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1、重庆理工大学毕业论文 基于GSM的高速公路超速警示装置 编号 基于GSM的高速公路超速警示装置目录摘要IAbstractII1绪论11.1 本课题研究背景及意义11.2汽车测速的发展现状11.3 本文主要工作22基于GSM的高速公路超速警示装置原理32.1 测速方法32.1.1环形线圈测速32.1.2超声波测速32.1.3 激光测速42.1.4 雷达测速42.1.5 视频测速42.1.6 红外测速52.2 单片机设计62.2.1单片机的特点62.2.2 AT89S52简介62.3 无线传输的原理72.3.1 无线传输的特点72.3.2 无线传输的分类72.3.3 TC35无线收发器简介82.4
2、 酒精传感器的选择92.5 本章小结103硬件设计123.1 系统硬件框架图123.2 主要外围电路硬件设计133.2.1 ISD1820语音芯片使用133.2.2 ADC0832使用143.2.3 红外收发电路使用153.2.4 串口通信使用163.3 本章小结184 软件的设计194.1 程序流程图194.2 主要部分设计214.2.1 定时器的运用214.2.2 外部中断的运用214.2.3 1602液晶的控制214.2.4 串口的控制224.2.5 AT指令234.3 本章小结235 总结24致谢25参考文献26附录281、电路图282、仿真图293、实物图304、程序30文献综述37
3、摘要为了保证交通顺畅，驾驶员以及行人的人生安全，交通设施的安全，减少因超速而导致的车祸发生率，现有的装在汽车上的测速报警系统的缺点在于没有将超速信息发送至交通执法部门等数据中心，驾驶员大多数选择忽略此系统的报警。因此，本文设计了一套基于GSM无线传输的汽车测速警示装置。该系统主要由红外对管速度传感器、无线GSM模块、AT89S52单片机、MQ3酒精传感器、ISD1820语音模块组成。其中，利用红外对管将速度转化成脉冲，通过计数可以将速度信号采集到，利用MQ3传感器可以准确测出酒精浓度，并用液晶显示出来，如果超速或者酒驾，将通过ISD1820语音模块报警提醒驾驶员，同时利用GSM模块可以将相应的
4、超速与酒驾信息传输至交通部门等数据中心。实验结果表明，研制的基于GSM的高速公路警示装置价格便宜，操作简单，功能基本能实现对速度与酒精的实时测量，实时对数据进行分析处理，满足设计目的。关键字：AT89S52单片机、GSM、MQ3、ISD1820语音模块II1Abstract In order to ensure that the free enough from congestion, drivers and pedestrians safety in life and the safety of transportation facilities,Reduce the incidence o
5、f accidents caused by over-speed.Now,the alarm system in car faults is that dont sent the over-speed information to the data center.Most of drivers choose to ignore this system alarm.Therefore, this article designed a set of vehicle speed warning device based on GSM wireless transmission.The system
6、mainly consists of the infrared tube speed sensor, wireless GSM module, AT89S52 microcontroller, MQ3 alcohol sensors, ISD1820 voice module.Among them, the use of the infrared of the tube who is sensitive to color can converts speed into pulse, speed signal can be collected through counting,using MQ3
7、 sensor can accurately measure the alcohol concentration,With LCD display,If over-speed or drunk driving, the ISD1820 voice alarm will be sound, at the same time the GSM module can transmit information to corresponding speeding and drunk driving traffic departments .Experimental results show that th
