【正文】 單片機(jī)輸出不同占空比的PWM即可調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。本系統(tǒng)語音報(bào)警芯片采用LX110C，該芯片具有體積小、硬件電路簡單、功耗小等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，并且報(bào)警音樂質(zhì)量相對較高，因此選用該報(bào)警芯片圖25 LX110C方案一：采用集成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298n，具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠、使用簡單、易于操作、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但是其價(jià)格比較昂貴，成本較高，且效率不高。其優(yōu)點(diǎn)是控制簡單、亮度大、價(jià)格便宜、亮度也比較高。由于本系統(tǒng)只需顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，顯示的字符個(gè)數(shù)較少，而且1602液晶顯示屏不亮，故本系統(tǒng)不采用1602LCD顯示器。工作特點(diǎn)如下：（1）電源電壓范圍寬；（2）開關(guān)速度快，無瞬間抖動(dòng)；（3）工作頻率寬；（4）壽命長、體積小、安裝方便；（5）能直接和晶體管及TTL、MOS等邏輯電路接口。當(dāng)磁鋼隨車輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器受磁場的影響，霍爾器件輸出一個(gè)脈沖信號。將有字面對準(zhǔn)自己，三根引腳從左向右分別是Vcc，地，輸出?？紤]到用于汽車速度測量這種特殊環(huán)境下，在本設(shè)計(jì)中選擇了CS3020霍爾傳感器，該系列霍爾開關(guān)電路傳感器廣泛用于汽車工業(yè)和軍事工程中?？紤]上面三種因素，該系統(tǒng)選擇測頻法。根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有M法(測頻法)、T法(測周期法)和M/T法(頻率周期法)。所以這里選擇方案二?；魻杺鞲衅鬏敵鲱l率與轉(zhuǎn)速成正比，此信號經(jīng)單片機(jī)處理后，即可得出車輛的速度。方案二：磁電式脈沖發(fā)生器。其脈沖頻率與車速成正比，經(jīng)過單片機(jī)處理后，即可得出車輛的速度。主要由光源、光敏器件和遮光盤組成。綜上可得，本系統(tǒng)采用美新加速度傳感器MXC6202。美新加速度傳感器MXC6202加速度傳感器測量物體加速度的兩個(gè)分量Ax, Ay，該測量數(shù)據(jù)完全可以滿足汽車報(bào)警所需的加速度信息。圖22 STC89C52引腳圖美新的MEMS加速度傳感器采用了其獨(dú)特的氣體熱感的原理，具有以下獨(dú)特的性能特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗沖擊能力強(qiáng)(50000g)；（2）低的共振頻率和頻響(100Hz)；（3）零點(diǎn)偏差??；（4）抗干擾能力強(qiáng)(相比于同類產(chǎn)品)；（5）產(chǎn)品的一致性、重復(fù)性好；（6）外形精巧：5mm5mm；（7）工作溫度范圍：0℃to+70℃（G/H） 40℃to+85（M/N）。本系統(tǒng)需要用到四個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，STC89C52只有三個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，如果換用有四個(gè)及以上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的單片機(jī)（例如Atmega64），價(jià)格相對較高。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。超聲波模塊用于測量車輛與障礙物的距離，當(dāng)測量距離小于設(shè)定值時(shí)，從機(jī)控制報(bào)警模塊的蜂鳴器鳴叫，提醒用戶注意障礙物，防止倒車碰撞。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如下圖：測速傳感器檢測電機(jī)的實(shí)時(shí)速度，通過顯示屏顯示出來。（1）電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)測量；（2）能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；（3）能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加減速；（4）當(dāng)離障礙物的距離小于設(shè)定值時(shí)蜂鳴器鳴叫提醒用戶；（5）數(shù)碼管能實(shí)時(shí)顯示電機(jī)速度；（6）當(dāng)電機(jī)停止時(shí)，檢測加速度信息，當(dāng)加速度值大于設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警音。本系統(tǒng)采用美新公司的加速度傳感器，主要用來檢測物體狀態(tài)。