基于單片機的汽車智能速度限制器的研究畢業(yè)論文

1、 編號: 畢業(yè)論文(設(shè)計)題 目 基于單片機的汽車智能速度限制器的研究 指導(dǎo)教師 王 鵬 學(xué)生姓名 許文夢 學(xué) 號 9 專 業(yè) 自動化 教學(xué)單位 德州學(xué)院機電工程系 （蓋章） 二OO九年五月十二日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書 2008年12月20日院（系）機電工程系專業(yè)自動化姓 名許文夢學(xué)號9論文（設(shè)計）題目基于單片機的汽車智能速度限制器的研究一、選題目的和意義選題的目的：汽車智能速度限制器的功用是在某些特殊路段或行駛條件下對車速進行強制限制，防止因車速過高造成事故，從而保障駕駛員的安全。使人和車在意外的情況下都能受到很好的保護。選題的意義；隨著社會的發(fā)展，汽車的擁有量越來越多，它給人們

2、的工作和生活帶來了非常大的便利，但在使用中也給人們帶來了自身安全的很多問題。許多數(shù)據(jù)證明了速度與安全的必然關(guān)系。大量的交通事故統(tǒng)計表明，死亡事故中有50是由于超速行駛引起的。所謂超速行駛是指在一定道路上行駛的汽車，超過了該段道路所規(guī)定的行駛速度。超速行駛對行車安全主要危害有增加了事故發(fā)生的機會，加大事故的嚴(yán)重程度，影響車輛的安全性能。因此，對汽車行駛速度的限制是直接關(guān)系到人們身心健康的大事，有廣泛的社會效益和長遠(yuǎn)的經(jīng)濟效益。二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢單片機自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速。單片機體積小，重量輕，抗干擾能力強，

3、環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較容易。 隨著近幾年社會的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，汽車變得越來越普遍。隨之而來的汽車事故也隨之增加。 通過對汽車智能速度限制器的研究，我們將有效的降低交通事故的發(fā)生率，減少因交通事故而造成的死亡率。同時，對于該系統(tǒng)的研究也為智能化交通奠定了基礎(chǔ)。因此現(xiàn)在進行該課題的研究具有很強的現(xiàn)實意義。 三、課題設(shè)計方案 主要說明：研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容、觀點及擬采取的研究途徑和方法。研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容：主要研究汽車在行駛過程中速度的限制。主要進行汽車行駛時速度的測量，汽車行駛的實際速度與行駛的極限速度的比較，超速行駛時報警，以及在汽車長期超速狀

4、態(tài)下進行強制降速等幾個模塊的設(shè)計。研究（設(shè)計）的基本觀點：由于汽車超速而造成的交通事故以及由此引發(fā)的死亡率較高，因此在汽車上安裝測速器，在汽車超速時進行提醒及降速是可行的，并且會取得喜人的成果。研究（設(shè)計）的研究途徑：（1）設(shè)計并實現(xiàn)汽車駛時速度的測量。 （2）設(shè)計并實現(xiàn)汽車行駛的實際速度與行駛的極限速度的比較。 （3）設(shè)計并實現(xiàn)汽車的報警功能。 （4）設(shè)計并實現(xiàn)汽車的自動控制。四、計劃進度安排 主要說明：起止時間及分階段的進度要求。起止時間：2008年12月至2009年5月10日進度安排：（1）2008.12.01至2008.12.31 收集、閱讀、分析資料和參考文獻，理清思路，同時完成開題

5、報告書。（2）2009.01.01至2009.01.20 設(shè)計論文的大體輪廓，草擬樣稿。（3）2009.01.21至2009.03.01 進一步收集、分析資料，進行整體設(shè)計確立，完成論文的初步設(shè)計，同時完成設(shè)計中期檢查表。（4）2009.03.02至2009.03.12 基本完成設(shè)計工作，交由老師審閱。 （5）2009.03.13至2009.04.05 根據(jù)導(dǎo)師提出的論文修改和完善意見，對論文做進一步的充實、修改和完善。（6）2009.04.06至2009.05.01 根據(jù)導(dǎo)師提出的定稿意見做最后的完善，檢查論文的格式和文字等細(xì)節(jié)，按照論文的同意格式排版并將最終的論文定稿打印、裝訂。（7）20

6、09.05.02至2009.05.12 準(zhǔn)備答辯。五、主要參考文獻（只列出最重要的56種）1 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用M.高等教育出版社,2003.1001152 白鵬,張洪濤.國外汽車事故分析與碰撞傷害J.汽車與安全,1991.2742 3 何希才,薛永毅.傳感器及其應(yīng)用實例M.北京:機械工業(yè)版社,2004.4364 4 陳超,鄔春學(xué),蘇玉容.汽車遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)M.長江大學(xué)學(xué)報,2006.（3）5 厲玉鳴,馬召坤,王晶.自動控制原理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.40556 王幸之.單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)版社,2000.514指導(dǎo)教師意見及建議：簽名

