基于單片機的GSM校車安全報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：基于單片機的GSM校車安全報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作基于單片機的GSM校車安全報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作-[20]。LCD顯示屏電路圖如圖2.9所示。圖2.9LCD顯示屏電路圖2.8人體檢測電路設(shè)計人體傳感器是依靠紅外線的發(fā)射與接收來實現(xiàn)測量的傳感器，紅外線其實就是一種紅外光，能夠通過一些列的反射、折射、散射等操作來判斷遮擋物的位置信息，通常用于物體距離上的測量。除此之外，還能夠檢測相關(guān)物體發(fā)出的熱量，實現(xiàn)運動檢測，通常用于檢測人體或動物。由于紅外傳感器在測量時不需要與被測物體進行接觸，在實際測量時，擁有著不容易受到外界的環(huán)境影響，靈敏度要求高，測量精準度高的特點。人體檢測電路圖如圖2.10所示。圖2.10人體檢測電路圖2.9繼電器控制電路設(shè)計在繼電器的驅(qū)動電路設(shè)計中，驅(qū)動能力需要根據(jù)實際使用的繼電器而定，不同繼電器線圈的吸合電壓和電流都會有所不同，因此，在選用繼電器驅(qū)動電路芯片時，只有當驅(qū)動電路運行大于繼電器的吸合電流才能使繼電器可靠地工作。繼電器控制圖如圖2.10所示。圖2.10繼電器控制電路圖2.10語音播報電路設(shè)計語音播報模塊是一款高度集成的語音合成芯片，內(nèi)置功能中可以實現(xiàn)中、英兩種語言的語音合成，根據(jù)相關(guān)處理，集成語音編碼、解碼過程，語音處理中能夠分為A/D、D/A、編碼處理、存儲、解碼處理等。而語音播報系統(tǒng)中，需要將相對應的提示語音進行相關(guān)處理，如語音壓縮、存儲等，隨后才能等到合適的時候由DAC1通道進行輸出，并且實現(xiàn)語音播放。語音播報電路圖如圖2.10所示。圖2.10語音播報電路電路圖3軟件系統(tǒng)設(shè)計3.1SIM800C模塊程序流程圖單片機上電后，進入初始化階段，隨后SIM800C模塊在收到相關(guān)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理，首先模塊會將這些數(shù)據(jù)下載到模塊里面，此模塊中含有4M字節(jié)的RAM，其次需要等待用戶使用相關(guān)命令讀取這些數(shù)據(jù)，最后完成數(shù)據(jù)傳輸。SIM800C模塊程序流程圖如圖3.1所示。開始開始是否采集到數(shù)據(jù)返回結(jié)束系統(tǒng)初始化內(nèi)部RAM讀取屬性值GSM通訊信息處理是否顯示圖3.1SIM800C模塊程序流程圖3.2蜂鳴器報警程序流程圖本次設(shè)計中使用單片機端口控制蜂鳴器的發(fā)聲，主要是利用I/O定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生相關(guān)的驅(qū)動波形進行驅(qū)動。在程序中設(shè)置相對應的端口中高低電平變化，在這循環(huán)運行語句中，不斷檢測端口的高低電平變化輸出。當引腳輸出低電平時，蜂鳴器則會發(fā)出聲響，當此引腳輸出高電平時則蜂鳴器停止工作。蜂鳴器報警程序流程圖如圖3.1所示。開始開始是否超出閥值？返回結(jié)束系統(tǒng)初始化讀取傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送警報信息蜂鳴器發(fā)出聲音是否圖3.1蜂鳴器報警程序流程圖3.3DS18B20溫度檢測程序流程圖在整個系統(tǒng)中，用于測量溫度的傳感器為DS18B20，引腳連接方式主要由電源、地、數(shù)據(jù)腳組成。其中引腳2（DATA）用來給單片機發(fā)送單總線的數(shù)字信號，傳感器上電后并不穩(wěn)定，在程序設(shè)計中需要進行延時進行傳感器穩(wěn)定之后才采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)中DS18B20傳感器進行發(fā)送數(shù)字信號給到單片機，單片機進行按照傳感器采集的高8位數(shù)據(jù)跟低8位數(shù)據(jù)進行獲取，得出當前的溫度。