8、e development of highway based on the GSM alarm device is cheap, simple operation, the basic functions achieve to real-time measurement of speed and alcohol, analysis of data processing, meet the design purpose.Key words: AT89S52 microcomputer,GSM, MQ3, ISD1820 voice moduleII11绪论1.1 本课题研究背景及意义当今汽车数量
9、日益巨增，交通拥堵现象也是随处可见，人们对驾驶的安全性也越来越重视。汽车测速可以保障道路交通的安全运行，同时也能保障道路运输的通畅，对生命安全、道路设施也是一种保障。不同的测速装置会有不同的功能要求，如装在汽车上的，它主要提醒驾驶员注意行驶安全；装在公路直线路段的，它主要是测量汽车的平均速度，并将数据传输到交通部，作为该汽车是否超速的凭据，并根据相关规定，给予驾驶员相应的处罚，达到威慑作用，同时也保障驾驶员以及他人的人生安全；装在弯道上的，主要是提醒驾驶员注意过弯道时的速度，以便安全的通过；装在大桥等地方的，它主要是保证道路的安全，如果速度过快会使桥受到相当大的破坏。由此可见，汽车测速是非常有
10、必要的。现有的安装在汽车上的汽车测速与报警装置，并未将相关信息传至交通部门，故出现了驾驶员即使超速了，也对报警系统不理采的现象。本设计的意义在于，完成对汽车发动机转速的测量，间接地对汽车的速度进行了测量，达到了汽车测速的目的，通过报警系统给驾驶员相应的提醒，达到了保证驾驶安全的目的，同时提高驾驶员的危机感，不至于忽视此系统的功能，达到更有效的限速与保障生命安全。1.2汽车测速的发展现状现今汽车数量越来越多，为了适应对各方面安全的要求，汽车测速技术也越来越成熟与多种多样，只有根据不同的要求设计出来的系统才能更好的达到预期目的。以有不同的处理核心或以不同的测速方法就可以实现不同的测速系统。基于FP
11、GA的激光测速系统1，此系统是以FPGA为数据处理核心，激光测速的方法测速，激光具有方向性好的优点，稳定性比较好，但价格相对较高。基于GSM短消息的GPS车辆监控移动单元设计2，此系统将GSM与GPS一起运用，可以实时定位汽车位置和将相关信息通过GSM以GPRS数据传输方式传输至目的地。2基于FPGA的超声波测距系统3，此系统是以FPGA为数据处理核心，以超声波测速方法获取速度参数，FPGA在处理数据方便具有处理速度快，运算量大的优点，它适用于对这两方便要求较高的场合。总之现今汽车测速已经很成熟了，根据不同的运用场合选用相应的测速装置，是完全可以完成系统要求的。但是注重数据传输方面的还比较少，
12、现有的汽车测速装置大多数靠传感器测到速度信号，然后通过传输线传到目的地，这无疑增加了成本，如果将采集到的数据通过无线的方式传输到目的地，就可以节约费用，同时也使装置更加的简单，方便运用。汽车测速发展至今，种类也有很多，根据采集数据所使用的传感器的不同，可分为环形线圈测速、超声波测速、激光测速、雷达测速、视频测速等。1.3 本文主要工作本文主要工作在于以AT89S52单片机为数据处理核心，以红外反射方式采集速度信号；以MQ3酒精传感器采集酒精浓度值，通过ADC0832转换成数字量，送入单片机处理，实现系统对酒驾的判断的功能；1602液晶，用于显示相关信息；ISD1820语音芯片，用于超速和醉酒驾
13、驶的报警；GSM模块，用此模块发送短信；单片机与GSM使用串口线连接，在程序中通过单片机串口发送相关指令，使GSM发送短信。此系统旨在将速度信息采集到后送入单片机处理，由于是做毕业设计，又由于经费原因，故选择价格便宜，操作简单方便的红外对管方式，如需考虑实际运用，可以运用KD2446电涡流转速传感器，此传感器以汽车齿轮耦合的方式，故精度相当高，且易于安装。2基于GSM的高速公路超速警示装置原理本章将介绍基于GSM的高速公路超速警示装置中所用到的原理与方案的选择，其中包括各种测速方法，处理芯片，酒精传感器和无线传输模块的选择。2.1 测速方法2.1.1环形线圈测速环形线圈测速所使用的线圈主要由环
