【正文】 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V電源供電時(shí)輸入電壓在 0～ 5V 之間； 工作頻率為 250KHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μ S； 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 15 一般功耗僅為 15mW； 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； 商用級芯片溫寬為 0176。 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。 直通模式 (FT) 此端允許接在 MIC 輸入端的外部語音信號經(jīng)過芯片內(nèi)部的 AGC 電路、濾波器和喇叭驅(qū)動器而直接到達(dá)喇叭輸出端。 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。放音持續(xù)至此端出現(xiàn)低電平，或遇到 EOM 標(biāo)志，或內(nèi)存結(jié)束。放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志或內(nèi)存結(jié)束，之后芯片自動進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。注：在芯片設(shè)計(jì)上為防止按鍵誤觸發(fā)， REC 的上升沿有 84 毫秒防顫。 REC 變低或內(nèi)存錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動寫入一個信息結(jié)束標(biāo)志 (EOM)，使以后的重放操作可以及時(shí)停止。只要 REC 變高，芯片立即開始錄音（不論芯片此時(shí)在做何事）。 圖 6 系統(tǒng)硬件框架圖 AT89S52 紅外對管測速 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，自動增益控制，防混淆濾波器，揚(yáng)聲器驅(qū)動和 FLASH 陳列。 MQ3 酒精傳感器模塊采集駕駛員所呼出氣中的酒精濃度后經(jīng)過 ADC0832 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 ，單片機(jī)對該數(shù)字量進(jìn)行處理，如果超出預(yù)設(shè)定值則觸發(fā)報(bào)警和 GSM 發(fā)送相關(guān)信息，以 紅外對管方式將速度號采集成脈沖信號送入單片機(jī)處理，如果超出速度預(yù)設(shè)值，觸發(fā)報(bào)警和GSM 發(fā)送短信。 MQ3 對酒精的靈敏度高，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)。 單片機(jī)的相關(guān)簡介可知，單片機(jī)是具有 小巧靈活，價(jià)格便宜，可靠性高，易控制，易擴(kuò)展的數(shù)字芯片，本設(shè)計(jì)只需用到簡單的數(shù)據(jù)處理，主要在于控制外圍設(shè)備，故重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 11 AT89S52 單片機(jī)完全可以勝任。 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。 為了使測量的精度達(dá)到最高，誤差最小，需重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 GSM 的高速公路超速警示裝置 10 要找到合適的溫度，一般在測量前需要將傳感器預(yù)熱 5分鐘 。 上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為0～ 5V之間變化 。 二者之間的關(guān)系表述為： RS/RL=(VC－ VRL)/VRL，其中 VC 為回路電壓 。 傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩部分組成：其一為加熱回路；其二為信號輸出回路 。 C 通話模式 300mA (典型值 .) 空閑模式 (最大值 ) 省電模式 100μ A (最大值 ) 短信息 MT, MO, CB 和 PDU 模式 外型尺寸 x 36 x 音頻接口 模擬信號（麥克風(fēng)，耳麥，免提手柄） SIM卡操作電壓 3V/ 電話薄功能 存儲于 SIM卡中 模塊復(fù)位 采用 AT指令或掉電復(fù)位 串口通訊波特率 300bps～ 115kbps 自動波 特率范圍 ～ 115kbps 軟件控制方式 可用 AT 命令編程 酒精傳感器的選擇 MQ3是酒精氣體傳感器， 具有很高的靈敏度 、 良好的選擇性 、 使用壽命長和穩(wěn)定性高 。 C 儲存溫度 30176。以下是 TC35 開發(fā)板的一些參數(shù)： 表 1 TC35開發(fā)板參數(shù) 信息傳送內(nèi)容 語音和數(shù)據(jù) 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 9 電源 單電源 ～ 頻段 雙頻 GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+) 發(fā)射功率 2W （ GSM900MHz Class 4）和 1W （ DCS1800MHz Class 1） SIM 卡連接方式 外接 天線 由天線連接器連接外 部天線 工作溫度 20176。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 ,并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。通過 ZIF連接器及 50Ω天線連接器 ,可分別連接 SIM 卡支架和天線。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。 TC35 模塊的工作電壓為 — ,可以工作在 900MHz和 1800MHz兩個頻段 ,所在頻段功耗分別為 2w(900M)和 1w(1800M)。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。 根據(jù)對比以上方法，由于 GSM 有 防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號碼資源豐富、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)卡分離等優(yōu)點(diǎn)，且設(shè)備也比較便宜 ，符合設(shè)計(jì)要求，故本設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)無線傳輸方面選擇 GSM模塊。 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。主要特點(diǎn)是低功耗、低成本、低速率、支持大量節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?低復(fù)雜度、快速、可靠、安全。 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。 無線傳輸?shù)姆诸? 