基于單片機的超速報警器的設(shè)計講解

鄭州輕工業(yè)學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機的超速報警器的設(shè)計基于單片機的超速報警器的設(shè)計(2)復位電路復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本次設(shè)計的復位電路就綜合以上兩種方式的優(yōu)點，在開始上電后供電端給電容 C充電，RST引腳會接收到一個時間很短的高電平信號，因為電容本身的特性隔直通交，供電端對電容C的不斷充電，在此過程中短暫的高電平信號而逐漸回降。把按鈕并聯(lián)在電容兩端，當程序跑飛或使用者需要時按鈕按下， RST引腳變成高電平實現(xiàn)手動復位。電路圖如圖3-9。R110K復位按提C2阿10LFR110K復位按提C2阿10LF圖3-9復位電路完整的STC89C51單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖3-10所示。,'ll,'ll圖3-10單片機最小系統(tǒng)霍爾電路的設(shè)計

在本設(shè)計中通過采用方案一的霍爾傳感器進行感應(yīng)磁輪轉(zhuǎn)動的信息， 由于霍爾傳感器輸出的信號接入單片機的外部中斷 INT0供單片機進行檢測，整個測速過程的信號轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D3-11所示。霍爾元件的實際電路引腳連接如圖 3-12所示圖3-12霍爾元件引腳連接圖報警電路的設(shè)計報警的電路設(shè)計的簡單明了，采用磁式蜂鳴器和發(fā)光二極管進行報警，當前車速超過預(yù)設(shè)定值時，單片機的引腳P2.4輸出高電平使三極管導通，磁式蜂鳴器和二極管通電，磁式蜂鳴器振動膜片振動發(fā)聲同時二極管亮。如圖3-13所示。圖3-13報警電路引腳圖按鍵電路的設(shè)計本設(shè)計中設(shè)置有按鍵電路，通過幾個獨立按鍵進行報警速度上限值的設(shè)置。當按鍵按下時，單片機引腳P33或P34變成低電平，單片機執(zhí)行相應(yīng)的程序?qū)λ俣壬舷拗颠M行設(shè)計。如圖3-14所示。 Q O-0-——

圖3-14按鍵電路顯示電路的設(shè)計本設(shè)計采用LCD1602作為顯示器，LCD1602與單片機的之間的硬件連接電路簡單，且顯示對比度可通過滑動變阻器調(diào)節(jié)。 RS是數(shù)據(jù)和指令引腳，RS為高電平和低電平時分別對應(yīng)數(shù)據(jù)寄存和指令寄存。本設(shè)計因為只需向LCD液晶顯示器寫數(shù)據(jù)并不需要讀數(shù)據(jù)，所以直接把R/W引腳接地實現(xiàn)寫信號功能即可，這樣就簡化了硬件電路的設(shè)計，節(jié)省成本。如圖3-15所示。圖3-15LCD電路連接圖

