汽车超速报警系统

本科毕业论文（设计）题目汽车超速报警系统院（系）电子工程与电气自动化学院专业电气工程及自动化学生姓名汪浩学号10028083指导教师任林芝职称讲师论文字数8000完成日期:2014年4月26日巢湖学院本科毕业论文(设计)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名：日期：巢湖学院本科毕业论文(设计)使用授权说明本人完全了解巢湖学院有关收集、保留和使用毕业论文(设计)的规定，即：本科生在校期间进行毕业论文(设计)工作的知识产权单位属巢湖学院。学校根据需要，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业论文(设计)被查阅和借阅；学校可以将毕业论文(设计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业，并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业论文(设计)在解密后遵守此规定。本人签名：日期：导师签名：日期：汽车电子超速报警系统摘要近年来，随着汽车工业的不断进步，行驶在道路上的车辆越来越多，交通事故发生的频率也不断增加。众所周知，交通事故的发生大部分是由驾驶员的超速驾驶造成的。研发汽车电子超速报警系统就是为了能够提高汽车运行的安全性，减少交通事故的发生，减少损失，保证驾驶人员的人身安全。本设计从驾驶员自身安全角度出发，设计了一种检测车辆超速的报警系统。该报警系统允许驾驶员通过自带键盘设置本车辆安全行驶的最高速度并通过LED数码管与其驱动芯片实现初显，当车辆处于行驶状态中，通过红外对管采集信号时刻监测机动车辆速度，通过单片机处理数据，最后对现时时速与初设时速进行比对，当发现车辆速度超过驾驶员设置的最高值时，蜂鸣器开始报警，提醒驾驶员减速。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。此设计就是一种基于51单片机对机动车超速行驶情况进行蜂鸣报警和灯光报警的系统。该系统结构简单，可靠性高，操作方便，可广泛应用于摩托车、汽车等机动车辆。关键词：51单片机；汽车超速；红外对管；报警；LED显示AutomotiveelectronicoverspeedalarmsystemAbstractInrecentyears,withtheautomotiveindustrycontinuestoprogress,withtheincreasingnumberofvehiclesontheroad,thefrequencyoftrafficaccidentsareincreasing.Itiswellknownbythemajorityoftrafficaccidentscausedbyspeedingdrivers.Developmentofautomotiveelectronicoverspendalarmsystemistobeabletoimprovethesafetyofthecarrunningandreducetrafficaccidents,reducelossesandensurethesafetyofthedriver.Thisdesignfromtheperspectiveofthedriver'sownsecurity,akindofalarmsystemtodetectspeeding.ThealarmsystemallowsthedrivertosetthevehicleviathekeyboardcomeswithamaximumspeedandsafedrivingthroughitsdigitalLEDdriverchippreviews,whenthevehicleistravelingthestatetomonitorthespeedofmotorvehiclesonthetubebyinfraredsignalacquisitiontimebymicrocontrollerprocessesthedata,andfinallytothecurrentpreliminarydesignspeedandspeedforcomparison,whenthevehiclespeedexceedsthemaximumvaluefoundinthedriversettings,startthealarmbuzzertoalertthedrivertoslowdown.Inthereal-timedetectionandautomaticcontrolofmicrocomputerapplicationsystem,themicrocontrollerisoftenusedasacorecomponent.Thisdesignisasinglechipbasedon51casesofmotorvehiclespeedingbeepalarmsystemalarmsandlights.Thesystemissimple,reliable,easytooperate,canbewidelyusedinmotorcycles,carsandothermotorvehicles.Keywords:51single,carsspeeding,infraredtube,alarm,LEDdisplay21.前言1.1汽车超速报警系统研究目的及背景在当今时代里，随着汽车工业的不断进步,行驶在道路上的车辆越来越多,交通事故发生的频率也不断增加。众所周知，交通事故的发生大部分是由驾驶员的超速驾驶造成的。研发汽车电子超速报警系统就是为了能够提高汽车运行的安全性，减少交通事故的发生，减少损失，保证驾驶人员的人身安全。