【正文】 )時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車輛。并通過 LCD液晶顯示屏 顯示車輛的實(shí)際車速 和用戶設(shè)置的安全參數(shù)．當(dāng)發(fā)現(xiàn)車輛速度超過駕駛員設(shè)置的最大值時(shí)，蜂鳴器就 報(bào)警，警告燈 亮，提示 駕駛員減速。 以達(dá)到防患于未然的目的。單片機(jī)的應(yīng)用正 不斷地走向深入， 并且 帶動(dòng) 了傳統(tǒng)檢測(cè) 方式的 日新月益。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和智能 控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī) （ MCU） 往往是作為一個(gè)核心部件來使用。此設(shè)計(jì)就是一種利用 STC89C52 單片機(jī)對(duì)機(jī)動(dòng)車超速行駛情況進(jìn)行 測(cè)量并 蜂鳴報(bào)警和燈光報(bào)警的系統(tǒng)。該系統(tǒng) 的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，可靠性高，操作方便，可廣泛應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車輛。 2 2 系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì) 功 能和設(shè)計(jì)要求 本文要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有數(shù)字顯示和報(bào)警功能的單片機(jī)系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)車輛當(dāng)前速度輸出和顯示，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的速度上限時(shí)報(bào)警， 提醒駕駛?cè)藛T減速， 以保證車內(nèi)人員的人身安全。 首先要進(jìn)行系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，在總體方案設(shè)計(jì)中一般應(yīng)考慮以下三點(diǎn)： 第一：可靠性要求。所謂可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)定功能的能力?？煽啃?除了 用完成功能的概率表示外，還 需要考慮平均無故障時(shí)間、故障率 、失效率及 平均壽命。 第二：遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)方案時(shí)，先考慮整體，由整體分為多個(gè)局部模塊。即把復(fù)雜的問題分解為多個(gè)簡(jiǎn)單的問題，一個(gè)一個(gè)加以解決。 第三：方便和經(jīng)濟(jì)性要求。在設(shè)計(jì)方案的過程中，要考慮此方案實(shí)際的操作是否方便，盡量簡(jiǎn)單，元件盡量少，走線方便以及經(jīng)濟(jì)方面的考 慮 。 方案的提出 和確定 方案一：采取通過帶有 I/O 接口 、 計(jì)時(shí)器 及 靜態(tài) RAM 的 8155 芯片與設(shè)定速度的鍵盤電路，速度顯示電路， 8155 芯片具有 256 個(gè)字節(jié)的 RAM，兩個(gè) 8 位、一個(gè) 6 位的可編程 I/O 口和一個(gè) 14 為計(jì)數(shù)器。系統(tǒng) 的硬件電路簡(jiǎn)圖如圖 11 所示。 圖 21 系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)圖 紅外對(duì)管 用來產(chǎn)生脈沖方波，鍵盤輸入用來設(shè)定限制速度，當(dāng)車速超過最大速度 Vm 時(shí)，聲光報(bào)警電路將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 8155 鍵盤 輸入 LED 數(shù)碼管 機(jī)車車 輪 紅外對(duì)管 STC89S51 單片機(jī) 報(bào)警電路 3 單片機(jī)外部中斷口 1 接 紅外對(duì)管 的輸出，車輪每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一次 INT1 中斷請(qǐng)求，單片機(jī)對(duì) INT1 中斷請(qǐng)求的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將在 1 秒內(nèi)的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成機(jī)動(dòng)車的時(shí)速，送至顯示緩沖區(qū)以供顯示程序調(diào)用。具體算法如下：設(shè)單片機(jī)每秒計(jì)數(shù)值為 n，即 n （ r/s） 。設(shè)機(jī)車車輪的周長(zhǎng)為 L （ m） ，則 機(jī)車的時(shí)速V=Ln3 ． 6（ km/h） 。 硬件電路方框圖霍爾傳感器的輸出信號(hào)經(jīng) STC89C51的 INT1口輸入并存儲(chǔ)在內(nèi)部 RAM 中， STC89C51 外擴(kuò)一片 8155 芯片， 通過 LED 來顯示， 機(jī)車的上限速度Vm 通過鍵盤設(shè)置并存儲(chǔ)起來。單片機(jī)檢測(cè)霍爾傳感器輸出的信 號(hào) ，計(jì)算出機(jī)車當(dāng)前的速度 V，并送 LED 顯示。當(dāng) V≥Vm 時(shí)，控制聲光報(bào)警電路報(bào)警發(fā)出警示音。 方案二：利用 STC89C5 LCD1602 液晶顯示模塊、 霍爾傳感器、 聲光報(bào)警模塊及按鍵電路實(shí)現(xiàn)。 LCD1602 液晶 用來顯示當(dāng)前及設(shè)定速度，當(dāng)速度超過最大速 度 Vm 時(shí)， 聲光報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警，按鍵設(shè)定用來設(shè)定報(bào)警速度（最大速度 Vm）。 系統(tǒng)的硬件電路簡(jiǎn)圖如圖 22所示 。 圖 22 系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)圖 方案一和方案二比較，方案二 采用 8155 芯片使用單片機(jī)引腳較多，采用鍵盤電路較復(fù)雜，而且只能顯示當(dāng)前速度，駕駛員對(duì)速度上限透明度不高，總體電路較復(fù)雜；方案二采用的 LCD1602， 只需接 P0 口就可以 ，也只需 3 根控制線，霍爾傳感器的測(cè)速也比紅外對(duì)管方便，且 速度設(shè)定只需通過幾個(gè)按鍵即可實(shí)現(xiàn)，并且可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)速度上限 的增減，因而硬件電路簡(jiǎn)單，人眼視覺效果好，可以方便的為駕駛員提供信息，易于實(shí)現(xiàn)維護(hù)，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，極大地節(jié)省了 MCU 有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源。 