汽车智能显示屏的设计与实现

汽车智能显示屏的设计与实现

与本课题有关的国内外研究情况：

目前，国外的三星公司有类似的产品的研究，其主要通过在货车前方安装一个前置摄像头，然后在车尾的大屏幕里实时显示给后方车辆，供后者参考是否进行超车动作。另外，该系统还设置有夜间模式，以方便人们在夜间驾驶车辆。但是该技术还未正式投入实际使用。在国内，一些城市的公交车有类似产品应用，但其仅仅体现在转弯，刹车等行车状态在后方LED屏上显示以及相应行车状态的的语音播报，不具备按键显示前方路况以及显示屏和语音播报提醒行车距离的功能。可以看出，目前国内外该类汽车显示屏系统研究技术尚不成熟，发展空间广阔。为此，亟需开发有效、精确的带测距功能的汽车智能显示屏系统，解决市场需求。

本课题研究的主要内容及方法：

研究内容

1.编写该功能的基本工具及相关编程语言(开发工具 DXP ；编程语言 C++)

2.单片机外围电路的设计

3.单片机控制的软硬件的设计与实现

4.运用距离传感器所需要的相关知识

5.点阵屏汉字显示所需要的相关知识

6.语音播报功能所需要的相关知识

研究方法

1.参考外文文献和中文资料，学习C++编程基础，参考C++项目开发进行软件编程。

2.单片机控制的软硬件的设计与实现：比较并选择较优的单片机系统并编程完成相应的功能

3.单片机外围电路的设计：依据所要实现的功能设计相应的外围电路。

4.通过距离传感器对后方车辆进行测距，距离在规定范围内在点阵屏上进行显示并语音播放提示

本课题所需要解决的问题：

1.比较各种单片机系统的性能，选择较优的单片机系统实现本次设计的功能；

2.单片机外围电路的设计，完成各相应功能（显示，语音播报等）；

3.在实现点阵屏上在规定范围显示距离的功能之前，在系统中加入距离传感器是必不可少的，所以需要保证距离传感器的可靠性；

4.点阵屏的显示和语音播放功能的实现。

预期结果及其意义：

随着中国经济的发展，城市街道上的私家车越来越多，每当堵车或者前方车辆挡道时，后面的车辆就不断的按喇叭，让拥挤的城市变得更加嘈杂。本课题设计是基于单片机、点阵屏和距离传感器的汽车提示牌，当司机遇到路障或者前方交通事故等情况后，可以按相关按钮把前方情况输入系统，然后通过点阵屏向后方的车辆传达信息。当距离传感器检测到后方车辆距离小于3米（城市道路）或者100米（高速公路）时。就会在点阵屏上和语音提示后方车辆注意保持车距。当单片机没有接收到新的信息时，点阵屏上显示时间和日期。预期实现上述全部功能并提供电路原型一份。

完成课题的各阶段工作具体安排

起止日期本阶段的工作安排

第1周查资料，调研参观，初步方案设计

第2-3周设计最佳方案；学习使用专用软件编程

第4-6周设计电路，编制程序，实际调试，写毕业论文

第7-8周修改、完善毕业论文，并做答辩准备

第一章绪论 1

1.1 项目的背景和意义 1

1.2 研究现状分析 1

1.3 项目的研究内容和章节安排 2

第二章单片机和各系统模块的选型 3

第三章系统的结构及工作原理 4

3.1 系统的结构 4

3.2 系统的工作原理 4

第四章各模块系统设计 6

4.1 超声波测距系统设计 6

4.1.1 超声波测距系统的需求分析 6

4.1.2 超声波测距仪的功能简介 7

4.2 LED点阵屏的设计 10

4.2.1 LED点阵屏硬件设计 11

4.2.2 LED点阵屏显示原理 12

4.3语音播报系统设计 14

4.3.1 工作原理 14

4.3.2系统硬件设计 15

4.3.3单片机语音录放系统 16

4.4 按键控制点阵显示的设计 18

4.4.1框图设计 18

4.4.2硬件设计 19

第五章系统软件设计 20

5.1 超声波测距仪软件设计 20

5.1.1超声波发射信号部分软件设计 20

5.1.2超声波接收信号部分软件设计 22

5.2按键控制软件设计 24

第六章总结和展望 27

致谢 28

参考文献 29

附件 31

摘要中国的经济增长的速度非常快，家用小汽车的数量随之变得多了起来。遇到车辆拥堵的情况时，汽车鸣笛声不绝于耳，整个环境噪声污染特别严重。本课题的设计是一个汽车提示牌，它包含单片机、点阵屏和距离传感器，司机的前方有交通事故或者有路障时，可以通过按下相关按钮的方式把前方情况输入系统，然后利用点阵屏显示让后方车辆上的人员观察到。当距离传感器检测到后方车辆距离小于3米（城市道路）或者100米（高速公路）时，就会在点阵屏上和语音提示后方车辆注意保持车距。当单片机没有接收到新的信息时，点阵屏上显示时间和日期。本篇先是论述了此课题的研究背景和意义，并且介绍了国内及海外研究的情况。接着对本课题的系统及其各模块进行剖析，确定选型。然后介绍了本系统采用的技术与原理，接着详细讲述了单片机外围电路各个模块的原理和硬件设计，详细分析了每一个功能模块的主要的完成经过。然后对软件编程作出详细说明。最终，在论文结尾对本系统做了进一步的总结与展望。

