【正文】 1 1 前言 汽車超速報(bào)警系統(tǒng)研究目的及背景 在當(dāng)今時(shí)代里，汽車時(shí)最普遍的交通運(yùn)輸工具，隨著汽車工業(yè)和告訴公路建設(shè)的發(fā)展，每年由于各種交通事故造成的人員傷亡數(shù)目驚人，給國家造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。針對(duì)這種狀況，開發(fā)超速報(bào)警器顯得尤為重要。在 1996 年，國內(nèi)已經(jīng)結(jié)合設(shè)計(jì)車速和道路平縱線形等條件之間的關(guān)系，闡述了高等級(jí)公路限速標(biāo)志的設(shè)計(jì)原則，并對(duì)高等級(jí)公路分車型限速標(biāo)志的設(shè)置提出了建議。毛建民等人通過分析超速行駛及限速對(duì)交通安全的影響，認(rèn)為進(jìn)行合理限速能夠顯著減少重大交通事故發(fā)生率，并列舉了限制車速的相關(guān)措施。早在 20 世紀(jì) 60 年代，西方發(fā)達(dá)國家 就開始對(duì)超速行駛進(jìn)行研究 。最高法定限速是美國早期限速的主要方法，適用于 美國 的所有道路。 同時(shí)，這些國家正趨向于采取以“建議速度”逐步代替法定限速，從而使限速更加人性化，營造更和諧的交通環(huán)境。當(dāng)超過所設(shè)定速度的最高值時(shí)，及時(shí)播放語音提示，提醒司機(jī)。其它兩種限速裝置是可以直接對(duì)汽車的部分功能及行駛進(jìn)行調(diào)整的裝置，其它兩種分別是限速器和調(diào)速器。 我們本著主動(dòng)性的思路，在汽車內(nèi)安裝速度傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車輛，并通過LCD 顯示車輛的實(shí)際車速和用戶設(shè)置的安全參數(shù)。 錯(cuò)誤 !使用“開始”選項(xiàng)卡將 標(biāo)題 1,章標(biāo)題 (有序號(hào) ) 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 （ 2）經(jīng)濟(jì)性要求。所謂可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)完成功能的概率表示外，還可以用平均無故障時(shí)間或平均壽命來表示。傳感器將車速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，傳入單片機(jī)，單片機(jī)將輸入的一定值的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的速度值。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。線速度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單可靠，不用外加電源穩(wěn)壓器，頻率響應(yīng)好，輸出靈敏度高，測(cè)量范圍大，抗干擾力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式等。測(cè)速機(jī)要求輸出電壓與轉(zhuǎn)速間保持線性關(guān)系，并要求輸出電壓陡度大，時(shí)間及溫度穩(wěn)定性好。 汽車測(cè)速傳感器的工作原理 磁電 式 傳感器有時(shí)也稱作感應(yīng)式傳感器，也稱電動(dòng)式傳感器。其運(yùn)動(dòng)部件可以使線圈（動(dòng)圈式），也可以是磁鐵（動(dòng)鐵式），動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式的工作原理都是完全相同的。 5 式中， N表示線圈在工 作磁場(chǎng)中的匝數(shù)； L表示每匝線圈的平均長度； B表示線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度； S表示每匝線圈的平均截面積。 變磁通式又稱（變）磁阻式或變氣隙式，常用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。舌簧開關(guān)管安裝在靠近塑料環(huán)的變速器殼體上，它是在一個(gè)玻璃管內(nèi)裝有 2 個(gè)細(xì)長的觸頭構(gòu)成的開關(guān)元件，其觸頭由磁性材料制成。據(jù)此可計(jì)算出輪胎直徑 D= 2+14 = 根據(jù)汽車的速度，可計(jì)算車輪在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)： n=V/πD。 MCS51 系列單片機(jī)是美國Intel 公司于 1980 年推出的一種 8 位單片機(jī)系列。 8051 的輸入，輸出引腳具有 32 根 I/O 線。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40 圖 33 8051 單片機(jī)引腳圖 8051 單片機(jī)引腳說明： VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 7 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管教被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 31 所示： 表 31 單片機(jī)各管腳功能 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1 (外部中斷 1) T0 (計(jì)時(shí)器 0外部輸入 ) T1（計(jì)時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。記 數(shù)滿后與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定值相比較。三端穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、采樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。 