核心内容摘要
倾听童心：妈妈与“小马拉大车”的爱与成长
摘 要车辆在夜间高速行驶时为了看清楚远方的路面状况常常会使用远光灯但如果会车时没有及时切换到近光灯远光灯剧烈的光线会导致对面的车辆没有办法清楚地看到路面这便产生了交通隐患的可能交通事故因而更容易发生。
细想一下我国的交通事故中在夜晚发生的事故里与远近光灯不及时切换等相关的比比皆是。
现在人们生活水平也越来越好大部分家庭都可以支付得起车这导致每年新增车辆越来越多。
近、远灯转换不正确导致的事故比例呈直线升高趋势。
在了解了国内外研究现状的基础上发现大多数远光灯切换问题解决方案并不完善不能完全解决高光束刺眼的危害。
为了充分改善交通问题本次设计智能远光灯切换系统。
利用单片机为基础加以距离过近时蜂鸣器报警、超声波测距等构成机动车智能灯光系统。
机动车在夜间行驶时如果检测到对面有车辆将自动关闭远光灯打开近光灯从而完成远、近光灯切换从而简化了驾驶员手动切换同时减少了刺眼的光束导致驾驶员看不见路面因此大大降低了事故发生的风险。
本次设计制造成本低性能优良。
通过软件和硬件的调试以及仿真实验结果表明本次设计在技术上完全可行预期功能可以实现这将会更好地保障人民的生活安全。
随着我国机动车的不断发展交通安全问题也越来越被大家关注到解决这一问题迫在眉睫。
在这样的背景下本次设计将在未来的发展中得到良好的推广。
关键词单片机液晶显示蜂鸣器报警超声波测距1 主要研究内容及总体设计方案
1 主要研究内容当夜晚行车时司机一般会打开远光灯。
当前方有车辆即将交汇的时候对面车容易被强光晃到眼睛造成无法判断道路的情况所以在两车交会的时候司机一般会将远光灯切换为近光灯。
但是传统手动切换远近光灯存在着司机换灯延迟、时间较长等问题。
此外由于频繁的换灯司机很容易分心和疲劳这很容易导致交通事故所以在此背景下我设计构思了一款远近光灯控制系统。
2 系统总体方案选择随着城市化的到来人们的生活水平逐渐提高私家车也越来越普遍人民对交通的安全关的注度也越来越高交通事故在夜晚的高频发生急需解决这便需要更安全的机动车远光灯系统以此来减少交通事故的发生。
针对以上我提出了以下几种方案1方案一在机动车上安装液晶显示实时显示与前方车辆的距离当距离低于设定值报警提醒驾驶员切换近光灯。
同时在机动车上安装一款App可观看到周围车辆图像从而防止事故发生。
2方案二在机动车上安装光检测系统检测外界光强当夜幕降临外界光强低于设定值时自动开启远光灯照明。
在汽车上安装了超声波测量距离模块当在夜晚时检测到对面会车时距离小于设定值自动切换为近光灯[3]。
在机动车上安装蜂鸣器报警模块当距离前方车辆过近时自动报警提示驾驶员防止碰撞。
若选用方案一App实时反馈图像所需一定经费不仅增加了成本并且没有连接时或连接不稳定时则不起作用液晶显示报警后依旧需要驾驶员手动切换而方案二更稳定安全性更高且不需要驾驶员手动切换从而不需要分散驾驶员的精力并且成本低易推广更容易被大众所接受故选择方案二。
本次总体框图如图
1所示。
图
1 系统总体框图2 硬件电路的设计
1 单片机控制模块设计
2.
1 主控芯片STC89C52一共有32个I/O口本次设计使用24个 LCD1602显示屏模块需要11个蜂鸣器报警模块需要1个按键模块需要4个超声波模块需要2个LED模块需要3个AD模块需要3个。
该芯片具有传统52单片机所没有的特点STC单片机的运行速度是其他公司52单片机[4]的两倍。
作为一个单芯片、智能8位CPU的单片机它可以系统内编程Flash可用于嵌入式控制应用同时为其提供了一个高度灵活和高效的解决方案。
主要特性如下1工作电压
5V
3V5V SCM/
8V
0V3V SCM2 工作频率范围040MHz等同于普通STC89C52的080MHz实际工作频率可达48MHz38K字节空间可用4集成512字节RAM5外部中断4路下降沿中断或低电平触发电路Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒[6]。
单片机所有引脚图如图
1所示。
图
1 STC89C52引脚图
2 液晶显示模块电路设计
2.