DS18B20溫度檢測程序流程圖如圖3.2所示。驅(qū)動驅(qū)動DS18B20開始讀取溫濕度數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理校驗數(shù)據(jù)是否返回結(jié)束數(shù)據(jù)處理發(fā)送至相關(guān)控制系統(tǒng)圖3.2DS18B20溫度檢測程序流程圖3.4語音播報程序流程圖語音播報系統(tǒng)是將其提前設(shè)定好的相關(guān)文本進行語音轉(zhuǎn)換，當達到播報條件時，就會觸發(fā)語音播報系統(tǒng)，從而實現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容的播報。語音播報程序流程圖如圖3.3所示。開始開始返回結(jié)束初始化設(shè)置播報條件實現(xiàn)播報讀取相應的字庫圖3.3語音播報程序流程圖3.5人體紅外感應傳感器程序流程圖人體紅外感應傳感器進行人體檢測，當傳感器檢測到有人通過時，輸出引腳就會持續(xù)輸出低電平信號到單片機，單片機獲取到人進來的信號時，就會執(zhí)行下一步操作。人體紅外感應傳感器程序流程圖如圖3.4所示。開始開始是否檢測到有人？返回結(jié)束系統(tǒng)初始化紅外傳感器開始檢測讀取信息執(zhí)行相應操作是否圖3.4人體紅外感應傳感器程序流程圖

4硬件和軟件調(diào)試4.1原理圖設(shè)計繪制原理圖，使用的是AltiumDesigner

軟件，這款軟件功能強大，能夠直接繪制原理圖及PCB圖，相互關(guān)聯(lián)，能夠根據(jù)原理圖繪制的電路直接導入到PCB文件中直接進行布局連線，方便快捷。電路圖如圖4.1所示。圖4.1電路圖4.2電子電路調(diào)試一套完整的設(shè)計中，首先需要完成硬件實物部分，確認硬件沒有問題后，再進行程序書寫實現(xiàn)功能，而硬件上制作完成后，需要進行檢測，主要有以下幾個步驟：（1）檢查焊接電路：元器件在按照原理圖進行布局后，開始焊接在電路板上，依次對應方向及位置，再使用烙鐵加上錫進行固定。固定位置后，使用萬用表進行線路方面的檢測，將萬用表調(diào)至蜂鳴檔后，用紅黑表筆戳每一條線路是否連通，若是出現(xiàn)漏接、虛焊時，可以及時進行補錫連接，最后使用萬用表檢查連通后，確認電源方向是否正確，元器件方向是否正確，電源是否有短路現(xiàn)象，確認無誤后方可進行通電測試。（2）通直流電觀察：電源電壓選用所需要的數(shù)值，并且確認板子的相關(guān)線路沒有問題時，方可接入相關(guān)電源。當電源接通之后，需要觀察是否有出現(xiàn)火花、冒煙等情況，摸一下器件發(fā)熱是否異常以及需要聞一下是否出現(xiàn)異常氣味的現(xiàn)象，若是出現(xiàn)上述情況，立即將電源進行斷開，然后檢查問題并解決問題后重新通電。最后使用萬用表進行測量相關(guān)引腳的電壓值是否正常，確保電路在正常工作。（3）數(shù)據(jù)記錄：板子在經(jīng)過相關(guān)調(diào)試后，是呈現(xiàn)正常的狀態(tài)時，可以進行對相關(guān)功能測試的記錄，將檢測出來的數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，并且根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出相關(guān)結(jié)論。若是出現(xiàn)小偏差，需要進行調(diào)整后進行電路方面的修改，直至達到設(shè)計的要求。實物焊接背面圖如圖4.2所示，實物焊接正面圖如圖4.3所示。圖4.2實物焊接背面圖圖4.3實物焊接正面圖4.3軟件方面調(diào)試軟件調(diào)試指的是重現(xiàn)軟件缺陷問題，定位和查找相關(guān)問題的根源，最終將問題解決的一個過程。軟件調(diào)試主要是為了發(fā)現(xiàn)并且排除軟件程序中出現(xiàn)的錯誤，根據(jù)實際情況可以通過一些方式方法來控制被調(diào)試中程序的相關(guān)執(zhí)行過程，便于隨時查看并且修改其錯誤狀態(tài)的方法。軟件程序在書寫上是需要嚴格遵守相關(guān)規(guī)則的，嚴謹?shù)郊毿〉臉它c符號。因此在排除到一些邏輯上的錯誤以外，還需要排除是否有格式上的錯誤，直至更改到編譯成功并且出現(xiàn)“0錯誤”、“0警告”方可進行下載。程序界面圖如圖4.4所示。圖4.4程序界面圖