4系統(tǒng)軟件設(shè)計對于要開發(fā)一款實用性的產(chǎn)品，其程序設(shè)計的也是重要的一環(huán)，程序設(shè)計的優(yōu)化性好才能充分發(fā)揮硬件的能力，程序設(shè)計一般可以從以下幾方面加以考慮：⑴根據(jù)軟件功能要求將系統(tǒng)分成若干相對獨立的部分，設(shè)計出合理的總體結(jié)構(gòu)。(2)各程序?qū)嵭心K化、子程序化。既便于調(diào)試、修改和移植。⑶應(yīng)在軟件程序編寫前繪制出程序流程圖。程序流程圖決定這源程序的編輯和調(diào)試時間的長短。(4)合理分配系統(tǒng)資源。此次設(shè)計軟件部分模塊化設(shè)計，由主程序模塊、功能實現(xiàn)模塊和運算控制模塊組成。主程序流程圖如圖4-1所示。初始化開始定時器開始工作中斷等待調(diào)用中斷子程序計算并顯示當前速度聲光報警結(jié)束初始化開始定時器開始工作中斷等待調(diào)用中斷子程序計算并顯示當前速度聲光報警結(jié)束圖4-1主程序流程圖4.1主程序的設(shè)計一個完整的單片機系統(tǒng)程序的編寫離不開各部分子程序的調(diào)用， 各個子程序相互協(xié)助來系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)的主程序主要分為硬件電路的初始化和程序調(diào)用兩部分，合理的主程序的編寫是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的一半， 當初始化完成后，定時器開始工作，按鍵掃描程序開始，INTO檢測外部中斷，當中斷響應(yīng)計數(shù)加 1,單片機進行數(shù)據(jù)處理并在LCD1602上顯示速度。按鍵按下時判斷鍵值，當設(shè)置鍵按下開始后續(xù)子程序的調(diào)用，循環(huán)掃描按鍵程序直到設(shè)置鍵按下，進入上限速度設(shè)置子程序設(shè)置速度上限值，單片機判斷是否超速，如果超速就調(diào)用報警子程序進行報警。/***************主函數(shù)***************/voidmain(){init(); //單片機的初始化lcd_init();//LCD1602液晶顯示屏的初始化while(1){display。； //顯示當前車速display_shangxian();//f1示駕駛者自己設(shè)定的速度上限值key(); //檢測上限速度設(shè)置鍵按鍵是否按下alarm(); //單片機執(zhí)行報警程序}}中斷服務(wù)程序設(shè)計此次設(shè)計使用的是單片機的INT0中斷口和單片機內(nèi)部的定時器同時工作。由霍爾傳感器檢測到的脈沖信號傳給單片機INT0口，下降沿觸發(fā)中斷響應(yīng)然后計數(shù)加一，定時器響應(yīng)中斷開始定時，定時器采用方式 1,方式1為16位的的工作方式，定時時間設(shè)定為1ms。當中斷響應(yīng)10此時，計算當前車速。/*************中斷服務(wù)和定時函數(shù)*************/voidEXINT0()interrupt0

count++; 〃脈沖計數(shù)加1flag=1; //標志位為1n=0;if(count>=10){RPM=600000/m;60*1{RPM=600000/m;60*1m=0;count=0;}}voidtime0()interrupt1{TH0=0xfc;TL0=0x18;if(flag==1){ n++;m++;if(n==6000){RPM=0;m=0;n=0;count=0;flag=0;}}}//00/m m單位為ms所以乘以1000//脈沖計數(shù)清零//定時器溢出中斷//單片機定時器開始，采用16位方式1定時//定時1ms,1m后定時溢出，執(zhí)行定時中斷程序//當無速度時，6ms后LCD1602液晶顯示屏//顯示速度為零//計數(shù)脈沖清零//標志位清零按鍵調(diào)速程序的設(shè)計按鍵輸入程序包括按鍵掃描、按鍵去抖動處理、判斷鍵值，調(diào)用相關(guān)程序,

然后把更改過的速度上限值顯示在1602LCD顯示屏上。為了避免單片機對一次按鍵執(zhí)行多次，就必須按鍵消抖動，常用的都是軟件延時程序去抖動,且實用性強。編寫簡單***/{uintpress_num;ucharp;if(add==0){delay(20);if(add==0){while(!add){press_num++;if(press_num>=20){press_num=0;while(!add)編寫簡單***/{uintpress_num;ucharp;if(add==0){delay(20);if(add==0){while(!add){press_num++;if(press_num>=20){press_num=0;while(!add)//當add?下時速度加1//當按下不松時，上限值一次加//一直想上加,知道按鍵松開10{shangxian=shangxian+10;if(shangxian>20000) //設(shè)置上限速度最高設(shè)定shangxian=0; 〃的最大值display_shangxian(); 〃顯示上限速度display。；delay(10);}if(press_num!=0){press_num=0; //按鍵按下一次上限速度值加1shangxian++;if(shangxian>20000)shangxian=0;}}if(dec==0){ //當de嗷下時速度減1delay(20);if(dec==0){while(!dec){press_num++;if(press_num>=20){press_num=0; 〃當按下不松時，上限值一次減 10while(!dec){shangxian=shangxian-10;if(shangxian<0) //設(shè)置上限速度低于0時重新從最高開始減shangxian=20000;display_shangxian();}}display。；delay(10);}if(press_num!=0) //按鍵按下一次上限速度值減1{press_num=0;shangxian--;if(shangxian<0)shangxian=20000;}}}}

