单片机的智能LED紧急刹车灯的设计
单片机的智能LED紧急刹车灯的设计[20200128193838]
摘要
本课题为基于单片机控制的的智能LED紧急刹车灯，课题是应用先进的单片机技术来实现的，运用加速传感器对速度的较强感应，当踩下刹车时，速度传感器对速度的感应给单片机传输信号，单片机处理后再决定是否点亮灯阵。此程序是由单片机控制电路、传感器与单片机接口电路、电源电路、发光二级管阵电路等硬件电路和软件程序。课题详细的介绍了此任务的具体实现步骤。
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关键字:】单片机,加速器,LED灯；
引言 1
一、系统总方案论证与分析 2
（一） 课题主要任务及内容 2
（二） 任务分析与实现 2
二、硬件电路方案设计 3
（一）主控电路 3
（二） 加速度采集电路 4
1、加速度传感器的介绍 4
2、加速度采集电路 4
（三） LED紧急刹车灯显示电路 5
1、继电器的介绍 5
2、发光二极管点阵 6
3、LED紧急刹车灯显示电路 6
（四）稳压电源电路 7
三、软件程序设计 8
四、仿真调试 10
(一)Keil软件及编译调试 10
1、Keil软件简介 10
2、Keil编译调试 10
（二）Proteus软件及其仿真 11
总结 12
致谢 13
参考文献 14
附录一；硬件总原理图 15
附录二：硬件PCB图 16
附录三：程序清单 17
引言
前后车“刹车不同步”是汽车发生追尾的真正原因。急刹车时，后车司机始终滞后于前车，对于告诉行驶的汽车，刹车不及时就会向前冲出许多米。哪怕向前少冲1米,也许就少发生一场追尾事故。
本论文是利用智能LED紧急刹车灯系统是在汽车紧急刹车时，用LED灯快速点亮的优异特性点亮刹车灯,对后面的车提出警示，从而避免事故发生。本论文是以ATmega8L单片机为控制核心利用加速度传感器迅速获取车辆速度的变化，并将感应到的结果传输至单片机，单片机再对接收到的速度信息进行判断、处理，并根据处理的结果来决定是否点亮紧急刹车灯。文章详细介绍了点亮LED灯的硬件电路和软件设计。硬件部分利用MMA1260D加速传感器来对速度的感应，然后通过单片机系统将信号经过处理来传给LED灯。软件部分用汇编语言进行编程，采用模板化设计思路。该系硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。
一、系统总方案论证与分析
（一） 课题主要任务及内容
本课题主要任务是利用ATmega8L单片机和MMA1260D加速度传感器等部件设计一个可用LED灯阵来实现加速度的变化而使LED灯是否点亮的控制系统。本文主要介绍了设计思路、电路原理、方案论证以及元件的选择等内容，整体上分为硬件部分和软件部分设计。
（二） 任务分析与实现
本设计的任务是：以通过ATmega8L单片机为处理核心，用速度传感器感应速度的变化进行处理后送入单片机，然后经过单片机的处理将决定LED灯的是否点亮。
本系统总体思路如下：如图1所示。
图1 系统硬件结构图
二、硬件电路方案设计
（一）主控电路
1、ATmega8L单片机介绍
本次单片机是选用美国Atmel公司推出的ATmega8L器件,此单片机具有强大的功能。单片机的引脚图如图2所示。
图2 单片机的引脚示意图
2、最小系统
单片机的最小系统是由一个晶振电路和复位电路组成，复位电路的基本功能是，系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。单片机的复位操作有上电自动复位和手动按键复位两种方式。在单片机应用系统中，除单片机本身需要复位以外，外部扩展I/O接口电路也需要复位，因此需要一个包括上电和按钮复位在内的系统同步复位电路。最小系统图如图3所示。
图3 单片机最小系统图
（二） 加速度采集电路
1、加速度传感器的介绍
本次设计的加速度传感器是选择的MMA1260D。MMA1260D是一款z轴向加速度传感器，它由信号调理ASIC电路和G-单元两部分组成。其中，G-单元是机械结构，是用多晶硅制成的，并且采用了半导体制作技术。而信号调理ASIC电路是由各种相关的电路和振荡器、时钟生成器等部件组成。用于完成G-单元测量的电容值向电压输出的转换。MMA1260D传感器引脚图如图4所示。
图4 MMA1260D传感器引脚图
2、加速度采集电路
汽车的加速度发生变化使得速度传感器接受数据并传至单片机中，MMA1260D加速度传感器的输出电压与加速度成正比。我们使用具有A/D的微控制器来测量加速度传感器的输出电压,具体连接如图5所示。减小时钟噪声的方法是在VOUT与A／D IN引脚之间的RC存有滤波。因为加速度传感器与微控制器之间不能存在大电流，所以电源与地之间的0．1 μF电容为去耦电容。加速度传感器要靠近微控制器放置。同时我们用表贴封装来是的它体积尽可能的小。
图5 加速度采集电路
