单片机的婴儿车超速自动刹车及报警系统设计
摘 要本课题在当前智能婴儿车系统的研究基础上，提出了一种可以通过AT89C51单片机作为主控来实现的一款新型智能婴儿车控制系统，它的硬件框架结构是由新型模块霍尔传感器测速模块，直流电机驱动器等作为核心部分，实现了婴儿车前进速度准确测量的电子系统，并能够实现超速自动刹车和报警的功能，经过了系统仿真以及专业仪器测量发现这款系统的实现大大降低了目前相关产品的总体功耗，在硬件上由于大多数使用的都是新型并且价格低廉的芯片模块，大大压缩了总体系统的生产成本。本系统最终经过了多方面的测试和发现问题后的不断改进完善，最终呈现出了很高的实用性，推向婴儿车市场后将淘汰大量现有相关产品。
目录
一、 引言 1
（一） 智能婴儿车的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 常用单片机的比较与选择 3
（二） AT89C51单片机 4
（三） 霍尔传感器模块简介 4
（四） 小型直流电机介绍 6
（五） LCD1602点阵显示器简介 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 婴儿车控制系统方案的设计 8
（二） 系统硬件结构框图设计 8
（三） 最小系统设计 9
1. 时钟电路设计 9
2. 复位电路设计 10
（四） 婴儿车测速电路设计 10
（五） 车轮驱动电路设计 11
（六） 点阵显示器电路设计 12
（七） 婴儿车按键电路 12
四、 软件系统设计 14
（一） 智能婴儿车系统的软件工作流程设计 14
（二） 婴儿车测速流程设计 15
（三） 车轮驱动工作流程图设计 15
（四） 点阵显示工作流程设计 16
五、 实物制作与安装 18
（一） 实物调试 18
（二） 问题总结 21
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附
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录二 程序 26 引言
智能婴儿车的发展背景
智能婴儿车系统是一种能够实现对婴儿车的车速的自动测量，并能够根据车速做出迅速判断，不仅在许多高档的婴儿车中都有广泛的应用，更在很大程度上缩短了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。智能婴儿车控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，智能婴儿车控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款智能婴儿车电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，此时的智能婴儿车控制系统的典型特点是线路复杂并且对于婴儿车的前进速度测量不准确，使用时存在一定的危险性，这种早期的智能婴儿车电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上智能婴儿车系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个智能婴儿车控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给智能婴儿车控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的智能婴儿车控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，婴儿车自动前进、速度测量以及超速报警等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用智能婴儿车控制系统。本次毕业设计就将以智能婴儿车控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的智能婴儿车电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对比网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为高性能婴儿车生产研发成本较高，尚不能在国内得到大范围的普及，另外在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的8位机。
本文主要研究内容
在对智能婴儿车控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对智能婴儿车控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图，下列为本课题将要实现的功能和指标：
1、完成婴儿车超速自动刹车以及报警系统的方案设计；
2、设计AT89C51最小系统、霍尔传感器测速模块、液晶屏、直流电机模块；
3、通过配置直流电机及其驱动电路，通过单片机输出PWM实现对婴儿车车轮的驱动，实现婴儿车自动前进；
4、通过配置霍尔传感器电路，实现对婴儿车车轮转速的测量，实现婴儿车前进速度的测量；
5、配置蜂鸣器电路，实现当婴儿车出现超速时进行报警，防止危险发生。
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案用的是ATMEL公司的AT89C51单片机，它是八位的数据处理宽度，对于这次的毕业设计，如果采用C51单片机作为主控单片机，将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，同时在一定程度上也增强了系统的稳定性。
目录
一、 引言 1
（一） 智能婴儿车的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 常用单片机的比较与选择 3
（二） AT89C51单片机 4
（三） 霍尔传感器模块简介 4
（四） 小型直流电机介绍 6
（五） LCD1602点阵显示器简介 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 婴儿车控制系统方案的设计 8
（二） 系统硬件结构框图设计 8
（三） 最小系统设计 9
1. 时钟电路设计 9
2. 复位电路设计 10
（四） 婴儿车测速电路设计 10
（五） 车轮驱动电路设计 11
（六） 点阵显示器电路设计 12
（七） 婴儿车按键电路 12
四、 软件系统设计 14
（一） 智能婴儿车系统的软件工作流程设计 14
（二） 婴儿车测速流程设计 15
（三） 车轮驱动工作流程图设计 15
（四） 点阵显示工作流程设计 16
五、 实物制作与安装 18
（一） 实物调试 18
（二） 问题总结 21
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
录二 程序 26 引言
智能婴儿车的发展背景
智能婴儿车系统是一种能够实现对婴儿车的车速的自动测量，并能够根据车速做出迅速判断，不仅在许多高档的婴儿车中都有广泛的应用，更在很大程度上缩短了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。智能婴儿车控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，智能婴儿车控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款智能婴儿车电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，此时的智能婴儿车控制系统的典型特点是线路复杂并且对于婴儿车的前进速度测量不准确，使用时存在一定的危险性，这种早期的智能婴儿车电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上智能婴儿车系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个智能婴儿车控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给智能婴儿车控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的智能婴儿车控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，婴儿车自动前进、速度测量以及超速报警等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用智能婴儿车控制系统。本次毕业设计就将以智能婴儿车控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的智能婴儿车电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对比网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为高性能婴儿车生产研发成本较高，尚不能在国内得到大范围的普及，另外在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的8位机。
本文主要研究内容
在对智能婴儿车控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对智能婴儿车控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图，下列为本课题将要实现的功能和指标：
1、完成婴儿车超速自动刹车以及报警系统的方案设计；
2、设计AT89C51最小系统、霍尔传感器测速模块、液晶屏、直流电机模块；
3、通过配置直流电机及其驱动电路，通过单片机输出PWM实现对婴儿车车轮的驱动，实现婴儿车自动前进；
4、通过配置霍尔传感器电路，实现对婴儿车车轮转速的测量，实现婴儿车前进速度的测量；
5、配置蜂鸣器电路，实现当婴儿车出现超速时进行报警，防止危险发生。
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案用的是ATMEL公司的AT89C51单片机，它是八位的数据处理宽度，对于这次的毕业设计，如果采用C51单片机作为主控单片机，将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，同时在一定程度上也增强了系统的稳定性。
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