結(jié)論本次設(shè)計是基于單片機的GSM校車安全報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作，這一設(shè)計主要是實現(xiàn)GSM校車安全報警系統(tǒng)，能夠在現(xiàn)實生活中能夠得到運用。在這次設(shè)計中，認識到書本結(jié)合實際操作的重要性，在課堂上學習到知識，在運用到了實際生活中時，會被各種環(huán)境因素干擾，需要將這些因素考慮到實際的設(shè)計當中。設(shè)計中主要是分成兩個大板塊，一個是硬件實物動手制作，另外一個是軟件電腦程序輸入，這兩個板塊都是非常重要的，二者缺一不可。在設(shè)計過程中，容易出現(xiàn)細節(jié)上的問題，在實際制作中需要花費大量時間去鉆研，因此最后設(shè)計的作品總會覺得哪里還可以再完善，還可以更完美，在日后的日子里也可以繼續(xù)鉆研，學術(shù)是永無止境的。

參考文獻高明亮.校車智能安全監(jiān)控系統(tǒng)[J].沈陽工程學院學報：自然科學版,2022(002):018.李強,繆秋杰,李金,等.基于物聯(lián)網(wǎng)的校車安全管理系統(tǒng)[J].電子制作,2016(1):2.黃雪.一種基于多傳感器的校車安全警示系統(tǒng)[J].2019.李金柏,馬雪林,趙艷清,等.基于單片機研發(fā)的車輛報警系統(tǒng)[J].內(nèi)燃機與配件,2018(16):2.許思源,樊宇,張鵬.基于單片機的安全報警系統(tǒng)設(shè)計[J].科學技術(shù)創(chuàng)新,2016(23):18-18.HuiWang.OptimalDesignofSingleChipMicrocomputerMulti-machineSerialCommunicationbasedonSignalVerificationTechnology[J].InternationalJournalofIntelligentInformationandManagementScience,2020,9（1）ApplicationAnalysisofSingleChipMicrocomputerTechnologyinElectricDriveControlSystem.JournalofPhysics:ConferenceSeries.2020(C)Anovelelectromagneticbandgapdesignappliedforsuppressionofprintedcircuitboardelectromagneticradiation.PanpanZuo;;YanLi;;Er‐PingLi.2020-01-16譚浩強，C語言設(shè)計（第5版）[M]，清華大學出版社，2017年溫錦輝.對嵌入式ARM系統(tǒng)在電子領(lǐng)域的研究及分析[J].電子制作，2020:96-97.羅清龍,馮敏,李清濤.基于STM32CubeMX嵌入式實驗教學改革實踐[J].計算機教育.2018(01)魏芬,鄧海琴.項目教學法在單片機實踐教學中的探索與實踐[J].實驗室科學.2016(01)鐘麗.《單片機技術(shù)及應用》項目教學改革與實踐[J].信息與電腦(理論版).2017(05)孫東東,楊永春,劉煥海,李震.《C語言與單片機》教學反思和創(chuàng)新教學方法的應用研究[J].科技風，2021(31).肖洋.51單片機c語言編程技巧初探[J].信息通信,2020(1):2.張文宇,黃程旭,楊桂梅,等.MCS-51系列單片機存儲器與其位尋址研究[J].電腦知識與技術(shù)：學術(shù)版,2021,17(13):2.王彰云.《51系列單片機及C編程》課程思政教學研究與實踐[J].湖北農(nóng)機化,2020.李健.51單片機雙機串口通信的Proteus仿真[J].世紀之星—高中版,2021(31):2.顧亞文.單片機技術(shù)在電子信息技術(shù)中的應用[J].電子技術(shù)(上海),2022,51(8):3.趙家瑩,蘭揚,胡楠.電子技術(shù)中的單片機運用分析[J].南方農(nóng)機,2020,51(3):1.