鍵盤 輸入 LCD1602 機(jī)車車 輪 霍爾 傳感器 STC89S52 單片機(jī) 報(bào)警電路 報(bào)警燈 4 對(duì)于本課題所研制的車速 測(cè)量 報(bào)警系統(tǒng)而言，其基本出發(fā)點(diǎn)就是利用現(xiàn)有工藝條件，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件處理技術(shù)，提高系統(tǒng)的 工作的穩(wěn)定性 和 精度等級(jí) ，拓展其功能，并賦予其智能化特征，使報(bào)警器不僅能夠及時(shí)準(zhǔn)確地顯示車輛的當(dāng)前速度信息，同時(shí)盡可能地減少不必要的人工操作，使報(bào)警能隨時(shí)隨地不間斷進(jìn)行并 保證報(bào)警的工作效率。 鑒于此，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的要求，確定系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案如圖 22 所示 ，硬件電路簡(jiǎn)圖如圖 23所示： 圖 23 系統(tǒng)硬件電路圖 5 3 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)硬件主要包括以下五大模塊： STC89C52 單片機(jī)主控模塊、傳感器模塊、按鍵電路 、顯示模塊 和 報(bào)警模塊 等。其中 STC89C52 主要完成外圍硬件的控制以及一些運(yùn) 算 功能；傳感器完成信號(hào)的采樣功能；報(bào)警模塊豐要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警和燈光報(bào)警；按鍵電路主要完成最大速度 Vm 的設(shè)置；顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能。 主控 芯片 主控芯片采用 MCS一 51系列的 8051單片機(jī)作為控制核心。 8051抗干擾性好，適用很多場(chǎng)合。這里選用 STC89C52， STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash。 主要特性：與 MCS51 兼容，兩個(gè) 16 為定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器， 5 個(gè)中斷源， 128*8位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O 線，壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)，片內(nèi)震蕩期和時(shí)鐘電路。 VCC： 接 +5V 電源， VSS : 接數(shù)字地。 XTAL1： 片內(nèi)震蕩反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端 ， 當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該 引腳接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，接外部時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。 XTAL2： 片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)采用片內(nèi)振蕩器時(shí)，接外部石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)采用外部時(shí)鐘源時(shí)，懸空。 REST： 復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。加上大于 2個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。 EA/Vpp： EA 是外部程序存儲(chǔ)訪問允許控制端， Vpp 在對(duì)片內(nèi) Flash 進(jìn)行編程時(shí)可用。 ALE/PROG： ALE 為 CPU 訪問外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供一個(gè)地址鎖存信號(hào)，將低 8 為地址鎖存在片外的地址鎖存器中。 PROG 在 對(duì)片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。 PSEN： 片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。 P0口 ： 8 位，漏極開路的雙向 I/O 口。 6 P1口 ： 8 位，準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P2口 ： 8 位，準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3口 ： 8 位，準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3口 ： 還可提供第二功能。 RXD(串行數(shù)據(jù)輸入口 ) TXD(串行數(shù)據(jù)輸入口 ) INT0(外部中斷 0 輸入 ) INT1(外部輸入 1 輸入 ) T0(定時(shí)器 0 外部計(jì)數(shù)輸入 ) T1(定時(shí)器 1 外部計(jì)數(shù)輸入 ) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通輸出 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出 ) STC89C52 引腳圖如圖 31： 圖 31 STC89C52引腳圖 7 主控模塊 STC89C52 是片 內(nèi)有 FLASH 的單片機(jī)。因此，用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。用 STC89C52 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路以及擴(kuò)展的簡(jiǎn)單 I/O 口即可。由于受集成度、片內(nèi)功能的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。 其應(yīng)用特點(diǎn)為 ：有可供用戶使用的較多的 I/O 口線。由于不需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器， EA 應(yīng)接高電平， P0、 P P P3 均作為用戶 I/O 口使用