基于单片机的超速报警器的电路设计毕业论文(设计).doc
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1、 编号: 毕业论文(设计)题 目 基于单片机的超速报警器的电路设计 指导教师 学生姓名 学 号 专 业 自动化 教学单位 德州学院机电工程系 2O12年0月24日4德州学院毕业论文(设计)开题报告书 2011 年 12 月 30 日院(系)机电工程系专业自动化姓 名 学号 论文(设计)题目基于单片机的超速报警器电路设计一、选题目的和意义在当今时代里,汽车是最普遍的交通运输工具,随着汽车工业和高速公路建设的发展,每年由于各种交通事故造成的人员伤亡数目惊人,造成了巨大的经济损失。据统计,造成各种交通事故的主要原因是车辆的超载和超速行驶,而后者随机性很大然而人们往往忽视高速行驶所带来的重大后果。每年
2、司机超速行驶而产生的交通事故很多,因此造成的经济损失很多,然而很多超速行驶而造成事故者不是他们想开很快,而是他们那时有了快感,根本没有意识到自己是在超速行使,因此在事故发生后大都感到后悔。针对这种状况,开发超速报警器非常重要,可以将产生的交通事故防患于未然.如果他们在汽车上安装汽车速度显示及超速报警器,在很大程度上能确保他们避免发生这类事故。二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势各国为了解决车主有意无意超速驾驶问题,采取了各种各样的措施,与此同时,汽车电子限速装置也在不断发展之中,有许多电子设计者或公司从事这方面的研究,力求能设计出一种普遍使用的汽车限速装置。其表现如下:1、广州唯创也推出了一
3、款超速报警器,它是一种实时指示车辆行驶速度,记录超速记录,并通过语音提醒司机安全驾驶的智能电子设备。该设备实时显示车辆速度。当超过测定速度的最高值时,及时播放语音提示,提示司机。2、据悉,法国汽车制造和营销委员会与法国标致雪铁龙汽车集团和雷诺汽车公司日前联合向用户推出三种汽车限速装置。报道说,这三种装置中,最简单的一种是“超速报警器”。安装上这种装置的汽车如果超过预先设定的车速时,报警器就会发出声响警报,同时有指示灯在车内闪烁,以警示司机降速。其它两种限速装置是可以直接对汽车的部分功能及行驶进行调整的装置。一种是限速器,另一种是调速器。司机可以通过这种限速器提前设定最高时速,如果司机在汽车行驶
4、中想超过开车前设定的最高时速,加速器也不会响应,而是把车速限定在一定范围内。三、课题设计方案 主要说明:研究(设计)的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。超速报警器的设计将车速传感器产生的车速信号送入霍尔传感器电路,得到一个与车速信号频率一致的信号,送入单片机记数。与单片机内部设定值相比较。如果超过了预设值则可判断汽车超速,蜂鸣器报警提示。该系统由电源电路、时钟电路、复位电路、速度显示电路、按键电路、键盘(设定报警车速值)、报警电路、霍尔传感器连接电路和控制单片机组成。电源电路给整个系统提过动力,使整个系统快速的运转起来。STC89C52单片机芯片内部设有一个由反向放大器构成的振荡器,XT
5、AL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端,时钟可由内部或外部生成组成时钟电路。复位电路就好比电脑的重启部分,当电脑在使用中出现死机,按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。霍尔传感器连接电路通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速,得出系统的速度。按键电路包括速度设置、速度增加、速度减小以及速度确定,有四个开关可以对速度上限值进行设定,另外有速度增减按键,可以方便的根据当地限速的要求实时实地进行速度更改以达到报警目的,具有很强的灵活性。方便驾驶员的操作。显示电路主要显示系统的速度。报警电路主要有声音报警,报警电路相对来说比较简单,起报警作用。以此来通知驾驶员进行调速,减少发生交