14、形线圈、调谐回路以及相应的检测电路组成。使用电缆线绕成数匝而成的环形线圈, 在其上加上交变电流, 埋设于路面下,线圈是成感性的，通过隔离变压器接到调谐振荡回路上, 构成LC 谐振电路。当车辆通过环形线圈时, 车体将切割磁感线, 在车体内就会产生涡流, 涡流会产生与原磁场方向相反的磁场，这样对原环形线圈的磁场就有去磁作用,从而使环形线圈的电感量减少, LC 谐振的频率被改变。因此检测电路通过检测振荡电路频率值的变化即可判断车的存在与通过状况。环形线圈检测器具有成本低、检测精度高、稳定性好、能实时工作、抗干扰能力强，是目前应用最广泛的车辆检测器。由于是铺设在路面以下的，故对道路路面有一定的损坏，而
15、且线圈要承受车辆的重压，损坏度高，更换率高，安装时还会对交通造成拥堵。2.1.2超声波测速超声波测速电路主要由超声波接收电路、超声波发射电路、放大电路、锁相环检波电路、数据处理芯片电路、显示器等组成。超声波测速原理，由控制器或外部电路发出相应频率的信号，经过放大电路放大后输入超声波发射电路，发出去的超声波在遇到障碍物时将反射回来，超声波接收器接收到返回来的信号，经过放大器放大，然后用锁相环电路进行检波处理后，控制器检测到信号，做相应的处理。超声波具有方向性好，能量消耗低，穿透力相比其他的光而言比较强，在介质中传播的距离比较远，因此可以做远距离测距使用，超声波在测速方面应用时，成本低，简单易操作
16、，操作安全性高，但抗干扰能力低，易受外部环境影响。2.1.3 激光测速激光测速主要利用激光多普勒效应来测速的，原理是：用束单色的激光照射到随液体一起运动的微粒上，测出其散射光相对于入射光的频率偏移，即所谓的多普勒频移，然后经过特定时间对数据处理分析，进而确定液体的速度。常采用差频法测量多普勒频移。即将入射光与散射光混频，两束光“混频”产生的拍频信号的频率就是多普勒频移。激光的方向性比较好，发射频率高，激光所含能量高故有不易受外部环境影响，抗干扰能力强，精度高，测量速度快，监测目标准确。在两车道车辆并行或车辆连续进入监测区域时，可以有效地得到车速，而不会出现错抓误判的情况。此外，由于激光二极管发
17、射率很窄，其侦测器极易接收到精确的波长，因此在日间有强烈阳光时仍能正常操作。激光测速仪固定安装在道路的上方，以一定角度俯视机动车道，设计时需要考虑安装角度带来的影响，并对测量结果进行校正，这种悬挂设计只对单独车道进行监测。相对于雷达，激光测速产品价格较高。2.1.4 雷达测速雷达测速原理与激光测速原理一样，均应用多普勒原理，当一定发射频率的雷达波束射到移动目标时，其反射频率携带的目标速度信息与发射频率不同，多普勒频率与目标的移动速度成正比。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线方向而去时，反射信号频率将低于发射机频率。使用雷达测速对角度的要求较高，测速系统应
18、正对运动物体的移动方向，当测速角度小于5时，对测量结果的影响不大于1km/h，通常可以忽略不计；否则，应对角度带来的Cosine效应进行修正，以保证测量结果的准确可靠。2.1.5 视频测速现在比较准确的是精确视频机动车测速系统，该系统主要采用了目标识别与目标跟踪技术。这些技术原来主要用于航天领域。目标识别技术为图象的特征模式识别，其基本原理是对所要识别的目标特征进行详细的描述和建模。正确建模是该技术的关键。目标跟踪技术也可称为目标锁定跟踪技术，就是在一定的区域范围内不丢失目标。该系统应用在机动车测速方面，应保证在60m距离内不丢失机动车目标。2.1.6 红外测速红外测速的原理与激光，雷达等相似
19、，由红外接收、发射电路、放大电路，比较器电路、控制电路等组成。反射式光电传感器的光源有多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管，以及激光二极管，前两种光源容易受到外界光源的干扰，而激光二极管发出的光的频率较集中，不容易被干扰，但传感器只能接收很窄的频率范围的光，且价格较贵。采用反射方式，由于光的反射受到多种因素的影响，比如反射表面的形状、颜色、光洁度，日光、日光灯照射等，如果直接用发射和接收管进行测量将会产生相当大的干扰信号。采用对反射光强进行测量的方法可以提高系统的可靠性和准确性。原理如图1所示。图 1 红外发射接收原理 图2 光强度相应曲线反射回来的光强输出电压Vout与反射物表面与接
20、收处距离X成函数关系，相同的单一物质的反射面，x 与Vout 的响应曲线是非线性的，如图2 所示。同时，我们利用它对颜色敏感的特点，当检测物表面为黑色时，反射光很弱，接收端检测到的光线可以忽略，使接收端呈现一种状态，例如开关管截止；当被检测物表面为白色时，反射光强烈，发射端发射的红外线被接收端全部接收，使接收端呈现另一种相反的状态，例如开关管开通。这两种相反的状态表现在电路中，就是高低电平组成的脉冲信号。考虑到系统的重点部分在于GSM信息传输和经费原因，对比上述各测速方法，本设计选择价格便宜，操作简单方便的红外对管方式，当遮挡物是黑色时，反射光弱，对管将输出低电平，遮挡物是白色的时候，反射光强
