基于MSP430的酒驾报警减速器的研制毕业设计论文.docx

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基于MSP430的酒驾报警减速器的研制毕业设计论文

本科毕业设计（论文）

题目：

基于MSP430的酒驾报警减速器的研制

学院：

电气工程及自动化学院

江西理工大学

本科毕业设计（论文）任务书

电气工程学院电子科学与技术专业2009级（2013届）1班学生

题目:

基于MSP430的酒驾报警减速器的研制

原始依据:

（包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等）：

工作基础:

2008年世界卫生组织的事故调查显示，大约50%—60%的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。

在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起；而造成死亡的事故中50%以上都与酒后驾车有关，酒后驾车的危害触目惊心，已经成为交通事故的第一大“杀手”。

面对酒后驾车这一当今世界重大问题，研究和开发新的防酒驾技术变得迫在眉睫。

汽车酒驾报警减速器是一款基于MSP430和FPGA、能够检测汽车室内空气中乙醇分子浓度，并根据乙醇分子浓度和汽车运动状态控制汽车运动状态的系统。

学生已经学过模拟电路、数字电路、高频电路、通信系统、数字信号处理、信号与系统、C语言程序设计、单片机原理及应用等课程，具备从事该课题的基础知识。

研究条件:

单片机教材、C语言教材、模拟电路教材和具备本毕业设计的其他软、硬件条件。

应用环境:

各类汽车。

工作目的:

1、使学生提高综合运用所学专业知识的能力；

2、使学生掌握从事学术研究的基本方法；

3、使学生掌握撰写学术论文的基本格式；

4、了解MSP430的工作原理；

5、了解KeilC软件的使用以及C语言的编。

主要内容和要求:

（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：

主要内容:

1、收集课题资料，学习了解本课题的相关知识；

2、学习了解MSP430的工作原理；

3、设计出外围硬件电路以及软件编程；

4、设计文档整理。

要求:

1、学习过单片机、模拟电路和数字电路等课程，掌握毕业设计课题硬件电路设计，并会使用C语言进行简单的编程。

2、独立完成所做设计或专题。

日程安排:

资料收集第五周、设计六周、一周修改完善、最后一周装订、两周写论文；

1、第1～2周:

公益劳动（2周）；

2、第3～4周:

毕业实习（2周）；

3、第5～6周:

收集课题资料，知识（2周）

4、第7～9周:

学习单片机的工作原理,了解芯片MSP430的工作原理,确定大体的设计方案（3周）；

5、第10～12周:

设计单片机的外围硬件电路,以及进行软件编程（3周）；

6、第13周:

小组讨论、进一步完善课题（1周）；

7、第14～15周:

撰写毕业设计论文（2周）；

8、第16周:

做好答辩前的各项准备工作并参加答辩（1周）。

主要参考文献和书目:

[1]李朝青.单片机原理及接口技术，北京航空航天大学出版社，2005.10.

[2]马俊，陈学煌.基于DSP的多路数据采集系统设计[J].电子技术应用,2007年12期

[3]沈建华，杨艳琴．MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，2008：

2-7．

[4]Slau049．pdf．TexasInstrumentsincorporated，2006．

[5]NAGYC．EmbeddedsystemsdesignusingtheTIMSP430series[M]．ElsevierScience（USA），2003：

11—69．

[6]DUDACEKK，VAVRICKAV．ExperimentalevaluationoftheMSP430microcontrollerpowerrequirements[C]．TheInternationalConferernceon“ComputerasaTool”．2007：

400—404．

[7]李自珍，郭宝安．MSP430系统应用结构设计与选型[J]．单片机与嵌入式系统应用，2007（7）：

11—13．

[8]吕志刚，王鹏，范晓光．基于MSP430单片机的多功能、高精度数据采集系统[J]．电子技术应用，2007（7）：

70-72．

[9]邱月友．MSP430系列单片机及MSP430F449单片机在医疗仪器中的应用[J]．自动化与仪器仪表，2007（3）：

43-44，54．

[10]罗晓珍．MSP430系列单片机开创低功耗应用新时代[J]．机械管理开发，2007

（2）：

92—93。

[11]HUNGYH，HUANGMC，WANGCH．CHDevel-opmentofMSP430一BasedunderwateracousticrecorderwithMulti-MCUframework[C]．Underwater

