目錄摘要 I第一章引言 ......................................................................................................-1-1.1本設計的背景和意義 .......................................................................-1-1.2本設計所采用的方法的確定 ............................................................-1-1.2.1各類車的安全車速調查 .......................................................-1-1.2.2測量方法的選擇 ...................................................................-2-第二章檢測系統硬件部分 ..............................................................................-4-2.1機械結構設計 ....................................................................................-4-2.2.1總電路原理圖 .......................................................................-4-2.2.2STC89C52單片機引腳說明 .........................................................-5-2.4顯示模塊 ............................................................................................-9-2.5報警模塊 ............................................................................................-9-2.6超聲波模塊設計 ..............................................................................-10-第三章檢測系統軟件部分 ............................................................................-11-3.1報警器部分流程圖 ..........................................................................-11-3.2超聲波測速流程圖 ..........................................................................-12-第四章 Proteus仿真 ....................................................................................-13-4.1仿真模型的建立 ..............................................................................-13-4.2仿真結果分析 ..................................................................................-15-第五章系統試制與調試 ................................................................................-16-5.1系統功能分析 ..................................................................................-16-5.2系統誤差分析 .................................................................................-16-5.31618-19-20-21-摘要木文詳細介紹了一種“基于 STC89C52單片機的公交車乘客下車安全檢測系統” 該系統是以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件 兩次不同時間發射超聲波與反射回波時間差來測量待測物體的速度。 也就是我們所認識的時差法。系統安裝和使用很方便 ,價格比較便宜 ,并可與紅外接近開關配合的使用 ,因此較廣闊的應用前景。