基于51单片机的安全带语音报警系统设计和实现计算机专业.doc

基于51单片机的安全带语音报警系统设计 摘要 单片机在生活中的应用无处在，洗衣机上的控制板，电磁炉上的控制板、电动力车的控制器、导弹的导航装置，计算机网络通信和数据传输，实现工业上的自动化实时监控以及对数据进行实时处理。该微控制器被广泛用于在该领域的智能管理和过程控制，如在家电上、精密仪器仪表、医疗设备、家电产品，医疗设备、海陆空运输设备上。 本文设计了基于51单片乘客安全带监控系统，通过压力传感器模拟人体坐在座位上，若压力传感器检测到压力的存在，这是如果到位开关没有拨上，则代表安全带没有系上，这时语音播报系统会进行提示，当把到位开关拨上，则语音播报系统停止提醒。在不同的环境下测试和验证模块的性能，本设计对安全带的实时功能进行了试验验证，最终的结果是通过了项目的要求。 关键词：单片机，压力传感器，安全带，电源设计 Design of voice alarm system based on 51 single chip microcomputer Abstract The application of single chip computer in life is not in place, the control board on the washing machine, the control board on the electromagnetic furnace, the controller of the electric power car, the navigation device of the missile, the computer network communication and data transmission, the real-time control and data processing of the industrial automation process. The micro controller is widely used in the field of intelligent management and process control, such as home appliances, precision instruments, medical equipment, household appliances, medical equipment, sea, land and air transportation equipment. This design is based on a 51 single chip passenger seat belt monitoring system, through the pressure sensor to simulate the body sitting on the seat. If the pressure sensor detects the existence of pressure, this is if the switch is not put on, then the seat belt is not tied, then the voice broadcast system will be prompted. When the switch is put on the switch, the voice broadcast system stops reminding. Test and verify the performance of the module in different environments. This study tests the real-time function of the seat belt, and the final result is through the requirements of the project. Keyword: Singlechip、Pressure sensor、Safety belt、Power supply design 目录 1、绪论 1 1.1研究背景及其意义 1 1.2本文的主要研究内容及论文结构安排 1 2、方案的设计与论证 2 2.1 单片机芯片的选择 2 2.2称重传感器的选 2 2.3A/D转换器的选择 3 2.4声音报警电路方案的选择 4 3、硬件电路的设计 5 3.1功能分析与结构设计 5 3.2单片机电路设计 5 3.3 电源电路设计 8 3.4 按键电路设计 9 3.5称重传感器块电路设计 9 3.6 模拟数字转换模块 10 3.7 LED指示灯电路设计 11 3.8开关电路设计 12 3.9语音电路设计 12 4、软件设计 14 4.1软件设计思想 14 4.2 编程语言选择 14 4.3 程序流程图 14 5、系统焊接与调试 16 5.1 电路焊接 16 5.2 系统调试 17 5.2.1 系统程序调试 17 5.2.2硬件测试 17 5.3 实物测试 18 6.总结与展望 19 致谢 20 参 考 文 献 21 附录 22 1、绪论  1.1研究背景及其意义  大客车是我们平时出行常用到的交通工作，平时上下班，出门旅行，都会使用到它。随着科技的发展，道路条件与汽车质量在不断提升，汽车行驶速度也得以提高，但随之增加的是交通事故的发生。据研究表明，客车发生重大交通事故死亡超10人以上的，百分之八十的死者是未系安全带。如果乘客按要求系好安全带，当汽车遇到碰撞或者紧急刹车时，安全带会将客户牢牢绑定在座位上，避免人因冲击力造成多次碰撞。