6、通事故。四、计划进度安排 主要说明:起止时间及分阶段的进度要求。2011.121-2011.12.31完成开题报告并提交2012.1.1-2012.3.30查询相关资料,撰写毕业论文初稿。2012.4.1-2012.4.15提交初稿和期中检查表2012.4.16-2012.4.30根据指导教师的修改意见进行论文修改,并最终定稿。2012.5.4-2012.5.10将打印的论文交指导教师,由指导教师写评语,并由评阅教师进行评阅,根据评阅教师意见,进一步修改论文,准备答辩。2012.5.15-2012.5.28毕业论文答辩五、主要参考文献(只列出最重要的56种)1白延敏.51单片机典型系统开发实例
7、精讲M.北京:电子工业出版社.2009.1.2单片机Keil Cx51应用开发技术/王为青,程国钢编著. -北京:人民邮电出版社,20073晁阳.单片机MCS-51原理及应用开发教程M.北京:清华大学出版社.2007.4语音信号及单片机处理专著/吴黎明主编;王桂棠,吴正光副主编. -北京:科学出版社,20075刘海涛 赵金波.8051单片机C语言程序设计与实例解析M.北京:清华大学出版社.2009.1.6郁有文 常健.传感器原理及工程应应M.西安电子科技大学出版社.2007.指导教师意见及建议: 签名: 年月日教学单位领导小组审批意见:组长签名: 年月日德州学院毕业论文(设计)中期检查表院(系
8、): 机电工程系 专业:自动化 2012 年4 月 15 日毕业论文题目:基于单片机的超速报警器电路设计学生姓名 学 号 指导教师 职 称教授计划完成时间: 毕业论文(设计)的进度计划:2011.121-2011.12.31完成开题报告并提交2012.1.1-2012.3.30查询相关资料,撰写毕业论文初稿。2012.4.1-2012.4.15提交初稿和期中检查表2012.4.16-2012.4.30根据指导教师的修改意见进行修改,并最终定稿。2012.5.4-2012.5.10将打印的论文交指导教师,由指导教师写评语,并由评阅教师进行评阅,根据评阅教师意见,进一步修改论文,准备答辩。2012
9、.5.15-2012.5.28毕业论文答辩完成情况:本人经过前一段时间的不断学习及查阅相关学习资料,论文的开题报告及解决问题的基本思路已经形成,基于单片机的超速报警系统的相关资料也已经准备完毕,分析确定了系统的设计框架,涉及到以前学过的单片机等相关知识,我的论文草稿目前已经接近尾声,敬请老师对我的论文初稿进行指导!指导教师评议(指出优点和不足,如有其它建议,可另附页) 签 名: 年 月 日备 注: 目录摘要:11引言11.1选题目的和意义11.2本选题在国内外的研究现状和发展趋势12 系统方案原理及特色22.1超速报警器设计思路22.2超速报警器的总原理图22.3超速报警器的特色33超速报警器
10、硬件设计33.1主控模块33.2 时钟电路53.3复位电路63.4霍尔传感器连接电路73.5按键电路83.6显示电路83.7报警电路94 超速报警器软件设计104.1 程序流程图104.2程序设计115结束语156主要参考文献15谢 辞17基于单片机的超速报警器电路设计 摘要:超速报警器的设计从硬件和软件方面阐述了单片机在汽车超速报警上的应用,以较低的成本实现超速报警的功能,方便驾驶员能根据自己的需要设置合适的车速上限,保障行车安全,具有很好的实用价值。 超速报警器的设计将车速传感器产生的车速信号送入霍尔传感器电路,得到一个与车速信号频率一致的信号,送入单片机记数。与单片机内部设定值相比较。如
11、果超过了预设值则可判断汽车超速,蜂鸣器报警提示。该系统由电源电路、时钟电路、复位电路、速度显示电路、按键电路、键盘(设定报警车速值)、报警电路、霍尔传感器连接电路和控制单片机组成。它在一定程度上有效解决汽车超速驾驶的问题。 关键词:单片机;超速报警器; 传感器; 安全1引言 1.1选题目的和意义 在当今时代里,汽车是最普遍的交通运输工具,随着汽车工业和高速公路建设的发展,每年由于各种交通事故造成的人员伤亡数目惊人,造成了巨大的经济损失。据统计,造成各种交通事故的主要原因是车辆的超载和超速行驶,而后者随机性很大然而人们往往忽视高速行驶所带来的重大后果。每年由于司机超速行驶而产生的交通事故很多,因
12、此造成的经济损失很多,然而很多因超速行驶而造成事故者不是他们想开很快,而是他们那时已经有了快感,根本没有意识到自己是在超速行使,因此在事故发生后大都感到后悔。针对这种状况,开发超速报警器非常重要,可以将产生的交通事故防患于未然.如果他们在汽车上安装汽车速度显示及超速报警器,在很大程度上能确保他们避免发生这类事故。1.2本选题在国内外的研究现状和发展趋势各国为了解决车主有意无意超速驾驶问题,采取了各种各样的措施,与此同时,汽车电子限速装置也在不断发展之中,有许多电子设计者或公司从事这方面的研究,力求能设计出一种普遍使用的汽车限速装置。其表现如下:1、广州唯创也推出了一款超速报警器,它是一种实时指
