单片机的船舶停靠时防撞辅助系统设计
摘 要本课题最终成功设计了一款智能型船舶停靠时防撞辅助控制系统，系统的整体框架以STC89C51单片机作为核心部分，使用了LCD1602显示器、有源蜂鸣器、HC-SR04测距模块和SC8035语音芯片等模块，通过单片机对这些芯片和传感器的控制，对船舶停靠过程中启动了一定的防碰撞辅助作用，能够对船体附近的障碍物进行实时的监测并且能够通过不同频率的报警信号来提示船舶与障碍物的距离，还能够通过语音播报的方式对距离值进行播报。本课题通过验证环节对这款船舶停靠时防撞辅助控制系统的工作状态进行了测试，表现出了预期应得的结果，数据表明该设计适合推向未来的语音播报船舶防撞探测器控制市场，能够有效的降低市面上相关产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 船舶停靠时防撞辅助系统的发展背景 1
（二） 船舶停靠时防撞辅助系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 船舶停靠时防撞辅助系统的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 超声波传感器简介 4
（四） LCD1602液晶屏简介 4
（五） SC8035语音芯片简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 报警信号生成电路设计 6
（三） HCSR04传感器测距电路设计 7
（四） 参数显示电路设计 8
（五） 语音播报电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 船舶停靠时防撞辅助系统的主程序流程设计 10
（二） 显示屏驱动子程序流程设计 10
（三） 有源蜂鸣器子程序设计 11
（四） 距离检测子程序流程设计 12
（五） 数据播报子程序流程设计 12
五、 实物制作与安装 14
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
23
引言
船舶停靠时防撞辅助系统的发展背景
通过对船舶停靠时防撞辅助控制系统用户所反应上来的一些建议和改进措施来看，近几年来越来越多的产品用户表现出对目前市面上大多数船舶停靠时防撞辅助控制系统的使用不满，究其原因是随着科学技术的飞速发展，智能仪器智能电子设备已经在工业和民用领域取得了广泛的普及，就以智能手机来说，几乎当下所有的智能元素都能够在手机中得到实现，所以对已经习惯于使用智能产品的用户来说，船舶停靠时防撞辅助控制系统中一些跟不上潮流或者人机交互不完善的操作都会被引起用户的不满，所以在船舶停靠时防撞辅助控制系统的发展背景中，这种系统持续不断的被改进和优化，这个改进和优化的脚步一直没有停下来。
船舶停靠时防撞辅助控制系统在本课题中将通过STC89C51单片机来实现控制，考虑到目前市场上的大多数中高端性能的船舶停靠时防撞辅助控制系统产品的售价都非常高，经过资料查阅后可以知道其内部的整体架构也不过是一些常用的嵌入式系统架构，以中高端的单片机等微处理器芯片做主控，在单片机外部布置了一些高性能传感器来采集信号，这种结构我们大学期间已经经过系统的学习，所以本课题决定采用一款最为熟悉的STC89C51单片机来实现程序代码执行器，实现船舶停靠时防撞辅助控制系统的所有功能，从而有望能够大幅度降低目前市场上相关船舶停靠时防撞辅助控制系统的整体成本水平，将具有中高端性能的船舶停靠时防撞辅助控制系统实现普及化，大量淘汰一些性能低劣的产品。相关资料显示船舶停靠时防撞辅助控制系统的发展脚步在最近二十年间得到了飞速的提升，数字化船舶停靠时防撞辅助控制系统的出现要追溯到上世纪九十年代初期左右，此时正值8位单片机芯片快速发展的时期，初期的船舶停靠时防撞辅助控制系统在这段时间已经被推向了市面，相关企业和个人已经开始了对这种单片机控制系统的广泛研究，虽然此时的单片机控制器的性能还处于较低水平，但是通过C语言程序代码的构建，采用由简单到复杂的不同难度的程序指令语句的控制，仍旧是能实现一些较为简单的控制功能，虽然较为简单，但依然是比之前的传统式船舶停靠时防撞辅助控制系统要好用很多，并且由于已经实现了一定的数字式，所以系统工作的稳定度也得到了巨大的提升。所以在这段时期这种新型的船舶停靠时防撞辅助控制系统被推向市场上后，逐渐的淘汰掉了大量的传统式船舶停靠时防撞辅助系统产品，由于能够很方便的实现量产，硬件电路大部分是由数字集成芯片构建，所以受到温度等因素的影响较小，批量化生产成本非常低。
船舶停靠时防撞辅助系统的国内外发展现状
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份关于国外某所高校的研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款与船舶停靠时防撞辅助控制系统相关的传感器模块，这款传感器主要用于监测船舶停靠时防撞辅助控制系统在运行过程中的功耗参数并且能够通过特定的接口将检测数据以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到船舶停靠时防撞辅助控制系统内部的主控微处理器，这款传感器的实现在一定程度上促进了船舶停靠时防撞辅助控制系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对船舶停靠时防撞辅助控制系统的研究步伐，虽然在船舶停靠时防撞辅助控制系统要实现高性能化还需要借助国外的高性能芯片来作为铺垫，但是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐，希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能船舶停靠时防撞辅助控制系统。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏、蜂鸣器、HCSR04超声波传感器和SC8035语音播报芯片等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的船舶停靠时防撞辅助控制系统，并实现了如下功能电路模块的设计：