1 显示模块的选择根据上述功能描述对于显示模块需要能够显示足够的字符分两行显示每一行16个字符。
针对显示模块设计如下几种方案。
(
方案一采用LED数码管进行数据显示块LED数码管适用于对数字的显示。
(
方案二点阵数码管是采用点阵数码管设计的显示模块点阵数码管适用于显示文字它由八行八列的发光二极管显示器组成。
(
方案三使用LCD设计显示模块液晶显示器是由单片机进行驱动它可以显示包括数据、文字、图形等信息整体结构美观。
方案一可以显示数据较少不能完全实现显示功能。
方案二可以显示数据较多价格相对较高若采用在显示数字会造成资源浪费。
经比较发现LCD液晶显示成本低、易开发且能大量显示文字符合本设计要求并且具有功率消耗小、寿命长。
故选用方案三。
2.
2 显示模块的电路设计本设计采用的字符型显示以LCD1602作为显示器进行信息显示[9]。
和传统的LED数码管显示器件相比它的体积相对较小、功耗较低并且可以显示2行16个汉字LCD显示器已然成为了单片机应用设计中最常用的显示器件。
LCD1602主要技术参数如下①显示容量为16×2个字符②芯片工作电压为
4.
5
5V③工作电流为
0mA
0V④模块最佳工作电压为
0V⑤字符尺寸为
95×
35W×Hmm。
其具体电路原理图如图
4所示。
图
4 LCD1602液晶显示电路原理图其实物图如图
5所示。
图
5 LCD1602显示器实物图
3 远近灯光电路设计本设计共使用了四个LED指示灯其中D
D2代表远光灯D
D4代表近光灯。
LED灯实际上是一个发光二极管其工作原理是将电能转化为光能。
和普通二极管一样LED也有一个PN结具有单向导电性。
在电路中电阻的作用是限制电流和保护LED灯。
远近光灯模块从上至下分别与单片机P
1.
P
1.
P
5相连。
其电路图如图
6所示。
图
6 LED远近灯光电路设计3 系统软件的设计
1 软件开发环境本设计中单片机开发环境是Keil Keil C51是由美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统其提供了完整的Windows开发环境界面。
其中兼容C语言[15]。
对于汇编来说C语言具备可移植、易于维护和修改、方便调用模块、简单易学。
Keil提供了一个完整的开发计划包括一个C编译器、库管理、宏程序集、连接器和一个非常强大的模拟器调试器以将这些组件组装到集成开发环境(Vision)中而采用它是因为它的集成环境非常方便并适用于STC89C52单片机。
它能实现在线的运行、仿真方便初学者用来调试。
假设书写有误时它会显示“error”方便修改。
图
1 软件开发界面图新开始一个工程时首先要创建新的“Project”工程选择新工程后为新建的工程进行命名并保存操作然后选择与本设计符合的单片机型号即“STC89C52”成功建立工程文件后添加.c文件开始写入程序。
执行流程图如下所示。
图
2 Keil软件开发流程图
2 电路焊接本次设计我们采用的是手工焊接。
手工焊接是最原始的方式与机械大批量生产相比更加精细。
由于本次设计布线比较密所以在焊接前应仔细对比电路图确定各元件的位置以避免焊接位置误差。
在焊接过程中还应注意焊锡的使用量[18]。
由于各元器件位置较近这对焊接的技术有一定要求若焊锡过多会导致短路的出现。
这时候可以用电烙铁放在焊接处来回滑动使用电烙铁去除多余的焊料或使用焊料吸收器去除焊料。
最终成品如图
1图
2所示。
图
1 焊接背面实物图图
2 焊接正面实物图
3 系统调试经过所有设计后最后来到了调试阶段。
在给整体上电之前先观察下是否还存在焊接问题。
例如明显的焊接不稳定、断裂正负极是否接反是否有虚接所有焊点是否遗漏等。
检查无误后使用万用表进行二次检查测量更加仔细的检查是否存在电路问题观察是否出现了严重的电源问题如短路、断路等。
一切正确无误后开始软件部分的调试。
本次设计程序是Keil书写。
首先要调试代码是否有误若提示的信息中显示“error”就要根据提示找到错误程序并改正直到错误消失。
没有问题后写入单片机中上电观察是否实现设计的功能。
首先设定好了光检测值低于此值后将自动开启远光灯。
接下来设定好距离值检测小于此距离将自动切换为近光灯。
最后测试近距离有物体时是否报警提醒。
如果功能没有实现或实现不完全、不正确需要重新调试程序反复进行以上操作直到所有功能都实现为止。
最终实物图如下所示。
图
3 机动车智能灯光系统设计实物图文章底部可以获取博主的联系方式获取源码、查看详细的视频演示或者了解其他版本的信息。
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