現(xiàn)在無線傳輸終端設(shè)備也是越來越多 ，比如有 GPRS、 GSM、 CDMA、 EDGE DTU、 TD MODEM、 ZIGBEE 等。無線傳輸線路是由提供商（如中國移動、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。 用戶可以迅速將新的無線設(shè)備加入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，而不需要為新建傳輸線路鋪設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)、增加設(shè)備，非常容易就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸。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?shù)脑? 無線傳輸?shù)奶攸c(diǎn) 成本低，性能穩(wěn)定，只需要一次性投資，不須鋪設(shè)線路，特別適合室外距離較遠(yuǎn)以及已裝修好的場合。 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。當(dāng)使用外部存儲器時(shí)， EA 必須接 GND，當(dāng)使用片內(nèi)存儲時(shí)，應(yīng)將其接 VCC。 RST: 復(fù)位輸入。 P2 口：編程時(shí)會接收外部的信號，本設(shè)計(jì)用于液晶的數(shù)據(jù)輸入口?？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。 AT89S52 簡介 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 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 對管將輸出低電平，遮擋物是白色的時(shí)候，反射光強(qiáng)，對管將輸出高電平，這樣就將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成了脈沖，對特定時(shí)間內(nèi)脈沖個數(shù)的計(jì)數(shù)就可以得到速度信號。同時(shí)，我們利用它對顏 色敏感的特點(diǎn)，當(dāng)檢測物表面為黑色時(shí)，反射光很弱，接收端檢測到的光線可以忽略，使接收端呈現(xiàn)一種狀態(tài)，例如開關(guān)管截止；當(dāng)被檢測物表面為白色時(shí)，反射光強(qiáng)烈，發(fā)射端發(fā)射的紅外線被接收端全部接收，使接收端呈現(xiàn)另一種相反的狀態(tài)，例如開關(guān)管開通。原理如圖 1所示。采用反射方式，由于光的反射受到多種因素的影響，比如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等，如果直接用發(fā)射和接收管進(jìn)行測量將會產(chǎn)生相當(dāng)大的干擾信號。 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。目標(biāo)跟蹤技術(shù)也可稱為目標(biāo)鎖定跟蹤技術(shù)，就是在一定的區(qū)域范圍內(nèi)不丟失目標(biāo)。目標(biāo)識別技術(shù)為圖象的特征模式識別，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 其基本原理是對所要識別的目 標(biāo)特征進(jìn)行詳細(xì)的描述和建模。 視頻測速 現(xiàn)在比較準(zhǔn)確的是精確視頻機(jī)動車測速系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要采用了目標(biāo)識別與目標(biāo)跟蹤技術(shù)。使用雷達(dá)測速對角度的要求較高，測速系統(tǒng)應(yīng)正對運(yùn)動物體的移動方向，當(dāng)測速角度小于 5176。 雷達(dá)測速 雷達(dá)測速原理與激光測速原理一樣，均應(yīng)用多普勒原理， 當(dāng)一定發(fā)射頻率的雷達(dá)波束射到移動目標(biāo)時(shí)，其反射頻率攜帶的目標(biāo)速度信息與發(fā)射頻率不同，多普勒頻率與目標(biāo)的移動速度成正比。 激光測速儀固定安裝在道路的上方，以一定角度俯視機(jī)動車道，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮安裝角度帶來的影響，并對測量結(jié)果進(jìn)行校正，這種懸掛設(shè)計(jì)只對單獨(dú)車道進(jìn)行監(jiān)測。在兩車道車輛并行或車輛連續(xù)進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域時(shí)，可以有效地得到 車速，而不會出現(xiàn)錯抓誤判的情況。即將入射光與散射光混頻，兩束光“混頻”產(chǎn)生的拍頻信號的頻率就是多普勒頻移。 激光測速 激光測速主要利用激光多普勒效應(yīng)來測速的，原理是：用束單色的激光照射到隨液體一起運(yùn)動的微粒上，測出其散射光相對于入射光的頻率偏移，即所謂的多普勒頻移，然后經(jīng)過特定時(shí)間對數(shù)據(jù)處理分析，進(jìn)而確定液體的速度。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，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，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，做相應(yīng)的處理。 由于是鋪設(shè)在路面以下的，故對道路路面有一定的損壞，而且線圈要承受車輛的重壓，損壞度高，更換率高，安裝時(shí)還會對交通造成擁堵。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。使用電纜線繞成數(shù)匝而成的環(huán)形線圈 , 在其上加上交變電流 , 埋設(shè)于路面下 ,線圈是成感性的，通過隔離變壓器接到調(diào)諧振蕩回路上 , 構(gòu)成 LC 諧振電路。 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。 本文主要工作 本文主要工作在于以 AT89S52 單片機(jī)為數(shù)據(jù)處理核心，以紅外反射方式采集速度信號；以 MQ3酒精 傳感器采集酒精濃度值，通過 ADC0832 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對酒駕的判斷的功能； 1602 液晶，用于顯示相關(guān)信息； ISD1820 語音芯片，用于超速和醉酒駕駛的報(bào)警； GSM 模塊，用此模塊發(fā)送短信；單片機(jī)與 GSM 使用串口線連接，在程序中通過單片機(jī)串口發(fā)送相關(guān)指令，使 GSM發(fā)送短信。 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，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?，就可以?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