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红外检测；

语音提示；

模型；

自动熄火

Abstract

Withpopulationgrowth,trafficfromthepointofviewofsomerecentproblemsinChina'

sroadtransportincreasinglyworrying,suchasbusoverturnedshortlybeforetheincidentoccurredinHunan.Busoverloadcitiesandtownsacrossthecountryisacommonproblem,butmostpeoplearecommonplace.Inrecentyears,thetransportsectorincreasedsupervision,althoughthetrafficpoliceondutyhasintensified,buttheeventofoverloadingthebusisstillnotmuchbetter.Iwantthelighttoincreasethetrafficpoliceondutyfromtheperspectiveofeffortstosolvetheproblemisnotlong,itmuststartfromthedriver,areminderofthedriversatthistimewhetherthenumberofoverload,whethertherearesecurityrisks.Thedesignintendstodesignaninfrareddetectionsystemmodelwithvoiceprompts,alwaysalertthedrivertopreventoverload,ifthenumberexceedsacertainlimitsothatcarsautomaticallyturnoff.

Keywords:

Busesoverloaded;

infrareddetection;

voiceprompts;

model;

automaticallyturnoff.

目录

第一章绪论---------------------------------------------------------1

1.1单片机基础知识---------------------------------------------------2

1.2单片机的应用领域-------------------------------------------------2

1.2.1在智能仪器仪表的应用-------------------------------------------2

1.2.2在家用电器中的应用------------------------------------------2

1.2.3在工业控制中的应用------------------------------------------------2

第二章硬件部分-----------------------------------------------------4

2.1AT89S52------------------------------------------------------4

2.1.18051内部构造与主要性能参数---------------------------------------4

2.1.2引脚功能说明---------------------------------------------------------5

2.2硬件电路图------------------------------------------------------11

2.2.1微处理器部分-----------------------------------------------11

2.2.2语音与SD部分----------------------------------------------------11

2.2.3红外发射接收部分---------------------------------------------------14

2.2.4复位与继电器控制部分-----------------------------------------------15

2.2.5电源部分-------------------------------------------------------16

2.2.6其他部分-----------------------------------------------------17

第三章编程软件KEIL的介绍与使用----------------------------------------18

3.1KEILC51介绍------------------------------------------------------18

3.2KeilC51使用---------------------------------------------------18

第四章软件设计-----------------------------------------------------26

4.1模型布局设计----------------------------------------------------26

4.2程序流程图------------------------------------------------------26

附件一硬件原理图------------------------------------------------------28

总结----------------------------------------------------------------24

致谢---------------------------------------------------------------25

参考文献-----------------------------------------------------------------26

绪论

目前公交车超载成了一项比较严重的交通隐患，我想光从交警加大执勤力度的角度来讲并不能长时间的解决问题，必须从司机这下手，时刻提醒着司机目前人数是否超载，是否有安全隐患。

本设计打算设计一款红外检测与语音提示系统模型，时刻警示司机，以防超载。

目前打算使用一组红外发射装置，使用小功率的发射管即可，这样可以便于测试指标，在实际应用中，最好还是用反射式红外发射接收传感器，方便携带固定，但是原理都是相似的。

将测试到的数据通过1206液晶显示出来，同时用语音模块WTV020播放警示音，如果人数超过30人，直接控制继电器使车熄火，微处理器选用廉价的8051单片机，可以降低设计成本。

本设计难点在于红外接收的信号经过比较器输入到单片机里，经过运算后显示在液晶界面中，并且播报当前的人数。

包含了软硬件的设计，可以提高动手能力，重新温习模电，数电，单片机，C语言等基础课知识，同时从工程角度综合运用所学知识，也是对自身能力的提高。

本文将从单片机开始向大家阐述红外检测与语音提示系统模型的整个制作过程，下面我们就开始进入正题。

1.1单片机基础知识

单片微型计算机简称为单片机，又称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支。

单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于同一硅片的器件。

80年代以来，单片机发展迅速，各类新产品不断涌现，出现了许多高性能新型机种，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。

单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。

彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。

单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。

单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。

MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。

DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。

1.2单片机的应用领域

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：

1.2.1、在智能仪器仪表的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

1.2.2、在家用电器中的应用

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

1.2.3、在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

硬件部分

2.1AT89S52

AT89S52是美国ATMEL公司产生的一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256*8bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，芯片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89S52单片机适用于许多较复杂系统控制应用场合。

