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第2章 系统原理
2.1 超速报警器设计思路
2.1.1 设计要求
本论文设计的51单片机超速报警系统是具有数字显示功能的，可以显示车子的实际速度，只要车子的实际速度大于公路限定的速度是，汽车上的报警器就会利用蜂鸣器报警，从而提醒驾驶员减速慢行。在设计电路时，我们应该考虑下面几点要求：
1.在设计电路时，我们要遵守从整体到部分，把一个复杂的设计转变为几个简单的问题，这样可以方便解决。
2.设计电路时只要把最基本的性能做出来就行，不要太过复杂。这样做一是为了考虑每个人的接受能力不同，二是越复杂的电路元件用的就越多，元器件一多性价比就不高了。
3.还要保证设计电路的寿命和故障发生一次的频率。
4.在设计电路时，电路界面上的按键一定要精辟，因为按键多了人们就会搞不清楚，每个人的知识水平还是存在差距的。
下面有两种方案：
第一种方案：方案一是具有输入/输出接口、RAM8155的芯片和具有速度变更能力的键盘电路，8155芯片有256个字节的数据存储器，2个八位，1个一位输入/输出口和一个14位计数器。系统的硬件电路简图如图2.1所示。
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常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文
图2.1 系统硬件电路简图
在图2.1系统硬件电路简图中，键盘键入是用来设置报警的速度，当实际车速大于最大速度是，声光报警电路就会报警，霍尔传感器是用来产生方波的。
霍尔传感器的输出接口接51单片机的外部中断，轮子每转一圈就会产生一次INT中断请求，51单片机就会对这个零中断请求的次数进行累计，并且将一秒内的累计值转化成汽车的速度，送到显示区从而提供数据给显示程序。计算的公式是V=d×60n×3.6km/h。其中，51单片机的累计值是n，汽车的车轮周长是d.
在硬件电路图中，传感器的输出时由AT89C51的INTO口的输入保存在内部数据存储区中，8155芯片是AT89C51的外部扩展芯片，它的PB口是接发光数码管的，PA4-PA0是发光数码管的键盘竖线，PC0和PC1是键盘的横线，这样就组成了10个键盘的按键。P2.6口在AT89C51中是用来接三极管放大器的从而驱动报警电路，P2.6口会一直输出101010101010这样重复的高低电平信号,控制报警电路报警。报警电路只要输出256HZ和350HZ的声音每个0.73S时,就可以发出报警声从而提醒司机。汽车上的最大速度是用键盘存储起来的。51单片机检测传感器发出的信息，然后算出汽车的实际速度再送给LED显示器，当实际速度大于最大速度时，报警电路就会报警，报警电路的硬件电路如图2.2所示。
GND R1210KC30.1uFSPEAKERGND11U112345678P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWR8051RXDTXDALE/PPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27393837363534333221222324252627281213141516171819U2AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC521222324252627282930313233343536373839125A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5A11A21A233AA31A4A51+5VR12AB4R210010021224AR3100R4R51008051单片机传感输入C1+530pF30MHZC415143119188910711CERDWRIO/MALE815513125AA6A71A81 7A126A2100R7R68A2100R81006TMROUTC2930pF17163TMRIN4RESET8155HR10S1S2S3S4S55.1KR95.1KPNPB1B2B3B4B51110A9A212ALED1LED2LED3LED11A213A22R11 SPEAKER221 +5V2 LED4PNP1S6S7S8S9S10 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文
图2.2 硬件电路图
方案二：利用串行I/0的共阴极发光数码管显示器MAX7219和按键电路实现。 MAX7219是用来显示实际速度和设定速度的，当实际速度大于最大速度是，报警电路就会发出报警声，按键电路时用来设定报警的最大速度的。系统的硬件电路简图和硬件电路图如图2.3和2.4所示。
图2.3 硬件电路图
图2.4 系统硬件电路图
2.1.2 方案的比较及确定
对于方案一和方案二，方案一是采用的8155芯片，8155芯片的接线管脚很多，但是键盘电路比较复杂，而且只能显示实际速度，总体电路较为复杂；方案二电路采用的是MAX7219芯片，它是一个串行I/O的共阴极发光晶体管显示器，
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可以显示八位七段带有小数点的共阴极数码管，可以连在一起，连接只需3根线，而且速度的设定可以用多个按钮操作，并且可以实现最大速度的变更，所以硬件电路简单，操作方便。
对于本论文设计的汽车速度报警电路而言，设计的基础就是采用现代的工艺，经过计算机的处理科技，提高设计的精确度和稳定性，再扩展其性能，是报警器不仅可以精确的显示实际速度而且还要是操作简单化。对于此，设计的方案如图2.5所示。
图2.5 设计方案图
2.2 超速报警器的总原理图
超速报警电路是将汽车传感器的实际车速送到传感器电路中，从而得到一个与汽车速度频率一样的信号，并把结果送到单片机中计数。得出的数值与51单片机内部值相比较，如果比键盘输入的上限值还要大则显示汽车超速行驶，紧接着报警电路就会通过蜂鸣器进行报警。该系统由电源电路、时钟电路、复位电路、速度显示电路、按键电路、键盘（设定报警车速值）、报警电路、霍尔传感器连接电路和控制单片机组成。总原理图如图2.6所示。
电源电路
报警电路 显示电路 时钟电路 单片机 霍尔传感器连接电路 复位电路 按键电路 图2.6 总原理图
2.3超速报警器的优点
1、 只要车主超速时超速电路就会报警，从而提醒车主保证车主的人身安全。
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2、超速报警器是将传感器产生的车速信号与单片机相比较。如果超过了标注值则可判断汽车超速，蜂鸣器报警提示。
3、超速报警器的设计将电源电路、时钟电路、复位电路、速度显示电路、按键电路、报警电路、霍尔传感器连接电路等电路组合起来组成超速报警器。
第3章 超速报警器硬件设计
3.1硬件概述
3.1.1 单片机的基本组成
1.内部程序存储器（ROM）
ROM只是一个通称，实际上程序存储器通常分ROM、EEPEOM和FLASH ROM即是用来存放程序所对应的二进制代码的地方，因此称为程序存储器。一旦程序固化到程序存储器后是只读部写的，因此程序存储器为READ-ONLY MEMORY.
2.中央处理器（CPU）
程序被固化到单片机后，系统上电，如果提供给单片机的电源系统、复位信号、时钟信号均满足要求，则单片机内最核心的部件CPU开始工作。工作的基本过程：中央处理器的控制器从ROM中将代码取出并分析该代码，根据代码对应的指令执行。如果从ROM中取出“C2H90H”，则CPU分析后就会向P1.0输出低电平。执行完一条指令紧接着取下一个代码，如此一条一条下去。
3.内部数据存储器（内部RAM）
51单片机的芯片8155中有256个ROM，但后面128个被专用寄存器强占了，给用户使用的只有前面128个单元。 3.1.2 AT89C51 引脚图
引脚图如图3.1所示。
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