基于80C51单片机的汽车行驶监测仪设计

-1-目录绪论-----------------------------------------------------------3第1章了解单片机-----------------------------------------------41.1单片机的前景与发展------------------------------------------41.2单片机简述与分类--------------------------------------------5第2章信息监测系统的组成及工作原理----------------------------62.1系统的组成与工作原理----------------------------------------72.2控制要求---------------------------------------------------9第3章信息监测系统的硬件设计----------------------------------103.180C51单片机的简介------------------------------------------113.2复位电路及时钟电路-----------------------------------------102.3键盘电路---------------------------------------------------113.4发射电路和接收电路-----------------------------------------133.5显示电路---------------------------------------------------15第4章信息监测系统的软件设计----------------------------------164.1初始化程序-------------------------------------------------164.2主程序----------------------------------------------------164.3中断接收程序----------------------------------------------164.4信息码发送程序--------------------------------------------17结论---------------------------------------------------------18参考文献------------------------------------------------------19附录----------------------------------------------------------20-2-绪论本课题来源于生活实践中，利用单片机在监测仪中的应用，主要用于车辆行驶状态的检测。单片机发展极为迅速,当前世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位等,但它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。以单片机为核心进行红外遥控的汽车行驶监测仪具有安全可靠，成本低、性价比高的优点，具有广阔的应用领域。如：汽车超车及转弯是经常容易出交通意外，特别是雨雾天气，转向及刹车指示灯能见度减小，使驾驶员不能及时了解前后车的行车意向。但有汽车行驶信息监测仪，通过汽车间行驶信息红外线自动接收发送电路，能自动显示前后车的转向、刹车情况并用声响提醒，可以提高汽车行驶的安全性，对驾驶员的人身安全有了更好的保障。随着人均购买力的上升及汽车的增加，汽车安全系统的重要性问题必将成为影响人们选择车辆购买的一大重要约束条件，一个完善、安全、可靠的汽车行驶监测仪必将成为车辆必不可少的一部分。同时，汽车行驶监测仪的完善性、安全性、可靠性也将是汽车品牌之间竞争的另一大亮点。所以，可以预测汽车行驶监测仪的市场将兴起。在日常生活中，汽车超车及转弯,特别是雨雾天气,转向及刹车指示灯能见度小,使驾驶员不能及时了解前后车的行车意向时,经常容易出现交通意外。本文介绍了一种简易汽车行驶信息接收与发送器的设计,叙述了系统基本组成结构，该设计能自动显示前后车的转向、刹车情况并用声响提醒,对提高汽车行车安全具有一定的现实意义。-3-第一章了解单片机1.1单片机的前景与发展知己知彼，方能百战不殆；学习单片机，就需要了解单片机。特别是初次接触单片机，准备着手学习单片机的朋友，这是他们最关心的内容之一。在电子专业领域，单片机是必学科目，是所有电子专业的基础课程，从中可以看出其重要性；在电子泛滥的今天，只要涉及电子线路的，可以说都离不开单片机，或者说类似单片机的模块，依然证明了单片机的价值所在。很多关于单片机、嵌入式的消息与信息充斥在IT行业，前景有目共睹。相信你的眼光，相信你的选择——单片机，嵌入式系统设计的第一步。1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器）其中4004（下图）包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（MillionInstructionsPerSecond）。