TechnologyandWorkshoponScientificUseofSub-marineCablesandRelatedTechnologiesSymposium，2007：

101—106．

[12]邹应全．基于无线的高压输变电的温度测龟系统设计[J]．现代电子技术，2008（13）：

125～127，131．

[13]ZHANGJ，YUANZHH，LIYS，etcl.Anewmeth—odtorealizetherelayprotectionofAOCTfollowingIEC61850[C]．PowerSystemTechnologyConference，2006：

1-5．

[14]CAOWH．DesignofanElectronicAlcoholNoseBasedonMSP430[C]．CongressofImageandSignalProcessing，2008：

145—147．

[15]JIANGYP．IntelligentflowtotalizerbasedonMSP430mixedsinglemicrocontroller[C]．ElectronDevices，SpanishConferenceon2-4Feb，2005：

83—86．

[16]LUECKEJ．AnalogandDigitalCircuitsforElectronicContorlSystemApplicationsUsingtheTIMSP430Microcontroller[-M]．ElsevierInc，2005：

174—197．

[17]YOUB，TANGN，HULH，etc．ThedesignofwirelesssoundimagemonitoringandcommandingSystem[C]．2ndIEEEConferenceofIndustrialElectronicsAndApplications（ICIEA），2007：

1722-1726．

[18]PRIYANTHAB，KANSALA，GORAcZK0M，etc．TinyWebservicesforsensordeviceinteroperability[C]．InformationProcessinginSensorNetworksInternationalConference，2008：

567-568．

[19]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用-3版，西安电子科技大学出版社，2008.7.

[20]潘松，黄继业.EDA技术与VHDL-2版，清华大学出版社，2007.1.

指导教师（签字）:

年月日

注:

本表可自主延伸，各专业根据需调整。

江西理工大学

本科毕业设计（论文）开题报告

电气工程学院电子科学与技术专业2009级（2013届）1班学生

题目:

基于MSP430的酒驾报警减速器的研制

本课题来源及研究现状:

（一）课题来源

由于社会经济的高速发展，交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大幅攀升，酒后驾车成为导致交通事故最主要因素之一。

为防止汽车驾驶人员酒后驾车以及控制酒后驾车，避免因酒驾造成交通事故，是目前亟待解决的问题，故对此设计了该方案。

（二）研究现状

面对酒后驾车这一当今世界重大问题，研究和开发新的防酒驾技术变得迫在眉睫。

基于MSP430的汽车酒驾报警减速器工作稳定，性能可靠。

经实际检测，当车室内空气中乙醇分子的浓度达到声光报警（酒后驾驶）点时，能够很好地作出响应。

课题研究目标、内容、方法和手段:

（一）研究目标

1、提高综合运用所学专业知识的能力；

2、掌握从事学术研究的基本方法；

3、掌握撰写学术论文的基本格式；

4、了解MSP430的工作原理；

5、了解KeilC软件的使用，以及C语言的编程。

（二）研究内容

1、收集课题资料，学习了解本课题的相关知识；

2、学习了解MSP430的工作原理；

3、设计出外围硬件电路以及软件编程；

4、设计文档整理。

（三）方法与手段

了解单片机和MSP430的工作原理，确定大概的设计方案，进行外围硬件电路的设计，之后进行软件的编程和调试，直至电路和程序正常工作。

设计（论文）提纲及进度安排:

（一）论文提纲

摘要

1、引言

2、系统总体设计

三、硬件设计

四、软件设计

五、调试总结

附录

参考文献

致谢

小论文

（二）进度安排

1、第1～2周:

公益劳动（2周）；

2、第3～4周:

毕业实习（2周）；

3、第5～6周:

收集课题资料，知识（2周）

4、第7～9周:

学习单片机的工作原理,了解芯片MSP430的工作原理,确定大体的设计方案（3周）；

5、第10～12周:

设计单片机的外围硬件电路,以及进行软件编程（3周）；

6、第13周:

小组讨论、进一步完善课题（1周）；

7、第14～15周:

撰写毕业设计论文（2周）；

8、第16周:

做好答辩前的各项准备工作并参加答辩（1周）。

主要参考文献和书目:

[1]李朝青.单片机原理及接口技术，北京航空航天大学出版社，2005.10.