13、示车辆行驶速度,记录超速记录,并通过语音提醒司机安全驾驶的智能电子设备。该设备实时显示车辆速度。当超过测定速度的最高值时,及时播放语音提示,提示司机。2、据悉,法国汽车制造和营销委员会与法国标致雪铁龙汽车集团和雷诺汽车公司日前联合向用户推出三种汽车限速装置。报道说,这三种装置中,最简单的一种是“超速报警器”。安装上这种装置的汽车如果超过预先设定的车速时,报警器就会发出声响警报,同时有指示灯在车内闪烁,以警示司机降速。其它两种限速装置是可以直接对汽车的部分功能及行驶进行调整的装置。一种是限速器,另一种是调速器。司机可以通过这种限速器提前设定最高时速,如果司机在汽车行驶中想超过开车前设定的最高时速
14、,加速器也不会响应,而是把车速限定在一定范围内。 2 系统方案原理及特色2.1超速报警器设计思路基于单片机的超速报警器电路是一个具有数字显示功能的单片机系统,通过速度显示电路得知车辆当前速度输出,当达到所设定的速度上线时通过报警电路进行报警,使驾驶人员得知车辆已经超速,使驾驶员作出反应,以保证驾驶人员的人身安全。首先要进行的总体方案设计,在设计中一般应该考虑一下几点:1、遵循从整体到局部的设计原则 2、可靠性安全要求 3、经济性要求 4、便于操作和维护要求2.2超速报警器的总原理图超速报警器的设计将车速传感器产生的车速信号送入霍尔传感器电路,得到一个与车速信号频率一致的信号,送入单片机记数。得
15、到的数值通过与单片机内部设定值相比较。如果超过了键盘输入的最大值则可判断汽车超速,然后通过蜂鸣器报警提示。该系统由电源电路、时钟电路、复位电路、速度显示电路、按键电路、键盘(设定报警车速值)、报警电路、霍尔传感器连接电路和控制单片机组成。单片机报警电路电源电路显示电路时钟电路霍尔传感器连接电路复位电路按键电路图1总原理图2.3超速报警器的特色1、超速报警器的设计实现限速路段超速报警,并能语音报警。本系统的功能在车主超速时提醒车主,保证驾驶人员的人身安全。2、超速报警器的设计将车速传感器产生的车速信号与单片机内部设定值相比较。如果超过了预设值则可判断汽车超速,蜂鸣器报警提示。3、超速报警器的设计
16、将电源电路、时钟电路、复位电路、速度显示电路、按键电路、报警电路、霍尔传感器连接电路等电路组合起来组成超速报警器。3超速报警器硬件设计3.1主控模块本系统采用MCS一51系列的8051单片机作为控制核心1。MCS51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的一种8位单片机系列。8051的片内程序存储器(ROM)是掩膜型的,即在制造芯片时已将应用程序固化进去。8051抗干扰性好,适用于恶劣环境的场合。8051 CPU的工作频率采用12MHZ,方便系统对速度传感器的计数脉冲进行快速的处理。805l的输入,输出引脚具有32根IO口线。可以连接存储器、LED显示器、速度传感器等各种外部器件。80
17、51具有低功耗和低电压工作模式的特点,可以利用电池对系统供电。但8051内部只有256B的数据存储器,系统可以外接RAM芯片以满足系统的需求2。图2 8051单片机引脚图8051单片机引脚说明VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门
18、电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写1时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在
19、FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:口管脚备选功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通)P3口
20、同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE
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