（三） LED紧急刹车灯显示电路
1、继电器的介绍
继电器是一种当输入量达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器结构图如图6所示。
图6 继电器结构图
2、发光二极管点阵
发光二极管电路由LED、二极管和电阻构成，车灯呢是用LED灯围成圈，一共有3圈，在刹车的时候是有内而外循环亮和熄灭的，而且LED灯亮度较高比较容易被后面的司机看到，从而达到警示的作用。该电路主要由ATmega8L单片机的3个引脚控制。发光二极管点阵图如图7所示。
图7 发光二极管点阵图
3、LED紧急刹车灯显示电路
LED显示电路是由单片机和继电器所组成的。用于采集加速度传感器信号，将采集到的信号和预先设置的值相比较，然后控制发光二极管的点亮或者熄灭，如图8所示。
图8 刹车灯显示电路
（四）稳压电源电路
稳压电源电路是将外接的电源转换成系统所需要的+5V电源，是由VOUT输出，想单片机的加速度传感器提供稳定的5 V电源。这个电路是由电阻、二极管、三端稳压管、电容构成。当汽车紧急刹车时，+12 V电压首先通过电阻降压，然后再通过三端稳压管电路降电压稳定在+5 V，然后与单片机、发光二极管及加速度传感器电路连接。稳压电源电路如图9所示。
图9 稳压电源电路
三、软件程序设计
根据系统硬件设计的相关要求，我们设计了用于完成系统初始化和处理分析信号的决定是否点亮LED灯的软件程序。系统软件流程设计如图8所示。通过对单片机中输入C语言的程序，实现紧急刹车灯所需要功能。一旦系统满足条件，软件编程可使LED的闪烁点亮来警示后面的汽车，并通过循环判断条件来决定是否继续点亮刹车灯还是熄灭，这样就便于后面的汽车司机确认前车的行驶状况。软件程序流程图如图10所示；
图10 系统总流程图
四、仿真调试
(一)Keil软件及编译调试
1、Keil软件简介
Keil软件是当前比较流行的用于开发51单片机的软件，Keil软件提供了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等比较完整的开发方案，最后通过一个集成开发环境将前面介绍的这些部份组合在一起。
2、Keil编译调试
软件调试是通过对编程、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以纠正的过程。在调试过程中，会遇到很多的问题。本设计源程序Keil3编译程序图如图11所示
摘要
本课题为基于单片机控制的的智能LED紧急刹车灯，课题是应用先进的单片机技术来实现的，运用加速传感器对速度的较强感应，当踩下刹车时，速度传感器对速度的感应给单片机传输信号，单片机处理后再决定是否点亮灯阵。此程序是由单片机控制电路、传感器与单片机接口电路、电源电路、发光二级管阵电路等硬件电路和软件程序。课题详细的介绍了此任务的具体实现步骤。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机,加速器,LED灯；
引言 1
一、系统总方案论证与分析 2
（一） 课题主要任务及内容 2
（二） 任务分析与实现 2
二、硬件电路方案设计 3
（一）主控电路 3
（二） 加速度采集电路 4
1、加速度传感器的介绍 4
2、加速度采集电路 4
（三） LED紧急刹车灯显示电路 5
1、继电器的介绍 5
2、发光二极管点阵 6
3、LED紧急刹车灯显示电路 6
（四）稳压电源电路 7
三、软件程序设计 8
四、仿真调试 10
(一)Keil软件及编译调试 10
1、Keil软件简介 10
2、Keil编译调试 10
（二）Proteus软件及其仿真 11
总结 12
致谢 13
参考文献 14
附录一；硬件总原理图 15
附录二：硬件PCB图 16
附录三：程序清单 17
引言
前后车“刹车不同步”是汽车发生追尾的真正原因。急刹车时，后车司机始终滞后于前车，对于告诉行驶的汽车，刹车不及时就会向前冲出许多米。哪怕向前少冲1米,也许就少发生一场追尾事故。
本论文是利用智能LED紧急刹车灯系统是在汽车紧急刹车时，用LED灯快速点亮的优异特性点亮刹车灯,对后面的车提出警示，从而避免事故发生。本论文是以ATmega8L单片机为控制核心利用加速度传感器迅速获取车辆速度的变化，并将感应到的结果传输至单片机，单片机再对接收到的速度信息进行判断、处理，并根据处理的结果来决定是否点亮紧急刹车灯。文章详细介绍了点亮LED灯的硬件电路和软件设计。硬件部分利用MMA1260D加速传感器来对速度的感应，然后通过单片机系统将信号经过处理来传给LED灯。软件部分用汇编语言进行编程，采用模板化设计思路。该系硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。
一、系统总方案论证与分析
（一） 课题主要任务及内容
