汽车车速检测系统设计

目录摘要……………………………………………………………………………………………1关键词…………………………………………………………………………………………1Abstract………………………………………………………………………………………1Keywords……………………………………………………………………………………1引言……………………………………………………………………………………………21论文综述……………………………………………………………………………………21.1车速检测系统的背景和意义……………………………………………………………21.2车速检测系统的发展前景………………………………………………………………32车速检测系统的设计思路…………………………………………………………………33系统单元模块选型…………………………………………………………………………33.1传感器选择………………………………………………………………………………33.2单片机选型………………………………………………………………………………43.3显示模块的选型…………………………………………………………………………43.4报警电路选择……………………………………………………………………………53.5程序语言的选择…………………………………………………………………………54系统硬件设计………………………………………………………………………………64.1AT89C51主控电路………………………………………………………………………64.1.1AT89C51的管脚说明…………………………………………………………………64.1.2复位电路………………………………………………………………………………74.1.3晶振电路………………………………………………………………………………84.1.4存储器AT24CO2………………………………………………………………………94.2传感器电路模块介绍……………………………………………………………………94.2.1霍尔式车速传感器…………………………………………………………………104.2.2霍尔传感器的特性…………………………………………………………………114.2.3霍尔传感器引脚说明………………………………………………………………124.2.4霍尔传感器车速测量原理…………………………………………………………124.2.5霍尔传感器的转速测量方法………………………………………………………124.2.6霍尔传感器设计电路………………………………………………………………124.3显示模块的介绍………………………………………………………………………134.3.1LED数码管介绍………………………………………………………………………134.3.2LED数码管特性………………………………………………………………………134.3.374HC573作用…………………………………………………………………………1344.3.4显示电路……………………………………………………………………………134.4DM74LS14工作原理……………………………………………………………………174.4.1信号处理电路设计…………………………………………………………………174.5硬件总体设计…………………………………………………………………………175软件设计…………………………………………………………………………………196总结………………………………………………………………………………………19参考文献……………………………………………………………………………………20附录A…………………………………………………………………………………………21附录B…………………………………………………………………………………………22致谢…………………………………………………………………………………………29汽车车速检测系统设计1汽车车速检测系统设计摘要;本次论文设计的是以AT89C51为核心，使用霍尔传感器CS3020测速，并于数码管上显示，当超速时具有语音警报功能的车速检测系统。论文简单的介绍了霍尔元件的原理及应用，AT89C51单片机在系统中应用，分析了系统部分的硬件和软件的实现以及个单元硬件模块的选择。该系统采用霍尔元件非接触式车速传感器代替软轴传动，使车速表的安装位置不受距离的限制。该系统安装简单显示直观且价格便宜，因此具有良好的发展前景和市场价值。关键词:单片机；霍尔传感器；数码显示；语音报警TheDesignOfVehiclespeeddetectionAbstract：Inthispaper,thevehiclespeeddetectionsystemusingtheAT89C51asthecore.Inthispaperthedesignisspeeddetectionsystemwithvoicealarmfunctionwhenthespeedlimit.ThesystemusesHall-sensorCS3020tomeasurespeedwiththeAT89C51asthecore.ThispapersimplyintroducestheprincipleandadhibitionofhallelementandtheapplicationoftheSCMAT89C51inthissystem,analyzedthepartsofthesystemhardwareandsoftwareimplementationaswellasthechoiceofaunitofhardwaremodule.ThissystemuseHall-elementnon-contactspeedsensorinsteadofsoftshafttransmission,thatmakestheinstallationpositionofthespeedtablenotrestrictedbydistance.Thesystemiseasytoinstalldisplayintuitiveandcheaperprices,soithasgooddevelopmentprospectsandmarketvalue.Keywords：Single-chipmicrocomputer；Hall-sensor；Digitaldisplay；Voicealarm引言如今汽车已经得到普及，高速公路上屡屡出现因汽车超速而引发的交通事故，汽车的安全性和人性化越来越受到人们的重视。