基于單片機(jī)的汽車超速警報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書-在線瀏覽
2024-08-02 21:00本頁面
【正文】 一的法定限速值并不能滿足各地道路運(yùn)行的實(shí)際情況，進(jìn)行分段測(cè)速。德國(guó)的大部分公路不限速；法國(guó)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(jí)，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(guó)外出現(xiàn)了另一種限速方法分車型限速，但該方法在美國(guó)尚未達(dá)成一致的結(jié)論和共識(shí)，仍需進(jìn)行更多的研究來評(píng)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(bào)警器，這是一種實(shí)時(shí)指示車輛的行駛速度，記錄超速情況，并通過語音提醒司機(jī)安全駕駛的智能電子設(shè)備，該設(shè)備實(shí)時(shí)顯示車輛速度。（2）據(jù)悉，法國(guó)汽車制造和營(yíng)銷委員會(huì)與法國(guó)標(biāo)致雪鐵龍汽車集團(tuán)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(shí)，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出聲響警報(bào)，同時(shí)有指示燈閃爍，以警示司機(jī)減速。司機(jī)可以通過這種限速器提前設(shè)定最高時(shí)速，如果司機(jī)在汽車行駛中想超過開車前設(shè)定的最高時(shí)速，加速器也不會(huì)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(bào)警裝置的研究和設(shè)計(jì)方面中國(guó)具有很大的潛力和優(yōu)勢(shì)，根據(jù)中國(guó)現(xiàn)階段的高速公路狀況，研究出一種完全符合中國(guó)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(shí)，蜂鳴器開始報(bào)警，警告燈閃爍，提醒駕駛員減速。2汽車超速報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇 設(shè)計(jì)要求我們要求設(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)車輛當(dāng)前速度輸出，當(dāng)達(dá)到公路限定速度值時(shí)蜂鳴器報(bào)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(jì)原則，把復(fù)雜難處理的問題分為若干個(gè)較為簡(jiǎn)單的、容易處理的問題，分別加以解決。為了獲得較高的性價(jià)比，設(shè)計(jì)師不應(yīng)盲目追求復(fù)雜高級(jí)的方案。（3）可靠性要求。（4）操作和維護(hù)要求。采用嵌入式車載限速裝置，在設(shè)計(jì)汽車時(shí)就已經(jīng)考慮并在制造時(shí)嵌入整車電子控制系統(tǒng)中。該方案在2005年以后國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的中高檔乘用車中已初見端倪，但是國(guó)內(nèi)約4000萬輛在用汽車中的近90%并未安裝。3汽車超速報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 測(cè)速傳感器的構(gòu)建 測(cè)速傳感器的選擇傳感器是一種檢測(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，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。要實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的報(bào)警，故應(yīng)該選擇測(cè)速傳感器。線速度傳感器是用來測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)速度的傳感器，它的輸出電壓和被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)速度成線性關(guān)系，可檢測(cè)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(cè)量裝置。前者的輸出信號(hào)值是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù)，后者的輸出信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速成正比。在實(shí)際測(cè)量中要測(cè)量車輪的轉(zhuǎn)速，要輸出方波信號(hào)，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(cè)速傳感器是直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，可以將旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。測(cè)速機(jī)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(jì)算等特點(diǎn)，故我們選擇了磁電式傳感器。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101000Hz），適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。 磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場(chǎng)，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(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí)，當(dāng)振動(dòng)頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率）時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件慣性 很大，來不及隨振動(dòng)體一起振動(dòng)，近乎靜止不動(dòng)，振動(dòng)能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度接近振動(dòng)體振動(dòng)速度，磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 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與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)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(cè)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(dòng)態(tài)測(cè)量。線圈和磁鐵靜止不動(dòng)，測(cè)量齒輪（導(dǎo)磁材料制成）每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈產(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(shí)，舌簧開關(guān)管內(nèi)觸點(diǎn)接近塑料極時(shí)閉合，離開塑料極時(shí)斷開，由此得到與汽車行駛速度相對(duì)應(yīng)的方波信號(hào),如圖32所示。對(duì)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。本系統(tǒng)采用MCS51系列的8051單片機(jī)作為控制核心[1]。8051的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時(shí)已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去。8051CPU的工作頻率采用12MHZ，方便系統(tǒng)對(duì)速度傳感器的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行快速的處理。可以連接存儲(chǔ)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(chǔ)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的管腳第一次寫入1時(shí)，被定義為高阻輸入。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口管教寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫入1是，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個(gè)帯內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口也可作為輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率表周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/。ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令時(shí)ALE才起作用。乳溝微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。當(dāng)車輛處于行駛狀態(tài)時(shí)，該系統(tǒng)通過測(cè)速傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)車輛速度，需要測(cè)速傳感器來測(cè)量速度傳送到單片機(jī)中，為了減少系統(tǒng)誤差和信號(hào)的干擾，實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量需要在單片機(jī)和測(cè)速傳感器之間加上一個(gè)光電耦合單元[3]。報(bào)警單元電源單元AT89C51單片機(jī)光電耦合單元測(cè)速傳感器顯示單元圖34 超速報(bào)警系統(tǒng)總框圖汽車超速報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)將車速傳感器產(chǎn)生的車速信號(hào)送入光電耦合器耦合單元，得到一個(gè)與車速信號(hào)頻率一致的信號(hào)，送入單片機(jī)記數(shù)。如果超過了預(yù)設(shè)值則可判斷汽車超速，蜂鳴器報(bào)警提示。電源單元由三端集成穩(wěn)
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