本课题主要任务是利用ATmega8L单片机和MMA1260D加速度传感器等部件设计一个可用LED灯阵来实现加速度的变化而使LED灯是否点亮的控制系统。本文主要介绍了设计思路、电路原理、方案论证以及元件的选择等内容，整体上分为硬件部分和软件部分设计。
（二） 任务分析与实现
本设计的任务是：以通过ATmega8L单片机为处理核心，用速度传感器感应速度的变化进行处理后送入单片机，然后经过单片机的处理将决定LED灯的是否点亮。
本系统总体思路如下：如图1所示。
图1 系统硬件结构图
二、硬件电路方案设计
（一）主控电路
1、ATmega8L单片机介绍
本次单片机是选用美国Atmel公司推出的ATmega8L器件,此单片机具有强大的功能。单片机的引脚图如图2所示。
图2 单片机的引脚示意图
2、最小系统
单片机的最小系统是由一个晶振电路和复位电路组成，复位电路的基本功能是，系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。单片机的复位操作有上电自动复位和手动按键复位两种方式。在单片机应用系统中，除单片机本身需要复位以外，外部扩展I/O接口电路也需要复位，因此需要一个包括上电和按钮复位在内的系统同步复位电路。最小系统图如图3所示。
图3 单片机最小系统图
（二） 加速度采集电路
1、加速度传感器的介绍
本次设计的加速度传感器是选择的MMA1260D。MMA1260D是一款z轴向加速度传感器，它由信号调理ASIC电路和G-单元两部分组成。其中，G-单元是机械结构，是用多晶硅制成的，并且采用了半导体制作技术。而信号调理ASIC电路是由各种相关的电路和振荡器、时钟生成器等部件组成。用于完成G-单元测量的电容值向电压输出的转换。MMA1260D传感器引脚图如图4所示。
图4 MMA1260D传感器引脚图
2、加速度采集电路
汽车的加速度发生变化使得速度传感器接受数据并传至单片机中，MMA1260D加速度传感器的输出电压与加速度成正比。我们使用具有A/D的微控制器来测量加速度传感器的输出电压,具体连接如图5所示。减小时钟噪声的方法是在VOUT与A／D IN引脚之间的RC存有滤波。因为加速度传感器与微控制器之间不能存在大电流，所以电源与地之间的0．1 μF电容为去耦电容。加速度传感器要靠近微控制器放置。同时我们用表贴封装来是的它体积尽可能的小。
图5 加速度采集电路
（三） LED紧急刹车灯显示电路
1、继电器的介绍
继电器是一种当输入量达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器结构图如图6所示。
图6 继电器结构图
2、发光二极管点阵
发光二极管电路由LED、二极管和电阻构成，车灯呢是用LED灯围成圈，一共有3圈，在刹车的时候是有内而外循环亮和熄灭的，而且LED灯亮度较高比较容易被后面的司机看到，从而达到警示的作用。该电路主要由ATmega8L单片机的3个引脚控制。发光二极管点阵图如图7所示。
图7 发光二极管点阵图
3、LED紧急刹车灯显示电路
LED显示电路是由单片机和继电器所组成的。用于采集加速度传感器信号，将采集到的信号和预先设置的值相比较，然后控制发光二极管的点亮或者熄灭，如图8所示。
图8 刹车灯显示电路
（四）稳压电源电路
稳压电源电路是将外接的电源转换成系统所需要的+5V电源，是由VOUT输出，想单片机的加速度传感器提供稳定的5 V电源。这个电路是由电阻、二极管、三端稳压管、电容构成。当汽车紧急刹车时，+12 V电压首先通过电阻降压，然后再通过三端稳压管电路降电压稳定在+5 V，然后与单片机、发光二极管及加速度传感器电路连接。稳压电源电路如图9所示。
图9 稳压电源电路
三、软件程序设计
根据系统硬件设计的相关要求，我们设计了用于完成系统初始化和处理分析信号的决定是否点亮LED灯的软件程序。系统软件流程设计如图8所示。通过对单片机中输入C语言的程序，实现紧急刹车灯所需要功能。一旦系统满足条件，软件编程可使LED的闪烁点亮来警示后面的汽车，并通过循环判断条件来决定是否继续点亮刹车灯还是熄灭，这样就便于后面的汽车司机确认前车的行驶状况。软件程序流程图如图10所示；
图10 系统总流程图
四、仿真调试
(一)Keil软件及编译调试
1、Keil软件简介
Keil软件是当前比较流行的用于开发51单片机的软件，Keil软件提供了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等比较完整的开发方案，最后通过一个集成开发环境将前面介绍的这些部份组合在一起。
2、Keil编译调试
软件调试是通过对编程、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以纠正的过程。在调试过程中，会遇到很多的问题。本设计源程序Keil3编译程序图如图11所示
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