21、，对管将输出高电平，这样就将转速转变成了脉冲，对特定时间内脉冲个数的计数就可以得到速度信号。2.2 单片机设计2.2.1单片机的特点与一般的微型计算机相比，单片机具有以下特点：（1） 小巧灵活，成本低，易于产品化；（2） 可靠性高，抗干扰能力强，适应温度范围宽；（3） 易扩展，很容易构成各种规模的应用系统；（4） 控制功能强，具有位处理指令，有很强的逻辑操作功能；（5） 容易实现多机和分布式控制。2.2.2 AT89S52简介AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结
22、构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止主要相关管脚介绍P1 口：可以作为普通的I/O口使用，另外，P1.0和P1.2也作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。P2 口：编程时会接收外部的信号，本设计用于液晶的数据输入口。P3 口：可以用作普通的I/O输入与输出，本设计是用于液晶的控制。RS
23、T: 复位输入。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。当使用外部存储器时，EA必须接GND，当使用片内存储时，应将其接VCC。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。由于本设计只有在速度的采集与酒精浓度采集时对数据进行了处理，故整个系统对数据处理相对较少，单片机主要在于控制外围的硬件，又单片机有便宜，小巧，可靠性高等优点，所以选择单片机完全可以满足需要。2.3 无线传输的原理2.3.1 无线传输的特点成本低，性能稳定，只需要一次性投资，不须铺设线路，特别适合室外距离较远以及已装修好的场合。在许多情况下，由于受到地理环境和工作内容的限制，
24、如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络和有线传输的布线工程带来极大的不便，如果采用有线的话，施工周期将会很长，甚至可能无法实现。若采用无线，可以摆脱传输线缆的约束，具有安装周期短、维护方便、扩容能力强，成本回收周期短的优点。联网灵活，扩展性好，可实现即插即用。用户可以迅速将新的无线设备加入到现有网络中，而不需要为新建传输线路铺设专用网络、增加设备，非常容易就可以实现远程无线数据传输。维护费用低。无线传输线路是由提供商（如中国移动、联通、电信等）进行维护的，而不需要用户来进行，用户只需维护传输所用的设备。无线传输系统是测量、监控和无线传输技术的结合，本地的传感器或监视器将数据采集到，然后
25、将将不同地点的现场信息通过无线通讯设备实时传送到无线监控中心，如有必要还能通过上位机自动形成数据库便于日后的检索。2.3.2 无线传输的分类现在无线传输终端设备也是越来越多，比如有GPRS、GSM、CDMA、EDGE DTU、TD MODEM、ZIGBEE等。GSM是Global System for Mobile Communications的简称，由欧洲电信标准化协会提出，后来成为全球性标准的蜂窝无线电通信系统。GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低、机卡分离。ZigBee是一种低速短距离传输的
26、无线网络协议。主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。DTU (Data Transfer unit)全称数据传输单元，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU 优点组网迅速灵活，建设周期短、成本低；网络覆盖范围广；安全保密性能好；链路支持永远在线、按流量计费、用户使用成本低。但设备相对比较贵。根据对比以上方法，由于GSM有防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低、机卡分离等优点，且设备也比较便宜，符合设计要
27、求，故本设计在数据无线传输方面选择GSM模块。2.3.3 TC35无线收发器简介TC35是Siemeils公司推出的新-代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口,可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35模块的工作电压为3.35.5V,可以工作在900MHz和1800MHz两个频段,所在频段功耗分别为2w(900M)和1w(1800M)。 模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k,4.8k,9.6k的非透明模式。此外,该模块还具有
