列車測速報警系統(tǒng)

1、天 津 大 學 網(wǎng) 絡 教 育 學 院?？飘厴I(yè)論文題目：列車測速報警系統(tǒng)完成期限：2016年1月8日 至 2016年4月20日學習中心：嘉興專業(yè)名稱：電氣自動化技術學生姓名：計國鋒學生學號：132092433061指導教師：劉斌天津大學網(wǎng)絡教育學院?？飘厴I(yè)論文列車測速報警系統(tǒng)一、引言本次設計一種基于80C51單片機的測速報警系統(tǒng)，實現(xiàn)電動車的速度實時顯示以及超速后的自行報警，并能通過反饋限制行駛速度，及時提醒過往車輛預防超速而出現(xiàn)危險，減少交通事故的發(fā)生，也可以通過限速裝置減少因為剎車失靈而出現(xiàn)的部分事故，以保障駕駛人員的生命財產(chǎn)安全，減少損失。 無論是城市還是鄉(xiāng)村在經(jīng)濟的快速發(fā)展帶動下，電動

2、車數(shù)量越來越多，車速越來越快，這樣對人的安全就會存在很多安全隱患還會造成威脅。正所謂“十次事故九次快” ，可以看出在事故的多發(fā)中最重要的是速度問題，當然隨之可見解決問題的方法最關鍵是要控制車的速度。本設計就是利用單片機實現(xiàn)電動車的超速報警。以及通過限速裝置限制車輛的速度，并將以便管理。二、電路總體設計組成原理設計：（1）總體電路設計要求：系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下：1）、實時顯示電動車的形式速度；2）、利用按鍵調整時間，實時顯示正確的時間；3）、當電動車超過規(guī)定的速度值時，違反情況以數(shù)據(jù)形式保存在串行儲存器中，并發(fā)出聲音報警，并且報警燈閃爍。（2）、系統(tǒng)硬件的總體設計：系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。它

3、采用AT89C51單片機為主控芯片，主要有電源模塊、芯片采集模塊、時鐘模塊、LED顯示模塊、按鍵模塊、報警模塊、AT45DB161B串行儲存器模塊。其中AT89C51主要完成對外圍硬件的控制以及信息處理功能；電源模塊提供5V電源；信號采集模塊TIL113光電耦合器將采集到的高電平轉換為5V脈沖；時鐘脈沖提供LED顯示的實時時間；LED顯示模塊使用74LS273驅動數(shù)碼管實現(xiàn)時間和速度的顯示；按鍵模塊主要用來調整時間；報警模塊實現(xiàn)超速的聲音報警和閃燈警告；反饋限速模塊對速度進行設置并將速度比較并驅動限速裝置進行限速，管理人員可進行取消報警。圖1 系統(tǒng)總體結構框圖三、電路硬件分塊設計（1）、主控模

4、塊：主控模塊主要采用AT89C51單片機，AT89C51是一個低功耗、高性能CMOS 8位單片機，芯片內集成了通過8位中央處理器和ISP F lash儲存單元，可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。（2）、信號采集模塊： 測試電動車轉速傳感器大多使用霍爾傳感器，霍爾傳感器是利用半導體材料的霍爾效應實現(xiàn)的磁電轉換的一種傳感器。，它具有靈敏度高、線性度和穩(wěn)定性好，體積小、重量輕、頻帶寬、動態(tài)特性好，壽命長、耐高溫等特性。其輸出信號為脈沖信號，脈沖信號再通過光電耦合器將其轉換為單片機可采集的5V脈沖信號，如圖2所示。圖2 信號采集模塊圖：（3）、時鐘模塊： 時鐘模塊使用SD2058時鐘芯

5、片, SD2058是一種具有標準IIC 接口的實時時鐘芯片, CPU 可使用該接口通過6位地址尋址來讀寫片內64字節(jié)寄存器的數(shù)據(jù)。SD2058內置單路定時/報警中斷輸出, 內置時鐘精度數(shù)字調整功能, 可以在很寬的范圍內校正時鐘的偏差, 并通過外置的溫度傳感器可設定適應溫度變化的調整值, 實現(xiàn)在寬溫范圍內高精度的計時功能。該芯片是實時時鐘的理想選擇。原理圖如圖3所示：圖3 時鐘模塊圖：（4）、LED顯示模塊： LED顯示模塊使用74LS273驅動8位LED 數(shù)碼管, 用于段碼的傳輸, 74LS138譯碼器控制數(shù)碼管的位選。前6位數(shù)碼管顯示實時時間, 后2位顯示速度值。原理圖如圖4所示。圖4 LE

6、D數(shù)碼管顯示電路圖：（5）、按鍵模塊： 按鍵模塊采用三個獨立按鍵, 實現(xiàn)時間的調整。S2為功能鍵, 通過此鍵來選取要調整的小時、分鐘和秒, 調整完畢后此鍵還有確定功能; S3為增加鍵, 當功能鍵選定后, 按此鍵來增加選定項值; S4鍵用以減小選定項的值。各項功能均通過軟件實現(xiàn), 如圖6所示。圖6 按鍵電路圖：（6）、報警模塊： 采用三極管驅動蜂鳴器, 三極管驅動繼電器并通過繼電器控制LED 警示燈, 原理圖如圖7所示。圖7 報警電路圖：（7）、限速反饋模塊：（8）、電源模塊： 電源模塊選用變壓器, 將220V 交流電壓變換成7􀀁5V 交流電壓, 再利用橋式整流電路, 將交流電

7、壓轉換成直流電壓。通過穩(wěn)壓芯片7805, 將直流電壓穩(wěn)定為+ 5V 的工作電壓。原理圖如圖8所示。圖8 電源模塊四、 系統(tǒng)的軟件設計：本課題的主要思想就是檢測車速以及超速后的自行報警, 并且將車速和時間顯示在七段碼顯示器上。主程序通常包括可編程硬件、輸入、輸出端口和參數(shù)的初始化, 信號采集、速度顯示、超速報警程序; 子程序有鍵盤掃描模塊、時鐘程序模塊和I2C 協(xié)議程序等。鍵盤掃描程序實現(xiàn)對時間的調整; 時鐘程序模塊主要包括時鐘芯片的初始化、時間數(shù)據(jù)的讀取與寫入程序以及實時顯示; I2C 協(xié)議程序主要是實現(xiàn)存儲器與單片機之間數(shù)據(jù)的正確通信。本主程序從整個系統(tǒng)的上電復位開始運行, 然后對各種器件及單片機堆棧和參數(shù)進行初始化。進行信號采集, 顯示車速和時間, 判斷車速是否超速, 如超速則報警并反饋驅動限速裝置限速, 如未超速, 則繼續(xù)測速、顯示。這就是整個電動車速度控制的主程序的設計思想?？傮w軟件流程圖如圖9所示。圖9 軟件框圖五、結束語：本系統(tǒng)采用89S51單片機實現(xiàn)電動車測速報警控制。電路連接簡單方便, 成本低, 功能強。該系統(tǒng)可以顯示車速、設置時間、顯示時間, 還可以將違規(guī)情況以數(shù)據(jù)形式保存在串行存儲器中, 并發(fā)出聲音警報, 同時報警燈閃爍。經(jīng)過多次實驗,