基于单片机的超速报警系统本科毕业设计.docx

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基于单片机的超速报警系统本科毕业设计

教学单位宝鸡文理学院

学生学号200695014034

编号

本科毕业设计

题　目　基于单片机的超速报警系统

学生姓名　　　　　　　

专业名称　电气工程及其自动化　　　

指导老师

2010年5月21日

基于单片机的超速报警系统

摘要：

近年来随着科技的飞速本设计是发展，为了克服传统模拟车速显示仪表显示数不准确及没有超速提示的缺点，数字化仪表迅速的进入汽车仪表行业，成为一种趋势，本文从驾驶员自身安全角度出发，设计了一种检测车辆超速的报警系统。

该报警系统允许驾驶员通过自带键盘设置本车辆安全行驶的最高速度当车辆处于行驶状态中，该系统通过速度传感器时刻监测机动车辆。

并通过LED显示车辆的实际车速和用户设置的安全参数．当发现车辆速度超过驾驶员设置的最高值时，蜂鸣器开始报警，警告灯不断闪烁，提醒驾驶员减速。

达到防患于未然的目的。

单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。

此设计就是一种利用8051单片机对机动车超速行驶情况进行蜂鸣报警和灯光报警的系统。

该系统结构简单，可靠性高，操作方便，可广泛应用于摩托车、汽车等机动车辆。

本设计详细介绍了系统的总体设计方案，给出了界面模块与8051接口电路，系统硬件电路及外围设计电路，最后介绍了软件设计方法及程序流程图，最后用Protues给出了系统仿真。

关键词：

8051；传感器；界面模块；报警

DesignofOverspeedalarmsystemBsaedontheSinglechipMicrocomputer

Abstract:

Recentyears,withrapidscientificandtechnologicaldevelopmentofthisdesignis,inordertoovercomethetraditionalanalogspeedmeterdisplayshowsthenumberofinaccuraciesandshortcomingswithoutspeedingtips,digitalmeterinstrumentsquicklyintothecarindustryhasbecomeatrend,thisarticlefromthedriver'sownsafetypointofview,thedesignofavehiclespeedingdetectionalarmsystem.Thealarmsystemallowsthedrivercomeswiththekeyboardbysettingthesafetyofvehiclestravelingattopspeedwhenthevehicledrivingstate,thesystemtimethroughthespeedsensortomonitormotorvehicles.LEDdisplaybytheactualvehiclespeedandtheusertosetthesecurityparameters.Whentheyfindthedriversetthevehiclespeedexceedsthemaximumvalue,thebuzzerbegantoalarm,flashingwarninglightstoalertdriversslowdown.Toachievethepurposeofpreventivemeasures.Itsapplicationsarecontinuallydeepening,whilethetraditionalcontrolandtestdrivetherapidlygrowingupdate.Inreal-timedetectionandcontrolofthemicrocomputerapplicationsystem,themicrocontrollerisoftenusedasacorecomponent.Thisdesignisaused8051vehicleforspeedingonthesituationofalarmbeepalarmandlightingsystems.Thesystemissimple,highreliabilityandeasyoperation,canbewidelyusedinmotorcycle,automobileandothermotorvehicles.Thedesigndetailsofthesystem'soveralldesignscheme,giventheinterfacemoduleandtheinterfacecircuit8051,systemhardwareandperipheralcircuitdesign,softwaredesignmethods,introducedlastdegreeprogramflowchart.

Keywords：

8051；Sensor；Interfacemodule；Alarm

1绪论

进入21世纪以来，随着我国国民经济和车辆技术的飞速发展，人民的生活水平与安全意识的不断提高，车辆报警系统发挥的作用也越来越重要。

伴随家庭用车的迅速增长，我们充分享受着现代交通带来的便利和快捷，但是交通事故发生的频率不断增加，使车辆安全成为家庭生活中人人担心的问题。

为提高车辆运行的安全性、满足消费者对车辆性能的高追求、更有效的保护消费者的人身财产利益，车辆安全报警系统的研究和设计成为车辆业快速发展所面临的重要问题。

本论文针对车辆运行的安全性，设计了由单片机作为中央控制单元的车辆报警系统，主要涉及车辆防盗报警、车辆倒车防撞报警、酒后驾车报警和车辆超速报警等功能。

该设计将单片机的实时控制及数据处理功能与霍尔传感器转换技术相结合，充分地利用了单片机的内部资源，使报警系统工作于最佳状态，从而提高系统的综合反映灵敏度，使报警系统及时准确，实现车辆多种功能的报警控制，最大限度的保护消费者的利益。

所设计的报警系统对出现的危急情况，能及时进行声、光、网络报警及相应的显示，提醒车主或驾驶员尽快地采取相应的措施，有效的保护自身和他人的利益和安全，尽可能地降低事故发生率。

