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1、毕业设计说明书（论文）汽车行驶信息发送与接收器的设计序 言现代社会，汽车越来越多，行车安全成为司机和司机家人关注的首要问题。在现代交通中，汽车超车及转弯时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驶意向。在汽车上设计一种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，对提高汽车行驶安全具有一定的意义。单片机的英文名称是Micro Controller unit,缩写为MCU，又称为微控制器，它是一种面向控制的大规模集成电路芯片。它应用简单灵活，使用非常广泛，但存在无法实时保存大量的数据、实时更新数据等缺点，
2、因此经常需要把单片机和PC机的优势相结合组成系统。PC和单片机之间的通信方式有有线和无线通信技术之分，同时通讯连接方式有多种，如利用微机的串口、并口或专门的I/O板进行数据传送，单片机通过共享通道的方法挂在上述总线上。采用红外线通讯方案具有廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强等优点。应用时应根据实际需要进行选择。因此，本文设计了一个将单片机AT89C51与红外线发送接收进行结合的系统电路。选择了汽车左转弯、右转弯和刹车3种汽车行驶状态作为发送信息，接受信息有前车左转弯、前车右转弯、前车刹车和后车超车4种显示信息。在汽车行驶中，当前车转弯、刹车或后车超车时都能在本汽车上显示并发出声响提醒。第1章
3、 系统总体设计系统总体设计汽车超车及转弯时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驶意向。在汽车上设计一种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。因此，本设计是一个简单的将单片机AT89C51与红外线发送接收进行结合的系统电路。系统可以实现前车左转弯、右转弯、刹车，以及后车超车时进行显示并发出声响提醒。1.1 硬件设计思路本系统通过触发开关来实现电路的“发送”和“接收”功能，前车转弯、刹车时，按下发送按钮，后车就能接收到信息，后车超车时，按下按钮，前车就能收到信号，并发车声响提醒。系统具体工作方框
4、图如下图1-1： 图1-1 系统电路的工作框图1.2 软件设计思路图1-1 系统主程序流程图红外接收器为三引脚结构，安装用方便，其信号脚可直接接单片机P0.1、P1.1及中断输入端口(如图附录1)。P0.1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闲合时，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。单片机从P0.3P0.6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
5、及提醒，P0.6用于前车刹车指示及提醒。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。本车行驶信息的发送是从P3.5输出，是一组调制频率为40kHz的方波脉冲,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。第2章 硬件系统各部分电路具体介绍与分析 2.1 系统硬件电路的设计2.1.1 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线接收器及用于转向，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成品，其器件为三引脚结构，安装用方便，其信号脚可直接接单片机P0.1、P1.1及中断输入端口。P0.1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
6、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闲合时，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。2.1.2 输出电路单片机从P0.3P0.6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用于前车刹车指示及提醒。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。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2-1),通过三极管放大,由安装在汽车前后位置的红外线发射管
7、发出1。图2-1 P3.5端口输出的编码波形图2.1.3 基本系统组成本系统采用12MHz晶振时钟频率，30pF的瓷片负载或匹配电容（校准晶振），上电复位采用最简单的RC电路，片外储存器选择脚（31脚）接正电源。2.2 数据帧的编码格式及发送/接收过程1 编码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2-2 图2-2 红外线接收器输出的一帧数据波形2 数据帧的发送过程当单片机检测到P0.0P0.2端口为低电平时，先设置发送标志，然
8、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。3 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，中断将被关闭，并且对第一位（起始位）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，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，使相应的输出口（P0.3P0.6）为低电平，驱动显示及信响电路2。2.3 单片机外围连接电路具体介绍与测试分析2.3.1 单片机芯片的选择MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产