目录
一、 引言 1
（一） 船舶停靠时防撞辅助系统的发展背景 1
（二） 船舶停靠时防撞辅助系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 船舶停靠时防撞辅助系统的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 超声波传感器简介 4
（四） LCD1602液晶屏简介 4
（五） SC8035语音芯片简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 报警信号生成电路设计 6
（三） HCSR04传感器测距电路设计 7
（四） 参数显示电路设计 8
（五） 语音播报电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 船舶停靠时防撞辅助系统的主程序流程设计 10
（二） 显示屏驱动子程序流程设计 10
（三） 有源蜂鸣器子程序设计 11
（四） 距离检测子程序流程设计 12
（五） 数据播报子程序流程设计 12
五、 实物制作与安装 14
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
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引言
船舶停靠时防撞辅助系统的发展背景
通过对船舶停靠时防撞辅助控制系统用户所反应上来的一些建议和改进措施来看，近几年来越来越多的产品用户表现出对目前市面上大多数船舶停靠时防撞辅助控制系统的使用不满，究其原因是随着科学技术的飞速发展，智能仪器智能电子设备已经在工业和民用领域取得了广泛的普及，就以智能手机来说，几乎当下所有的智能元素都能够在手机中得到实现，所以对已经习惯于使用智能产品的用户来说，船舶停靠时防撞辅助控制系统中一些跟不上潮流或者人机交互不完善的操作都会被引起用户的不满，所以在船舶停靠时防撞辅助控制系统的发展背景中，这种系统持续不断的被改进和优化，这个改进和优化的脚步一直没有停下来。
船舶停靠时防撞辅助控制系统在本课题中将通过STC89C51单片机来实现控制，考虑到目前市场上的大多数中高端性能的船舶停靠时防撞辅助控制系统产品的售价都非常高，经过资料查阅后可以知道其内部的整体架构也不过是一些常用的嵌入式系统架构，以中高端的单片机等微处理器芯片做主控，在单片机外部布置了一些高性能传感器来采集信号，这种结构我们大学期间已经经过系统的学习，所以本课题决定采用一款最为熟悉的STC89C51单片机来实现程序代码执行器，实现船舶停靠时防撞辅助控制系统的所有功能，从而有望能够大幅度降低目前市场上相关船舶停靠时防撞辅助控制系统的整体成本水平，将具有中高端性能的船舶停靠时防撞辅助控制系统实现普及化，大量淘汰一些性能低劣的产品。相关资料显示船舶停靠时防撞辅助控制系统的发展脚步在最近二十年间得到了飞速的提升，数字化船舶停靠时防撞辅助控制系统的出现要追溯到上世纪九十年代初期左右，此时正值8位单片机芯片快速发展的时期，初期的船舶停靠时防撞辅助控制系统在这段时间已经被推向了市面，相关企业和个人已经开始了对这种单片机控制系统的广泛研究，虽然此时的单片机控制器的性能还处于较低水平，但是通过C语言程序代码的构建，采用由简单到复杂的不同难度的程序指令语句的控制，仍旧是能实现一些较为简单的控制功能，虽然较为简单，但依然是比之前的传统式船舶停靠时防撞辅助控制系统要好用很多，并且由于已经实现了一定的数字式，所以系统工作的稳定度也得到了巨大的提升。所以在这段时期这种新型的船舶停靠时防撞辅助控制系统被推向市场上后，逐渐的淘汰掉了大量的传统式船舶停靠时防撞辅助系统产品，由于能够很方便的实现量产，硬件电路大部分是由数字集成芯片构建，所以受到温度等因素的影响较小，批量化生产成本非常低。
船舶停靠时防撞辅助系统的国内外发展现状
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份关于国外某所高校的研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款与船舶停靠时防撞辅助控制系统相关的传感器模块，这款传感器主要用于监测船舶停靠时防撞辅助控制系统在运行过程中的功耗参数并且能够通过特定的接口将检测数据以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到船舶停靠时防撞辅助控制系统内部的主控微处理器，这款传感器的实现在一定程度上促进了船舶停靠时防撞辅助控制系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对船舶停靠时防撞辅助控制系统的研究步伐，虽然在船舶停靠时防撞辅助控制系统要实现高性能化还需要借助国外的高性能芯片来作为铺垫，但是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐，希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能船舶停靠时防撞辅助控制系统。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏、蜂鸣器、HCSR04超声波传感器和SC8035语音播报芯片等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的船舶停靠时防撞辅助控制系统，并实现了如下功能电路模块的设计：
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