1.2汽车超速报警系统在国内外的研究现状和发展趋势近年来，国内外许多国家都认识到超速行驶危害性，都加大了对车辆行驶的管制力度，对车辆超速报警进行了大量的研究，以保证车辆安全的行驶。单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。与此同时，汽车电子超速报警装置也在不断发展之中，有许多电子设计者或公司从事这方面的研究，力求能设计出一种普遍使用的汽车超速报警装置。例如广州唯创开发了一款超速报警器，这是一种实时指示车辆的行驶速度，记录超速情况，并通过语音提醒司机安全驾驶的智能电子设备。据悉，法国汽车制造和营销委员会与法国标致雪铁龙汽车集团和雷诺汽车公司近日联合向用户推出三种汽车限速装置。据报道这三种装置中，最简单的一种是“超速报警器”。如果安装上这种装置的汽车当行驶速度超过限定车速时，报警器就会发出声响警报，同时有指示灯闪烁，以警示司机减速。1.3汽车超速报警系统的主要内容我们从驾驶员自身角度出发，设计的该系统可通过传感器时刻监测机动车辆，并通过LED显示车辆的实际车速和用户设置的安全参数。当车辆速度超过驾驶员设置的最高速度时，蜂鸣器开始报警，警告灯点亮，提醒驾驶员减速。2.汽车超速报警系统设计方案的选择2.1设计要求我们要求设计了一个单片机数字显示车速的超速报警系统,输出当前车辆的速度,当车速到达设定的限速值时声光报警提醒司机放慢速度,确保司机和行人的安全。首先要进行系统的总体方案设计，在设计中一般应考虑以下几点：（一）遵循从整体到局部的设计理念。在设计过程中，应遵循从整体到局部的设计原则，把复杂、难处理的问题分解成为若干个较为简单、容易处理的问题，及将整体模块化，再分别加以解决。（二）经济性方面的要求。为了得到较高的性价比，所以在满足性能指标的前提下，应该尽可能的采用简单的方案，因为方案简单就意味着所用的元器件相对较少，可靠性相对较高，而且也相对较为经济。（三）可靠性方面的要求。所谓可靠性就是指该产品在所规定的条件下和规定的时间内可以完成规定功能的能力。可靠性指标除了可用完成功能的概率来表示外，还可以用故障率、失效率或平均寿命等来表示。（四）操作和维护方面的要求。在车速超速报警系统的硬件和软件设计时，应考虑该系统操作要方便，要尽可能的降低对操作人员的专业知识的要求，即不需要专门训练就能掌握系统的使用方法，而且对其维护方便。2.2方案选择方案一：采用车载GPS系统，可以提供车辆的位置信息和车速信息，但价格较为昂贵，不符合我们的设计要求。方案二：采用模拟电路的方法，通过积分器得到电压，然后使用比较器来控制报警输出。这种方法其原理简单，易于实现，但测量精度会比较粗糙，不能精-3-确地设置速度，在电子元件的使用方面用的元器件较多,尤其是在放大器和比较器上,不能达到一个好的测量精度的控制要求,且不便于维护。方案三：采用嵌入式车载限速装置，在汽车设计时就已经考虑到并在汽车制造时将其嵌入整个车的电子控制系统中。传感器将车速转化为脉冲信号，并送给单片机，单片机将记录输入大的脉冲信号，并通过一系列转换将信号转化为对应的速度值。该方案运用51单片机技术实现汽车超速报警，系统的电路较为简单，使用元器件较少，维护也方便，性价比较高，具有较为广阔的市场。23.汽车超速报警系统硬件设计该设计系统总框图如下图所示。图3.1超速报警系统总框图该汽车超速报警器的硬件部分设计将利用红外对管采集的脉冲信号，信号送入单片机由单片机记数，记数满后与单片机内部设定值进行比较，如果超过了预设值判断为汽车超速，蜂鸣器与灯光闪烁报警提示。系统以AT89C5l单片机为核心，由信号采集单元、时钟电路单元、复位单元、按键设速单元、速度显示单元和声光报警单元组成。3.1测速传感器的构建3.1.1测速传感器的选择转子转速的测量方法有很多，但大多数比较复杂。目前，测量转速的方法主要有四种类型：机械式、电磁式、光电式和激光式。其中电磁式超速报警系统是由电磁传感器和安装与轴上的齿盘构成，主转轴转动带动齿盘的旋转，当齿牙通过传感器时会引起电路磁阻变化，经过放大整形后形成脉冲波，通过对脉冲的处理得到转速值。由于受齿盘加工的精度、齿牙之间最小分辨间隔、电路的最大计数频率等限制，测量精度不能得到保证。本设计方案以传统的电磁式系统为基础，研制一种使用红外发射--接受技术的转速测量电路单元。信号处理AT89C51单片机声光报警单元速度显示单元按键单元红外对管采集信号汽车电子超速报警系统-4-33.1.2测速传感器的工作原理（1）信号采集单元与单片机连接图3.2传感器与单片机连接(2)测速系统总体的结构图3.3测速单元主体结构测速系统总体结构如图3.3所示，主要由红外测速传感器电路(由红外发射与接收电路及齿盘构成)、信号处理电路、单片机以及数字显示部分组成。电路中选用红外光敏二极管作为受光元器件，它与红外发光二极管一起构成红外发射-接收对管，红外光敏二极管在电路中是处于反向工作状态的。当无光线照射时，红外光敏二极管处于截止状态，其反向电阻很大，反向电流(暗电流)很小。随着光照的增强，红外光敏二极管处于导通状态，其反向电阻随之减小，反向电流(光电流)增大，其光电流与光照强度之间呈线性关系。测速系统工作过程如下：当齿盘转动时，由于轮齿的遮挡，红外发射管与红外接收管之间的红外线光路会时断时续，信号处理电路将此变化的光信号转变为电脉冲信号，一个脉冲信号即表示齿盘转过了一个齿。单片机对这些脉冲进行计数，同时通过其内部计时器对接收一定数目的脉冲进行计时，利用脉冲数目及所用时间就可以计算出齿盘的转速，最后通过数字显示单元将实际转速显示出来。(3)信号处理单元光电对管反相器51单片机VccP3.5电源4LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。每一组运算放大器可用图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；