致謝大學是青春時期中最美好的一段時光，時光流逝，時過境遷，我也成為了一名畢業(yè)生，對此我百感交集?；厥走@些年的點點滴滴，是這些校園經(jīng)歷，讓我從一名青澀的大一新生變成一名成熟穩(wěn)重的畢業(yè)生。行文至此，終落成章，在這里，我要向所有曾經(jīng)幫助、鼓勵和陪伴過我的人以最真誠的感謝！首先感謝我的論文指導老師，他指引著我論文的方向，我才能夠順利的完成論文選題、論文開題、論文撰寫以及到最終的定稿。老師在論文的各個環(huán)節(jié)中都一一的幫我細細的檢查，通過批注提出建議，以及語音和電話進行悉心的溝通；也很感謝在大學中遇到的每一位老師，不僅是在學業(yè)上傳授的專業(yè)知識，還教會了我一些為人處事的方法，有了老師的指引，我才能夠成為一個更好的自己。其次感謝在校同學與朋友的細心照顧與耐心陪伴，陪我走過痛苦與歡樂，讓我度過了一個難忘而又充實的校園生活。在即將畢業(yè)之際，我希望我們都能夠在未來的日子里，萬事勝意，不忘初心，繼續(xù)前行！最后，人生的每一步都是不可或缺的一步，是這些經(jīng)歷才成就了如此獨一無二的我，感謝遇見的所有人。遇到即是緣分，緣未散必會再相聚，離別也是為了更好的相聚。這段回憶很美好，我會繼續(xù)保持熾熱的心，在未來的道理上發(fā)光發(fā)亮。

附錄程序代碼 while(1) //進入循環(huán) { if(TR0==0||flag_temp==1) { flag_temp=0; read_wendu(); } displaywendu(); display_time(); DA=adc0832(0); DA=DA*2; convdata(DA); display_nongdu(); KEY(); if(HY==0) { if(tvalue>400&&tvalue!=850&&flag_qidong) //溫度大于40度 flag_t=3; elseif(tvalue>=350&&tvalue!=850&&flag_qidong)//溫度大于35度 flag_t =2; elseif(tvalue>=300&&tvalue!=850&&flag_qidong)//溫度大于30度 flag_t=1; else { count_t=50; flag_t=0; flag_bofang_t=0; } if(DA>160) flag_DA=3; elseif(DA>=130) flag_DA=2; elseif(DA>=100) flag_DA=1; else { count_DA=50; flag_DA=0; flag_bofang_DA=0; } if(miao>360&&flag_qidong) //六分鐘 flag_time=3; elseif(miao>180&&flag_qidong) //三分鐘 flag_time=2; elseif(miao>60&&flag_qidong) //一分鐘 flag_time=1; else { count_time=50; flag_time=0; flag_bofang_time=0; } if(flag_qidong) switch(flag_t)//當前溫度判斷 { case3: //溫度大于40，短信發(fā)號碼1和號碼2，電話打號碼2 if(flag_send_t[1]==0) { TransmitText(1,1); } bofang(1,tvalue);delay(2000); if(flag_send_t[1]==0) { TransmitText(2,1); flag_send_t[1]=1; delay(3000); SendString("ATD"); for(send_number=0;send_number<11;send_number++) SendASC('0'+dianhuahaoma2[send_number]); SendString(";\r\n"); } break; case2: bofang(1,tvalue); //溫度大于35，短信發(fā)號碼1，電話打號碼1 if(flag_send_t[0]==0) { TransmitText(1,1); flag_send_t[0]=1; delay(3000); SendString("ATD"); for(send_number=0;send_number<11;send_number++) SendASC('0'+dianhuahaoma1[send_number]); SendString(";\r\n"); } //給電話1打電話 break; case1: if(flag_bofang_t==0) //溫度大于30只播報 { bofang(1,tvalue); flag_bofang_t=1; } break; } switch(flag_DA)//當前濃度判斷 { case3: //濃度大于160，短信發(fā)號碼1和號碼2，電話打號碼2 if(flag_send_DA[1]==0) { TransmitText(1,2); } bofang(2,DA);delay(2000); if(flag_send_DA[1]==0) { TransmitText(2,2); flag_send_DA[1]=1; delay(3000); SendString("ATD"); for(send_number=0;send_number<11;send_number++) SendASC('0'+dianhuahaoma2[send_number]); SendString(";\r\n"); } break; case2: //濃度大于130，短信發(fā)號碼1，電話打號碼1 bofang(2,DA); if(flag_send_DA[0]==0) { TransmitText(1,2); flag_send_DA[0]=1; delay(3000); SendString("ATD"); for(send_number=0;send_number<11;send_number++) SendASC('0'+dianhuahaoma1[send_number]); SendString(";\r\n"); } break; case1: //濃度大于100，只播報 if(flag_bofang_DA==0) { bofang(2,DA); flag_bofang_DA=1; } break; } if(flag_qidong) switch(flag_time)//當前時間判斷 { case3: