基于单片机智能汽车监测系统的设计(有实物)简版(优秀)

基于单片机智能汽车监测系统的设计目录摘要Abstract第1章前言 (1)第2章系统总体设计思路 (2)2.1系统简介 (2)2.2系统总体设计构图 (2)第3章系统方案选择与论证 (3)3.1方案的选择 (3)3.2系统总体方案的确定 (4)第4章系统硬件电路模块设计 (6)4.1单片机最小系统的设计 (6)4.2霍尔传感器电路设计 (8)4.3超声波传感器电路的设计 (9)4.4显示电路的设计 (10)4.5语音报警电路的设计 (12)4.6温度传感器电路的设计 (13)4.7电源电路的设计 (13)4.8系统原理图 (14)第5章系统软件设计 (15)5.1系统软件设计思路 (15)5.2系统软件设计流程图 (15)5.3测速模块设计程序 (16)5.4超声波测距模块设计程序 (18)5.5测温模块设计程序 (20)第6章系统调试 (23)6.1调试方案 (23)6.2调试仪器 (23)6.3调试数据 (23)6.4调试分析 (24)6.5调试结论 (24)6.6实物展示 (25)第7章结束语 (26)参考文献答谢辞第1章前言如今社会经济的发展，使公路交通运输量日益增大，加之汽车的增加，导致交通状况变得严重，交通事故也在时刻发生。

为此，汽车安全监测装置的研制非常重要。

如今的汽车不但提供了给人们不同的品味，而且汽车的行驶速也越来越快。

在很多的交通事故中，都是因为驾驶人员的超速应发了严重的后果，交通部门也在道路上设置了不同的限速装置以及标示牌，但这并不能完全限制住超速，真正要把事故率降至最低还是要靠每位驾驶人员时刻有这种限速的意识，这就需要能够在超速或者在前后车距离较近的时候不断地提醒我们达到安全的状态。

目前驾驶人员的安全而设计监测系统在一些发达国家取得了很多的成果，并且大规模的使用。

在每辆汽车上面安装这样的监测系统，能够保证行驶过程当中安全。

第2章系统总体设计思路2.1 系统简介2.1.1 设计目的设计并制作智能汽车监测系统，使之能够实现汽车速度、前后车距、车内温度的监测以及超速的情况下语音报警功能。

2.1.1 设计要求（1）检测汽车速度以及轮子转速，将速度值通过显示装置显示出来；（2）前后车距最大显示值为4.5m，距离小于0.5m时进行语音报警；（4）（5）2.2 系统总体设计构图第3章系统方案选择与论证3.1 方案的选择3.1.1 单片机的选择与论证方案一：可使用PLD器件。

本设计是可行的，每一个电路模块，从电路设计相对容易。

但是考虑到本系统设计的特点，EDA的使用是一种浪费。

从成本上来考虑，用可编程的逻辑器件并没有好处，我们目前的设计条件在软件和硬件也无法实现本系统设计的各种模块功能要求。

方案二：凌阳16位单片机有很多中断源。

使用I/O口端口方便，其精度比较高。

还有成本也相对比较低。

方案三：STC89C52是传统的8位单片机，4组8个I/O口能够实现本系统相关的模块功能，成本比较低廉。

综合考虑最后采用STC89C52作处理器。

3.1.2 显示模块的选择与论证方案一：采用共阳或者共阴数码管，根据系统设计要求，如果采用数码管来显示，硬件电路比较繁琐，所以不采用数码管来显示。

方案二：使用LCD1602设计，它只能显示32个字型符，程序实现起来简单，但不能显示要显示的汉字，比较麻烦。

方案二：带字库的LCD12864液晶显示器硬件上并行接口及串行数据接口供选择，相比较LCD1602来看功能多，而且带有简体中文字型库，方便软件设计及编写。

综合以上方案，决定采用LCD12864（除非特殊说明，以下都简称LCD）作为显示器件。

3.2 系统总体方案的确定系统中速度与转速的监测主要采用霍尔传感器，将霍尔传感器安装于轮毂上面，在与轮子相近的地方安装一块软磁铁，每当轮子转一圈霍尔传感器就会通过磁铁，就会输出一个脉冲，单片机通过外部计数的方法将次数记录下来，再加上定时器的定时最终通过算法将转速与速度值显示在LCD12864上面。

如图3-1所示：第4章系统硬件电路模块设计4.1 单片机最小系统的设计4.1.1 时钟电路设计时钟信号可以由内部方式产生或外部方式产生。

以下是两种时钟电路：（a）内部时钟电路（b）外部时钟电路图4-3内外部时钟电路图4-4系统时钟电路4.1.2 复位电路的设计（1）复位操作表4-1 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC 0000H TCON 00HACC 00H TL0 00HPSW 00H TH0 00HSP 07H TL1 00HDPTR 0000H TH1 00HP0-P3 FFH SCON 00HIP XX000000B SBUF 不定IE 0X000000B PCON 0XXX0000BTMOD 00H（2）复位信号及其产生RST引脚是复位信号的输入端。

