单片机车载报警器的设计
目录
引言 1
一、研究内容 2
二、系统设计 2
（一）框架设计 2
（二）控制器件选择 3
（三）测速传感器选择 3
（四）显示选择 3
三、硬件设计 4
（一）控制芯片STC89C51 4
（二）速度检测电路 6
（三）LCD显示电路 7
（四）蜂鸣器电路 7
四、软件设计 8
（一）软件框架 8
（二）霍尔程序 9
（三）显示程序 10
（四）限值调整程序 12
五、仿真调试 13
（一）软件介绍 13
（二）调试过程 13
结论 16
致谢 17
参考文献 18
附录一： 19
1. 仿真电路图 19
2. PCB电路图 19
附录二：（程序） 20
引言
随着工业的汽车产业的快速发展，人们对汽车的依赖越来越高。正是由于道路上的汽车增多，安全问题也越来越严重。尤其是在告诉公路上，汽车的速度比较快，虽然车上已经有速度显示，但是人们却不以为然。因此需要一种可以提醒人们自己车速报警的工具，这样的工具可以设置自己所认为的最高速度，当自己的车速超过的时候，便会发出报警信号来提示车主减速，保障人生安全。
一、研究内容
本设计研究的内容就是对车速进行检测，利用单片机作为控制元件来设计车载报警系统。主要的设计思路如下所示。
选择霍尔传感器作为速度采集的主要元件，利用霍尔传感器检测车轮转动产生的脉冲数量，通过单片机接收霍尔传感器发来的脉冲信号 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
。单片机得到信号后会进行内部的 逻辑运算，算出当前的速度信息。此时单片机还会接收外部的按键信号来设置当前的速度限值。单片机计算这些数据以后就会驱动显示屏来显示这些信息，并且还会通过内部的计算比较驱动是否超速，如果超速就会发出报警信息，提示车主。
本文所研究的内容有一下几点：
1、单片机工作电路
2、霍尔传感器检测电路
2、显示屏的工作电路。
3、车速报警提示功能电路。
二、系统设计
（一）框架设计
系统是设计主要是根据功能来选择相应的电路设计，首先本系统需要采集车的速度，所以需要霍尔传感器采集当前的轮子脉冲。接收来的脉冲需要进行处理，因此就需要控制元件，这里使用的就STC89C51单片机。要想将采集到的信息有直观的显示就需要显示部分，这里就是LCD模块。为了提醒车主当前的速度信息有没有超速，因此就需要速度设置和超速报警的电路模块。还有就是每个模块都需要的电源模块。原理图见附录一。
具体的模块见图2-1。
图2-1 系统框图
（二）控制器件选择
所谓控制器件就是设计中要进行数据处理的元件，这种元件一般都是计策好难过的元件。他的功能对系统的影响非常的大，因此选择是时候要考虑工作要求及成本方面。
方案一：
本方案的选择的是常见的51系列的单片机，这中单片机的使用比较简单，因为它是单片机的入门芯片。但是从它功能上来看就比较弱了，因为它的时钟脉冲和端口的灵活性都比较低。综合本系统的设计而言，这种单片机的功能及成本都符合的。
方案二：
本方案选择是低功耗的芯片MSP430芯片，这种芯片的主要有点就是低功耗和端口灵活。从这个方面来说还是比较好的，但由于它的成本比较高，本系统就不采用这种芯片。
通过比较选择发方案一。
（三）测速传感器选择
速度测量的传感器种类较多，它的选择主要因素就是环境，由于环境的不同会导致其不能正常的工作。下面的方案将围绕这几点进行讨论。
方案一：
本方案选择编码器作为本系统的速度采集工具，编码器的对速度采集比较准确，并且稳定性也比较好。但是它的成本比较高，安装起来比较麻烦，送给单片机的信息也比较复杂。对于本系统而言不适合。
方案二：
采用霍尔传感器作为本系统的速度采集工具，这种传感器主要是电涡流效应工作的。它的使用方式非常的很简单，只要当金属材料接近时就会产生脉冲，脉冲的传输方式也比较容易，成本也不高。
所以采用方案二。
（四）显示选择
显示就是为了让车主看到当前的车速以及设置的车速限值信息。选择时要注意其显示的内容。