9、品，由于它将8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，为很多嵌入式控制应用系统提供了一个高度灵活且价格低廉的解决方案。内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品。例如：目前流行的AT89S51和89C51。本次设计中选用了单片机AT89C51，两者相比之下，现有的设备支持AT89C51，现有的大量资料也是有关于AT89C51多。ATMEL 89系列单片机是以8031为结构的，所以，它和8051系列单片机是兼容的系列。89系列单片机对于一般的用户来说，存在下面很明显的优点：1. 含有FLASH存储器因此在系统的开发过程中可以十分容易进行修改，这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效
10、地保持一些数据信息，即使外界损坏也不影响到信息的保持。2. 和80C51插座兼容89系列单片机的引脚是和80C51一样的，所以，当89系列单片机取代80C51时，可以进行代换。（1）静态时钟方式89系列单片机采用静态时钟方式，所以可以节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。（2）错误编程亦无废品产生一般的OPT产品，一旦错误编程就成了废品。而89系列单片机内部采用了FLASH存储器，所以，错误编程后可以重新编程，直到正确为止，故不存在废品。（3）可进行反复系统试验用89系列单片机设计的系统，可以反复进行系统试验；每次试验可以不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优。而且随用户的需要
11、和发展，还可以进行修改，使系统不断能追随用户的最新要求。3. 89系列单片机内部结构89系列的内部结构和89C51相近，它主要含有如下一些部件。（1）8031CPU（2）振荡电路（3）总线控制部件（4）重点控制部件（5）片内FLASH存储器（6）片内RAM（7）并行I/O接口（8）定时器（9）串行I/O接口ATMEL89系列单片机的分类:ATMEL89系列单片机可分成标准型号、低档型号和高档型号三类。89系列单片机的标准型有AT89C51等4种型号，它们基本结构和89C51是类似的，是80C51的兼容产品，89系列单片机的低档型有AT89C1051等2种型号，它们的CPU和89C51是相同的，
12、但是并行I/O口较少。高档型的有AT89S8252，这是一种可下载FLASH单片机，它和IBM微机通信进地程序是十分方便的3。I/O口的功能:在AT89C51中有四个双向I/O端口P0P3口，每个端口都是由锁存器、输出驱动器、输入缓冲器组成。当CPU控制系统与外部设备交换信息时，都是通过端口锁存器进行的。四个I/O端口都可作输出输入使用，其中P0和P2口通常用于对外部存储器的访问。接通锁存器时，P0口作为双向I/O使用，如P0口的锁存器的值为1，使输出驱动器中的场效应管截止，引脚空，此时端口可作高阻输入。锁存器的值为0时，下面的场效应管导通，输出为0。P0口作为地址/数据总线口使用时，由“控制
13、”线控制将电子开关接通至“地址/数据”端，分别输出扩展外存的低8位地址A0A7和数据D0D7。一般情况下，当P0口作输入输出线使用时，都要外接拉高电阻。在AT89C51和AT89C52中，I/O端口复位值均为1。写端口操作：当执行指令来改变端口锁存器的值时，新的值在最后一个指令S6P2被写入锁存器的。在每一个时钟周期的S1P1，锁存器的值由输出缓冲器采样并保存至下一个机器周期的S1P1才到引脚。当锁存器的状态发生变化时，这个变化不会立即出现在输出端，至少经过一个时钟周期后，才把新的值输出。在P1、P2、P3端口内，都接有内部上拉电阻，此上拉电阻分为固定部分和附加部分，当端口的状态要从0变为1时
14、，在发生变化的哪个机器周期的S1P1和S1P2接通附加的拉高电路以增加变化的速度，否则这个状态的变化将十分缓慢。附加的拉高电路允许通过的电流比普通的上拉电阻大100倍。读端口及接口操作：P1P3口的输出缓冲器每个都能取代4个LSTTL输入。CMOS型的芯片引脚可由集电极开路电路的漏极开路电路驱动，但在状态从0变1时，边化的速度很慢，输入0时，TP3截止，仅靠TP2非常微弱的上拉来驱动状态的变化。在外部总线方式下，P0口的输出缓冲器能驱动8个LSTTL输入，但P0口用作输入输出口时需外接上拉电路驱动输入。1. AT89C51芯片的介绍有优异的性能价格比。集成度高、体积小、有很高的可靠性、控制功能
15、强、低功耗、低电压，便于生产便携式产品。外部总线增加了IC及SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。 2. AT89C51主要功能特性数据保留时间10年；全静态工作：0 Hz 24MHz；三级程序存储器锁定；1288位内部RAM；32 可编程I/O线；可编程串行通道；低功耗闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路。两个16位可编程定时/计数器1个串行中断可直接驱动LED；4k可反复擦写(1000次)ROM；共6个中断源；软件设置睡眠和唤醒功能；片内振荡器和时钟电路。AT89C51具有下列主要性能:1. 4KB可改编程序FLASH存储器（可经受1，000次的写入/擦除周期）2. 全静态工作：0HZ 24MHZ3. 三级程序存储器保密4. 128*8字节内部RAM5. 32条可编程I/O线6. 2个16位定时器/计数器7. 6个中断源8. 可编程串行通道9. 片内时钟振荡器另外，AT89C51是静态逻辑来设计，其工作可下降到0HZ并提供可用软件来选择的省电方式空闲方式（IDLE MODE）和掉电方式（POW
