車輛超速測(cè)試系統(tǒng)

1、學(xué)士學(xué)位論文答辯學(xué)士學(xué)位論文答辯 車輛超速測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)車輛超速測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 答辯人：張文華答辯人：張文華 指導(dǎo)老師：劉昌錦指導(dǎo)老師：劉昌錦 1 1 2 2 3 3 研究的目的和意義研究的目的和意義 結(jié)結(jié) 論論 目目 錄錄 概概 述述 一一 概述概述 1.1 課題研究背景課題研究背景 1.2 課題研究的目的與意義課題研究的目的與意義 1.3 課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容 1.1 1.1 課題研究背景課題研究背景 近年來(lái)，高速公路的開(kāi)通里程與汽車數(shù)量呈幾何增近年來(lái)，高速公路的開(kāi)通里程與汽車數(shù)量呈幾何增 長(zhǎng)趨勢(shì)，高速公路交通事故的頻繁發(fā)生，大多數(shù)因超速長(zhǎng)趨勢(shì)，高速公路交通事故的頻繁發(fā)生，

2、大多數(shù)因超速 行駛所致。超速是最常見(jiàn)的違法交通現(xiàn)象，也是造成交行駛所致。超速是最常見(jiàn)的違法交通現(xiàn)象，也是造成交 通事故的重要因素，被通事故的重要因素，被“世界預(yù)防道路交通傷害報(bào)告世界預(yù)防道路交通傷害報(bào)告” 列為十大列為十大“影響事故發(fā)生的危險(xiǎn)因素影響事故發(fā)生的危險(xiǎn)因素”之首。之首。 本論文運(yùn)用單片機(jī)本論文運(yùn)用單片機(jī)AT89C51，設(shè)計(jì)研究了車輛超速測(cè)，設(shè)計(jì)研究了車輛超速測(cè) 試系統(tǒng)。首先，對(duì)車輛超速測(cè)試系統(tǒng)研究的背景和意義試系統(tǒng)。首先，對(duì)車輛超速測(cè)試系統(tǒng)研究的背景和意義 等進(jìn)行了闡述；其次，對(duì)相關(guān)的器件進(jìn)行了介紹；最后等進(jìn)行了闡述；其次，對(duì)相關(guān)的器件進(jìn)行了介紹；最后 對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。對(duì)這一

3、系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 1.2 1.2 課題研究目的與意義課題研究目的與意義 研究意義：研究意義： 高精度、高速度、經(jīng)濟(jì)實(shí)用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的車輛超速警高精度、高速度、經(jīng)濟(jì)實(shí)用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的車輛超速警 示系統(tǒng)，將為交通管理部門(mén)提供有效的技術(shù)手段，使示系統(tǒng)，將為交通管理部門(mén)提供有效的技術(shù)手段，使 公安機(jī)關(guān)與交通管理部門(mén)有效地進(jìn)行執(zhí)法管理，保證公安機(jī)關(guān)與交通管理部門(mén)有效地進(jìn)行執(zhí)法管理，保證 行人安全、行車安全、財(cái)產(chǎn)安全有著很大的社會(huì)效益行人安全、行車安全、財(cái)產(chǎn)安全有著很大的社會(huì)效益 和經(jīng)濟(jì)效益。和經(jīng)濟(jì)效益。 研究目的：研究目的： 以系統(tǒng)工程學(xué)及其它先進(jìn)理論指導(dǎo)，使系統(tǒng)的各部以系統(tǒng)工程學(xué)及其它先進(jìn)理論指導(dǎo)，使系統(tǒng)的各

4、部 分合理配置，有機(jī)融合并盡可能地發(fā)揮設(shè)備潛力和軟分合理配置，有機(jī)融合并盡可能地發(fā)揮設(shè)備潛力和軟 件功能，最大限度地提高系統(tǒng)性能價(jià)格比。件功能，最大限度地提高系統(tǒng)性能價(jià)格比。 1.3 1.3 課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容 本論文運(yùn)用單片機(jī)本論文運(yùn)用單片機(jī)AT89C51AT89C51，設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì) 研究了車輛超速測(cè)試系統(tǒng)。首先，對(duì)車研究了車輛超速測(cè)試系統(tǒng)。首先，對(duì)車 輛超速測(cè)試系統(tǒng)研究的背景和意義等進(jìn)輛超速測(cè)試系統(tǒng)研究的背景和意義等進(jìn) 行了闡述；其次，對(duì)相關(guān)的器件進(jìn)行了行了闡述；其次，對(duì)相關(guān)的器件進(jìn)行了 介紹；最后對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。介紹；最后對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 二、論文主要工作二、

