基于STC單片機的多功能報警器的設計

董福香

摘要 伴隨著社會經濟快速進步，我國市場經濟不斷發展，人們的平均生活水平也隨之明顯提高，而汽車也演變成了日常出行的重要交通工具。而汽車的行駛速度與行車安全、運輸效率密切相關，就相關資料顯示，在發生重大交通事故的時候，大約有2/5是因為駕駛員超速行駛所導致的。據此，本文為了確保行車安全做了一項設計，基于駕駛員自身的安全，進行檢測車輛超速的報警系統設計。報警系統允許駕駛員通過自帶按鍵設置車輛的安全行駛最高速。在車輛行駛過程中，報警系統利用速度傳感器對車輛的行駛速度進行實時監控，并根據所設置的安全參數進行對比分析，一旦發現車輛超出安全參數，蜂鳴器即可便開始報警，警告燈也一直處于閃爍狀態，直到駕駛員減速，以此從根本上確保行車安全。此外，本設計在超速報警的功能上還增加了其它功能，比如溫度顯示、時間顯示、鬧鐘等功能。

【關鍵詞】STC單片機 傳感器 超速報警

1 前言

在汽車工業和高速公路建設不斷優化發展的進程中，由于交通事故所造成的人員傷亡數量并未有所緩解，還在很大程度上導致了嚴重的經濟損失。就統計顯示，導致交通事故的原因主要是車輛超載與超速行駛，其中超速行駛存在較大的隨機性，控制難度較大，再加上我國地質復雜，公路條件繁瑣，各種等級公路所允許的最高速存在一定差異，既有限速裝置根本無法適應目前這種現狀。因此，開發具備智能決策模塊的汽車行駛速度報警控制系統勢在必行。

2 工作原理

為了保障行車安全，基于駕駛員自身安全，設計了可以對車輛行駛速度進行檢測的報警系統。此報警系統允許駕駛員利用自帶按鍵，進行車輛安全行駛的最高速度進行合理設置，在車輛行駛過程中，報警系統通過傳感器，對機動車輛的行車速度進行全過程監測，并和駕駛員設置的安全參數做對比，如果發現車輛速度超出安全參數最高值的時候，蜂鳴器開始報警，警告燈開始閃爍，以此警示駕駛員，適當降低行駛速度，確保行車足夠安全。同時，本設計中還可以實時顯示時間以及顯示當前車內的溫度。

2.1 電路框圖

如圖1所示。

2.2 各模塊電路原理

2.2.1 報警原理

當測量數據超過預設值或電路工作異常時，單片機驅動蜂鳴器發出IKHz訊響，同時LED2紅色燈亮。

2.2.2 顯示原理

顯示部分采用6個1位共陰紅色數碼管，位驅動采用NPN型三極管驅動，占用P2.2-P2.7端口，采用動態掃描方式。段碼為DO-D7，占用PO的8個端口，端口配置為推挽輸出，所以無需上拉電阻，數碼管各端口配有限流電阻。

2.2.3 按鍵原理

按鍵K1-K4采用獨立按鍵的方式，當按鍵按下時，單片機的相應的端口由高電平變為低電平，單片機得到鍵值進入相應的程序處理。

2.2.4 訊響電路原理

所謂訊響電路主要包含兩大組成部分，即源蜂鳴器與PNP型三極管。訊響電路的工作原理是在PNP型三極管導通之后，源蜂鳴器及時發出定頻聲音。而驅動主要利用獨立端口驅動的方式，占據P3.6端口。

2.2.5 測溫原理

DS18820與單片機通信進行數字測溫，R3是上拉電阻，不接電路不能工作。

2.2.6 實時時鐘原理

DS1302芯片產生精確的實時時鐘，然后把數據傳遞給單片機驅動數碼管顯示。

3 系統硬件設計

3.1 顯示電路的設計

顯示電路由NPN型三極管和六個共陰極數碼管共同完成。每個NPN型三極管可驅動一個共陰極數碼管。DIG7-DIGO：八位數值驅動線。輸出位選信號從LED的公共陰極中吸收電流，以及顯示器共陰極電流的位驅動線，最大值幾乎可以高達500mA，而處于關閉狀態的時候，輸出+VCC。如圖2所示。

3.2 按鍵電路的設計

該系統的按鍵電路由四個開關加上拉電阻構成，并且與LED報警指示二極管相連接。四個開關則分別對應著K1功能鍵、K2選擇鍵、K3數值減、K4數值加等功能，以操作開關的方式，設定速度的上限，而且還具備增加或減小速度的按鍵，便于以駕駛員的實時實地需求為依據，變更速度，以此實現報警目的，同時操作的靈活性也十分突出。

