【正文】 欲限定的汽車(chē)速度，可計(jì)算車(chē)輪在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)： n=v/π D。 圖 2 車(chē)速傳感器結(jié)構(gòu) 圖 3 車(chē)速信號(hào)圖形 汽車(chē)超速報(bào)警器的工作原理：汽車(chē)行駛過(guò)程中，車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈，車(chē)速傳感器產(chǎn)生 8個(gè)脈沖。舌簧開(kāi)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(zhǎng)的觸頭構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件，其觸頭由磁性材料制成。 以 Audi100轎車(chē)為例，其車(chē)速傳感器由一個(gè)舌簧開(kāi)關(guān)管和一個(gè)帶有 4對(duì)磁極的塑料環(huán)構(gòu)成 (如圖 2所示 )。但由上述工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。 線(xiàn)圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度 v或角速度ω表示，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 為 e=NBLv e=NBSw 式中： l— 每匝線(xiàn)圈 的平均長(zhǎng)度； B— 線(xiàn)圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度； S— 每匝線(xiàn)圈的平均截面積 . 在傳感器中當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后， B、 l、 N、 S 均為定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e與線(xiàn)圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度 (v或ω )成正比，所以這類(lèi)傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測(cè)量線(xiàn)速度或角速度。但這種傳感器的尺寸和重量都較大。 磁電 感應(yīng) 式傳感器簡(jiǎn)稱(chēng) 感應(yīng)式傳感器，也稱(chēng)電動(dòng)式傳感器。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類(lèi)：它們的轉(zhuǎn)換原理 (傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng) )；它們的用途；它們的輸出信號(hào)類(lèi)型以及制作它們的材料和工藝等。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。 人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺(jué)器官。 圖 1 超速報(bào)警系統(tǒng)總框圖 五 硬件設(shè)計(jì) 磁電式傳感器 傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 如果超過(guò)了預(yù)設(shè)值則可判斷汽車(chē)超速，蜂鳴器報(bào)警提示。 綜上所述，我們選擇方案三 四 系統(tǒng)總體方框圖 汽車(chē)超速報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)將車(chē)速傳感器產(chǎn)生的車(chē)速信號(hào)送入光電耦合器觸發(fā)單元，得到一個(gè) 與車(chē)速信號(hào)頻率一致的信號(hào)，送人單片機(jī)記數(shù)。 方案二價(jià)格昂貴 方案三在 2020年以后國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的中高檔乘用車(chē)中已初見(jiàn)端倪，但是國(guó)內(nèi)約 4 000萬(wàn)輛在用汽車(chē)中的近 90 并未安裝。 方案二：采用車(chē)載 GPS系統(tǒng)，能提供車(chē)輛的定位信息，包括車(chē)速信息，但價(jià)格昂貴； 方案三： 采用嵌入式車(chē)載限速裝置，在設(shè)計(jì)汽車(chē)時(shí)就已經(jīng)考慮并在制造時(shí)嵌入整車(chē)電子控制系統(tǒng)中。在車(chē)速報(bào)警系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng) 當(dāng)考慮操作方便，盡量降低對(duì)操作人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的要求，以便產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。可靠性指針除了可用完成功能的概率表示外，還可以用平均無(wú)故障時(shí)間、故障率、失效率或平均壽命等來(lái)表示。 (3) 可靠性要求。為了獲得較高的性能價(jià)格比，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)盲目追求復(fù)雜高級(jí)的方案。在過(guò)程中，應(yīng)遵循從整體到局部的設(shè)計(jì) 原則，把復(fù)雜難處理的問(wèn)題分為若干個(gè)較為簡(jiǎn)單的、容易處理的問(wèn)題，分別加以解決。 二 、設(shè)計(jì)思路 本文要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有數(shù)字顯示功能的單片機(jī)系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)車(chē)輛當(dāng)前速度輸出，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的速度上限時(shí)并報(bào)警，以保證駕駛?cè)藛T的人身安全。⑴車(chē)主不知道該路段的最高限制速度，而開(kāi)車(chē)過(guò)快所造成的交通事故；⑵車(chē)主醉酒駕駛無(wú)意超速所引起的交通事故；⑶車(chē)主有意開(kāi)快車(chē)所造成交通事故 。交通事故往往發(fā)生在一些人流動(dòng)大，車(chē)多的地方，司機(jī)有意無(wú)意的超速是引發(fā)交通事故的最大因素。 因此 ,大力研究開(kāi)發(fā)如汽車(chē)防撞裝置等主動(dòng)式汽車(chē)輔助安全裝置 ,減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯(cuò)誤 ,對(duì)于提高交通安全將起到重要作用 。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ,造成各種交通事故的主要原因是車(chē)輛的超載和超速行駛 ,而后者隨機(jī)性很大 ,糾章困難 ,而且由于中國(guó)公路條件復(fù)雜 ,不同等級(jí)的公路允許的最高速度不同 ,現(xiàn)有的限速裝置難以適應(yīng)這種情況 。 