5、論文主要工作 元器件介紹元器件介紹 2.1 傳感器的選擇及其原理傳感器的選擇及其原理 2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 32.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 42.4 2.1 AT89C512.1 AT89C51簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 可擦除只讀存儲(chǔ)器能夠反復(fù)擦除可擦除只讀存儲(chǔ)器能夠反復(fù)擦除100100次。該處理器采用次。該處理器采用ATMELATMEL高高 密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51MCS-51指令集和輸指令集和輸 出管腳相互兼容。因?yàn)閷⒍喙δ艹龉苣_相互兼容。因?yàn)閷⒍喙δ? 8位位CPUCPU和閃爍存儲(chǔ)器集成在單和閃爍存儲(chǔ)器集成在單 個(gè)芯片中，個(gè)

6、芯片中，ATMELATMEL的的89C5189C51是一種高效的微控制器，是一種高效的微控制器，89C205189C2051是其是其 一種精簡(jiǎn)版本。一種精簡(jiǎn)版本。 2.2 2.2 霍爾傳感器模塊介紹霍爾傳感器模塊介紹 31443144系列霍爾開(kāi)關(guān)集成電路運(yùn)用霍爾效應(yīng)原理，系列霍爾開(kāi)關(guān)集成電路運(yùn)用霍爾效應(yīng)原理， 采用半導(dǎo)體集成技術(shù)制造的磁敏電路，由電壓采用半導(dǎo)體集成技術(shù)制造的磁敏電路，由電壓 調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、史密特觸發(fā)器、差調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、史密特觸發(fā)器、差 分放大器、集電極開(kāi)路的輸出級(jí)和溫度補(bǔ)償電分放大器、集電極開(kāi)路的輸出級(jí)和溫度補(bǔ)償電 路組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，

7、路組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度， 輸出是一個(gè)數(shù)字電壓信號(hào)輸出是一個(gè)數(shù)字電壓信號(hào) 2.3 LED2.3 LED顯示屏顯示屏 LED是半導(dǎo)體發(fā)光二極管，是半導(dǎo)體發(fā)光二極管，LED顯示屏是依顯示屏是依 靠顯示屏上不同位置的發(fā)光二極管的亮與滅，靠顯示屏上不同位置的發(fā)光二極管的亮與滅， 來(lái)顯示動(dòng)畫(huà)、視頻、文字、圖像等各種信息來(lái)顯示動(dòng)畫(huà)、視頻、文字、圖像等各種信息 的顯示屏幕。的顯示屏幕。 傳感器的選擇及其原理傳感器的選擇及其原理 車速傳感器由一個(gè)舌簧開(kāi)關(guān)管和一車速傳感器由一個(gè)舌簧開(kāi)關(guān)管和一 個(gè)帶有個(gè)帶有4 4對(duì)磁極的塑料環(huán)構(gòu)成。對(duì)磁極的塑料環(huán)構(gòu)成。4 4對(duì)對(duì) 磁極的塑料全部安裝于變速器左輸磁極

8、的塑料全部安裝于變速器左輸 出軸上，與軸一起旋轉(zhuǎn)而形成旋轉(zhuǎn)出軸上，與軸一起旋轉(zhuǎn)而形成旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)。舌簧開(kāi)關(guān)管是在一個(gè)玻璃管磁場(chǎng)。舌簧開(kāi)關(guān)管是在一個(gè)玻璃管 內(nèi)裝有內(nèi)裝有2 2個(gè)細(xì)長(zhǎng)的觸頭構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元個(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，其安件，其觸頭由磁性材料制成，其安 裝在變速器殼體上。舌簧開(kāi)關(guān)管與裝在變速器殼體上。舌簧開(kāi)關(guān)管與 塑料環(huán)之間有很小的間隙，當(dāng)塑料塑料環(huán)之間有很小的間隙，當(dāng)塑料 環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，舌簧開(kāi)關(guān)管內(nèi)觸點(diǎn)靠近環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，舌簧開(kāi)關(guān)管內(nèi)觸點(diǎn)靠近 塑料極時(shí)閉合，離開(kāi)塑料極時(shí)斷開(kāi)，塑料極時(shí)閉合，離開(kāi)塑料極時(shí)斷開(kāi)， 由此采集到與汽車行駛速度相對(duì)應(yīng)由此采集到與汽車行駛速度相對(duì)應(yīng) 的方

9、波信號(hào)。的方波信號(hào)。 為了減少系統(tǒng)誤差和信號(hào)的干擾，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)量我們就需要在單片實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量我們就需要在單片 機(jī)和測(cè)速傳感器之間加上一個(gè)關(guān)電機(jī)和測(cè)速傳感器之間加上一個(gè)關(guān)電 耦合單元。對(duì)于單片機(jī)我們需要穩(wěn)耦合單元。對(duì)于單片機(jī)我們需要穩(wěn) 定的電壓，所以我們需要電源單元。定的電壓，所以我們需要電源單元。 最后采集的速度與設(shè)定的速度送往最后采集的速度與設(shè)定的速度送往 液晶屏，相比較，超速就需要報(bào)警，液晶屏，相比較，超速就需要報(bào)警， 我們就需要報(bào)警單元。我們就需要報(bào)警單元。 系統(tǒng)總體方框圖 電源單元 電源單元由三端集成穩(wěn)壓器電源單元由三端集成穩(wěn)壓器 W7805W780

