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1、题目：智能LED紧急刹车灯姓名： 聂杏元 专业 应用电子技术 (1) 指导教师 陆云飞2010 年 3 月 12 号目录目录.1摘要.2关键字 2前言 3硬件电路设计及原理 41.1单片机最小系统 51.2LED控制电路 71.3传感器与单片机的接口电路.91.4 稳压电源电路 9结论 10-11参考文献 12致谢 13摘要本论述了智能LED紧急刹车灯系统是在车辆紧急刹车时，利用LED车灯优异的特性快速点亮刹车灯警示后车，从而避免事故发生。本文以STC89C51单片机为核心给出一种智能LED刹车灯的设计方案和具体设计内容，该系统设计利用加速度传感器迅速获取车辆加速度的变化，并将结果传输至STC
2、89C51单片机，STC89C51单片机再对接收到的信息进行判断、处理，并根据结果决定是否点亮紧急刹车灯。关键词:智能LED; 单片机; 传感器前言 汽车发生追尾的真正原因是因为前后车“刹车不同步”。急刹车时，后车司机始终滞后于前车，对于120 kmh的车速，需要向前多冲17米。哪怕向前少冲1米,也许就少发生一场追尾事故。本课题研究的智能LED紧急刹车灯系统是在车辆紧急刹车时，利用LED车灯优异的特性快速点亮刹车灯,警示后车，从而避免事故发生。本毕业论文将以STC89C51单片机为控制核心利用加速度传感器迅速获取车辆加速度的变化，并将结果传输至STC89C51单片机，STC89C51单片机再对
3、接收到的加速度信息进行判断、处理，并根据处理决定是否点亮紧急刹车灯。1.硬件电路设计及原理 本系统设计的硬件电路主要是由单片机最小系统、传感器电路、稳压电源电路、发光二极管阵电路等组成。图1 系统硬件结构框图本系统以STC89C51单片机为控制核心，利用加速度传感器迅速获取车辆加速度的变化，并将结果传输至STC89C51单片机，STC89C51单片机再对接收到的加速度信息进行判断、处理，并根据处理决定是否点LED灯。2.1 单片机最小系统 在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的STC89C51最实用，因为它不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺
4、的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图2 单片机的最小系统单片机的最小系统电路如图2所示，本毕业论文主要包括：单片机、时钟电路、复位电路等。时钟电路通常是接一个晶振两个电容，电容的数值在15-25pf之间，晶振数值在11.0592MHZ。也可以有XTAL1端接入外部时钟，此时XTAL2接地，一般我们都选用第一种方式。RESET为
5、复位端（正脉冲有效，宽度2个机器周期），图中采用的是上电复位，上电时电容电压为0，复位端为高电平，系统复位。接着电源通过电阻对电容充电，电容电压上升直到电源电压，此时复位端为低电平，系统正常运行。 2.2 LED控制电路 单片机控制电路由STC89C51单片机、继电器构成，用于将采集到的加速度传感器信号，与预先设置的阈值相比较，控制发光二极管的闪烁，如图3所示。STC89C51判断和处理加速度传感器MMA1260D测得的信息，若满足条件则通过单片机的I/O口产生3路信号施加到3个继电器依次对内、中、外三圈的LED灯进行点亮控制。若不满足条件，则LED灯熄灭。图3发光二极管2.3 传感器与单片机