以往传统的接触式传感器，采用电位计原理，电刷与电阻基体的摩擦极易导致触点磨损、电阻基体磨损，影响位置传感器的输出特性和使用寿命。然而传统接触式传感器的以上缺点使得人们对其安全性产生了疑问。传感2器作为汽车电子控制系统的信息反馈，其性能高低直接影响到汽车控制系统的稳定性和可靠性。所以非接触式传感器替代电位计式传感器代表着技术进步的发展方向。近几年来霍尔技术的快速发展，其抗电磁干扰能力和抗温漂能力大大提高，价格也逐步下降。霍尔式位置传感器取代电位计式成了大势所趋。目前已得到了广泛应用特别是在其测速方面。霍尔器件有许多优点。它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHz)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀[1]。因此霍尔元件适合应用于汽车车速的检测中。汽车上所使用的控制系统从功能上可分为传感器单元、控制单元和执行单元部分。其中传感器单元体现的是汽车智能化技术的高低，有其独特的重要地位。对于传感器监测而言，汽车工况要求监视控制参数有很多都是非电量常数，因此汽车传感器被称为汽车控制系统的“眼睛”。传感器质量的好坏势必会对汽车各部位各组件监测和控制的质量产生直接影响，进而汽车的整体性能也将会有一定影响。如今霍尔型车速传感器已成为现代汽车控制系统的重要组成部分，对于这类车速传感器的特性进行测试和研究成为测试领域的又一重要研究方向。本系统简单说明了霍尔型车速传感器和测试系统的组成、结构原理和测试的方法，进而成功地研制了车速传感器测速系统，本系统是利用霍尔型车速传感器来研制与开发的。1论文综述1.1车速检测系统的背景和意义传统的机械式车速测量通过旋转磁场作用于转动盘，让转动盘和车速表指针一同发生同向偏转。而当电磁转矩和弹簧产生的阻力矩互相平衡的时候，指针的偏转就会停留在某一角度。使指针偏转角与车速成正比，所以可用来表示其车速。机械式汽车车速检测系统具有明显的缺陷。因为表盘指针偏转角度与软轴的转动时所产生的磁力成正比，当转速较低的时候，所具有的磁力较小，使得随转速变化波动较大。所以低速的时候车速表指针的摆动较为剧烈、其测量和显示的精度通常不高。如果车辆的发动机采用的是后置式的，需要让车速表指针的偏转动力从变速箱经过软轴等传到驾驶室，此时软轴必然需要布置得很长，此时要将这种长度较长的转动软轴在结构上布置合理，将会是件很困难的事情。如今电子式测速测量系统更加智能，车速测量系统的功能也更加人性化，速度的显示更加直观功能也更加丰富，加上了里程累计、超速提醒等功能。当今用于测速的方法有很多，其中使用得多的有激光检测技术、红外检测技术、超声检测技术、视频检测技术、雷达检测、感应线圈检测和磁传感器检测技术。目前用于测速的传感器大多使用光电测速传感器，但是由于光电传感器极易受到外界光源的影响，使其误差存在甚至失去意义。霍尔传感器由于其发展速度快、稳定性强和操作方便，还可以通过增加钢磁个数使其准确度加强。目前越来越广泛的运用于车速测速系统中并得到大众的肯定。本论文设计的汽车测速系统是为了降低高速上车辆超速造成的交通事故,同时能将测得的车速实时显示,并自动判断是否超速。汽车车速检测系统设计31.2车速检测系统的发展前景随着汽车技术和电子计算机技术的发展以及现代先进制造技术、电子技术和计算机技术在现代汽车上的广泛应用，现代汽车的机构日趋复杂，各种功能装置也不断增多，各种信息不断增加，汽车车速已经成为汽车信息中心。新的技术快速发展，促使各生产商家积极进行新型汽车车速仪表的研究开发和大量生产。以往的车速检测一般都是软轴转动带动的误差大且不易实现，因此霍尔传感器的出现与发展，很快的应用于各种测速系统中，而且已有较成熟的技术在系统的设计和应用中可供参考。本次设计的汽车测速检测系统具有实时检测显示速度功能，当超速时还具有自报警功能，而且可以通过手动看里程。本次设计的汽车测速检测系统就是利用霍尔传感器进行测速，其结构简单、测速准确、稳定性高、使用寿命长具有良好的发展前景。2车速检测系统的设计思路本款汽车车速检测系统是利用霍尔传感器来实现测速的主要用于高速公路汽车行驶超速报警。当霍尔传感器采集到信号并将其放大，通过波形变换与整形传入到单片机P3.2口，单片机根据所写程序判断是否超速（超速标准为120公里每小时），如果超速通过P3.3口将信号传输给蜂鸣器，此时蜂鸣器发出响声。单片机还会根据传感器传入的信号在LED数码管实时显示速度，当想要知道所走里程可按一下按钮，此时LED数码管上将会显示出里程，长按时消除里程,当离手时又变回速度显示。上电时本汽车测速系统会自动复位。本次设计系统的流程图如图2-1。3系统单元模块选型3.1传感器选择目前测速传感器用得比较广泛的有光电测速传感器和霍尔测速传感器。光电测速传感器开孔圆盘的转轴与转轴相连接，光源的光通过开孔盘的孔和缝隙反射到光敏元件上，开孔盘随旋转体转一周，光敏元件上照到光的次数等于盘上的开孔数从而测出旋转体旋转速度[2]。灵敏度较高，但容易受外界光源影响。利用霍尔元件测转速时，其内部拥有稳压电路，霍尔电势发生器，放大器，施密特触发器以及输出电路，其输出的电平和TTL电平互相兼容。在待测的旋转体转轴上安装一个圆盘，在圆盘上安装几对小钢磁，如果小钢磁数量越多其分辨率也将越高。霍尔元件安装于小钢磁附近并固定好，直到旋转体以角速度W旋转的时，如果一