【正文】 e can transmit information to corresponding speeding and drunk driving traffic departments .Experimental results show that the development of highway based on the GSM alarm device is cheap, simple operation, the basic functions achieve to realtime measurement of speed and alcohol, analysis of data processing, meet the design purpose. Key words: AT89S52 microputer,GSM, MQ3, ISD1820 voice module 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 1 1 緒論 本課題研究背景及意義 當(dāng)今汽車數(shù)量日益巨增，交通擁堵現(xiàn)象也是隨處可見，人們對(duì)駕駛的安全性也越來越重視。 現(xiàn)有的安裝在汽車上的汽車測速與報(bào)警裝置，并未將相關(guān)信息傳至交通部門，故出現(xiàn)了駕駛員即使超速了，也對(duì)報(bào)警系統(tǒng)不理采的現(xiàn)象 。 基于 FPGA 的激光測速系統(tǒng) [1]，此系統(tǒng) 是以 FPGA 為數(shù)據(jù)處理核心，激光測速的方法測速，激光具有方向性好的優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性比較好，但價(jià)格相對(duì)較高。 但是注重?cái)?shù)據(jù)傳輸方面的還比較少，現(xiàn)有的汽車測速裝置大多數(shù)靠傳感器測到速度信號(hào)，然后通過傳輸線傳到目的地，這無疑增加了成本，如果將采集到的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳輸?shù)侥康牡兀涂梢怨?jié)約費(fèi)用，同時(shí)也使裝置更加的簡單，方便運(yùn)用。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 3 2 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置原理 本章將介紹基于 GSM 的高速公路超速警示裝置中所用到的原理與方案的選擇，其中包括各種測速方法，處理芯片，酒精傳感器和無線傳輸模塊的選擇。因此檢測電路通過檢測振蕩電路頻率值的變化即可判斷車的存在與通過狀況。超聲波測速原理，由控制器或外部電路發(fā)出相應(yīng)頻率的信號(hào)，經(jīng)過放大電路放大后輸入超聲波發(fā)射電路，發(fā)出去的超聲波在遇到障礙物時(shí)將反射回來，超聲波接收器接收到返回來的信號(hào)，經(jīng)過放大器放大，然后用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，控制器檢測到信號(hào)，做相應(yīng)的處理。即將入射光與散射光混頻，兩束光“混頻”產(chǎn)生的拍頻信號(hào)的頻率就是多普勒頻移。 激光測速儀固定安裝在道路的上方，以一定角度俯視機(jī)動(dòng)車道，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮安裝角度帶來的影響，并對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行校正，這種懸掛設(shè)計(jì)只對(duì)單獨(dú)車道進(jìn)行監(jiān)測。使用雷達(dá)測速對(duì)角度的要求較高，測速系統(tǒng)應(yīng)正對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的移動(dòng)方向，當(dāng)測速角度小于 5176。目標(biāo)識(shí)別技術(shù)為圖象的特征模式識(shí)別，重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 5 其基本原理是對(duì)所要識(shí)別的目 標(biāo)特征進(jìn)行詳細(xì)的描述和建模。 紅外測速 紅外測速的原理與激光，雷達(dá)等相似，由紅外接收、發(fā)射電路、放大電路，比較器電路、控制電路等組成。原理如圖 1所示。 考慮到系統(tǒng)的重點(diǎn)部分在于 GSM信息傳輸和經(jīng)費(fèi)原因，對(duì)比上述各測速方法，本設(shè)計(jì)選擇價(jià)格便宜，操作簡單方便的紅外對(duì)管方式，當(dāng)遮擋物是黑色時(shí)，反射光弱，重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 6 對(duì)管將輸出低電平，遮擋物是白色的時(shí)候，反射光強(qiáng)，對(duì)管將輸出高電平，這樣就將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成了脈沖，對(duì)特定時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)就可以得到速度信號(hào)?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 RST: 復(fù)位輸入。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 7 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。若采用無線，可以擺脫傳輸線纜的約束，具有安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)，成本回收周期短的優(yōu)點(diǎn)。無線傳輸線路是由提供商（如中國移動(dòng)、聯(lián)通、電信等）進(jìn)行維護(hù)的，而不需要用戶來進(jìn)行，用戶只需維護(hù)傳輸所用的設(shè)備。 GSM 系統(tǒng)有幾項(xiàng)重要特點(diǎn)：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號(hào)碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機(jī)耗電量低、機(jī)卡分離。 