复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。

产生复位信号的电路图4-5所示：图4-5复位信号的电路逻辑图复位操作有按键手动复位和上电自动复位两种方式。

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图4-6（a）所示。

这佯，只要电源Vcc的上升时间小于1ms，就被重置，就相当于系统的复位。

按键手动复位有脉冲方式和电平方式两种。

其中，复位脉冲是由RC充电电路产生的；电路如图4-6（c）所示：而按键手动复位改变复位端，经电阻与Vcc 电源接通而实现的，其电路如图4-6（b）所示；（a）上电自动复位（b）按键复位（c）按键脉冲复位图4-6复位电路本系统采用的是12M晶振，复位电路采用图8按键复位方式，电容值取10u f。

如图4-7所示：图4-7 按键复位4.2 霍尔传感器电路设计图4-8 霍尔传感器使用示意图 图4-9 检测脉冲产生模块霍尔传感器磁场作用关系和外形如图4-8所示。

磁钢提供磁场，所以磁钢和霍尔传感器要完好的搭配起来使用。

将磁钢贴在圆盘的边上，霍尔传感器贴在圆盘的旁边，通过单片机测量产生脉冲的频率就能够测出速度。

检测脉冲产生模块如图4-9所示，在电机的转动轴上安装一个小磁珠，每当电机转动一次，霍尔传感器就会监测到有电机转动一次，这样每转动一次，就会计数一次，单片机在设定的时间内完成计数值，这样就可以算出速度及转速。

图4-10 霍尔传感器电路转动轴霍尔传感器4.8 系统原理图（总原理图也可以放附录）第5章系统软件设计5.1 系统软件设计思路在单片机软件编程，应采用模块化的程序设计方法，把整个系统分为不同的功能模块进行编程。

本设计软件可分为超声波测距子程序，速度，转速，测温度子程序，LCD12864液晶显示子程序五个部分。

5.2 系统软件设计流程图图5-1系统软件流程图5.3 测速模块设计程序（总程序也可以放附录）本系统使用T0、T1来测量汽车速度与转速：T1计数模式下工作，T0定时模式下工作，在单位时间内测量出脉冲数就可以计算出电机的速度。

下面是子程序流程图：图5-2测速流程图测速子程序：void speed_conv(){speed=speed2*1145.069; //转换成1000倍km/hspeed_buff[0]=speed/10000; //十位speed_buff[1]=speed%10000/1000; //个位speed_buff[2]=speed%10000%1000/100; //十分位speed_buff[3]=speed%10000%1000%100/10; //百分位speed_buff[4]=speed%10000%1000%100%10; //千分位if(speed_buff[0]==0) //如果速度的十位为0{speed_buff[0]=17; //则不显示，}speed_display();}void speed_display(){LCD_set_xy(1,2); //从第二行第4列开始显示LCD_Write_number(11); //:LCD_Write_number(speed_buff[0]); //显示十位LCD_Write_number(speed_buff[1]); //显示千位LCD_Write_number(12);LCD_Write_number(speed_buff[2]); //显示十分位位LCD_Write_number(speed_buff[3]); //显示十位LCD_Write_number(speed_buff[4]); //显示个位}第6章系统调试（有实物所以系统调试，没实物就是系统仿真）6.1调试方案调试步骤如下：步骤1：接上12V直流电源，测试7805输出端是否是5V输出，看电源指示灯是否亮。

步骤2：看LCD12864是否能够点亮，用一字螺丝刀调节W1可调电阻来调节液晶屏的亮度，然后看液晶屏上面显示的界面是否正常。

步骤:3：将磁铁安装在一根木板上面，然后将木板慢慢靠近霍尔传感器，用来模拟监测轮子转动的次数。

再将木板以不同的速度靠近霍尔传感器，看液晶屏上面显示的速度与转速值，将多次测试的数据记录下来。

6.2调试仪器及工具（1）MF—47型万用表（2）双踪示波器（3）分贝仪（4）稳压电源（5）皮尺（6）温度计6.3调试数据步骤步骤步骤6.4数据分析根据步骤3测试的数据，测量了4组速度值。

测量值与实际值相比，4组中最大的误差为0.162km/h，也是速度最大的一次。

进一步分析当速度慢的时候误差很小，速度越来越大的时候误差也越大。

导致误差的原因可能是模拟速度中间存在的误差，另一个可能就是51单片机的处理能力不是很强。

6.5测试结论根据测试数据的分析，该系统能够实现之前提出的功能与要求。

测量距离能够在允许误差范围之内，并且在0.5m以内实现语音报警。

测量速度值也能够达到设计要求，当达到140km/h实现报警且能够实现温度的测量。

6.6实物展示第7章结束语经过两个多月的努力，我基本上完成了基于单片机智能汽车系统的设计。

所完成的工作有:1 系统的硬件设计在硬件设计上面，从最基本的51单片机最小系统的设计到霍尔传感器、超声波传感器、温度传感器以及语音报警等相关电路的设计。

过程中遇到了很多的问题，比如。

2 系统软件设计软件主要包含测速、测距、测温以及LCD12864显示等程序，主程序调用相关的子程序来实现各个功能。

尽管本系统能够完成基本功能，离一个完全实用的，能够完全符合市场需求的单片机智能汽车监测系统还有一定的差距。

在以后的研制过程中，仍需要。

参考文献[1]孙涵芳,徐爱卿. MCS-51/96系列单片机原理及应用. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1996. 159-169.答谢辞时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节。

离校日期已日趋临近，毕业论文的完成也随之进入尾声。