論文概述了：超聲波檢測的目的與意義，介紹了超聲傳感器的工作機理及特性 ,介紹了 STC89C52單片機的情況，并且進行了仿真模擬，以及實物的制作與調試。關鍵詞： 時差法； STC89C52；超聲波檢測系統ⅠIAbstractAbstractThispaperintroducesaC52MCUbuspassengerssafetydetectionontheisemptyGasultrasonicpropagationvelocitytodetermineconditions,usingtwodifferenttimeofultrasonictransmittingandechotimedifferencetomeasurethevelocityofanobject.Thatisourunderstandingofthetimedifferenceeffectivelysolvetheblocklineofsighttotherearoverthatmovingobjects,thustheinjured.Thisisconvenienttoinstallanduse,cheapprice,andcanbematchedwithinfraredandithasbroadapplicationprospects.Thispaperoutlinesthepurposeandsignificanceoftheultrasonicdetection,andintroducestheworkingprincipleandcharacteristicsofultrasonicsensor,STC89C52MCUwasintroduced,andthesimulationisconducted,andthemanufactureanddebuggingofreal.Keywords:STC89C52;timedifferencemethod;ultrasonicdetectionsystemⅡII第一章引言1.1本設計的背景和意義首先，作為城市交通運輸工具的主要形式之一的公交車，已成為人們生活中所不可或缺的角色。由于國家大力推廣節能、環保交通工具的使用，同時限制機動摩托車在市區范圍內的行駛，電動摩托車和電動單車的數量與日俱增，導致城市道路變得擁擠，致使出現很多難以避免的人為交通事故。其次，通過觀察每年交通事故引發原因和事故類型統計，可以看出公交車在停靠公交站牌附近時，與電動車之間的交通事故發生頻率較高。事故產生的原因多集中在乘客失。最后加上以單片機為核心的應用正在的不斷地走向深入， 控制的檢的日新月益。然而完全針對公交車乘客下車安全的檢測裝置基本沒有，基于單片機的公交車乘客下車安全的報警和檢測裝置在生活中的應用還未出現， 其他類似報產品解決該問題， 不具備較好的適應性和針對性， 報警和檢測的算法和范圍存在差異性，不利于人們出行交通的交通安全，給人們交通出行生活留下了不小的隱患，進行新型公交車乘客下車安全檢測裝置的研制迫在眉睫。本課題利用最簡單、方便的方法，科學有效的幫助和保護人民的日常生活及其生命安全。具有可觀的實用意義。.2本設計所采用的方法的確定.1各類車的安全車速調查根據我自己去交通部門的了解： 世界冠軍牙買加博爾特百米賽跑時間9"72；自行車速度在每小時15時 20不大于20km/h汽車的安全速度是40公里/是小于車輛的行駛速度的。所以采用速度來分辨人與車輛是一種最簡單的方法 .當然們可以發現車輛在行駛速度大于一定值會使得車輛及時及時制動， 但是由于慣性會向前隨地調整的按鍵。-1-1.2.2測量方法的選擇1.2.2測量方法的選擇紅外檢測技術是利用紅外線的物理性質來進行測量的技術。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射等性質。任何物質，只要它本身具有高于絕對零度的溫度，都能輻射紅高，響應快的優點 【5】。但是它也有它的缺點，如下圖：檢測檢測優點缺點類型主動式(1)檢測目標后所得信息大（受光線影響較小2） 其檢測原理和微波雷達檢測器類似易被電子狗類儀器檢測到被動式（1）儀器本身并不發射能量，而是檢測目標發射能量， 因此不易被其檢測過程易受到天氣影響從而造成測量不準確電子儀器檢測到占有率和車輛存在信息（2）可以測量流量、表 1-2-1術 ， 。 難 【5】。勞 【5】。超聲檢測技術地主要是利用超聲波測距原理：通過超聲波發射裝置發出超聲波，根據接收器接到超聲波時的時間差就可以知道距離了。這與雷達測距原理相似。超聲波發-2-射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。 （超聲波在空中的傳播速度為 340m/s，間 t，離： 在發射一條一樣的聲波，再測得一個距離，利用這個次的結果的差除以設定的時間，就可以得到該物體的速度。這方法簡單方便，加上容易買到相應的硬件 【5】。最后綜合考慮經濟、 時間還有自己本身的實力決定采用聲波來作為測速方法。