方案一：
利用数码管，数码管显示的内容亮度高，成本低，主要的缺点就是只能显示数字，不能满足系统的显示要求。
方案二：
采用液晶显示屏，这种显示的内容丰富，但是驱动难，成本高。但是本系统需要显示的要求较高。因此需要选择这种显示屏。
因此采用LCD1602显示屏。
三、硬件设计
（一）控制芯片STC89C51
单片机最小系统的设计要根据单片机所需要的功能进行设计。首先可以确定电子逻辑器件都是需要电源进行供电。本系统选用的是直流5V的电源对单片机进行供电，但由于单片机的可正常工作的电压可以在5V上下波动。因此我们设计的稳压电源不需要太精确，使用稳压集成芯片就可以完成电源部分的设计。还有就是单片机最小系统的工作电路，我们都知道逻辑器件一般需要脉冲信号，单片机也需要，因此它需要振荡电路来给芯片提供时钟脉冲。接着就是单片机的复位电路，一般的器件都有复位电路。还有就是一些引脚需要进行电平的配置，通过各个外围电路的组合完成最小系统的设计。最小工作电路模型见图3-1。
图3-1 单片机最小系统模型
1. 电源部分
上文已经介绍了单片机需要直流5V的电压进行供电。由于我们经常用到的是交流220V的交流电压，因此要设计一个直流稳压电源。直流稳压的电源的设计主要分为变压，整流，滤波以及稳压四个环节。首先要确定的是输入电压是220V的交流电压，要将其进行电压变换。考虑到需要的电压是直流5V，并且使用的稳压芯片7805类的。因此要将220V的电压变换成12V的交流电压，因为7805进行稳压的条件是要输入电压大于其百分之三十。将变换好的电压要进行整流才能得到脉动的直流电压，整流部分就使用常见的二极管全桥电路。接着就是上面所说的稳压。稳压后的直流电虽然比较稳定，但是会有一些谐波，因此需要进行滤波，就是采用电容进行滤波。稳压电源的设计图见3-2。
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
引言 1
一、研究内容 2
二、系统设计 2
（一）框架设计 2
（二）控制器件选择 3
（三）测速传感器选择 3
（四）显示选择 3
三、硬件设计 4
（一）控制芯片STC89C51 4
（二）速度检测电路 6
（三）LCD显示电路 7
（四）蜂鸣器电路 7
四、软件设计 8
（一）软件框架 8
（二）霍尔程序 9
（三）显示程序 10
（四）限值调整程序 12
五、仿真调试 13
（一）软件介绍 13
（二）调试过程 13
结论 16
致谢 17
参考文献 18
附录一： 19
1. 仿真电路图 19
2. PCB电路图 19
附录二：（程序） 20
引言
随着工业的汽车产业的快速发展，人们对汽车的依赖越来越高。正是由于道路上的汽车增多，安全问题也越来越严重。尤其是在告诉公路上，汽车的速度比较快，虽然车上已经有速度显示，但是人们却不以为然。因此需要一种可以提醒人们自己车速报警的工具，这样的工具可以设置自己所认为的最高速度，当自己的车速超过的时候，便会发出报警信号来提示车主减速，保障人生安全。
一、研究内容
本设计研究的内容就是对车速进行检测，利用单片机作为控制元件来设计车载报警系统。主要的设计思路如下所示。
选择霍尔传感器作为速度采集的主要元件，利用霍尔传感器检测车轮转动产生的脉冲数量，通过单片机接收霍尔传感器发来的脉冲信号 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
。单片机得到信号后会进行内部的 逻辑运算，算出当前的速度信息。此时单片机还会接收外部的按键信号来设置当前的速度限值。单片机计算这些数据以后就会驱动显示屏来显示这些信息，并且还会通过内部的计算比较驱动是否超速，如果超速就会发出报警信息，提示车主。
本文所研究的内容有一下几点：
1、单片机工作电路
2、霍尔传感器检测电路
2、显示屏的工作电路。
3、车速报警提示功能电路。
二、系统设计
（一）框架设计