光電耦合器單元 光電耦合器是以光為媒介，傳輸信號(hào)的一種電 光 電轉(zhuǎn)換期間，由發(fā)光源和受光器組成，如圖 36 所示。 錯(cuò)誤 !使用“開始”選項(xiàng)卡將 標(biāo)題 1,章標(biāo)題 (有序號(hào) ) 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。當(dāng) 輸出高電平 1 時(shí)， 7406 的輸出為低電平 0，使蜂鳴器引線獲得接近 5V 的直流電壓，而產(chǎn)生蜂鳴音?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（ 18551938）于 1879 年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。 霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速示意圖如圖 37 所示。沒有磁鋼時(shí)輸出高電平，有磁鋼時(shí)輸出低電平。只有一個(gè)外部寄存器用來 設(shè)置各個(gè) LCD 的段電流。整個(gè)設(shè)備包含一個(gè) 150 微安的低功耗關(guān)閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個(gè)掃描限制寄存器允許用戶顯示 18 位數(shù)據(jù)，還有一個(gè)讓所有 LCD 發(fā)光的 檢測(cè)模式 [10]。 錯(cuò)誤 !使用“開始”選項(xiàng)卡將 標(biāo)題 1,章標(biāo)題 (有序號(hào) ) 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。選用 8D 鎖存器可以完成上述功能，當(dāng)時(shí)鐘脈沖 CP 的正跳變來到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即 Q=D,從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。利用 GPS 和 GIS 技術(shù)可以對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、跟蹤、報(bào)警、通信等，能夠滿足并掌握車輛基本信息、對(duì)車輛進(jìn)行 遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要 [1213]。則可根據(jù)式 31 可得到檢測(cè)車輛的行駛車速 v。數(shù)據(jù)處理子程序主要完成監(jiān)測(cè)車輛速度即主要是計(jì)算出車輛的時(shí)速，為報(bào)警子程序提供參考數(shù)據(jù)；按鍵中斷子程序主要實(shí)現(xiàn)合法參數(shù)的輸入；報(bào)警子程序主要實(shí)現(xiàn)在車輛超速行駛狀態(tài)下發(fā)出報(bào)警信號(hào)，包括 SPEAKER 輸出子程序和報(bào)警燈的閃爍子程序；顯示子程序設(shè)計(jì)采用數(shù)字化顯示用戶設(shè)定的最高時(shí)速和車輛實(shí)際時(shí)速，用 MAX7219 芯片驅(qū)動(dòng) LCD 進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，系統(tǒng)的主程序流程圖如圖 41所示。 錯(cuò)誤 !使用“開始”選項(xiàng)卡將 標(biāo)題 1,章標(biāo)題 (有序號(hào) ) 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。利用 MAX7219 芯片僅使用單片機(jī)三根引腳即可，電路設(shè)計(jì)簡單，每四位分別顯示當(dāng)前速度和設(shè)定的速度上線，通過四個(gè)按鍵可以對(duì)速度上線不同要求地進(jìn)行更改設(shè)置，方便使用。國外電子測(cè)量技術(shù)， 2020,28（ 5）； 5255 [13] 王偉藝。感謝母校東北林業(yè)大學(xué)給了我這大學(xué)四年本科的深造機(jī)會(huì)，然我 能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。在我完成初稿時(shí)候，老師為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)放棄了自己的休 息時(shí)間，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)更加的完善。 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審意見表 A 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師評(píng)語 : 建議成績： 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審意見表 B 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 評(píng)閱人評(píng)語 : 建議成績： 評(píng)閱人（姓名、職稱） : 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審意見表 B 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 評(píng)閱人評(píng)語 : 建議成績： 評(píng)閱人（姓名、職稱） : 年 月 日 答辯委員會(huì)意見 : 答辯委員會(huì) (教師姓名、職稱 )： 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績： 。時(shí)間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇畢業(yè)設(shè)計(jì)必定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤。在這四年的時(shí)間里，我在學(xué)校上和思想上都受益匪淺，感觸頗多