-3-第二章檢測系統硬件部分.1 機械結構設計圖2-1機械結構示意圖1、太陽能電池控制器， 2、單晶硅太陽能電池組件， 3、顯示液晶屏， 4、車內報警燈，5、初始值設置和復位鍵盤， 6、車外報警燈， 7、24V蓄電池以及單片機控制器， 8、源模塊， 9、紅外避障模塊。1和 2主要是在有陽光情況下采用環保節能的太陽能，將其轉化成電能然后儲存在7蓄電池中。當整個裝置開始運作時候蓄電池直接給單片機供電，其他模塊則通過源模塊供電。本設計有兩個要點一是提醒車內乘客，因為在車內人多，聲音有時候無法8電了 4車內報警燈，為了保證乘客可以注意到，我則放在下車面左邊跟人保持一定高度。二是提醒后方車輛的司機，所以也加了6車外報警燈.因此考慮到接線的復雜和經濟成本問題，我畫出簡易的機械結構圖提供參考。2.2 本課題硬件設計2.2.1總電路原理圖機記數。得到的數值通過與單片機內部設定值相比較。如果超過了鍵盤輸入的最大值則車速值）、報警電路、 HC-SR04超聲波模塊和控制單片機組成。如圖所示-4-圖 2-2總電路原理圖2.2.2STC89C52單片機引腳說明本檢測系統采用 STC89C52單片機作為控制核心。 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K在系統可編程 Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位CPU和在系統可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、-5-超有效的解決方案。圖 2-3STC89C52① 主電源引腳（ 2根）圖 2-4電源輸入

VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源圖 2-5接地線

GND(Pin20)：接地線-6-②外接晶振引腳（ 2根）圖 2-6外接晶振③控制引腳（ 4根）

XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端RST/VPP(Pin9)：復位的引腳，如果出現 2個機周期的高電平就使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號圖 2-7控制引腳 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，如果接低電平從外部程序存儲器讀指令，反之則從內部程序存儲器讀指令。④可編程輸入 /輸出引腳（ 32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0P1P2P3口，每個口有8（8根共（～）8位雙向名稱為～P0.7P1（Pin1～Pin8）8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7圖 可編程輸入 /P2（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O線，名稱為P3口（P2.0～P2.7Pin10～Pin17）： 8I/O口線，名稱為P3.0～P3.7其中圖中標注 D0到D7的接線與 lcd1602相連接的接口-7-⑤按鍵圖 2-9按鍵

其中 K1，K2，K3，K4分別對應設置鍵，加鍵，減鍵，開始測量鍵。 電路原理圖中與按鍵模塊相接的接口。⑥圖 2-10lcd1602接口⑦

圖中 RS,RW,E這是與 lcd1602顯示屏相連接的接口2-112.3 按鍵模塊

圖中 MISO,MOSI,SCLK,SS這是與語言報警模塊相連接的接口圖 2-12圖 2-12按鍵模塊別是 K1，K2，K3，K4始測量鍵。在電路原理圖中與單片機的引腳的 P1.4P1.5、P1.6、P1.7相接。-8-2.4 顯示模塊顯示電路由 LCD1602液晶屏完成，字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2和 40*2行等的模塊。本次設計使用的是 16*2第1腳： VSS為地電源。第 2腳： VDD接 5V正電源。第 3腳： VL為液第 4： RS。 第 5： ， 當 RS和 R/W共同為低電平的時候，可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平， R/W為高電平的時候，可以讀忙信號，當 RS為高電平， R/W低電平的時候，可以寫入數據。第 6腳： E端為使能端，高電平跳變成低電平的時候，第 7～14： D0～D7為8位雙向數據線，分別與單片機的 P0到第 15第 16腳：背光源負極。其中與單片機的接口如下圖所示2.5 報警模塊2-13A塊 圖 2-13BISD1700語音芯片是一種高集成，高性能的芯片 他可以通過按鍵來播放已經錄好的聲音。他的 MISO,MOSI,SCLK,SS,端口分別與單片機的 P2.3，P2.2，P2.1，P2.0口相連接。如下圖所示-9-.6