比如超聲波傳感器，體積大，市場價(jià)在8元左右，操作復(fù)雜，易受干擾；其次，誤報(bào)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，汽車防盜報(bào)警器擾民現(xiàn)象越來越普遍，成為城市管理中的一道新難題。現(xiàn)在汽車測速大多采用這種方式。機(jī)械式不夠準(zhǔn)確，電子式相對準(zhǔn)確。由于超聲波測距的探測距離較短，主要用于倒車?yán)走_(dá)等近距離測距。但其價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 雷達(dá)分辨率高。 低角跟蹤時(shí)多徑效應(yīng)和地雜波干擾小。 高跟蹤精度和制導(dǎo)精度。毫米波方式：毫米波是微波的一個(gè)波段，頻率在30－300G,相應(yīng)波長為1－10mm。 紅外線透視和夜視是分別利用了紅外線的不同性質(zhì)。但它在對氣候的適應(yīng)能力方面具有局限性，因?yàn)榧す鉁y距方式受惡劣天氣、汽車激烈震動(dòng)、發(fā)射鏡表面磨損、污染等因素影響，則探測距離減少二分之一至三分之一,降低了實(shí)用精度，所以在汽車倒車?yán)走_(dá)領(lǐng)域激光測距方式?jīng)]有得到很好發(fā)展。下面簡要分析一下幾種方式的特點(diǎn)：激光方式：激光具有高定向性，能以定向的光束無發(fā)散地直線向前傳播；單色性好，它可以達(dá)到的亮度比太陽光還高幾百億倍；相干性好，激光的頻率、振動(dòng)方向、相位高度一致。目前，很多科研機(jī)構(gòu)已對汽車?yán)走_(dá)技術(shù)進(jìn)行深入開發(fā)，國內(nèi)外也已有相應(yīng)的產(chǎn)品。后視系統(tǒng)是由視頻捕捉裝置和視頻播放裝置組成，通過后視系統(tǒng)司機(jī)可以直觀地看到車后的障礙物，消除視覺盲區(qū)。語音告警裝置用于播放提示語以提醒車后的行人注意避讓正在倒車的汽車。綜上所述，可以看出本系統(tǒng)可以有效的避免車禍、倒車碰撞和車輛被盜等事故，有很大的實(shí)用價(jià)值。與此同時(shí)車禍、倒車碰撞和車輛被盜等事故也時(shí)常發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，因此汽車的測速、倒車防撞和防盜報(bào)警問題越來越受到人們的重視。目錄1緒論 1 1 1 3 3 32系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4 4 4 4 5 6 8 8 83系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 10 10 10 11 12 12 13 14 15 17 18 18 18 194系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20 21 21 22 22 22 23 24 255實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 27 27 29結(jié)論 30致謝 32參考文獻(xiàn) 33附一：系統(tǒng)原理圖 34附二：源程序代碼 351緒論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺，汽車已經(jīng)成為一種重要的代步工具。尤其是近幾年來，我國開始進(jìn)入私家車時(shí)代，汽車的數(shù)量更是逐年增加。測速電路可以檢測汽車的實(shí)時(shí)速度，幫助用戶了解車輛行駛速度，有效防止事故發(fā)生；超聲波測距法是最常見的一種距離測距方法，應(yīng)用于本系統(tǒng)中可以測量車輛與障礙物的距離，當(dāng)距離小于設(shè)定的安全范圍時(shí)，蜂鳴器報(bào)警提醒用戶有障礙物，可以有效防止倒車碰撞；防盜電路可以檢測車輛是否安全，車倆被盜時(shí)發(fā)出報(bào)警信息有效避免用戶的經(jīng)濟(jì)損失。 目前用于輔助司機(jī)倒車的裝置主要有：語音告警裝置、后視系統(tǒng)以及倒車?yán)走_(dá)等。這種裝置價(jià)格便宜，使用方便，其缺點(diǎn)是只能對車后的行人起告警作用，對于其他障礙物則不起作用，所以其應(yīng)用范圍有限。由于這類裝置的價(jià)位較高，目前還沒有普遍推廣使用。經(jīng)過總結(jié)分析，按照工作方式分主要有激光、超聲波、紅外、毫米波等一些測量方法，它們的工作原理雖然不完全一樣，但最終作用都是通過不同的探測方法判斷車后方障礙物與本車的相對距離，并根據(jù)程序中定義好的危險(xiǎn)等級做出相應(yīng)的預(yù)防措施。因此激光波束近似直線性，很少擴(kuò)散，波束能量集中，傳輸距離較遠(yuǎn)。紅外線方式：紅外線可以人為制造,自然界中也廣泛存在,一般的生物都會(huì)輻射出紅外線,體現(xiàn)出來的宏觀效應(yīng)就是熱度。紅外線測距系統(tǒng)成本低廉，但是容易受到天氣和路邊等物體干擾的影響，在惡劣的天氣與環(huán)境下探測距離仍然不能滿足要求。毫米波電子系統(tǒng)具有如下特性: 小天線孔徑具有較高的天線增益。 不易受電子干擾。 多目標(biāo)鑒別性能好。 大氣衰減“諧振點(diǎn)”可作保密傳輸。超聲波方式：超聲波是頻率大于20 kHz 的聲波, 具有方向性強(qiáng)、能量衰減緩慢、在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn),用于測距計(jì)算方法簡單, 常用于非接觸式距離測量, 其傳感器種類較多,由于超聲波指向性強(qiáng)，在傳輸過程中能量損耗緩慢，反射能力強(qiáng)，經(jīng)常被用于距離的測量。