如果乘客在上车后佩戴好安全带，汽车如果是正面撞击时，死亡率可以减少百分之五十七；发生侧面碰撞时，死亡率可以减少百分之四十四；当翻转时，死亡率可以减少百分之八十；通过这组数据，可以发生系好安全带的重要性。 驾驶员以及乘客在行驶中系好安全带是最基本要求，但在实际中，系安全带总是被忽略。目前的客车上所现有的安全带提醒装置也只是针对司机，乘客的佩戴则是门检、路检测以及司机的提醒。另外还存在着旅客为应付检查，查完后解开安全带，或是未插到相应的卡槽中。当意外发生时，车子晃动及翻滚时因未系好安全带造成多次碰撞受伤。所以，为了从根本上解决这种现象，研发出针对客车乘客的安全带的监控系统十分必要。本文研究中的互联网安全带监控系统是基于51单片机的研发，它可以起到提醒并保证客车上所有的人员佩戴好安全带，保证客运公司对车辆安全运行的监控。 1.2本文的主要研究内容及论文结构安排 本设计研究机动车的安全带，现在社会车辆较多，车辆的事故也很多，为了减少自己的安全及其它人的安全研究一套带安全带的语音提示系统。本系统 第1章 .主要介绍本设计的课题背景及意义； 第2章 .主要说明系统方案的选择； 第3章.主要介绍硬件电路的组成及使用方法； 第4章.主要介绍软件设计； 第5章.主要介绍硬件调试； 2、方案的设计与论证 本系统由STC89C52单片机电路，按键点火模拟电路，黄色指示灯电路，HX711称重传感器电路，位拨动开关电路，绿色指示灯电路，红灯指示电路，语音模块ISD1820电路，电源电路。  2.1 单片机芯片的选择 方案一 采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器，它的优点是I/O资源丰富、体积小、密度高、各种复杂的功能都可以实现，并且功能还可以进行扩展，非常适于较大规模的控制系统。 方案二 采用STC89C52作为控制器，它功耗低、性能高、成本低、有丰富按口的微控制器，具有8K，可在系统中进行Flash编程，本设计的要求它完全可以满足。 但是我们研究的这个系统不复杂，数据处理要求也不高，从经费的角度考虑，故选择方案二。 2.2称重传感器的选 方案一 选用压电传感器，它的工作原理是特定表面感受到压力后，产生电荷压电效应。其优点是体积小、结构简单、可靠性高。缺点是功率太小、内阻过高、对外接电路要求高。适合测动态量，多用于加速度、动态力的测试。 方案二 选用电阻感应式传感器，其核心是电阻应变片式电阻。原理是将电阻应变效应的化学力量转换成电信号，适合静态量测试。 考虑了各个方面故选择方案二。 2.3A/D转换器的选择 A/D转换器选用的原则： （1）A/D转换器的位数。其位数关系着分辨率的高低。分辨要比系统所允许的误差高到一倍以上。 （2）A/D 转换器的转换速率。转换速率可从纳秒到几十毫秒。此次选用逐次逼近型，转换的时间达到纳秒纳，适合本次实验。 （3）有关量程引脚。一般提供两个输入引脚，根据不同的量范围，选择不同的引脚输入。 另外还有以下几个问题点会对A/D 转换器的技术指标会造成影响： （1）工作电源电压是否稳定； （2）外接时钟信号的频率是否合适； （3）工作环境温度是否符合器件要求； （4）与其它器件是否匹配； （5）印刷线路板布线是否合理。 根据以上选择原则与注意点，本次研究采用的是24位芯片HX711。 2.4声音报警电路方案的选择 方案一 采用语音集成芯片ISD4004报警，由于ISD4004需要扩充喇叭驱动电路且其本身控制比较繁琐、电路比较复杂，稳定性差。基于以上考虑，所以放弃了此方案。 方案二 通过蜂鸣器实现报警电路，具有电路简单，性能可靠、稳定等优点，最重要的是低成本，故选择方案二。 方案三 采用语音集成模块ISD1820。其优点可语音还原自然、质量高，有录音10秒，且点动、单遍、循环的功能，电路接口也简单。在8欧0.5W小喇叭上可使用 故选择方案三。 3、硬件电路的设计 3.1功能分析与结构设计 本系统由STC89C52单片机电路，按键点火模拟电路，黄色指示灯电路，HX711称重传感器电路，位拨动开关电路，绿色指示灯电路，红灯指示电路，语音模块ISD1820电路，电源电路。 具体功能： 1、点火按键按下后，黄色指示灯亮，表示点火；再按一次，黄色指示灯灭，表示熄火。 2、点火后，如果压力传感器没检测到压力，无任何操作； 3、点火后，如果检测到压力超过一定值，且拨动开关关上（系好了安全带），这时绿色指示灯闪烁。 如果开关拨下（没系好了安全带），这时红色指示灯闪烁报警，同时语音提示：“请系好安全带”。直到安全带系好后，语音停止同时红色指示灯灭，绿色指示灯闪烁。 4、不点火，上述功能无响应，必须点火有效。 本系统具体框图3.1图所示： 图3.1 系统原理框图 3.2单片机电路设计 STC89C52RC单片机是一种具有8K字节系统和可编程闪存的CMOS单片机，具有低功耗、高性能。 1.它的主要特性如下： （1）8K字节程序存储空间； （2）512字节数据存储空间； （3）内带4K字节EEPROM存储空间; （4）可直接使用串口下载。 2.STC89C52主要参数如下： （1）是8051的增强版，并且指令代码也是完全兼容的。它提供6和12时钟/机器周期的两种选择。 （2）单片机的工作电压:5.5伏至3.3伏（5伏单片机）/3.8伏至2伏（3伏单片机） （3）工作频率范围： 0兆赫到40兆赫，但它可以达到48兆赫。 （4）用户应用程序空间为8K字节； （5）片上集成512 字节RAM； （6）具有EEPROM功能； （7）工作温度范围：工业级的是-40摄氏度～+85摄氏度，商业级的是0摄氏度～75摄氏度； （8）PDIP封装。 3.STC89C52单片机相关引脚说明： （1）VCC：供电电压。 （2）GND：接地。 （3）P3.0 RXD（串行输入口） （4）P3