2.1.18051内部构造与主要性能参数

1）与MCS—51产品指令和引脚完全兼容

2）8k字节可重擦写Flash闪存

3）1000次擦写周期

4）全静态操作：

0Hz～24MHz

5）三级加密程序存储器

6）256×

5字节内部RAM

7）32个可编程I/O口线

8）3个16位定时/计数器

9）8个中断源

10）可编程串行UART通道

11）低功耗空闲和掉电模式

12）一个8位CPU；

13）一个片内振荡器和时钟电路；

14）4KBROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KBEPROM，80C31片内有无ROM）；

15）128B内RAM；

16）可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；

17）两个16位定时/计数器；

18）21个特许功能寄存器；

19）4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；

20）一个可编程全双工串行口；

21）5个中断源，可设置成2个优先级。

图2.1.1为8051系列单片机内部机构图

图2.1.1

2.1.2引脚功能说明

80C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图2.1.2为引脚排列图。

图2.1.2

40个引脚大致可分为4类：

电源、时钟、控制和I/O引脚。

1.电源

（1）Vcc——芯片电源，接+５Ｖ；

（2）GND——接地端。

2.时钟

XTAL1、XTAL2——晶体振荡电路反相输入端和输出端。

使用内部振荡电路时外接石英晶体。

3.控制线

控制线共有4根，其中3根是复用线。

所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。

1）ALE/PROG——地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。

ALE功能：

用来锁存P0口送出的低8位地址。

80C51在并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时，P0口用于分时传送低8位地址和数据信号，且均为二进制数。

那么如何区分是低8位地址还是8位数据信号呢？

当ALE信号有效时，P0口传送的是低8位地址信号；

ALE信号无效时，P0口传送的是8位数据信号。

在ALE信号的下降沿，锁定P0口传送的内容，即低8位地址信号。

需要指出的是，当CPU不执行访问外RAM指令（MOVX）时，ALE以时钟振荡频率1/6的固定频率输出，因此ALE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要。

但是，当CPU执行MOVX指令时，ALE将跳过一个ALE脉冲。

ALE端可驱动8个LSTTL门电路。

PROG功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

2）PSEN——外ROM读选通信号。

80C51读外ROM时，没个机器周期内PSEN两次有效输出。

PSEN可作为外ROM芯片输出允许OE的选通信号。

在读内ROM或读外RAM时，PSEN无效。

PSEN可驱动8个LSTTL门电路。

3）RST/Vpd——复位/备用电源。

正常工作时，RST（Reset）端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，80C51芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU从0000H开始执行指令。

Vpd功能：

在Vcc掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由Vpd向片内供电，以保持片内RAM中的数据不丢失。

4）EA/Vpp——内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

EA功能：

正常工作时，EA为内外ROM选择端。

80C51单片机ROM寻址范围为64KB，其中4KB在片内，60KB在片外（80C31芯片无内ROM，全部在片外）。

当EA保持高电平时，先访问内ROM，但当PC（程序计数器）值超过4KB（0FFFH）时，将自动转向执行外ROM中的程序。

当EA保持低电平时，则只访问外ROM，不管芯片内有否内ROM。

对80C31芯片，片内无ROM，因此EA必须接地。

Vpp功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电源Vpp。

对4个控制引脚，应熟记起第一功能，了解其第二功能。

4.I/O引脚

（1）P0口：

8位双向I/O口。

在不并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时,P0口可用作双向I/O口。

在并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时,P0口可用于分时传送低8位地址（地址总线）和8位数据信号（数据总线）。

位结构如图2.1.3所示。

P0口能驱动8个LSTTL门。

图2.1.3P0口位结构

（2）P1口：

8位准双向I/O口（“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻）。

位结构如图2.1.4所示。

P1口能驱动为4个LSTTL门。

图2.1.4P1口位结构

（3）P2口：

8位准双向I/O口。

在不并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时,P2口可用作双向I/O口。

在并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时,P2口可用于传送高8位地址（属地址总线）。

P2口能驱动4个LSTTL门。

P2口的位结构如图2.1.5所示，引脚上拉电阻同P1口。

在结构上，P2口比P1口多一个输出控制部分。

图2.1.5P2口位结构

（4）P3口：

可作一般I/O口用,同时P3口每一引脚还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。

P3口驱动能力为4个LSTTL门。

P3口的位结构如图2.1.6所示

图2.1.6P3口位结构

P3口第二功能如下:

P3.0/RXD：

串行口输入端;

P3.1/TXD：

串行口输出端;

P3.2/INT0：

外部中断0请求输入端;

P3.3/INT1：

外部中断1请求输入端

P3.4/T0：

定时/计数器0外部信号输入端;