每按一次Kl鍵，可在下面幾個功能模式中連續循環轉換-a：時鐘及調整模式（數碼管不顯示a），b：測量溫度模式，C：測量電源電壓模式，d：報警模式。注意：長按按鍵可以快速連續調整。如圖3所示。

3.3 報警電路的設計

報警模塊所負責的主要部分是聲音報警，電路都相對簡捷，聲音報警主要是由單片機引腳與拉電阻相連接，以及晶體管、蜂鳴器所構成的。如圖4所示。

3.4 時鐘電路的設計

單片機運轉的時間基準與其工作速度密切相關。時鐘電路就是所謂的振蕩電路，為單片機提供正弦波信號，以此作為時間基準，從而對單片機的執行運轉速度起著決定性作用。本文用的是DS1302實時時鐘芯片。

原理：DS1302芯片產生精確的實時時鐘，然后把數據傳遞給單片機驅動數碼管顯示，R4、R5、R6是3個上拉電阻。上電后即顯示時分秒。按K2鍵“時”閃爍，此時按K3鍵閃爍的小時數字減1;按K4鍵閃爍的小時數字加1。再按K2鍵”分“閃爍，再按K2鍵“秒”閃爍，“分”“秒”的調整與上相同，再按K2鍵數碼管不閃爍，退出調整狀態。

鬧鈴模式：當時鐘的時和分和設定值一致時，鬧鈴響。如圖5所示。

3.5 測溫電路的設計

測溫原理：DS18820與單片機通信進行數字測溫，R3是上拉電阻，不接電路不能工作。按K1進入測溫模式，數碼管首位顯示c，后四位顯示當前溫度，顯示格式為xx.xx。如圖6所示。

4 系統軟件設計

4.1 系統流程圖

汽車超速報警器的設計流程如圖7所示。軟件編程利用C語言，單片機的T1為定時器，定時時間是Is。TO定時時間設置成50ms，到了時間，溢出便及時停止。在停止服務程序的時候，中斷次數寄存器添加l，重復定時中斷20次，時間是Is。時間一到，及時獲取定時器T1輸入的脈沖數，即實時行車速度的頻率。對比分析頻率與單片機內部設定閡值，以此對行車速度是否超速進行判斷。

主程序具備硬件初始化、子程序調用、報警等相關功能。數據處理子程序主要是對行駛速度進行監測，就是對車輛時速進行計算，以此為報警子程序提供參數依據。按鍵終端子程序功能是輸入正確的、合法的參數信息。報警子程序則在超速行駛時，及時發出警報。顯示子程序設計主要利用數字化，將駕駛員設置的最高速度和車輛實際速度顯示出來，通過NPN型三極管促使LED實時展示。

4.2 主程序

系統的組成單元非常繁雜，為了方便更改，應采取模塊化分層管理模式。在主程序中，主要包括單片機初始化、顯示測量速度、地址傳入模塊、顯示設定速度、報警等部分。如圖8所示。

測速程序：

//Dis Speed0;

LED2-1;

LED3-I;

if（Key Val--Ox30）//key34set

{

if（++Set times>-3）

{Set times=0;

）

）

else if（Key Val--OxlO）//key3-

{

if（Set times--l）

{if（--speed Max--O）speed Max-1 27;}

else if（Set times--2）

{if（--speed Min--O）speed Min-80;}

）

else if（Key Val--Ox20）//key4+

{

if（Set times-l）

{if（++speed Max--12 8）speed Max-81;）

Else if（Set times--2）

{if（++speed Min-80）speed Min-0;）

）

）

報警程序：

main0

{

TimerOlnit0;

POMO-Oxff;

PO-Ox00;

PIMI-Oxl0;

P3MO-Ox40; //P3 6輸出

P3-Ox3f;

ITO-1：

EXO-I;//enableINTOinterrupt

EA-1：

while（l）

{

if（flag2ms）

{ flag2ms-O;count2ms-O;Key3Process STCO;）

Beep Di0;

DisplayLed20;

}

參考文獻

[1]張俊謨.單片機的發展與應用[J].電子制作，2007 （08）：31.

[2]周旭艷，彭宣戈，朱兵.8051在車輛超速報警系統中的應用[J].井岡山學院學報，2006 （07）.

[3]任國峰，李軍偉，張雨.單片機在發動機轉速測量中的應用[J]，汽車科技，2006 （01）：38-40.

[4]魏勛.單片機車速數顯及報警系統設計[J].電子制作，2007 （12）.