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基于單片機(jī)的智能LED緊急剎車(chē)燈的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
一、開(kāi)題報(bào)告背景和意義
汽車(chē)發(fā)生追尾的真正原因是因?yàn)榍昂筌?chē)“剎車(chē)不同步”。急剎車(chē)時(shí)，后車(chē)司機(jī)始終滯后于前車(chē)，對(duì)于120 km／h的車(chē)速，需要向前多沖17米。哪怕向前少?zèng)_1米,也許就少發(fā)生一場(chǎng)追尾事故。本開(kāi)題報(bào)告研究的智能LED緊急剎車(chē)燈系統(tǒng)是在車(chē)輛緊急剎車(chē)時(shí)，利用LED車(chē)燈優(yōu)異的特性快速點(diǎn)亮剎車(chē)燈,警示后車(chē)，從而避免事故發(fā)生。本開(kāi)題報(bào)告將以STC89C51單片機(jī)為控制核心利用加速度傳感器迅速獲取車(chē)輛加速度的變化，并將結(jié)果傳輸至STC89C51單片機(jī)，STC89C51單片機(jī)再對(duì)接收到的加速度信息進(jìn)行判斷、處理，并根據(jù)處理決定是否點(diǎn)亮緊急剎車(chē)燈。
二、開(kāi)題報(bào)告任務(wù)的主要內(nèi)容
本開(kāi)題報(bào)告主要完成基于STC89C51的智能LED緊急剎車(chē)燈的設(shè)計(jì)與制作。
1．主要任務(wù)：
（1）完成加速傳感器與LED控制等相關(guān)資料的收集整理；
（2）完成電路原理圖的設(shè)計(jì)；
（3）完成印刷電路板設(shè)計(jì)與制作；
（4）完成軟件設(shè)計(jì)；
（5）完成軟件與硬件的聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能；
（6）完成對(duì)制作實(shí)物的測(cè)試；
（7）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。
2．設(shè)計(jì)要求：
（1）以單片機(jī)作為核心控制元件；
（2）當(dāng)車(chē)速下降時(shí)即點(diǎn)亮剎車(chē)燈；
（3）為了增強(qiáng)亮度，車(chē)燈不少于24個(gè)LED。
三、 已具備的條件
學(xué)院實(shí)驗(yàn)室擁有單片機(jī)程序下載板、PROTUS程序仿真軟件、PROTEL99SEPCB
制作軟件、MEDWIN程序編譯軟件等開(kāi)發(fā)條件。在校其間我們學(xué)習(xí)和掌握了以上硬件和軟件的使用方法。此外我們可以方便的購(gòu)買(mǎi)到元器件，例如：LED發(fā)光二極管、芯片STC89C51、MMA1260D傳感器等。最后，學(xué)院和校內(nèi)外基地均有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和勝任畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作的師資團(tuán)隊(duì)，為本開(kāi)題報(bào)告的順利完成提供了軟硬件的保證。
四、開(kāi)題報(bào)告任務(wù)實(shí)施思路與方案
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路主要是由單片機(jī)控制電路、傳感器、電壓比較器電路、電源電路、發(fā)光二極管陣列電路等組成。圖1所示為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖：1．單片機(jī)控制電路
單片機(jī)控制電路由STC89C51型單片機(jī)、電壓比較電路構(gòu)成，用于將采集到的加速度傳感器信號(hào)，與預(yù)先設(shè)置的閾值相比較，控制發(fā)光二極管的閃爍，如圖2所示。STC89C51判斷和處理加速度傳感器MMA1260D測(cè)得的信息，若滿足條件則通過(guò)單片機(jī)的I/O口產(chǎn)生3路信號(hào)施加到3個(gè)繼電器依次對(duì)內(nèi)、中、外三圈的LED燈進(jìn)行點(diǎn)亮控制。若不滿足條件，則LED燈熄滅。
2．傳感器與單片機(jī)的接口電路
MMA1260D加速度傳感器對(duì)汽車(chē)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，MMA1260D加速度傳感器的輸出電壓與加速度成正比。MMA1260D加速度傳感器的輸出電壓通過(guò)電壓比較器與某一閥值比較，電壓比較器的參考電壓值可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)，以此來(lái)調(diào)節(jié)剎車(chē)指示燈的敏感程度。單片機(jī)根據(jù)電壓比較器的兩個(gè)不同狀態(tài)判斷是否點(diǎn)亮剎車(chē)指示燈。
3．穩(wěn)壓電源電路
穩(wěn)壓電源電路由7805組成，可將外接電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的+5 V電源，向STC89C51和MMA1260D提供穩(wěn)定的5 V電源。該電路主要由二極管、電阻、三端穩(wěn)壓管、電容構(gòu)成。當(dāng)緊急剎車(chē)時(shí)，+12 V先通過(guò)電阻降壓(主要是為了三端穩(wěn)壓管散熱)，然后再通過(guò)三端穩(wěn)壓管電路穩(wěn)定于+5 V，并與單片機(jī)、發(fā)光二極管及加速度傳感器電路連接。
發(fā)光二極管電路由LED、二極管和電阻構(gòu)成，LED車(chē)燈的放置遵循由內(nèi)到外擺成3圈，用于緊急剎車(chē)燈時(shí)由內(nèi)→中→外→內(nèi)循環(huán)點(diǎn)亮熄滅，且亮度較高，以此警示后面的司機(jī)注意剎車(chē)。該電路主要由STC89C51單片機(jī)的3個(gè)引腳控制，其LED車(chē)燈放置5.軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，軟件設(shè)計(jì)用于完成系統(tǒng)的初始化、對(duì)加速度傳感器信號(hào)提取與分析，并根據(jù)設(shè)置的門(mén)限來(lái)決定是否點(diǎn)亮緊急剎車(chē)燈。系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)如圖4所示。采用匯編語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)緊急剎車(chē)燈功能。一旦系統(tǒng)滿足門(mén)限條件，可使內(nèi)、中、外三圈燈通過(guò)延時(shí)不斷以高亮度閃爍，并循環(huán)判斷條件來(lái)決定是否繼續(xù)點(diǎn)亮剎車(chē)燈，這樣就易于引起后面汽車(chē)司機(jī)的警覺(jué)。一旦門(mén)限條件不滿足，剎車(chē)燈熄滅，單片機(jī)繼續(xù)判斷。
五、預(yù)期目標(biāo)
完成加速傳感器與LED控制等相關(guān)資料的收集整理；完成電路原理圖與印刷電路板的設(shè)計(jì)；完成硬件制作；完成軟件設(shè)計(jì)并與硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，使其具有反應(yīng)速度快，辨別效果好，耐震性強(qiáng)的特性。
最終完成一個(gè)完整的、可以實(shí)際應(yīng)用的控制基于STC89C51的智能LED緊急剎車(chē)燈的設(shè)計(jì)的實(shí)物。
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