void

41、 Max7219_Wr_byte(uchar wrdat);/寫一個(gè)字節(jié)，void Max7219_Wr_data(uchar addr,uchar dat);/寫一個(gè)數(shù)據(jù)（2個(gè)參數(shù)）void Init_Max7219(void);初始化子函數(shù)void Disp_speed(uint speed);顯示速度void Disp_set_speed(uint set_speed);顯示設(shè)置速度/初始化MAX7219void Max7219_Init(void) 初始化Max7219_Wr_data(SHUT_DOWN, 0x01); 地址，顯示內(nèi)容 Max7219_Wr_data(DISPLAY_

42、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);void Max7219_Wr_byte (uchar wrdat)bit dat;uchar i;for (i=0;i8;i+) clk=0; /P2.2口打開dat=(bit)(wrdt&0x80); /取最高位，并強(qiáng)制轉(zhuǎn)化if(dat)din=1;elsedin=0;wrdat=1; /左移clk=1; /P2.2關(guān)閉 void Max7

43、219_Wr_data(uchar addr,uchar dat)load=0; /P2.1口打開Max7219_Wr_byte ( addr ); /傳遞一個(gè)地址Max7219_Wr_byte(dat); /傳遞一個(gè)數(shù)據(jù)load=1;/P2.1口關(guān)閉void Disp_speed (uint speed)uchar speed_buf 4;uchar i;speed_buf0=speed%10;speed_buf1=speed/10%10|0x80 ;speed_buf2=speed/100%10;speed_buf3=speed/1000;if(0=speed_buf3)speed_buf

44、3=0x0f;if(0=speed_buf2)speed_buf2=0x0f; for(i=1;i=4;i+)Max7219_Wr_data (i, speed_buf i-1);void Disp_set_speed (uint set_speed)uchar speed_buf4;uchar i;speed_buf0=set_speed%10;speed_buf1=set_speed/10%10|0x80;speed_buf2=set_speed/100%10;speed_buf3=set_speed/1000;if(0=speed_buf3)speed_buf3=0x0f;if(0=speed_buf2)speed_buf2=0x0f; for(i=1;i=4;i+)Max7219_Wr