DTU 優(yōu)點(diǎn)組網(wǎng)迅速靈活，建設(shè)周期短、成本低；網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣；安全保密性能好；鏈路支持永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)、用戶使用成本低。自帶 RS232 通訊接口 ,可以方便地與 PC 機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊。此外 ,該模塊還具有電話簿功能、多方通話 ,漫游檢測功能 ,常用工作模式有省電模式、 IDLE、 TALK 等模式。作為 TC35 的核心 ,基帶處理器主要處理 GSM 終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號(hào) ,并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。 C 儲(chǔ)存溫度 30176。 傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩部分組成：其一為加熱回路；其二為信號(hào)輸出回路 。 上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為0～ 5V之間變化 。 本章小結(jié) 各種測速方法都有其各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，在使用上要考慮成本與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，如環(huán)境，天氣等因素。 MQ3 對(duì)酒精的靈敏度高，價(jià)格便宜，簡單易操作，適合車載酒精測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 圖 6 系統(tǒng)硬件框架圖 AT89S52 紅外對(duì)管測速 MQ3 酒精傳感器 ADC0832 A/D 轉(zhuǎn)換器 ISD1820 語音芯片構(gòu)成的報(bào)警系統(tǒng) TC35 無線發(fā)射模塊 串口 通信 數(shù)據(jù) 中心 液晶顯示 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 13 主要外圍電路硬件設(shè)計(jì) ISD1820 語音芯 片使用 ISD1820 是美國 ISD 公司在 2021 年推出的一種最新的單片 8～ 20 秒單段語音錄放芯片，采用 CMOS 技術(shù)，內(nèi)含器，具有話筒前置放大，自動(dòng)增益控制，防混淆濾波器，揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)和 FLASH 陳列。 REC 變低或內(nèi)存錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動(dòng)寫入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志 (EOM)，使以后的重放操作可以及時(shí)停止。放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志或內(nèi)存結(jié)束，之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 14 外部時(shí)鐘 (XCLK) 此端內(nèi)部有下拉元件，只為測試用，不用接。 應(yīng)用電路如下圖所示： 圖 8 ISD1820應(yīng)用電路 ADC0832 使用 ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。C ，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為 ?40176。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 這種紅外對(duì)管應(yīng)用原理是：當(dāng)擋住紅外對(duì)管的物體是白色的，反射光強(qiáng)烈，接收管接收到的光比較強(qiáng)，電路導(dǎo)通，輸出高電平，當(dāng)黑色物體擋住對(duì)管時(shí)，反射光弱，接收管關(guān)斷，輸出低電平，故當(dāng)黑白物體交替擋住對(duì)管，那么輸出就是一定頻率的脈沖，如將轉(zhuǎn)盤平均分成黑白相間的轉(zhuǎn)盤 時(shí)，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)輸出脈沖個(gè)數(shù)就能得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 串行通信分為異步與同步通信，異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使 用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。由于輸入的移位時(shí)鐘的來源不同，所以，各種方式的波特率計(jì)算公式也不相同。（ T1 溢出率） 在本設(shè)計(jì)中因?yàn)?GSM 模塊的串行口的波特率為 9600bps，故單片機(jī)的串口傳輸?shù)牟ㄌ芈室惨O(shè)置成 9600bps?？傊布脑O(shè)計(jì)上要注意，各外圍電路應(yīng)用電路的正確，原理圖的正確，pcb電路板制作的正確。定時(shí)器 0負(fù)責(zé)對(duì)外部中斷計(jì)數(shù)定時(shí)，和外部中斷聯(lián)合使用，計(jì)算出速度。GSM發(fā)送信息子程序由數(shù)據(jù)的判斷與串口發(fā)送子程序組成。 TMOD=0x01（定時(shí)器 0 工作方式 2）， TH0=(6553650000)/256。外部中斷控制方式簡單，要使單片機(jī)中斷，需要以下幾個(gè)條件：中斷源有中斷請(qǐng)求； 此中斷源的中斷允許位為 1； CPU 開中斷（即 EA=1）。設(shè)置中斷 口負(fù)跳變時(shí)有效。 AT 指令 AT 命令有兩種解釋一種是調(diào)制解調(diào)器命令語言，另一種是 Windows 中的計(jì)劃任務(wù)命令行。