[2]马俊,陈学煌.基于DSP的多路数据采集系统设计[J].电子技术应用,2007年12期

[3]沈建华，杨艳琴．MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，2008：

2-7．

[4]Slau049．pdf．TexasInstrumentsincorporated，2006．

[5]NAGYC．EmbeddedsystemsdesignusingtheTIMSP430series[M]．ElsevierScience（USA），2003：

11—69．

[6]DUDACEKK，VAVRICKAV．ExperimentalevaluationoftheMSP430microcontrollerpowerrequirements[C]．TheInternationalConferernceon“ComputerasaTool”．2007：

400—404．

[7]李自珍，郭宝安．MSP430系统应用结构设计与选型[J]．单片机与嵌入式系统应用，2007（7）：

11—13．

[8]吕志刚，王鹏，范晓光．基于MSP430单片机的多功能、高精度数据采集系统[J]．电子技术应用，2007（7）：

70-72．

[9]邱月友．MSP430系列单片机及MSP430F449单片机在医疗仪器中的应用[J]．自动化与仪器仪表，2007（3）：

43-44，54．

[10]罗晓珍．MSP430系列单片机开创低功耗应用新时代[J]．机械管理开发，2007

（2）：

92—93。

[11]HUNGYH，HUANGMC，WANGCH．CHDevel-opmentofMSP430一BasedunderwateracousticrecorderwithMulti-MCUframework[C]．UnderwaterTechnologyandWorkshoponScientificUseofSub-marineCablesandRelatedTechnologiesSymposium，2007：

101—106．

[12]邹应全．基于无线的高压输变电的温度测龟系统设计[J]．现代电子技术，2008（13）：

125～127，131．

[13]ZHANGJ，YUANZHH，LIYS，etcl.Anewmeth—odtorealizetherelayprotectionofAOCTfollowingIEC61850[C]．PowerSystemTechnologyConference，2006：

1-5．

[14]CAOWH．DesignofanElectronicAlcoholNoseBasedonMSP430[C]．CongressofImageandSignalProcessing，2008：

145—147．

[15]JIANGYP．IntelligentflowtotalizerbasedonMSP430mixedsinglemicrocontroller[C]．ElectronDevices，SpanishConferenceon2-4Feb，2005：

83—86．

[16]LUECKEJ．AnalogandDigitalCircuitsforElectronicContorlSystemApplicationsUsingtheTIMSP430Microcontroller[-M]．ElsevierInc，2005：

174—197．

[17]YOUB，TANGN，HULH，etc．ThedesignofwirelesssoundimagemonitoringandcommandingSystem[C]．2ndIEEEConferenceofIndustrialElectronics

AndApplications（ICIEA），2007：

1722-1726．

[18]PRIYANTHAB，KANSALA，GORAcZK0M，etc．TinyWebservicesforsensordeviceinteroperability[C]．InformationProcessinginSensorNetworksIn—ternationalConference，2008：

567-568．

[19]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用-3版，西安电子科技大学出版社，2008.7.

[20]潘松，黄继业.EDA技术与VHDL-2版，清华大学出版社，2007.1.

指导教师审核意见:

指导教师（签字）:

年月日

注:

本表可自主延伸。

摘要

随着社会经济的高速发展，交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大幅攀升，酒后驾车成为导致交通事故最主要因素之一。

资料显示，我国近几年发生的重大交通事故中，有将近三分之一是由酒后驾车引起的。

为了防止汽车驾驶人员酒后驾车，避免因酒驾造成交通事故，是目前亟待解决的问题，故本科研组对此设计了该方案。

本设计方案实施有效后，可由公安机关交通部门强制规定机动车辆必须装设此装置后方可出厂。

该系统成本低廉，灵敏度高，可适用于任何机动车型，方便快捷准确地判断驾驶员能否启动汽车驾驶，完全达到智能化、人性化，让人们生活更方便、更快捷、更安全。

这不仅减少交通事故的发生，也减少了交通警察的大部分工作量，同时避免不必要的人身伤亡和经济损失，营造良好的社会交通秩序。

本设计研究了利用MSP430芯片和FPGA实现对车速的控制和平稳停车的设计思想和实现方法。

详细阐述了数据采集过程中对数据的处理方法以及控制汽车停车控制算法。

设计了以MSP430为核心控制器，利用FPGA、减速器、声光报警模块和LCD1602液晶显示器的酒驾报警减速器，该系统具有低成本、工作可靠、性能稳定等优点，能够检测汽车室内空气中乙醇分子浓度，并根据乙醇分子浓度和汽车运动状态控制汽车运动状态。