10、5組成。三端穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路、組成。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)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。整電路和保護(hù)電路等部分組成。 電容電容C C用來(lái)抵消因輸入線太長(zhǎng)而用來(lái)抵消因輸入線太長(zhǎng)而 產(chǎn)生的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，產(chǎn)生的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩， 連線不長(zhǎng)時(shí)可以不用，容量一般在連線不長(zhǎng)時(shí)可以不用，容量一般在 0.10.10.330.33F F。用來(lái)消除高頻噪聲和改。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)。當(dāng)時(shí)不致引起輸出端產(chǎn)生較大的波動(dòng)。當(dāng)

11、電路的輸入端電路的輸入端u u大于大于5V5V時(shí)，輸出端輸出時(shí)，輸出端輸出 穩(wěn)定的穩(wěn)定的5V5V電壓。電壓。 4.1.2 4.1.2 光電耦合器單元光電耦合器單元 光電耦合器是以光光電耦合器是以光 為媒介，傳輸信號(hào)為媒介，傳輸信號(hào) 的一種電一光一電的一種電一光一電 轉(zhuǎn)換器件，由發(fā)光轉(zhuǎn)換器件，由發(fā)光 源和受光器組成源和受光器組成 4.2 硬件模塊設(shè)計(jì) 測(cè)速傳感器兩個(gè)電刷，測(cè)速傳感器兩個(gè)電刷， 將車輪轉(zhuǎn)過(guò)的頻率將車輪轉(zhuǎn)過(guò)的頻率方波方波 信號(hào)，傳送給光電耦合器，信號(hào)，傳送給光電耦合器， 實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，再將信號(hào)實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，再將信號(hào) 送到單片機(jī)的送到單片機(jī)的P3.5P3.5口，單片口，單片 機(jī)接驅(qū)

12、動(dòng)電壓。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)機(jī)接驅(qū)動(dòng)電壓。實(shí)現(xiàn)單片機(jī) 與測(cè)速傳感器的連接。其主與測(cè)速傳感器的連接。其主 要作用是測(cè)試的速度可以用要作用是測(cè)試的速度可以用 非接觸的方式傳送到單片機(jī)非接觸的方式傳送到單片機(jī) 內(nèi)部，是報(bào)警電路的關(guān)鍵一內(nèi)部，是報(bào)警電路的關(guān)鍵一 步。步。 傳感器 + _ 光電耦 合器 單片機(jī) Vcc P3.5 電源 4.2.2 4.2.2 報(bào)警模塊設(shè)計(jì)報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 當(dāng)速度沒(méi)有超速的時(shí)候，綠燈點(diǎn)亮，不報(bào)警。當(dāng)速度大于設(shè)定速當(dāng)速度沒(méi)有超速的時(shí)候，綠燈點(diǎn)亮，不報(bào)警。當(dāng)速度大于設(shè)定速 度的時(shí)候單片機(jī)就將度的時(shí)候單片機(jī)就將P2.7P2.7，P1.7P1.7口置為高電平，將紅燈點(diǎn)亮，同口置為高電平，將紅燈點(diǎn)

13、亮，同 時(shí)綠燈熄滅。時(shí)綠燈熄滅。P2.7P2.7高電平就將三極管發(fā)射極導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)高電平就將三極管發(fā)射極導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)speakspeak報(bào)警報(bào)警 4.2.3 4.2.3 顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊設(shè)計(jì) 顯示電路由顯示電路由MAX7219芯片完成，芯片完成，MAX7219是一種高集是一種高集 成化的串行輸入成化的串行輸入/輸出的共陰極輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器。每片顯示驅(qū)動(dòng)器。每片 可驅(qū)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)8位位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管。段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管。 SEGASEGG（圖中為（圖中為A到到G）為）為L(zhǎng)ED七段顯示器段驅(qū)七段顯示器段驅(qū) 動(dòng)端，動(dòng)端，SEGDP為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端；為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端；SEGASE

14、GG，DP 驅(qū)動(dòng)顯示器驅(qū)動(dòng)顯示器7段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，一般為段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，一般為40mA左左 右，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入右，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入GND。 DIG7DIG0：8位數(shù)值驅(qū)動(dòng)線。輸出位選信號(hào)，從每個(gè)位數(shù)值驅(qū)動(dòng)線。輸出位選信號(hào)，從每個(gè) LED公共陰極吸入電流，吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)公共陰極吸入電流，吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū) 動(dòng)線。其最大值可達(dá)動(dòng)線。其最大值可達(dá)500 mA，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出 VCC。： 4.2.4 按鍵模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為了能夠自行設(shè)定最高上限速度，故設(shè)計(jì)了按鍵電路，我們選用單片機(jī)的本設(shè)計(jì)為了能夠自行設(shè)定最高上限速度，故設(shè)計(jì)了按鍵電路，我們選