基于單片機的超速報警器的電路設(shè)計

摘 要 本系統(tǒng)是基于單片機AT89S52為控制核心，用霍爾傳感器采集車速，經(jīng)過微控制器處理后通過液晶顯示出來，并且可以自由設(shè)置上限車速和下限車速，當(dāng)?shù)竭_上限車速時，蜂鳴器開始報警，同時紅燈閃爍。當(dāng)?shù)陀谙孪捃囁贂r，蜂鳴器開始報警，同時，黃燈閃爍。在車速正常時，只有綠燈正常發(fā)光，紅燈和黃燈處于關(guān)閉狀態(tài)。它在一定程度上有效解決汽車超速駕駛的問題。

關(guān)鍵詞 單片機 車速處理 LCD 實時顯示

一、研究背景

在當(dāng)今時代里，汽車是最普遍的交通運輸工具，隨著汽車工業(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)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，造成各種交通事故的主要原因是車輛的超載和超速行駛，而后者隨機性很大然而人們往往忽視高速行駛所帶來的重大后果。每年由于司機超速行駛而產(chǎn)生的交通事故很多，因此造成的經(jīng)濟損失很多，然而很多因超速行駛而造成事故者不是他們想開很快，而是他們那時已經(jīng)有了快感，根本沒有意識到自己是在超速行使，因此在事故發(fā)生后大都感到后悔。針對這種狀況，開發(fā)超速報警器非常重要，可以將產(chǎn)生的交通事故防患于未然.如果他們在汽車上安裝汽車速度顯示及超速報警器，在很大程度上能確保他們避免發(fā)生這類事故。

本文主要介紹單片機車速控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計過程，其中涉及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件的選取和控制算法的選擇、程序的調(diào)試和系統(tǒng)參數(shù)的整定。在系統(tǒng)構(gòu)建時選取了ATMEL公司提供的AT89S52芯片作為該控制系統(tǒng)的核心。車速信號由霍爾傳感器提供。同時，具有車速顯示和報警功能。

二、設(shè)計要求及系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）實現(xiàn)車速的測量和控制。

（2）設(shè)置車速范圍，實現(xiàn)報警和實時顯示。

（3）通過液晶將所測結(jié)果顯示出來。

（4）分別設(shè)計控制設(shè)備和采集設(shè)備，進行相關(guān)測試。

2、模塊設(shè)計方案

設(shè)計思路

根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)可以從元件級開始設(shè)計，選用51單片機為主控機。通過擴展必要的外圍接口電路，實現(xiàn)對車輛車速的測量和控制。

在此系統(tǒng)中，采集系統(tǒng)主要是負責(zé)采集數(shù)據(jù)將其送至單片機，單片機也會進行將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的車速示數(shù)在LCD?？刂葡到y(tǒng)主要由單片機AT89S52，LCD顯示電路，霍爾傳感器，蜂鳴器報警系統(tǒng)以及鍵盤組成。

微控制器模塊

應(yīng)用AT89S52單片機作為控制器。我們使用了ATMEL公司的AT89S52單片機，它也同樣具有很強的信息處理功能，易于操作使用，具有8k的程序存儲器，頻率最大支持33MHZ，體積小，需要電壓小，功耗低，價格便宜等優(yōu)點，更適于本系統(tǒng)的要求。

傳感器模塊

采用霍爾傳感器來測試車速，霍爾開關(guān)傳感器是具有較高靈敏度的集成霍爾元件， 能感受到很小的磁場變化， 因而可對黑色金屬零件進行計數(shù)檢測。

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器便輸出一個脈沖。通過單片機測量產(chǎn)生脈沖的頻率就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。沒有磁鋼時輸出高電平，有磁鋼時輸出低電平。

液晶顯示模塊

采用LCD液晶顯示。LCD液晶顯示模塊雖然占用I/O口多，控制復(fù)雜，但其功能強大，顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大。并且能夠提示操作語句，這大大提高了系統(tǒng)的人性化設(shè)計。

外圍電路連接：

我用P0口來給控制數(shù)據(jù)及命令傳輸，因為PO口沒有接上拉，我們在外圍電路上接4.7千歐的上拉電阻，提高推拉電流的能力。

按鍵模塊

根據(jù)需要，數(shù)據(jù)需要進行相關(guān)的設(shè)置和控制，設(shè)置了這款電路，因為該電路比較簡單，運用了獨立鍵盤，來掃描每個IO口的狀態(tài)，進行判斷，同時我們在軟件進行了消抖處理。

蜂鳴器報警及LED指示系統(tǒng)

為了更加直觀，我們在上面加了蜂鳴器報警和LED燈來指示電路的工作。

電源模塊

采用LM7805提供5V穩(wěn)壓電源，并在穩(wěn)壓模塊兩端加上加上多個電容，使之更加穩(wěn)定，輸出5V的穩(wěn)壓電源。

三、系統(tǒng)總體論證

工作原理：

車速監(jiān)控系統(tǒng)是以單片機AT89S52為控制核心，通過霍爾傳感器來測試車速。具體工作過程：

（1）通過霍爾傳感器檢測車速發(fā)送到液晶上，在液晶上實時顯示出來。

（2）設(shè)置車速范圍。

（3）判讀車速是否超過設(shè)置的告警車速，并發(fā)出相應(yīng)的指令。

（4）測試系統(tǒng)根據(jù)指令做出相應(yīng)的顯示。

（a）若是超過報警車速，則發(fā)送報警命令，則測試系統(tǒng)蜂鳴器報警，同時紅色指示燈亮。

（b）若是沒有超過報警車速，則發(fā)送正常命令，使測試系統(tǒng)正常工作，蜂鳴器關(guān)閉，綠色指示燈亮。

另外我可以通過手動設(shè)置報警車速，通過調(diào)控控制系統(tǒng)上面的按鈕來可以設(shè)置不同報警車速，可以做出不同的反映。

使用液晶實時顯示當(dāng)前的車速，準(zhǔn)確顯示當(dāng)前接收到的車速。

四、測試及結(jié)論

1、測試結(jié)果

根據(jù)工作原理我們對成品進行了相關(guān)的測試，打開開發(fā)板，開發(fā)板顯示車速，按下測試鍵，控制系統(tǒng)開始進行車速讀取并實時判斷顯示。如此反復(fù)循環(huán)，不斷監(jiān)控車速。

2、結(jié)論

車速監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對霍爾傳感器的穩(wěn)定控制，測量車速對功能進行了擴展與創(chuàng)新；而且功能上分別設(shè)置了預(yù)置固定車速報警、手動設(shè)置車速報警功能等，并且在液晶上實時顯示出來。實現(xiàn)了車速的準(zhǔn)確報警和實時車速顯示。設(shè)計過程中考慮到了硬件與軟件的相互補充，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)小巧美觀。

參考文獻：

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[2]王為青.程國鋼.單片機Keil Cx51應(yīng)用開發(fā)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2007：45-60

（作者單位：河南機電職業(yè)學(xué)院電子工程系）