顯示程序的設(shè)計LCD1602的指令輸入共有11條，包括清屏指令、顯示開光指令指令、光標字符移動指令、讀忙標志的判斷指令、數(shù)據(jù)的讀寫指令指令等。在開始任務(wù)前都要先執(zhí)行清屏指令，把之前的指令和數(shù)據(jù)全部擦除以便接下來的指令和數(shù)據(jù)的寫入，寫指令先控制寫入的字符或數(shù)字在LCD1602液晶顯示屏中顯示的位置，然后在由數(shù)據(jù)指令寫入數(shù)據(jù)。液晶顯示在顯示速度方面有時并不能及時跟上單片機的指令的輸入，導致某些指令再輸入時失效，所以在指令的執(zhí)行前都應(yīng)該先檢查液晶顯示器是否處于忙碌狀態(tài)，如果處于忙碌狀態(tài)就等待直到不忙再執(zhí)行指令。/***********LCD1602顯示函數(shù)*/***********LCD1602顯示函數(shù)**********/ucharcodetablh口={"VH:ucharcodetablh口={"VH:ucharcodetab2h[]={"RV:r/min"}; //轉(zhuǎn)速顯示的固定字符voidwrite_1602comzl(ucharcom){rs=0; //數(shù)據(jù)/指令引腳的電平設(shè)為低電平P0=com;delay(5);en=1;delay(5);en=0; //下降沿產(chǎn)生時執(zhí)行命令}voidwrite_1602datsj(uchardat){rs=1; 〃數(shù)據(jù)/指令弓I腳的電平設(shè)為高電平P0=dat;delay(5);en=1;delay(5);en=0;}voidlcd_init(){uchara;whte_1602comzl(0x38);write_1602comzl(0x0c);write_1602comzl(0x06);write_1602comzl(0x01);write_1602comzl(0x80); 〃顯示內(nèi)容從設(shè)定的位置開始顯示for(a=0;a<16;a++){write_1602datsj(tab1[a]); //寫入固定符號部分}write_1602comzl(0x80+0x40);for(a=0;a<16;a++){write_1602datsj(tab2[a]);}}報警程序的設(shè)計當當前速度超過預(yù)先設(shè)定的報警速度時，進行報警。//************報警程序****************//voidalarm(){if(RPM>=shangxian) //判斷當前車速是否超過預(yù)設(shè)值BUZZ=0; //超速，引腳為低電平，三極管PNP導通elseBUZZ=1;}

5系統(tǒng)仿真調(diào)試測試所需的工具：Keil軟件［何17］、ProtueS18］、系統(tǒng)硬件、PL2303下載器等。當硬件電路搭配好后，接下來就要進入軟件編寫的部分了，關(guān)于單片機軟件的編寫，有專門的keil軟件負責編寫調(diào)試，首先我們要先創(chuàng)建一個項目如圖6-1所示,IQI111-pVi?ionJFileEditViewPrujedLIF也由DebugPeripheralsJoabSVC5WindowHelp(5>日七Target1二口SourceGroup1TtKt?Simulation圖5-1keil設(shè)置選項界面接下來再點擊目標選項按鍵彈出設(shè)置框。在設(shè)置框中我們可以根據(jù)自己的需要更改配置，例如：所選擇的芯片的晶振頻率，在輸出界面設(shè)置是否生成 1TtKt?Simulation圖5-1keil設(shè)置選項界面一般情況下我們都要勾選此生成HEX這個選項，因為在方案設(shè)計初期我們?yōu)榱诉_到理想效果要不斷調(diào)試改進功能，所以直接連接硬件電路進行調(diào)試會很麻煩且浪費時間，中途說不定還要檢查電路的連接問題，使用仿真的話就可以減少很多不必要的麻煩。在后期的仿真電路中因為要導入HEX文件，所以必須要生成HEX文件，才能使仿真運行。在軟件編寫時要依循系統(tǒng)框圖的設(shè)計， 從整體到部分進行軟件編寫，在軟件編寫的過程中我們難免不會遇到困難， 中途產(chǎn)生各種錯誤和警告，這時我們就要仔細檢查程序，在keil軟件下方有個buildoutput的窗口，

