基于單片機的智能LED緊急剎車(chē)燈的設計開(kāi)題報告
一、開(kāi)題報告背景和意義
汽車(chē)發(fā)生追尾的真正原因是因為前后車(chē)“剎車(chē)不同步”。急剎車(chē)時(shí)，后車(chē)司機始終滯后于前車(chē)，對于120 km／h的車(chē)速，需要向前多沖17米。哪怕向前少沖1米,也許就少發(fā)生一場(chǎng)追尾事故。本開(kāi)題報告研究的智能LED緊急剎車(chē)燈系統是在車(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)題報告將以STC89C51單片機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，并將結果傳輸至STC89C51單片機，STC89C51單片機再對接收到的加速度信息進(jìn)行判斷、處理，并根據處理決定是否點(diǎn)亮緊急剎車(chē)燈。
二、開(kāi)題報告任務(wù)的主要內容
本開(kāi)題報告主要完成基于STC89C51的智能LED緊急剎車(chē)燈的設計與制作。
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計；
（3）完成印刷電路板設計與制作；
（4）完成軟件設計；
（5）完成軟件與硬件的聯(lián)調，實(shí)現設計功能；
（6）完成對制作實(shí)物的測試；
（7）完成畢業(yè)設計報告。
2．設計要求：
（1）以單片機作為核心控制元件；
（2）當車(chē)速下降時(shí)即點(diǎn)亮剎車(chē)燈；
（3）為了增強亮度，車(chē)燈不少于24個(gè)LED。
三、 已具備的條件
學(xué)院實(shí)驗室擁有單片機程序下載板、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)院和校內外基地均有單片機應用系統的項目開(kāi)發(fā)和勝任畢業(yè)設計指導工作的師資團隊，為本開(kāi)題報告的順利完成提供了軟硬件的保證。
四、開(kāi)題報告任務(wù)實(shí)施思路與方案
本系統設計的硬件電路主要是由單片機控制電路、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所示為系統硬件結構框圖：1．單片機控制電路
單片機控制電路由STC89C51型單片機、電壓比較電路構成，用于將采集到的加速度傳感器信號，與預先設置的閾值相比較，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測得的信息，若滿(mǎn)足條件則通過(guò)單片機的I/O口產(chǎn)生3路信號施加到3個(gè)繼電器依次對內、中、外三圈的LED燈進(jìn)行點(diǎn)亮控制。若不滿(mǎn)足條件，則LED燈熄滅。
2．傳感器與單片機的接口電路
MMA1260D加速度傳感器對汽車(chē)加速度數據進(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)電位器調節，以此來(lái)調節剎車(chē)指示燈的敏感程度。單片機根據電壓比較器的兩個(gè)不同狀態(tài)判斷是否點(diǎn)亮剎車(chē)指示燈。
3．穩壓電源電路
穩壓電源電路由7805組成，可將外接電源轉換為穩定的+5 V電源，向STC89C51和MMA1260D提供穩定的5 V電源。該電路主要由二極管、電阻、三端穩壓管、電容構成。當緊急剎車(chē)時(shí)，+12 V先通過(guò)電阻降壓(主要是為了三端穩壓管散熱)，然后再通過(guò)三端穩壓管電路穩定于+5 V，并與單片機、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、二極管和電阻構成，LED車(chē)燈的放置遵循由內到外擺成3圈，用于緊急剎車(chē)燈時(shí)由內→中→外→內循環(huán)點(diǎn)亮熄滅，且亮度較高，以此警示后面的司機注意剎車(chē)。該電路主要由STC89C51單片機的3個(gè)引腳控制，其LED車(chē)燈放置5.軟件設計
根據系統硬件設計的相關(guān)要求，軟件設計用于完成系統的初始化、對加速度傳感器信號提取與分析，并根據設置的門(mén)限來(lái)決定是否點(diǎn)亮緊急剎車(chē)燈。系統軟件流程設計如圖4所示。采用匯編語(yǔ)言編程，實(shí)現緊急剎車(chē)燈功能。一旦系統滿(mǎn)足門(mén)限條件，可使內、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)決定是否繼續點(diǎn)亮剎車(chē)燈，這樣就易于引起后面汽車(chē)司機的警覺(jué)。一旦門(mén)限條件不滿(mǎn)足，剎車(chē)燈熄滅，單片機繼續判斷。
五、預期目標
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計；完成硬件制作；完成軟件設計并與硬件聯(lián)調，實(shí)現設計功能，使其具有反應速度快，辨別效果好，耐震性強的特性。
最終完成一個(gè)完整的、可以實(shí)際應用的控制基于STC89C51的智能LED緊急剎車(chē)燈的設計的實(shí)物。
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