28、电话簿功能、多方通话,漫游检测功能,常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50天线连接器,可分别连接SIM卡支架和天线。TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心,基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下,可支持FR、HR和EFR语音信道编码。以下是TC35开发板的一些参数：表1 TC35开发板参数信息传
29、送内容语音和数据电源单电源 3.3V 5.5V频段双频GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+)发射功率2W （GSM900MHz Class 4）和 1W （DCS1800MHz Class 1）SIM 卡连接方式 外接天线 由天线连接器连接外部天线工作温度-20C +55C储存温度 -30C +85C通话模式300mA (典型值.)空闲模式3.5mA (最大值)省电模式100A (最大值)短信息MT, MO, CB 和 PDU 模式外型尺寸54.5 x 36 x 6.7mm 音频接口模拟信号（麦克风，耳麦，免提手柄）SIM卡操作电压 3V/1.8V电话薄功能存储于S
30、IM卡中模块复位采用AT指令或掉电复位串口通讯波特率300bps115kbps自动波特率范围4.8kbps115kbps软件控制方式可用AT命令编程2.4 酒精传感器的选择MQ3是酒精气体传感器，具有很高的灵敏度、良好的选择性、使用寿命长和稳定性高。由微型Al2O3、陶瓷管和SnO2 敏感层、测量电极和加热器构成，固定在塑料或者不锈钢的腔体内。传感器的标准回路有两部分组成：其一为加热回路；其二为信号输出回路。传感器表面电阻RS 的变化，是通过与其串联的负载电阻RL 上的有效电压信号VRL获得的。二者之间的关系表述为：RS/RL=(VCVRL)/VRL，其中VC 为回路电压。负载电阻RL 可调为
31、0.5200K，加热电压Uh 为5V。上述这些参数使得传感器输出电压为05V之间变化。MQ3 型气敏传感器的结构和外形如图3所示，传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系如下图4所示。为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需要将传感器预热5分钟。 图3 MQ3 的结构和外形 图4 传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度之间的关系图5 MQ3 标准回路由于此传感器对酒精浓度相当灵敏，结构简单，价格便宜，故选择MQ3做为测量酒精的传感器。2.5 本章小结 各种测速方法都有其各自的优点与缺点，在使用上要考虑成本与实际应用的结合，如环境，天气等因素。由于红外对管方式相对其
32、他的方法来说，比较简单，易操作，特别是价格比较便宜，而且本设计主要目的只是将速度信号采集出来，故红外对管是可以满足本设计要求的。单片机的相关简介可知，单片机是具有小巧灵活，价格便宜，可靠性高，易控制，易扩展的数字芯片，本设计只需用到简单的数据处理，主要在于控制外围设备，故AT89S52单片机完全可以胜任。TC35是无线传输模块，具有价格低廉，易编程，集成度高，抗干扰能力强，非常适合小系统的开发。MQ3对酒精的灵敏度高，价格便宜，简单易操作，适合车载酒精测量系统设计。 3硬件设计硬件由红外对管传感器、MQ3酒精传感器、ADC0832型号的A/D转换器、AT89S52单片机、ISD1820语音模块
33、、TC35无线GSM模块组成。MQ3酒精传感器模块采集驾驶员所呼出气中的酒精浓度后经过ADC0832转换成数字量，单片机对该数字量进行处理，如果超出预设定值则触发报警和GSM发送相关信息，以红外对管方式将速度号采集成脉冲信号送入单片机处理，如果超出速度预设值，触发报警和GSM发送短信。3.1 系统硬件框架图本设计通过红外对管测量速度，MQ3测量酒精浓度然后经过ADC0832转换成数字量送入AT89S52单片机处理，单片机根据数据，判断是否触发ISD1820语音模块报警，通过串口将超速信息与酒驾信息发到TC35上，控制TC35发送出去。ISD1820语音芯片构成的报警系统AT89S52红外对管测