safety alarm。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，汽車(chē)超速，傳感器，報(bào)警 2 Design of the Intelligent Alarm System in Controlling the Automobile Speed Abstract: The alarm system in controlling the automobile speed is p resented, without change of the original structure,and the design scheme of the system imp lements samp ling, measurement, puting, real2time alarm and delay2timecontrol for the automobile speed according to the safety of the automobile driving. Then, the speed is randomly stored soas to insure the correct data and to effectively analyze the data. Especially, the key techniques of the speed measurementand the refresh storage are pesented in datail in the system. Key words: speed measurement。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，操作方便，可廣泛應(yīng)用于摩托車(chē)、汽車(chē)等機(jī)動(dòng)車(chē)輛。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用。達(dá)到防患于未然的目的。該報(bào)警系統(tǒng)允許駕駛員通過(guò)自帶鍵盤(pán)設(shè)置本車(chē)輛安全行駛的最高速度 當(dāng)車(chē)輛處于行駛狀態(tài)中，該系統(tǒng)通過(guò)速度傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)輛。 本設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的車(chē)速報(bào)警系統(tǒng)。在限速路段總會(huì)出現(xiàn)超速現(xiàn)象，對(duì)他人和自己都造成安全隱患。 1 單片機(jī)控制汽車(chē)超速報(bào)警器的設(shè)計(jì) 摘要 近年來(lái)，隨著現(xiàn)代汽車(chē)控制技術(shù)和高速公路的飛速發(fā)展，在世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家，無(wú)論是運(yùn)輸業(yè)還是個(gè)人，汽車(chē)都已成為長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕煌üぞ?。在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間高速行駛時(shí)，駕駛員長(zhǎng)時(shí)間操縱加速踏板而得不到活動(dòng)，容易造成疲勞。本設(shè)計(jì)就是為了解決這一問(wèn)題而誕生的。本文從駕駛員自身安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)車(chē)輛超速的報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)車(chē)輛速度超過(guò)駕駛員設(shè)置的最高值時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警，提醒駕駛員減速。單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。此設(shè)計(jì)就是一種利用8051 單片機(jī)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)超速行駛情況進(jìn)行蜂鳴報(bào)警和燈光報(bào)警的系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，給出了界面模塊與 8051 接口電路，系統(tǒng)硬件電路及外圍設(shè)計(jì)電路，最后介紹了軟件設(shè)計(jì)方法度程序流程圖。 cycle measurement。 automobile driving 3 4 一 、 緒論 隨著汽車(chē)工業(yè)和高速公路建設(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 ,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失 。 針對(duì)這種狀況 ,開(kāi)發(fā)具有智能決策模塊的汽車(chē)速度報(bào)警控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)駕駛顯得極為重要 。 設(shè)計(jì)限速路段超速自動(dòng)提示和報(bào)警系統(tǒng)主要是為了防止司機(jī)在一些繁華人多車(chē)多路段超速駕駛。裝有本系統(tǒng)的汽車(chē)能夠有效地在裝有無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置的限速路段，防止以下幾種原因所造成交通事故的。我們?cè)O(shè)計(jì)的限速路段超速自動(dòng)提示和報(bào)警系統(tǒng)與安全氣囊等設(shè)施相比，更為主動(dòng)有效，將可能產(chǎn)生的交通事故防患于未燃，它與警察用的雷達(dá)測(cè)速等防止司機(jī)超速裝置相比，顯得實(shí)用有效，交警可以在不同路段根據(jù)不同情況設(shè)定不同的最高限速值，主動(dòng)有效地限制車(chē)速。首先要進(jìn)行系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： (1) 遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則。 (2) 經(jīng)濟(jì)性要求。在滿(mǎn)足性能指針的前提下，應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)單的方案，因?yàn)榉桨负?jiǎn)單意味著所用的元器件少，可靠性高，而且比較經(jīng)濟(jì)。所謂可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 (4) 操作和維護(hù)要求。系統(tǒng)的輸入 — 輸出方式，操作程序應(yīng)盡量簡(jiǎn)單明了，無(wú)須專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練就能掌握其使用方法 三 、方案論證 方案一：采用模擬電路的方法，通過(guò)積分器得到電壓，然后用比較器來(lái)控制 5 報(bào)警輸出，這種方法會(huì)比較粗，不能精確設(shè)置速度。