关键词：

酒后驾车；MSP430；报警；减速；数据处理；控制算法

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentofsocialeconomy,thetransportationindustryisbooming,thenumberofvehiclesinsharprise,drunkdrivinghasbecomeoneofthemajorfactorsthatcausetrafficaccident.Datashows,majortrafficaccidenthappenedinrecentyearsinourcountry,nearlyone-thirdofthemcausedbydrunkdriving.Inordertopreventdrunkdrivingvehicledrivingpersonnel,avoidtrafficaccidentscausedbydrunkdriving,istheproblemtobesolved,sotheteamtodesignthesolution.Afterthisdesignschemeiseffective,butbythepublicsecurityorganscompulsorymotorvehicletrafficdepartmentmustbeinstalledthisdevicebacktofactory.Thesystemislowcost,highsensitivity,canbeappliedtoanymotorvehicles,canconvenientlyandaccuratelyjudgethedriverstartthecardriving,completelytoachieveintelligent,humane,makelifemoreconvenient,fasterandsafer.Thisnotonlyreducethenumberoftrafficaccidents,andreducetheworkloadofmostofthetrafficpolice,andtoavoidunnecessarypersonalcasualtyandeconomicloss,createagoodtrafficorderinsociety.

ThisdesignisstudiedusingtheMSP430chipandtheFPGAimplementationofspeedcontrolandsmoothparkingdesignideasandimplementationmethods.Elaborateonsomeofthedatacollectionprocess,themethodofdataprocessingandcontrolcarparkingcontrolalgorithm.DesignwithMSP430asthecorecontroller,usingtheFPGA,reducer,soundandlightalarmmoduleandLCD1602LCDalarmofdrunkdrivingspeedreducer,thissystemhastheadvantagesoflowcost,reliableoperation,stableperformance,andiscapableofdetectingethylalcoholmoleculeconcentrationinindoorair,andaccordingtotheconcentrationofethanolmoleculesandtheautomobilemotionstatecontrolthevehiclemovementstate.

Keywords：

Drunkdriving;MSP430;Alarm;Reducethespeed;Thedataprocessing;Controlalgorithm

第一章引言

1.1酒驾报警简介

汽车酒驾报警减速是一款基于MSP40和FPGA、能够检测汽车室内空气中乙醇分子浓度，并根据乙醇分子浓度和汽车运动状态控制汽车运动状态的系统。

该系统是由MSP430F149，LCD1602显示、酒精传感器，A/D转化、FPGA、声光报警器组成。

通过酒精传感器采集到驾驶员呼出气体的酒精含量，判断是否超过安全驾驶标准，而且要求通过硬件系统处理，能够显示该酒精浓度，以及能发出警告提示。

如果在汽车静止时检测到属于酒后驾车，则控制减速器工作的步进电机将停止工作；如果在汽车运动过程中，检测到属于酒后驾车，则MSP430将会触发FPGA减速器，使步进电机工作，迫使汽车平稳地停驶，从而实现酒后驾驶报警减速。

1.2单片机发展概述

1946年第一台电子计算机诞生至今,只有50年的时间,依靠微电子技术和半导体技术的进步,从电子管——晶体管——集成电路——大规模集成电路,现在一块芯片上完全可以集成几百万甚至上千万只晶体管,使得计算机体积更小,功能更强.特别是近20年时间里,计算机技术获得飞速的发展,计算机在工农业,科研,教育,国防和航空航天领域获得了广泛的应用,计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。

单片机诞生于20世纪70年代,象Fairchid公司研制的F8单片微型计算机.所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元（CenterProcessingUnit,也即常称的CPU）和数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）及其他I/O通信口集成在一块芯片上,构成一个最小的计算机系统,而现代的单片机则加上了中断单元,定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路,使得单片机的功能越来越强大,应用更广泛。

20世纪70年代,微电子技术正处于发展阶段,集成电路属于中规模发展时期,各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段,元件集成规模还比较小,功能比较简单,一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上,象Farichild公司就属于这一类型,它还需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统.类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。

1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机,这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机,并推向市场.它以体积小,功能全,价格低赢得了广泛的应用,为单片机的