2概述

2.1设计思路

本文要求设计一个具有数字显示功能的单片机系统,实现车辆当前速度输出，当达到所设定的速度上限时并报警，以保证驾驶人员的人身安全。

首先要进行系统的总体方案设计，在设计中一般应考虑以下几点：

（1）遵循从整体到局部的设计原则。

在过程中，应遵循从整体到局部的设计原则，把复杂难处理的问题分为若干个较为简单的、容易处理的问题，分别加以解决。

（2）经济性要求。

为了获得较高的性能价格比，设计时不应盲目追求复杂高级的方案。

在满足性能指针的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着所用的元器件少，可靠性高，而且比较经济。

（3）可靠性要求。

所谓可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

可靠性指针除了可用完成功能的概率表示外，还可以用平均无

故障时间、故障率、失效率或平均寿命等来表示。

（4）操作和维护要求。

在车速报警系统的硬件和软件设计时，应当考虑操作方便，尽量降低对操作人员的专业知识的要求，以便产品的推广应用。

系统的输入—输出方式，操作程序应尽量简单明了，无须专门训练就能掌握其使用方法。

2.2方案论证

车速报警系统组成主要由单片机控制模块、霍尔传感器、LED数码显示器及声光报警器组成。

针对任务要求，我们发现此项设计在单片机接口芯片以及按键电路上有不同的选择。

因此，设计方案的比较主要对此展开

2.3方案的提出

方案一：

采取通过带有I/O接口和计时器的静态RAM8155芯片与设定速度的键盘电路，速度显示电路连，8155芯片具有256个字节的RAM，两个8位、一个6位的可编程I/O口和一个14为计数器。

系统的硬件电路简图如图1所示。

声光报警电路

图1系统硬件电路简图

霍尔传感器用来产生脉冲方波，键盘输入用来设定报警速度，当车速超过最大速度Vm时，声光报警电路将发出报警信号。

单片机外部中断口接霍尔传感器的输出，车轮每转一圈产生一次INT零中断请求，单片机对INT零中断请求的次数进行计数。

并将在1秒内的计数值转换成机动车的时速，送至显示缓冲区以供显示程序调用。

具体算法如下：

设单片机每秒计数值为n，即nr/s。

则nr/s=6Onr/min。

即只要将计数值乘以60，便可得到每分钟机车车轮的转速。

设机车车轮的周长为dm，则机车的时速

V=d×60n×3．6km/h。

硬件电路方框图霍尔传感器的输出信号经AT89C51的INT0口输入并存储在内部R0M中，AT89C51外扩一片8155芯片，其PB口作为LED数码管的段选线，PA4～PA0作为LED的位选线和键盘的列线，PCO和PC1口作为键盘的行线，从而组成10个按键的键盘。

AT89C51的P2．6口外接三极管放大器用来驱动声光报警电路，P2．6不断地输出101010⋯⋯的高低电平，驱动声光报警电路报警。

只要使声光报警电路报警重复输出256Hz及350Hz的叫声各0．73s，便可以模拟警车的叫声，产生警示作用。

机车的上限速度Vm通过键盘设置并存储起来。

单片机检测霍尔传感器输出的信息，计算出机车当前的速度v，并送LED显示。

当V≥Vm时，控制声光报警电路报警发出警示音。

硬件电路图如下

图2硬件电路图

方案二：

利用高集成化的串行输入/输出的共阴极LED驱动显示器MAX7219及按键电路实现。

MAX7219芯片用来显示当前及设定速度，当速度超过最大速度Vm时，声光报警电路发出报警，按键设定用来设定报警速度（最大速度Vm）。

系统的硬件电路简图如图3所示。

图3硬件电路简图

图4系统硬件电路图

2.4方案的比较及确定

方案一和方案二比较，方案一采用8155芯片使用单片机引脚较多，采用键盘电路较复杂，而且只能显示当前速度，驾驶员对速度上限透明度不高，总体电路较复杂；方案二采用的MAX7219是一个高集成化的串行输入/输出的共阴极LED驱动显示器，每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码管，可以数片级联，而与微处理器的连接只需3根线，且速度设定只需通过几个按钮实现即可，并且可以实时实现速度上限的增减，因而硬件电路简单，人眼视觉效果好，可以方便的

为驾驶员提供信息，易于实现维护，且MAX7219内部设有扫描电路，除了更新显示数据时从单片机接收数据外，平时独立工作，极大地节省了MCU有限的运行时间和程序资源。

对于本论文所研制的车速报警系统而言，其基本出发点就是利用现有工艺条件，采用现代计算机软件处理技术，提高系统的精度等级和工作的稳定性，拓展其功能，并赋予其智能化特征，使报警器不仅能够及时准确地显示车辆的当前速度信息，同时尽可能地减少不必要的人工操作，使报警能随时随地不间断进行并保证报警的工作效率。

有鉴于此，同时根据系统的要求，确定系统总

设计方案如图所示:

图5车速报警系统总体设计方案

3系统总体方案及硬件设计

硬件设计该系统硬件主