关键词: 单片机点阵屏距离传感器显示语音播报

第一章绪论

1.1 项目的背景和意义

目前，经济的发展速度蛮快的，个人小轿车的数量跟着多了起来，交通状况不断恶化，城市非常嘈杂。城市交通在给我们带来各种便利，同时也带来了一系列让我们困扰的问题，给我们的生活带来了很大的不便。随着公路车流量的不断增大，城市变得越来越拥挤。人们越来越重视交通信息的快速获取，汽车智能显示屏的提出，能够及时通过LED点阵屏发布前方交通信息，使后方的驾驶员领会前方的路况，从一些情况来看，确实减少了交通带来的部分问题。汽车智能显示屏是一款用单片机控制的集距离传感器，LED显示屏显示和语音播报功能为一体的减少交通事故发生的设备，可以利用按钮刷新LED显示的文字。

本课题的设计是一个汽车提示牌，它包含单片机、点阵屏和距离传感器，司机的前方有交通事故或者有路障时，可以通过按下相关按钮的方式把前方情况输入系统，然后利用点阵屏显示让后方车辆上的人员观察到。车辆在城市路线上行驶时，测距仪感应到后面的车子与自身的车子的距离小于3米，就会在点阵屏上和语音提醒后面的驾驶员注意维持车距；车辆行驶在高速公路时，测距仪感受到后面的车与自己的车的距离小于100米，就会在点阵屏上和语音提醒后面的驾驶员注意维持车距。其他情况，点阵屏上显示时间和日期。遇到车辆拥堵的情况时，汽车鸣笛声不绝于耳，整个环境噪声污染特别严重。此课题旨在减少城市噪音并且减少交通事故。

1.2 研究现状分析

到现在为止，国外的三星公司有类似的产品的研究，它主要是在货车前方安装一个前置摄像头，把前方拍摄到的路况信息实时显示在车尾的大屏幕里，供后者参考是否进行超车动作。另外，这个系统还设计了夜间模式，以方便人们在夜间也能正常看清前方路况。但是该技术还未正式投入实际使用。在国内，一些城市的公交车有类似产品应用，但其仅仅体现在转弯，刹车等行车状态在后方LED屏上显示以及相应行车状态的的语音播报，不具备按键显示前方路况以及显示屏和语音播报提醒行车距离的功能。可以看出，目前国内外该类汽车显示屏系统研究技术尚不成熟，发展空间广阔。为此，亟需开发有效、精确的带测距功能的汽车智能显示屏系统，解决市场需求。

1.3 项目的研究内容和章节安排

论文的目标是设计一套基于单片机的汽车智能显示屏，包含单片机、点阵屏和距离传感器，司机的前方有交通事故或者有路障时，可以通过按下相关按钮的方式把前方情况输入系统，然后利用点阵屏显示让后方车辆上的人员观察到。车辆在城市路线上行驶时，测距仪感应到后面的车子与自身的车子的距离小于3米，就会在点阵屏上和语音提醒后面的驾驶员注意维持车距；车辆行驶在高速公路时，测距仪感受到后面的车与自己的车的距离小于100米，就会在点阵屏上和语音提醒后面的驾驶员注意维持车距。其他情况，点阵屏上显示时间和日期。此单片机系统可以主动式高效准确地测距、显示以及播报提醒，保证汽车行驶的安全。论文研究内容和章节安排如下：

第一章：绪论部分，把这个可以的背景，调查目的还有海内外的研究近况和内容扼要讲述了一下。

第二章：单片机和各系统模块的选择

第三章：系统的整体硬件设计以及工作原理。

第四章：各功能模块的设计

第五章：各功能模块的软件设计

第六章：总结和展望

附件：系统整体硬件电路图

参考文献：

[1]李录锋.基于AT89C51超声波测距控制系统设计[J].制造业自动化,2012(4):45-47.

[2]冯若主编.超声手册[M].南京:南京大学出版社.1999

[3]黄雨辰.具有无线传输功能的超声波测距仪设计[J].科技致富向导,2011（22）：48.

[4]肖炎根.基于超声波的语音测距仪的设计[J].现代电子技术,2008(11):127-128.