傳感器將車(chē)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 轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的速度值， 方案一是模擬電路，特別是運(yùn)放和比較器。鑒于此，為在用汽車(chē)設(shè)計(jì)一種外掛式汽車(chē)超速報(bào)警器有著巨大的市場(chǎng)需求。記數(shù)滿(mǎn)后與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定值 相比較。 系統(tǒng)以 AT89C5l單片機(jī)為核心，由電源降壓一穩(wěn)壓?jiǎn)卧⒐怆婑詈掀饔|發(fā)單元、凋速單元和聲光報(bào)警單元組成。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)。而單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究 自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠車(chē)速傳感器 光電耦合觸發(fā)單元 AT89C51 單片機(jī) 蜂鳴報(bào)警器 電源降壓穩(wěn)壓?jiǎn)?元 6 了。因此可以說(shuō)，傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng)，又稱(chēng)之為電五官。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為 物理傳感器 和化學(xué)傳感器二大類(lèi) ： 傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應(yīng)用的 是物理效應(yīng)，諸如 壓電效應(yīng) ，磁致伸縮 現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。它把被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)，是一種機(jī) 電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍 (一般為 10～1000Hz)，適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。 按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動(dòng)圈式傳感器和磁阻式傳感器。如果在其測(cè)量電路中接入積分電路或微分電路，那么還可以用來(lái)測(cè)量位移或加速度。 變磁通式又稱(chēng) (變 )磁阻式或變氣隙式，常用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度 .線(xiàn)圈和磁鐵靜止不動(dòng)，測(cè)量齒輪（導(dǎo)磁材料制成）每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒 ，傳感器磁路磁阻變化一次，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于測(cè)量齒輪 1 上齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。后者安裝在變速器左輸出軸上，與軸一同旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。舌簧開(kāi)關(guān)管與塑 7 料環(huán)間具有很小的間隙，當(dāng)塑料環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，舌簧開(kāi)關(guān)管內(nèi)觸點(diǎn)接近塑料極時(shí)閉合，離開(kāi)塑料極時(shí)斷開(kāi)，由此得到與汽車(chē)行駛速度相對(duì)應(yīng)的方波信號(hào) (如圖 3所示 )。對(duì)已知車(chē)型可知其車(chē)輪直徑 D，例如規(guī)格為 l85／ 70VRl4的輪胎，185表示輪胎寬度為 185mm， 70代表輪胎高／寬比為 70， l4表示輪輞直徑為 14inch，據(jù)此可計(jì)算出輪胎直徑 D= 0． 7 2+14 =。產(chǎn)生脈沖數(shù) f0=8n。 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。用來(lái)消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性，即在負(fù)載電流變化時(shí)不致引起輸出端產(chǎn)生較大的波動(dòng)。 8 圖 4 電源降壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧? 光電耦合器觸發(fā)單元 光電耦合器是以光為媒介傳輸信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件，由發(fā)光源和受光器組成 (如圖 5所示 )。采用光電耦合器 PC817傳輸車(chē)速信號(hào)的目的是為了隔離車(chē)速傳感器與單片機(jī)的直接聯(lián)系，消除車(chē)速傳感器信號(hào)對(duì)單片機(jī)的不利影響。以 Audil00轎車(chē)為例車(chē)速傳感器信號(hào)送入單片機(jī) T。 端口需要的最低識(shí)別電壓為 2V 圖 5 信號(hào)觸發(fā)電路 單片機(jī) 89C51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 89C51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn) CPU ROM RAM 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 I/O 接口 時(shí)鐘 9 圖 6 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ．管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。 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。 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(mén)電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。 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)。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些 特殊功能口，如 表 1 所示： 表 1 P3 各端口引腳與復(fù)用功能表 端口引腳 復(fù)用功能 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(定時(shí)器 0的外部輸入） T1(定時(shí)器 1的外部輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 10 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)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 R