P3.5/T1：

定时/计数器1外部信号输入端;

P3.6/WR：

外RAM写选通信号输出端;

P3.7/RD：

外RAM读选通信号输出端。

2.2硬件电路图

本电路设计主要分为7个部分，如下：

1.微处理器部分

2.语音与SD部分

3.红外发射接收部分

4.复位与继电器控制部分

5.电源部分

6.1602液晶部分

7.ISP与晶振部分

2.2.1微处理器部分

如图

关于8051系列单片机的知识储备已经在上一章详细讲出，本节不在做详细叙说，只是在每个I/O口上外接了一个上拉电阻，用于增大输出电流。

2.2.2语音与SD部分

语音部分我们采用的是广州唯创电子有限公司生产的WTV020-SD模块，该模块有很多优点，下面一一列出。

电路图如下图

WTV020-SD模块优势：

1.产品支持外挂最大1G容量的SD卡；

2.支持播放4BitADPCM格式文件；

3.自动识别语音文件；

4.可装载6KHz～32KHz、36KHz采样率AD4音频；

5.可装载6KHz～16KHz采样率WAV音频；

6.16bitDAC及PWM音频输出；

7.最多可存放512段语音；

8.WTV020-SD-20S,WTV020-SD-16P两种模块类型；

9.支持微型处理器和按键控制；

10.可以调用任意段落的语音进行播放；

11.掉电保存操作数据功能；

12.加载语音无需软件辅助，直接放置语音到SD卡便可；

13.支持文件组合播放，包括静音组合；

14.工作电压：

DC2.5～3.6V；

15.静态电流：

16uA（不插SD卡）

WTV020应用方框图

WTV020管脚描述

模块电路图

2.2.3红外发射接收部分

J4和J6是用于插放TCRT5000接收管和发射管的插座。

TCRT5000传感器的工作原理与一般的红外传感器一样,一传一感.TCRT5000具有一个红外发射管和一个红外接收管.当发射管的红外信号经反射被接收管接收后,接收管的电阻会发生变化,在电路上一般以电压的变化形式体现出来,而经过ADC转换或LM324等电路整形后得到处理后的输出结果.电阻的变化起取于接收管所接收的红外信号强度,常表现在反射面的颜色和反射面接收管的距离两二方面，其简单连接电路如下。

注U1为比较器，常用的可以选LM358，LM324，LM393，LM339等一系列比较器

2.2.4复位与继电器控制部分

在这个电路板上使用的是直流电磁继电器。

里面有两种，一种是中间继电器，如图2-11所示；

一种是驱动继电器，如图所示。

中间继电器驱动继电器

继电器工作原理：

继电器就是电子机械开关，它是用漆包铜线在一个圆铁芯上绕几百圈至几千圈，当线圈中流过电流时，圆铁芯产生了磁场，把圆铁芯上边的带有接触片的铁板吸住，使之断开第一个触点而接通第二个开关触点。

当线圈断电时，铁芯失去磁性，由于接触铜片的弹性作用，使铁板离开铁芯，恢复与第一个触点的接通。

因此，可以用很小的电流去控制其他电路的开关。

整个继电器由塑料或有机玻璃防尘罩保护着，有的还是全密封的，以防触电氧化。

继电器工作原理

如图2-13所示继电器工作原理，当控制电路中的开关K闭合时，电磁铁便具有磁性，将衔铁吸下，使继电器触点接触，与触点相连接的电源电路便接通；

当控制开关K断开时，电磁铁的磁性被撤消，继电器触点弹开，电源电路亦随之断开。

2.2.5电源部分

首先输入电压经过一个L7805稳压芯片将电压稳定到5V，D1为一个电源指示灯。

对于5V变换为3.3V电压给语音模块供电，因为对电压精度要求不高，直接串两个IN4148二极管即可，因为每个管导通电压大约0.7V左右，所以最后的输出电压接近3.3V。

2.2.6其他部分

KEIL部分

3.1KeilC51介绍

随着单片机的不断发展，以C为主流的单片机高级语言也不断被更多的单片机爱好者和工程师所喜爱。

使用C语言肯定要使用到C编译器，以便把写好的C程序编译为机器码，这样单片机才能执行编写好的程序。

KEILuVISION2是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持，PLM，汇编和C语言的程序设计，它的界面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。

以上简单介绍了KEIL51软件，要使用KEIL51软件，必需先要安装它，这也是学习编程语言所要求的第一步――建立学习环境。

KEIL51是一个商业的软件，对于普通爱好者可以到KEIL中国代理