【正文】 其中： 參考文獻篇數(shù)： 說明書字?jǐn)?shù)： 圖 紙 張 數(shù) ： 20 篇以上 （其中外文 文獻 3 篇以上） 1 0000 字以上 A3 圖紙 1 張 專業(yè)負責(zé)人意見 簽名： 年 月 日 基于單片機的汽車超速報警系統(tǒng)的設(shè)計 摘要 近年來，隨著現(xiàn)代汽車控制技術(shù)和高速公路的飛速發(fā)展，在世界特別是發(fā)達國家，無論是運輸業(yè)還是個人，汽車都已成為長距離運輸?shù)闹饕煌üぞ摺? 本設(shè)計從駕駛員自身安全角度出發(fā)，設(shè)計了一種檢測車輛超速的報警系統(tǒng)。在實時監(jiān)測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，操作方便，可廣泛應(yīng)用于摩托車、汽車等機動車輛。 關(guān)鍵詞 : 51 單片機；汽車超速報警器；語音傳感器； LCD 顯示 Monolithic integrated circuitbased automobile overspeed alarm system design Abstract In recent years, with the modern auto control technology and the rapid development of highway, in the world, especially in developed countries, whether shipping or personal, cars have bee the main longdistance transport vehicles. When the car driving on the highway, through the GPS positioning, when the car speed is more than the highest speed specified in the road, the buzzer alarm, and through the voice prompt, and remind the driver to slow down. This design from the Angle of the driver39。s overall design scheme of interface module and 89 c51 interface circuit is given, and the system hardware circuit and peripheral circuit design, through the LCD display. Key words: Single chip microputer。 Voice sensor。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 標(biāo)題 1,章標(biāo)題 (有序號 ) 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。據(jù)統(tǒng)計，每年造成各種交通事故的最重要的原因是車輛的超載和駕駛員的超速行駛，而后者隨機性往往更大可是人們總是忽視超速行駛給人們帶來的嚴(yán)重后果?？墒呛芏嘁虺傩旭偠斐墒鹿收呋蛟S并不是他們想開得很快，而是他們那時 已經(jīng)有了快感，卻根本沒有意識到自己是在超速行駛，因此在造成交通事故后大都感到后悔。如果汽車駕駛員們在各自汽車上安裝了汽車超速報警器，在極大程度上能避免發(fā)生嚴(yán)重的交通事故。 國內(nèi)研究狀況如下： 迄今為止，中國有關(guān)科研、設(shè)計部門、大專院校和交通管理、 建設(shè)部門等單位針對公路交通 限制速度 進行了大量的調(diào)查研究和試驗，取得了很 大的 成果。 目前車輛超速監(jiān)測技術(shù)主 要有：雷達測速、激光測速、視頻測速和線圈測速等四種方式。王素琴等人研究了基于 GPS/GSM/GIS 的智能公交車輛監(jiān)控系統(tǒng)，闡述了監(jiān)控系統(tǒng)的原理。歐居尚等人分析了車輛超速行駛的原因及危害，并從教育、法律、交通安全措施和交通科技四個方面采取相應(yīng)措施預(yù)防超速。西方發(fā)達國家對汽車運行速度的研究主要集中在公路經(jīng)濟分析領(lǐng)域。其中的基礎(chǔ)性工作就是對車輛運行速度的研究，并進行了大量的道路試驗。美國采用最高法定限速值和分段限速相結(jié)合的方法限速。由于全國道路條件和沿線環(huán)境的多樣化，同一的法定限速值并不能滿足各地道路運行的實際情況，進行分段測速。德國 的 大部分公路 不限速；法國采用可變限速，一般晴天和雨天采用不同的限速值； 新西蘭則根據(jù)道路條件、交通量、事故資料或周圍環(huán)境等因素將道路分為若干交通安全等級，將其作為制定限速值的依據(jù)，其限速值的范圍為 20100km/h。此外，近年國外出現(xiàn)了另一種限速方法 分車型限速，但該方法在美國尚未達成一致的結(jié)論和共識，仍需進行更多的研究來 評估該方法。其表現(xiàn)如下：（ 1）廣州唯創(chuàng)開發(fā)了一款超速報警器，這是一種實時指示車輛的行駛速度，記錄超速情況，并通過語音提醒司機安全駕駛的智能電子設(shè)備，該設(shè)備實時顯示車輛速度。（ 2）據(jù)悉，法國汽車制造和營銷委員會與法國標(biāo)致雪鐵龍汽車集團和雷諾汽車公司近日聯(lián)合向用戶推出三種汽車限速裝置。如果安裝上這種裝置的汽車當(dāng)行駛速度超過限定車速時，報警器就會發(fā)出聲響警報，同時有指示燈閃爍，以警示司機減速。司機可以通過這種限速器提前設(shè)定最高時速，如果司機在汽車行駛中想超過開車前設(shè)定的最高時速，加速器也不會響應(yīng)，而是把車速限定在一定范圍內(nèi)。所以在以后的汽車超速報警裝置的研究和設(shè)計方面中國具有很大的潛力和優(yōu)勢，根據(jù)中國現(xiàn)階段的高速公路狀況，研究出一種完全符合中國現(xiàn)代發(fā)展的控制汽車車速的方案具有很高的前景。當(dāng)車輛行駛速度超過公路限定的最高速度時，蜂鳴器開始報警，警告燈閃爍，提醒駕駛員減速。