圖 2-14A報警模塊 圖 2-14B單片機接口根據系統設計的功能的要求，本模塊以單片機為主控模塊，加上超聲波的發射模塊、超聲波的接收模塊加上按鍵模塊這幾個模塊組成。超聲波發射模塊是由單片機內部振蕩電路產生 40KHZ的方波信號，由單片控制超聲波發射模塊發射超聲波信號，以及接受和處理信號。2-15超聲波模塊-10-第三章檢測系統軟件部分.1 報警器部分流程圖圖 3-1報警模塊流程圖當電源鍵按下時候系統，外部中斷，定時器，串口等均初始化，這時候超聲波模塊開始工作，超聲波模塊把測得的數據傳送到 STC89C52否則繼續判斷直到是為止。當超速時候調用程序中的報警處理子程序，由串口發送到狀態燈和語音報警硬件中執行相應程序。狀態燈由綠色變成紅色并閃爍，并且播放語音報警中事先錄好的聲音。-11-3.2 超聲波測速流程圖圖 3-3測速系統流程圖現在我來解說下超聲波程序流程。本次設計的超聲波測速系統采用時差法測速，對器 0開始計時，直到接收器接收到反射方波時定時器 0器 1，器 1器 1-12-第四章 Proteus仿真.1 仿真模型的建立在這里說明下由于用于實物制作的軟件和仿真的軟件不一樣因此里面的元器件有不同比如說，由于超聲波發射器在 Proteus仿真無法真正測量所以采用示波器， 分別用兩條頻紹 LCD1LCD1R33RP1RESPACK-8P37100LS1SDESDESWVVVRRE01234567DDDDDDDD報警電路123 45678901234111111 23456789SPEAKERR43100E4657V2220123456700000000VPPPPPPPPPPP22pf22pf01234567000000001uPPPPPPPPU1XTAL1X1P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 R38M18XTAL2k1kRV189RST4RCQ3P3522010uF10kP2.0/A8CVR4DC7A1k5CVBPSENALEEACC440.01u2TRDNGTH6200kRV2D12345678P1.0ST89C52CLOCK=12MHz1NE5550.1u超聲波傳感器脈沖模擬電路圖 4-1仿真總電路圖由圖可知道該仿真總圖包括單片機，是示波器，蜂鳴器，顯示板，還有其他的重要電路。首先我們運行仿真，出現下面的圖-13-圖 4-2開始仿真圖 4-3顯示版

這時候示波器發射兩條頻率不一樣的波形，從而得到相應的速度并在顯示版顯示。如下圖所示 當然我們可以調節電位鍵，改變電壓大小，當然我們可以調節電位鍵，改變電壓大小，來改變示波器的波形的頻率，從而改變顯示板上的速度。電位鍵如下圖圖 4-4電位鍵當然如果想改變設定值大小， 可以直接在程序中修改然后從新導入單片機中就可以了。-14-.2 仿真結果分析圖 4-5未超速情況如圖所示，當速度小于設定值 50時候報警電路上面的 R33電阻前面的紅點為粉色，并且 lcd顯示板顯示當前的速度， ls1蜂鳴器沒發出聲音。圖 4-6如圖所示，當速度大于設定值時候報警電路上面的 R33且， -15-第五章系統試制與調試.1 系統功能分析本檢測系統可以實現對低速行駛的變速物體進行比較準確的測量， 但是現有的聲波換能器最遠的探測距離有限，所以無法實現對太遠距離的物體進行速度測量。對于經過系統分析，本次設計出來的超聲波探頭的探測距離為 10m。也就是在常溫下，聲波在空氣中傳播速度為 340m/s,則在這個基礎上可以將測量周期控制在 0.1s以內 ,在運動物體的速度不超過 10m/s的情況下，根據系統的程序計算，測量誤差不超過 0.1m/s5.2 系統誤差分析①在測量過程中 ,為了防止其他信號的干擾 ,提高測量的可靠性 ,單片機開始計數時 ,超聲傳感器常常發射由多個方波組成的脈沖串作為測量的載體。 若接收電路中的比較器的閾值電壓為一定值 ,由于粉塵及其它物質的影響 ,故實際測量時 ,不一定是一個回波的過零觸發。 所以在粉塵和物體太多的情況下， 檢測的數據不一定是所需要的。② 由于聲波在傳輸過程中存在吸收衰減和擴散損失 ,隨目標距離增大 ,而呈指規律衰減 ,在量程范圍內 ,最近目標和最遠目標的回波幅度相差較大 ,可能導致越過門檻的時刻前后移動 ,從而影響計時的準確性。因此不適合高速移動的物體的測速。5.3 實物以下的是我實物做出來的小模型，跟真正用于公交車上的還是有區別。首先我們看看理論上的幾個模塊與小模型上的對應。-16-圖 5-1實物總體圖 圖 5-2超聲波模塊實物圖 5-3按鍵模塊實物圖 5-4lcd1602顯示屏模塊5-5語音播放芯片和喇叭實物 圖5-6電源模塊實物 圖5-7當然我后期準備為其加個殼，使其更美觀更加清晰。也更好的保護它以免損壞-17-第六章總結本論文敘述了該系統硬件設計方面的理論分析、 軟件設計方面的理論分析以及有于單片機，電路設計簡單，通過四個按鍵可以對速度上限不同要應用在各種公交車輛上．減少不必要的交通事故。通過此次設計我也得到了豐盛的收獲。設計過程當中，首先我對所學理論知識有了進一步的鞏固，其次同時也學會了如何來完成一個系統的設計，從無到有這對之前的我來說很不可思議，但是在合理安排下，我成功了。最后我明白了無論什么事不能說會不會做，而是問自己第一步先做什么。