6、的接口电路本毕业论文选用MMA1260D作为加速度传感器。MMA1260D是一款1.5g的z轴向加速度传感器，它由G-单元和信号调理ASIC电路两部分组成。其中，G-单元是机械结构，采用半导体制作技术、由多晶硅半导体材料制成，并且密封。而信号调理ASIC电路是由积分、放大、滤波、温度补偿、控制逻辑和EEPROM相关电路、振荡器、时钟生成器、以及自检等电路组成，用于完成G-单元测量的电容值向电压输出的转换。G-单元相当于在两个固定的电容极板中间放置一个可移动的极板。当加速度作用于系统时,中间极板偏离静止位置。利用中间极板偏离静止位置的距离测量加速度，中间极板与一个固定极板的距离增加，而与另一个固
7、定极板的距离减少，且距离变化值相等。距离的变化使得两极板间的电容改变，电容值的计算公式：C=AeD,其中A是极板的面积，D是极板间的距离，e是电介质常数。信号调理ASIC电路将G-单元测量的两电容值转换为加速度值，并使加速度与输出电压成正比。滤波单元由二阶开关电容滤波器组成，用Bessel实现平稳的延时响应，从而将脉冲完整保留。自检单元用于保证G-单元和加速计中的电路工作正常在G-单元中有4个极板，当ST引脚施加高电平时，校准电压加在自检极板和中间极板之间，在电场的作用下使中间极板移动，由信号调理ASIC电路测得的偏移应与输出电压成比例。MMA1260D加速度传感器对汽车加速度数据进行采集，M
8、MA1260D加速度传感器的输出电压与加速度成正比。MMA1260D加速度传感器的输出电压通过电压比较器与某一阀值比较，电压比较器的参考电压值可通过电位器调节，以此来调节刹车指示灯的敏感程度。单片机根据电压比较器的两个不同状态判断是否点亮刹车指示灯。1.4 稳压电源电路 稳压电源电路由7805组成，可将外接电源转换为稳定的+5 V电源，向STC89C51和MMA1260D提供稳定的5 V电源。该电路主要由二极管、电阻、三端稳压管、电容构成。当紧急刹车时，+12 V先通过电阻降压(主要是为了三端稳压管散热)，然后再通过三端稳压管电路稳定于+5 V，并与单片机、发光二极管及加速度传感器电路连接。结
9、束语在设计电路图的过程中，由开始的几种设想统一为一种方案，期间的讨论和研究加深了对知识的理解程度，不觉之间又学会很多东西。单片机编程并不复杂，但要编出简单又合理的程序就不是那么简单了，需要的是实际的编写经验，这是从别人身上才能学到的。做电子技术这行，认真仔细还不够，还要有恒心，只有反复琢磨，长时间积累经验，才能设计出优越的产品。 通过这段时间来的设计制作，我充分认识到单片机在电子技术领域的重要性，学习单片机以内部结构，接口特性，外围扩展为主，有始有终考虑软件和硬件的结合并多加实验，切实提高自己的手动能力。 作为应用电子专业的学生，在今后的工作和学习中，设计电子电路是必然的工作和事情，在今后也就
10、有了实践经验，才会做的得心应手。所以，在大学期间的任何一项电子电路的设计，特别是在毕业之际的毕业论文，要求我们自己独立完成，这就培养了我们独立工作设计的能力，这将对我们今后的工作产生巨大的影响。所以，毕业设计对我们来说意义是非常重大的。 此次能顺利完成毕业论文，除了我自身的努力以外，更少不了身边的同学和老师的帮助与指导。为此，在这里我要对那些予以我帮助每一位实验室的老师和同学表示衷心的感谢。此外，还要特别感谢对我予以指导的陆云飞指导老师，在整个毕业设计过程中，由于有他的耐心仔细的指导，并对我设计中的每一个环节、每一个步骤和方案设计都做了一一的分析、纠正和补充，在此他表示衷心的感谢！由于知识水平有限，在设计过程中难免有所出错，所以，希望各位老师和同学能对我的设计毕业论文中的缺陷和不足予以指正，本人在此表示感谢！参考文献【1】VHDL与 数字电路设计 卢毅 赖杰；【2】 可编程逻辑设计及技术应用 高书莉；【3】模拟电子技术 杨素行，1998 电子数字基础 康华光，2005；【4】数字逻辑电路 王楚，余道衡，2001；【5】单片机原理及应用技术李刚，2002；数据采集系统芯片原理及应用刘书名，冯小平，2000；【6】康华光，陈大钦.电子技术基础（模拟部分 第四版）.高等教育出版社，2000；【7】康华光，陈大钦.电子技术基础（数字部分 第四版）.高等教育出版. 1998；