34、速串口通信MQ3酒精传感器ADC0832A/D转换器TC35无线发射模块数据中心液晶显示图6 系统硬件框架图3.2 主要外围电路硬件设计3.2.1 ISD1820语音芯片使用ISD1820是美国ISD公司在2001年推出的一种最新的单片820秒单段语音录放芯片，采用CMOS技术，内含器，具有话筒前置放大，自动增益控制，防混淆滤波器，扬声器驱动和FLASH陈列。它的主要特性如下：表2 ISD1820语音芯片特性表使用方便的单片8至20秒语音录放外接电阻调整录音时间高质量，自然的语音还原技术内置喇叭驱动放大电路边沿/电平触发话音10000次录音周期（典型）自动节电，维持电流0.5uA3-5v单电源
35、工作不耗电信息保存100年（典型值）借助专用设备可以批量拷贝芯片管脚图以及实物图:图7 ISD1820芯片管脚图与实物图1、录音 (REC) 高电平有效。只要REC 变高，芯片立即开始录音（不论芯片此时在做何事）。录音期间，REC 必须保持为高。REC 变低或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志(EOM)，使以后的重放操作可以及时停止。然后芯片自动进入节电状态。注：在芯片设计上为防止按键误触发，REC 的上升沿有84 毫秒防颤。2、边沿触发放音(PLAYE) 此端出现上升沿时，芯片开始放音。放音持续到EOM 标志或内存结束，之后芯片自动进入节电状态。3、电平触发放音(PLAY
36、L) 此端从低变高时，芯片开始放音。放音持续至此端出现低电平，或遇到EOM 标志，或内存结束。放音结束后芯片自动进入节电状态。4、外部时钟(XCLK) 此端内部有下拉元件，只为测试用，不用接。5、振荡电阻(ROSC) 此端接振荡电阻至VSS，由振荡电阻的阻值决定录放音的时间。6、直通模式(FT) 此端允许接在MIC 输入端的外部语音信号经过芯片内部的AGC 电路、滤波器和喇叭驱动器而直接到达喇叭输出端。平时FT 端为低，要实现直通功能，需将FT端接高电平，同时REC、PLAYE 和PLAYL 保持低。应用电路如下图所示：图8 ISD1820应用电路3.2.2 ADC0832使用ADC0832
37、是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。具有体积小，兼容性强，性价比高的优点。它的特性：8位分辨率：1、 双通道A/D转换；2、 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；3、 5V电源供电时输入电压在05V之间；4、 工作频率为250KHz，转换时间为32S；5、 一般功耗仅为15mW；6、 8P、14PDIP（双列直插）、PICC 多种封装；7、 商用级芯片温宽为0C to +70C，工业级芯片温宽为40C to +85C；管脚图为：图9 ADC0832管脚图管脚说明：1、 CS_ 片选使能，低电平芯片使能。2、 CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。3、 C
38、H1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。4、 GND 芯片参考0 电位（地）。5、 DI 数据信号输入，选择通道控制。6、 DO 数据信号输出，转换数据输出。7、 CLK 芯片时钟输入。8、 Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。3.2.3 红外收发电路使用红外收发电路主要由红外发射管、红外接收管、电阻等组成。图10 红外收发电路内部电路图11 红外对管内部结构与应用图电阻值常设置为：R1=510，R2=20k。这种红外对管应用原理是：当挡住红外对管的物体是白色的，反射光强烈，接收管接收到的光比较强，电路导通，输出高电平，当黑色物体挡住对管时，反射光弱，接收管关断，输出低电平，故
39、当黑白物体交替挡住对管，那么输出就是一定频率的脉冲，如将转盘平均分成黑白相间的转盘时，根据一定时间内输出脉冲个数就能得到电机的转速。这种红外对管测转速，装置简单易行，价格便宜，但由于是利用红外光的反射原理实现，自然光中也存在红外光，这将会影响计数，板与对管的距离、与对管边沿的我角度也会影响计数，故这种测速灵敏度与精确度都较低。3.2.4 串口通信使用串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。串行通信分为异步与同步通信，异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控