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 標(biāo)題 1,章標(biāo)題 (有序號 ) 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 3 2 汽車超速報警系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇 設(shè)計要求 我們要求設(shè)計一個具有數(shù)字顯示功能的單片 機系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛當(dāng)前速度輸出，當(dāng)達到公路限定速度值時蜂鳴器報警，提醒駕駛員減速，以保證駕駛?cè)藛T及行人的人身安全。在過程中，應(yīng)遵循從整體到局部的設(shè)計原則，把復(fù)雜難處理的問題分為若干個較為簡單的、容易處理的問題，分別加以解決。為了獲得較高的性價比，設(shè)計師不應(yīng)盲目追求復(fù)雜高級的方案。 （ 3）可靠性 要求。 （ 4）操作和維護要求。 方案選擇 采用嵌入式車載限速裝置，在設(shè)計汽車時就已經(jīng)考慮并在制造時嵌入整車電子控制系統(tǒng)中。 該方案在 2020 年以后國內(nèi) 生產(chǎn)的中高檔乘用車中已初見端倪，但是國內(nèi)約 4000 萬輛在用汽車中的近 90%并未安裝。 東北林業(yè)大學(xué)本科設(shè)計 4 3 汽車超速報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 測速傳感器的構(gòu)建 測速傳感器的選擇 傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。要實現(xiàn)對速度的報警，故應(yīng)該選擇測速傳感 器。 線速度傳感器是用來測量直線運動速度的傳感器，它的輸出電壓和被測物體運動速度成線性關(guān)系，可檢測小模數(shù)齒輪和其他物體的轉(zhuǎn)速，具有穩(wěn)定的工作性能，能實現(xiàn)遠距離傳輸。 轉(zhuǎn)速度傳感器是將物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器，屬于間接式測量裝置。前者的輸出信號值是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù)，后者的輸出信號頻率與轉(zhuǎn)速成正比。 在實際測量中要測量車輪的轉(zhuǎn)速，要輸出方波信號，不加電源穩(wěn)壓器，由此選擇轉(zhuǎn)速度傳感器。目前廣泛使用的測速傳感器是直流測速發(fā)電機，可以將旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)變成電信號。測速機一般可分為直流式和交流式兩種。其中，由于磁電式傳感器具有易于計算等特點，故我們選擇了磁電式傳感器。它把被測物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動勢，是一種機電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡單，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 101000Hz），適用于振動、轉(zhuǎn)速、扭矩等測量。 磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，磁路中的工作氣隙固定不變 ，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。當(dāng)殼體隨被測振動體一起振動時，當(dāng)振動頻率足夠高（遠大于傳感器固有頻率）時，運動部件慣性 很大，來不及隨振動體一起振動，近乎靜止不動，振動能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈的相對運動速度接近振動體振動速度，磁鐵與線圈的相對運動切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 標(biāo)題 1,章標(biāo)題 (有序號 ) 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 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)電動勢 e 與線圈相對磁場的運動速度（ v 或 ω）成正比，所以這類傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測量線速度或角速度。但由上述工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器只適用于動態(tài)測量。線圈和磁鐵靜止不動，測量齒輪（導(dǎo)磁 材料制成）每轉(zhuǎn)過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 的變化頻率等于測量齒輪 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。舌簧開關(guān)管與塑料環(huán)間具有很小的間隙，當(dāng)塑料環(huán)旋轉(zhuǎn)時，舌簧開關(guān)管內(nèi)觸點接近塑料極時閉合，離開塑料極時斷開，由此得到與汽車 行駛速度相對應(yīng)的方波信號 ,如圖 32 所示。對已知車型可知其車輪直徑為 D，例如規(guī)格為 185/70R14 的輪胎， 185 表示輪胎兩邊側(cè)面之間的寬度為 185mm， 70 代表輪胎高 /寬比為 70， 14 表示輪胎直徑為 14 英尺， R代表單詞 RADIAL，表示子午輪胎。 產(chǎn)生脈沖數(shù)f0=8n。 主控模塊 本系統(tǒng)采用 MCS51 系列的 8051 單片機作為 控制核心 [1]。 8051 的片內(nèi)程序存儲器（ ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時已將應(yīng)用程序固化進去。 8051CPU 的工作頻率采用 12MHZ，方便系統(tǒng)對速度傳感器的計數(shù)脈沖進行快速的處理?？梢赃B接存儲器、 LED 顯示器、速度傳感器等各種外部器件。但 8051 內(nèi)部只有 256B 的數(shù)據(jù)存儲器，系統(tǒng)可以外接 RAM 芯片以滿足 系統(tǒng)的需求 [2]。 GND：接地。當(dāng) P1