另外我想說：寫作畢業論文是我們每個大學生必須的經歷，也是我們畢業前的一段寶貴的回憶。這回憶有好有懷，但是終究是自己人生的一部分，將來回首往事我們不會的態度才能做好一件事情，雖然我學習成績不是非常好，但我卻在做畢設時候彌補了空缺的知識，還有培養的很多愛好。隨著畢設的進程，我不止是補回了公共基礎學科知識和很多專業知識，我的體會了學習的樂趣。話說到這里已經是完了，但是卻抹不掉這短時間帶來的快樂。-18-參考文獻1江 .理 .國防工業出版社 20022】張大彪、王艷菊 .微波測速、測距系統的設計 .儀表技術與傳感器 .2004械 19804】吳瓊，汽車倒車雷達系統的研究， 南京林業大學， 20095璞 .汽車速度測量方法研究 [D].天津理工大學 6】松井邦彥．傳感器實用電路設計與制作【 M】．北京：科學出版社， 20057】何希才．傳感器及其應用實例【 M】．北京：機械工業出版社， 20048】陳國強，鄧明長 基于多普勒效應的超聲波安防系統 韶關學院學報·自然科學 第 29第六期 2008年 6月9門 361004儀囂研究10】 吳曉．超聲波傳感器應用探討．計量技求 199311白 模擬電子技術基礎 [M].北京 :高等教育出版社 .1988:237-24912祝 敏超聲波測距誤差分析及修正方法，湖南永州職院， 200813】劉琴濤，超聲波測距的誤差分析與改進方法，江漢大學文理學院， 201014】 曹建海 ,路長厚 ,東 .基于單片機的超聲波液位測量系統 [J].2004.39-40.15明 紅 .PROTUES軟件在學習單片機中的應用 術學院報,2010,06:40-42.16申 濤 石劍民 ,鵬 .Multisim和Proteus仿真輔助數字電路實驗教學的研究 [A].湖南工業大學法學院 .第三屆教學管理與課程建設學術會議論文集 院:,2012:4.17慧 韋萍萍 .于 Protues軟件的單片機軟硬件仿真實驗 畢節學院報,2012,08:96-99.-19-致謝本次設計是在導師老師的精心指導和悉心關懷下完成的。 在我這半年的本科生畢， 此外，在半年的畢設學習中，同組的同學們也給予了我許多幫助和鼓勵，同時要感， 們的幫助！在此，也向你們表示感謝！另外還要感謝兄長的朋友，沒有他的幫助我實物難以完成。最后，衷心感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師！-20-附錄完整 C語言程序#include"isd1730.h"uchardataISD_COMM_RAM[7];uchardata*isd_comm_ptr;voiddelay_isd(uinttime){while(time--!=0);}voiddelay(unsignedintms)//延時 1ms{unsignedchari;while(ms--){for(i=0;i<120;i++);}}ucharT_R_comm_byte(ucharcomm_data){ucharbit_nuber;uchartemp;bit_nuber=0;temp=0;-21-do{ISD_SCLK=0;delay(1);if((comm_data>>bit_nuber&0x01)!=0){ISD_MOSI=1;}else{ISD_MOSI=0;}if(ISD_MISO){temp=(temp>>1)|0x80;}else{temp=temp>>1;}ISD_SCLK=1;delay(1);}while(++bit_nuber<=7);ISD_MOSI=0;return(temp);}voidisd1700_7byte_comm(ucharcomm_par,uintstar_addr,uintend_addr){uchari;ISD_COMM_RAM[0]=comm_par;ISD_COMM_RAM[1]=NULL;ISD_COMM_RAM[2]=star_addr;-22-ISD_COMM_RAM[3]=star_addr>>8;ISD_COMM_RAM[4]=end_addr;ISD_COMM_RAM[5]=end_addr>>8;ISD_COMM_RAM[6]=NULL;isd_comm_ptr=ISD_COMM_RAM;i=0;do{T_R_comm_byte(*isd_comm_ptr++);i++;}while(i<=7);}voidGetSound(ucharsoundtick){ISD_SS=0;switch(soundtick){case 0:{ isd1700_7byte_comm(ISD1700_SET_PLAY|ISD_LED, sound_0B);}break;case 1:{ isd1700_7byte_comm(ISD1700_SET_PLAY|ISD_LED, sound_1B);}break;case 2:{ isd1700_7byte_comm(ISD1700_SET_PLAY|ISD_LED,sound_2A,sound_2B);}break;case 3:{ isd1700_7byte_comm(ISD1700_SET_PLA