系统是设计主要是根据功能来选择相应的电路设计，首先本系统需要采集车的速度，所以需要霍尔传感器采集当前的轮子脉冲。接收来的脉冲需要进行处理，因此就需要控制元件，这里使用的就STC89C51单片机。要想将采集到的信息有直观的显示就需要显示部分，这里就是LCD模块。为了提醒车主当前的速度信息有没有超速，因此就需要速度设置和超速报警的电路模块。还有就是每个模块都需要的电源模块。原理图见附录一。
具体的模块见图2-1。
图2-1 系统框图
（二）控制器件选择
所谓控制器件就是设计中要进行数据处理的元件，这种元件一般都是计策好难过的元件。他的功能对系统的影响非常的大，因此选择是时候要考虑工作要求及成本方面。
方案一：
本方案的选择的是常见的51系列的单片机，这中单片机的使用比较简单，因为它是单片机的入门芯片。但是从它功能上来看就比较弱了，因为它的时钟脉冲和端口的灵活性都比较低。综合本系统的设计而言，这种单片机的功能及成本都符合的。
方案二：
本方案选择是低功耗的芯片MSP430芯片，这种芯片的主要有点就是低功耗和端口灵活。从这个方面来说还是比较好的，但由于它的成本比较高，本系统就不采用这种芯片。
通过比较选择发方案一。
（三）测速传感器选择
速度测量的传感器种类较多，它的选择主要因素就是环境，由于环境的不同会导致其不能正常的工作。下面的方案将围绕这几点进行讨论。
方案一：
本方案选择编码器作为本系统的速度采集工具，编码器的对速度采集比较准确，并且稳定性也比较好。但是它的成本比较高，安装起来比较麻烦，送给单片机的信息也比较复杂。对于本系统而言不适合。
方案二：
采用霍尔传感器作为本系统的速度采集工具，这种传感器主要是电涡流效应工作的。它的使用方式非常的很简单，只要当金属材料接近时就会产生脉冲，脉冲的传输方式也比较容易，成本也不高。
所以采用方案二。
（四）显示选择
显示就是为了让车主看到当前的车速以及设置的车速限值信息。选择时要注意其显示的内容。
方案一：
利用数码管，数码管显示的内容亮度高，成本低，主要的缺点就是只能显示数字，不能满足系统的显示要求。
方案二：
采用液晶显示屏，这种显示的内容丰富，但是驱动难，成本高。但是本系统需要显示的要求较高。因此需要选择这种显示屏。
因此采用LCD1602显示屏。
三、硬件设计
（一）控制芯片STC89C51
单片机最小系统的设计要根据单片机所需要的功能进行设计。首先可以确定电子逻辑器件都是需要电源进行供电。本系统选用的是直流5V的电源对单片机进行供电，但由于单片机的可正常工作的电压可以在5V上下波动。因此我们设计的稳压电源不需要太精确，使用稳压集成芯片就可以完成电源部分的设计。还有就是单片机最小系统的工作电路，我们都知道逻辑器件一般需要脉冲信号，单片机也需要，因此它需要振荡电路来给芯片提供时钟脉冲。接着就是单片机的复位电路，一般的器件都有复位电路。还有就是一些引脚需要进行电平的配置，通过各个外围电路的组合完成最小系统的设计。最小工作电路模型见图3-1。
图3-1 单片机最小系统模型
1. 电源部分
上文已经介绍了单片机需要直流5V的电压进行供电。由于我们经常用到的是交流220V的交流电压，因此要设计一个直流稳压电源。直流稳压的电源的设计主要分为变压，整流，滤波以及稳压四个环节。首先要确定的是输入电压是220V的交流电压，要将其进行电压变换。考虑到需要的电压是直流5V，并且使用的稳压芯片7805类的。因此要将220V的电压变换成12V的交流电压，因为7805进行稳压的条件是要输入电压大于其百分之三十。将变换好的电压要进行整流才能得到脉动的直流电压，整流部分就使用常见的二极管全桥电路。接着就是上面所说的稳压。稳压后的直流电虽然比较稳定，但是会有一些谐波，因此需要进行滤波，就是采用电容进行滤波。稳压电源的设计图见3-2。
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3850.html