它會及時反映出程序的出錯點和警告點，我們可以雙擊錯誤的信息就會自動跳轉(zhuǎn)到出現(xiàn)錯誤的代碼行。有時編譯總是提示某個參數(shù)未定義，但我們給過定義了，這時就要考慮子程序的順序，也許調(diào)換一下子程序的順序就可以解決這個問題。當程序全部編寫完成后，將編寫好的程序生成.HEX文件如圖5-2所示。mrpm-pVi54on4fileEdit?ewErodedFl必h口23Peripherah憎JVCSwindowHelpPfr-oject日曰Target1B白日曰Target1B白SourceGroup1…國STARTUP,附&哥rpm.c…圖reg52,h001|#include<reg52.h>M2003unsignedcnar004■tdefineuiA'ClanBigTied005?defineRKEYPl00G007008009“定義i石醛相關(guān)管唧010suit19二口廠七011sbiten-P2^e?012013“技舞定義Q14售butadd=P3rt3；015abitdec-P3A4;016tn?018019uintcount,nPn;020nnsignedlongB.PH;02uc^ar022bitflag;iTbitflaa2=l;Prograir.Size3：dataw30.2xdata?0cade?1506 %crea^xnghex.filefrom4txpmL,一"rpm0-0Error(￡)r0Earning(3).SiimulationiBuildtaraetfilesSiimulationi圖5-2keil程序圖然后再搭建Protues仿真電路圖如圖5-3所示，把HEX文件導入仿真。Protues是一款功能強大的基于單片機的仿真軟件，其自帶有強大的元件庫供使用者使用，Protues和keil聯(lián)調(diào)使用[19],實現(xiàn)程序的快速更改。當仿真成功后通過PL2303下載器下載到單片機中。通過觀察整個系統(tǒng)運行的狀態(tài)，然后進行反復的修改調(diào)試程序，最終得到一個完善的程序。