目前汽車測速原理可以分為機(jī)械式和電子式兩類。電子式的就必須用到單片機(jī)與一個(gè)電磁感應(yīng)器用來計(jì)算行進(jìn)中車輪所轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，輸入車輪的外徑，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)車輪所轉(zhuǎn)圈數(shù)即得。目前的汽車報(bào)警系統(tǒng)領(lǐng)域多用到開關(guān)振動(dòng)、超聲波、紅外探測等類型的傳感器，其在應(yīng)用過程中暴露出諸多的缺點(diǎn)：首先，傳感器價(jià)格昂貴，體積龐大，難以集成。據(jù)一些城市統(tǒng)計(jì)，這類投訴往往占環(huán)境噪聲總投訴量的10%—20%，所占比例不算很高，但影響人群不少。傳感器采集到的信號經(jīng)算法處理后，判斷物體是處于移動(dòng)還是振動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行分級報(bào)警，從而克服了傳統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)的漏報(bào)誤報(bào)現(xiàn)象，大大提高報(bào)警效率，提高人們的生活質(zhì)量。本系統(tǒng)可以測量電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，幫助用戶了解車輛行駛速度，有效防止事故發(fā)生；當(dāng)汽車與障礙物的距離小于設(shè)定值時(shí)可以提醒用戶，避免汽車碰撞障礙物，減少用戶的經(jīng)濟(jì)損失；當(dāng)有人盜竊汽車時(shí)，加速度傳感器檢測到的加速度信息大于設(shè)定值，單片機(jī)控制語音報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警聲，有效避免車內(nèi)貴重物品和汽車丟失。當(dāng)電機(jī)停止時(shí)，主機(jī)通過加速度傳感器檢測加速度信息，并將加速度信息傳給從機(jī)，當(dāng)加速度大于設(shè)定值時(shí)，從機(jī)控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警音，防止車輛被盜。圖21系統(tǒng)框圖STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM、MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口?？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。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。而該款單片機(jī)價(jià)格便宜，降低了系統(tǒng)的成本，并且可以采用雙機(jī)串行通信的方式滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，所以選擇該款單片機(jī)。利用美新的MEMS加速度傳感器的以上優(yōu)勢，可以使產(chǎn)品更加精確。若采用三軸加速度傳感器成本加高，而且硬件電路和軟件設(shè)計(jì)都會(huì)變復(fù)雜。圖23 MXC6202方案一：光電式脈沖發(fā)生器。車輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)遮光盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)遮光盤沒有遮住光源時(shí)，光源的光射到光敏器件上，光敏器件中有電流流過，于是在輸出端產(chǎn)生電壓輸出。這種光脈沖發(fā)生裝置，在轉(zhuǎn)換速度較高的情況下，由于車輛運(yùn)行中的振動(dòng)引起的光脈沖干擾等問題不好解決，現(xiàn)在采用的不多。將導(dǎo)磁材料的齒輪固定在轉(zhuǎn)軸上，對著齒輪端面固定一塊磁鋼，霍爾元件貼在磁鋼的一個(gè)端面上，隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，元件的輸出呈周期性變化，經(jīng)整形和放大后輸出方波脈沖。本設(shè)計(jì)測量要求穩(wěn)定性好，靈敏度高和精度高，而且對汽車速度的測量要求傳感器能夠適應(yīng)各種各樣的環(huán)境。其原因還有三點(diǎn)：其一是霍爾傳感器輸出信號電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響；其二是頻率響應(yīng)高，其響應(yīng)頻率高達(dá)20kHz，相當(dāng)于車速為1000km/h時(shí)所檢測的信號頻率；其三是抗電磁波干擾能力強(qiáng)。測頻法一般用于高速測量，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，測量誤差較大；而測周期法一般用于低速測量，速度越低測量精度越高，但在測量高轉(zhuǎn)速時(shí)，誤差較大；頻率周期法結(jié)合了上面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，但是此種方法要求單片機(jī)有3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于開關(guān)信號采集的有CS30CS3040等，這種傳感器是一個(gè)3端器