觸發(fā)串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮到 TC35返回值的反應(yīng)時(shí)間，最好軟件延時(shí)一會(huì)，這樣會(huì)確保每條指令準(zhǔn)確發(fā)到。 現(xiàn)今測速方法 有很多，各有各的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。 GSM 模塊，選擇的是 TC35，此模塊可以使用 AT 指令編程，可以使用短信發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以用 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)。在制作電路板時(shí)，熨燙進(jìn)程應(yīng)適度，不然油紙會(huì)燒焦，整個(gè)電路板報(bào)廢，腐蝕前應(yīng)檢查每一根線路是否完好，如果有斷的應(yīng)用油筆畫好，確保在腐蝕時(shí)不破壞電路板。學(xué)會(huì)了獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)高效的自學(xué)能力。她讓我看見了老師對(duì)學(xué)生關(guān)愛的真誠，再次感謝涂老師。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用到了許多的元器件，這使得我的模電與數(shù)電的理論知 識(shí)得到了實(shí)踐，也鞏固了這些理論知識(shí)，對(duì)我以后的工作是相當(dāng)有幫助的。 22(6)． 184186 [5]. 金艷， GPRS/GSM 在安全監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用，浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2021 [6]. 阮一暉，基于超聲波定位技術(shù)的障礙探測系統(tǒng) . 蘇州大學(xué)碩士學(xué)位論文 ,2021 [7]. 魏秀峙，高速公路車輛超速警示系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，長安大學(xué)碩士學(xué)位論文2021 [8]. 李鴻升， 郭丙君 GSM 的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳技術(shù)的應(yīng)用 .信息技術(shù)（哈爾濱） .2021，29(9).110113 [9]. 華蕊，基于 ATmega128 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的研究，沈陽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2021 [10]. 王大鵬，區(qū)間測速系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)，中山大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2021 [11]. 戴 志 龍 ， GPRS 技 術(shù) 在 智 能 抄 表 、 安 全 監(jiān) 控 中 的 應(yīng) 用 ， 上 海 煤氣． 2021(3)． 3537， 44 [12]. 許天增．超聲傳輸特性和超聲傳感系統(tǒng)研究．廈門大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021． [13]. 邱瑞呂，姜久春．泊車剛超聲波測距儀的研制．電子產(chǎn)品世界， 2021． [14]. 毛慧琴，基于 GSM 和單片機(jī)的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)，廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文 ， 2021 [15]. 黃震，陸祖康，倪旭翔脈沖激光測距接收電路與計(jì)時(shí)方法研究浙江大學(xué) 碩士學(xué)位論文 2021． 03． 01 [16]. 何立民單片機(jī)高級(jí)教程應(yīng)用與設(shè)計(jì)北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [17]. 李迎春，短消息在無線監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集方面的應(yīng)用，合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2021 [18]. 郭勇，羅云先，吳雄英．單片機(jī) 80C31 構(gòu)成的無線遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)．成都理重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 27 工大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )。 //定義 ADC控制端口 ,時(shí)鐘端口 P0口液晶數(shù)據(jù)位 sbit ADC0832_DIO = P1^1。 //液晶 RS端 sbit lcdrw=P3^6。 uchar code table1[]=Speed:r/s。 //設(shè)置短信方式為 TXT格式且為英文 uchar code shuju2[]=at+cmgs=\15215117987\\r\n。 void init()。 //液晶寫指令函數(shù) void write_data(uchar date)。 //延時(shí)函數(shù) void display(uint c,uchar e,uchar f)。 show()。} display(drink,2,1)。 //開總中斷 TMOD=0x21。 //串口控制寄存器，工作方式 1， 10位異步收發(fā)， 8位數(shù)據(jù)，波特率由定時(shí)器1的溢出率控制 ，允許串口接受數(shù)據(jù) TH1=0xFD。 IT0=1。//啟動(dòng)定時(shí)器 0 TR1=0。 delay(5)。 write_(0x01)。 ES=0。 ADC0832_CS = 1。 nop()。 ADC0832_DIO = 1。 ADC0832_CLK = 0。 nop()。 /*