1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。-4-20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。1.2单片机简述与分类单片机，英文为：SignalChipMicrocomputer。单片微型计算机，就是单片机的全称。与个人计算机相比，单片机很小，功能单一，但与之换来的是低成本，低功耗。在日常生活中，需要实现自动控制，我们并不需要一个像个人计算机的功能的机器，因为浪费，因为体积太大，功耗太高；此时单片机的低成本、低功耗和一定的功能即可满足此类控制，并且可以批量定制的生产，并投入使用。说的清晰点，单片机就是有着好多脚的集成芯片，通过特定程序控制这些引脚的电平的特定变化，从而起到自动控制的需求。例如下图：图中是最简单的控制，通过对P0.0口的电平的变化，可以使得LED产生变化。可以这样设计，我们程序中设定每过一秒种闪烁一次，好比闪光灯一样；如果我们多加几个灯，程序中，我们使得一个一个的亮，再一个一个的灭，这样的跑马灯，是不是很有意思啊；倘若我们有成千上万个LED，看看周围的显示屏，是不是貌似就是这样做出来的呢？答案是肯定的。单片机指的是总线宽度为不超过16位的微型控制器，32位总线宽度的我们称为微处理器；因此，此时，我们描述的是16位向下的，主要描述8位单片机。8位单片机适合初学者。一方面，8位单片机的性能能够满足一般的控制要求，技术、资源较为成熟，已经形成一个体系，初学者可以很容易获取相关资料；另一方面，我们计-5-算机中，一个byte的数据时8bit组成的，8位单片机能够使初学者更好的理解，容易接受。当然，都是个人愚见。单片机的分类其实就是不同芯片生产厂家之间的分类，其内在的关系与区别这里就不论述，实力有限；对已单片机内部的结构也不进行论述，相信那不是该文的重点。-6-第二章信息监测系统的组成及工作原理2.1系统的组成与工作原理本系统电路主要有：单片机最小系统；发射/接收装置；左转弯、右转弯、刹车、超车指示等组成。系统设计原理框图如图1-1所示：图1-1系统设计原理图2.1.1基本系统组成本系统采用12MHz晶振时钟频率，30pF的瓷片补偿电容，上电复位采用最简单的RC电路，片外存储器选择脚(31脚EA)接正电源。见图2-2。2.1.2输入系统接口电路输入接口电路有处理红外线接收的红外接收器及用于转向、刹车信号输入的电平转换电路。红外接收器采用通用远红外接收解调一体化成品，其器件为三引脚结构，安装使用方便，其信号脚可直接接单片机P1.0、P1.1及中断输入端口。P1.0用于接收后车的行驶信息信号，P1.1用于接收前车的行驶信息信号.电平转换接口电路采用9013三极管。当转向开关或刹车开关闭合时，其P0.0、P0.1、P0.2三端口相应的电平变为零。P0.0为左转弯输入，P0.1为右转弯输入，P0.2为刹车。见图2-3。2.1.3输出电路单片机从P0.3～P0.6输出前后车的行驶信息提示信号，其中P0.3用于前车左转弯指示及提醒，P0.4用于前车右转弯指示及提醒，P0.5用于后车超车指示及提醒，P0.6用于前车刹车提示及提醒。当某一输出端口为低电平时，相应的字符灯点亮并发出声响提醒.-7-本车行驶信息的发送是从P3.5(T1)输出，是一组调制频率为40kHz的方波脉冲(见图1-2)，通过三极管放大，由安装在汽车前后位置的红外线发射管发出。图1-2P3.5端口输出的编码波形图2.2工作原理2.2.1编码帧的格式本系统采用脉冲个数编码，分别代表左转弯、右转弯、刹车3种状态，其中左转弯为2个脉冲，右转弯为5个脉冲，刹车为8个脉冲。为了增加接收的可靠性，第一位码宽为3ms，其余为1ms，数据帧间隔大于10ms，如图1-3所示：图1-3红外线接收器输出的一帧数据的波形-8-2.2.2数据帧的发送过程当单片机检测到P0.0～P0.2端口为低电平时，先设置发送标志，然后依次发送数据帧。发送数据时，中断将被禁止。当刹车（转向）开关闭合时，数据帧将被重复连续地发射，直到开关松开为止。2.2.3数据帧的接收过程当红外线接收器输出数据帧脉冲时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接收时，中断将被关断，并且对第一（起始位）位码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作误帧处理。当间隔位的高电平脉宽大于3ms时，接收结束，然后根据累加器A中的脉冲个数，使相应的输出口（P0.3～P0.6）为低电平，驱动显示电路。2.3控制要求2.3.1接收本系统的接收装置采用的是红外接收器，采用通用远红外接收解调一体化成品，其器件为三引脚结构，安装使用方便，其信号脚可直接接单片机P1.0、P1.1及中断输入端口，汽车在行驶过程中进行转向或刹车，并发射相应的信号。2.3.2按键当汽车转弯或刹车按键按下时，将其动作转化为电信号输入单片机。当转向开关或刹车开关闭合时，其P0.0、P0.1、P0.2三端口相应的电平变为零。P0.0为左转弯输入，P0.1为右转弯输入，P0.2为刹车。2.3.3发射本系统的发射装置采用的是红外发射器，用来发射汽车行驶过程中转向或刹车时发出的信号。本车转弯或刹车时其动作经按键转化为电信号通过单片机，再转化为其他信号通过单片机T1口发射出去，通知前后车，你车下一步的动作，让别人做出相应准备