40、制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加23位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。 串行通信之中重要的是传输速率的匹配，因此就有了比特率这一概念，比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位秒（bps）。如每秒钟传送240个字符，而
41、每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：10位240个/秒 = 2400 bps，波特率的设置如下：串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。方式0的波特率 = fosc/12方式2的波特率 =（2SMOD/64） fosc 方式1的波特率 =（2SMOD /32）（T1溢出率）方式3的波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率）在本设计中因为GSM模块的串行口的波特率为9600bps，故单片机的串口传输的波特率也要设置成9600bps。单片机串口工作在方式1下，T1 溢出率 = fosc /
42、12256 （TH1）。连接示意电路图：单片机TC35TXDTXDRXDRXD 图12 单片机与TC35连接示意图3.3 本章小结本设计的的硬件主要由外围电路与控制电路组成，正如上面介绍的一样，要想使用此电路，需要了解电芯片的应用电路，模块要了解它的控制方法，只有了解了控制方法，才能用通过软件对其准确无误的控制。正如ISD1820需要使用电平触发还是跳变沿触发。总之硬件的设计上要注意，各外围电路应用电路的正确，原理图的正确，pcb电路板制作的正确。 4 软件的设计由于本设计运用到了定时与计数，串口通信，外部中断等中断系统，故程序的编写分为主程序和中断服务程序两部分。主程序主要是对液晶，串口，定
43、时器0，定时器1，外部中断的初始化，显示液晶的固定信息，根据中断程序中特定变量值的变化，更新速度与酒驾信息，负责发送信息。外部中断程序，主要负责对红外对管输出的脉冲计数。定时器0负责对外部中断计数定时，和外部中断联合使用，计算出速度。定时器1主要用于串口通信的波特率设置。4.1 程序流程图程序主要由主程序和各子程序、各中断子程序组成。主程序主要功能是实现系统的初始化，超速信息的显示，GSM信息的发送；酒精测量程序主是AD转换程序;GSM发送信息子程序由数据的判断与串口发送子程序组成。外部中断子程序主要功能是对外部的脉冲计数；T0定时器主要是在特定的时间内对脉冲个数的计数，实现测速功能。图13
44、程序流程图4.2 主要部分设计4.2.1 定时器的运用51系列单片机具有两个定时/计数器，实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。TMOD=0x01（定时器0工作方式2），TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; 装入初值，ET0=1（允许定时器0中断），TR0=1（开启定时器0），在使用定时器之前还要打开总中断EA=1。4.2.2 外部中断的运用AT89S52单片机有两个外部中断，分别对就单片机的P3
45、2与P33口，在程序中可以设置中断的有效信号，一种是低电平有效，另一种是负跳变有效。外部中断控制方式简单，要使单片机中断，需要以下几个条件：中断源有中断请求； 此中断源的中断允许位为1； CPU开中断（即EA=1）。在本计中将红外对管输出的高低电平脉冲口接至单片机的P32口，外部中断方式设置成负跳变方式，在中断服务程序中对P32口的脉冲计数，从而得到脉冲个数，为后面速度提取提供数据源。EX0=1;允许外部中断0中断，IT0=1;设置中断口负跳变时有效。4.2.3 1602液晶的控制1602液晶有读操作与写操作两种，由于本设计只用于显示，故只使用液晶的写操作。表3 1602液晶常用控制指令指令码功能00001DCBD=1 开显示 D=0 关显示C=1 显示光标 C=0 不显示光标B=1 光标闪烁 B=0 光标不显示000001NSN=1 当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一N=0 当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一S=1 当写一个字符，整屏显示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光标不移动而屏幕移动的效果S=0 当写一个字符，整屏显示不移动80H+地址码（0-27H，40H-67H）设置数据地址指针01H显示清屏：1.数据指针清零 2.所有显示清零02H显示回车：数据指针清零初始化程序