E3R?-l￡l￡P(guān)TcJ—gnH1訪一■,J — □X宓琳>WB<V)編?舊工UH) i?代碼㈤調(diào)試⑻JRU1■畫MjK；維(V)U聊用口e3?值電舊?|]囪屈1*1+飛辦8*|]>9??f1>?f1>fIII■IO5He^anet：) 顯示當mUllEi的元件圖5-3仿真電路圖然后再搭建Protues仿真電路圖如圖6-3所示，把HEX文件導入仿真。Protues是一款功能強大的基于單片機的仿真軟件，其自帶有強大的元件庫供使用者使用，Protues和keil聯(lián)調(diào)使用[20],實現(xiàn)程序的快速更改。當仿真成功后通過PL2303下載器下載到單片機中。通過觀察整個系統(tǒng)運行的狀態(tài)，然后進行反復的修改調(diào)試程序，最終得到一個完善的程序。最終的模擬實際情況的電路圖正面如圖 5-4(a)所示，反面圖如5-4(b)所示。I定斷刀期■ S-0評抬 啟LUEAT9SC51BUTTONfeUZZEALMOlgLNOTPHPRE5RE與網(wǎng)CKB古沙比30"切牙\33口0抬 啟LUEAT9SC51BUTTONfeUZZEALMOlgLNOTPHPRE5RE與網(wǎng)CKB古沙比30"切牙\33口0A5*BUZ1■UEZHT■rTETT-UH：10S00r-^Hin@L/ninbKTAil用工"口0聞i^j^aXTTM2mswxPQgdHASTHJJjhDl?ZIA9I2JUQ.DIKEM?工瓏11M.IIFPIJP3JYHXDA1.1lnMTHiPI2i32ifnrrA1J■eHTi-1>1.LRXUID*14P1J5p^wwif-冏r而廠JI■fT3.mrq1a券.而占m■盧燈如L#■由(a)(a)(b)圖5-4模擬電路圖(a)電路板正面 (b)電路板反面本次畢業(yè)設(shè)計選到這個題目一開始感覺很簡單，單真正上手才會感覺到并不容易，在硬件軟件方面都遇到不少問題，多虧在我的導師給我們解惑難題，合理安排我們的時間，每周的周二和周四都會定期去見老師，匯報工作進展，同時老師給我們定制學習任務(wù)和工作內(nèi)容，讓我們一步一步完成小的目標，沒有老師的精心規(guī)劃和指導幫助畢業(yè)設(shè)計難以順利進行，從選題到硬件電路的排版、焊接再到軟件編程等等各個方面，導師給予了我他的想法以及建議，在我遇到了自己無法獨立解決的問題時，導師也會抽出時間來給我解答以及指導。當自己一個人在學習遇到的不會的問題時同學給我?guī)椭?，我的同學也給與了我很大的支持，當我遇到硬件調(diào)試方面以及軟件編寫方面的問題時他們總是和我一起想辦法解決， 一起動手查資料，他們總能夠給我提供力所能及的幫助，感謝他們，很難想象在沒有導師和同學的幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計能否如期的完成。結(jié)論本論文致力于設(shè)計一款性價比高的超速報警器。采用最具性價比的元器件設(shè)計出的一款成本低但在測量方面精度不低的良心產(chǎn)品。在當前的超速報警器的市場上，一般的都賣的比較貴，本論文設(shè)計的超速報警器的出現(xiàn)打開了低端的市場的銷量，因為成本低所以在功能方面可能不會有那么強，但在實用性方面還不錯。經(jīng)過制作設(shè)計這段時間的努力終于將本設(shè)計方案要求基本實現(xiàn)。由于時間、水平和經(jīng)驗有限，設(shè)計的作品還存在著一些的不足之處，本論文設(shè)計的超速報警器的功能上的不完善加之低頻段的精度不高，這兩方面的短板也是受到成本的限制。這次畢業(yè)設(shè)計在兩個多月的多的時間里通過不斷地學習， 上網(wǎng)查閱資料，圖書館翻閱文獻資料，一點一點的學習和積累并結(jié)合已學過的專業(yè)知識來規(guī)劃本次的畢業(yè)設(shè)計，不斷地進行方案設(shè)計和論證，在這個學習和實踐過程中我深刻意識到自己經(jīng)驗的不足，以前都是學習知識點沒有太多的實踐的機會，根本意識不到實際動手中可能遇到的問題，沒有老師不斷的給出珍貴的意見和規(guī)劃方向，自己一個人很難上手。直至逐步完善方案，最終實現(xiàn)要達到功能。通過這次的真槍實戰(zhàn)讓我學到了之前從沒接觸過的知識，讓我本身的能力也更加扎實。參考文獻[1]孫璐，郁炮顧文鈞.基于PCA和HMM的汽車保有量預(yù)測方法.[J].交通運輸工程學報，2013,04:93-94.[2]陳育中.霍爾傳感器測速系統(tǒng)的設(shè)計 [J].科學技術(shù)與工程，2010,30:7529-7532.[3]阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].機械工業(yè)出版社，2009,08:42-44.[4]JaeinLim,BrajalalSinha,ToratiSriRamulu,KunWooKim,Dong-YoungKim,CheolGiKim.NiCosensinglayerforenhancedsignalsinplanarhalleffectsensorsJ].MetalsanMaterialsInternational,2013,194.[5]李連生.電動車超速報警器設(shè)計[J].科技廣場,2013,12:50-53.[6]盧長根，周友佳.磁電式速度傳感器設(shè)計與應(yīng)用[J].機車電傳動,2008,05:48-50.[7]丁芝琴.基于霍爾傳感器的電機測速裝置設(shè)計 [J].農(nóng)機化研