7、： 年 月 日教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： 組長簽名： 年 月 日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表院(系)：機電工程系 專業(yè)： 自動化 2009年02 月 20 日畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：基于單片機的汽車智能速度限制器的研究學(xué)生姓名許 文 夢學(xué) 號9指導(dǎo)教師王 鵬職 稱助教計劃完成時間：2009年5月01日畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度計劃：2008.12.01-2008.12.16 進行課題的搜集資料。2008.12.17-2008.12.30 完成開題報告。2009.01.01-2009.02.28 初步完成論文或設(shè)計，寫出論文初稿， 指導(dǎo)教師審查和修改后繼續(xù)完善。2009.03.01-2009.0

8、5.01 進一步完善，完成整個設(shè)計。2009.05.02-2009.05.12 準(zhǔn)備答辯。完成情況：到現(xiàn)在為止，我通過收集、閱讀、分析資料完成了開題報告、任務(wù)書等的撰寫，參考文獻已經(jīng)搜集齊備，設(shè)計的整體方案已經(jīng)確定。論文正文已經(jīng)進入起始階段，我相信只要努力，自己一定能按時完成畢業(yè)論文的撰寫。指導(dǎo)教師評議（指出優(yōu)點和不足，如有其它建議，可另附頁） 簽 名： 年 月 日備 注：目 錄摘 要11 引言12汽車速度限制器研究的意義12.1汽車速度之說法22.2汽車速度之現(xiàn)象22.3汽車限速器的效果33 系統(tǒng)原理33.1速度的測量與計算43.2 速度的比較53.3 超速報警53.4 強制減速64系統(tǒng)采用

9、元件的介紹64.1單片機64.2霍爾傳感器94.3報警器105系統(tǒng)的硬件連接圖116系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)147系統(tǒng)的抗干擾措施177.1干擾的分類177.2常用的抗干擾技術(shù)178結(jié)束語18參考文獻19謝 辭20基于單片機的汽車智能速度限制器的研究許文夢（德州學(xué)院機電工程系，山東德州 ）摘 要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用1。在日常生活中，如果在速度控制方面做不好，道路行駛還是無法保障安全。汽車智能速度限制器的使用，最大限度的控制了汽車在特殊情況下對速度的調(diào)整，

10、對于減少交通事故有明顯效果。本系統(tǒng)由80C51單片機系統(tǒng)、霍爾效應(yīng)傳感器、報警器等組成。關(guān)鍵詞：單片機，汽車，速度，自動控制 1 引言隨著近幾年社會的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，汽車變得越來越普遍。由于汽車工業(yè)和高速公路建設(shè)的發(fā)展，道路交通事故在人類安全事故中所占比例越來越大，每年由于各種交通事故造成的人員傷亡數(shù)目驚人。人們在享受速度所帶來的高效率的同時，卻要面對安全的巨大陰影。俗話說“十次事故九次快”，汽車工業(yè)雖然經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展，但汽車速度的控制技術(shù)始終是最重要的問題。自動控制的應(yīng)用在過去來講，主要以定值控制為主，隨著控制向集中化發(fā)展，定值控制與隨動控制的區(qū)別越來越模糊，這有助于

11、對系統(tǒng)運行的深入理解，具有一定的通用性和普遍意義2。通過對汽車智能速度限制器的研究，我們將有效的降低交通事故的發(fā)生率，減少因交通事故而造成的死亡率。本論文以轎車為對象,分析汽車在高速公路行駛過程中的速度的限制。2 汽車速度限制器研究的意義隨著道路交通建設(shè)的加快，高速公路網(wǎng)絡(luò)遍布。為了治理超速，國家制定了嚴(yán)格的法律法規(guī)，但是超速現(xiàn)象還是屢禁不止。在目前階段，降低汽車的最高時速幾乎不太現(xiàn)實，而限速是交通法明確規(guī)定的。除了中國，超速和限速也是其他許多國家汽車行業(yè)和交通運輸面臨的重大問題，除了交管部門在道路上采取了各種各樣的限速設(shè)施和方法外，汽車企業(yè)也在行車限速保障駕駛員安全方面做出了很多努力，其中最

12、為突出的就是汽車限速器。專家提示，這種類似于報警提示的主觀限速裝置要比目前國內(nèi)市場流行的超速探頭電子狗更加安全。高速公路限速行駛是必須的，也是國際上通行的作法，我國之所以對小型汽車最高限速為160千米小時，是考慮了諸如道路性能，車輛機械性能、氣候特點、駕駛員的生理特性等眾多因素，是在既保證駕駛員安全，又保證充分利用道路資源的基礎(chǔ)上制定的，因而是科學(xué)的、合理的。所有高速公路的限速，都是根據(jù)國家頒布的“高速公路設(shè)計規(guī)范”嚴(yán)格執(zhí)行的，“規(guī)范”中根據(jù)路段是否屬山區(qū)、隧道以及轉(zhuǎn)彎半徑、坡度等，都限定了最高時速，當(dāng)然最低時速與最高時速之間的空間還是比較大的，公路管理部門可根據(jù)實際情況再進行調(diào)整。此外，還要

13、考慮該高速公路的已使用年限、道路地形條件、當(dāng)?shù)貧夂驐l件等諸多因素。限速多少是在設(shè)計高速公路時就定下的，這是設(shè)計師在設(shè)計高速公路時，參考公路地段和寬窄等因素設(shè)定的。而最后路面的限速標(biāo)志是多少，則要由交通部門或者高速路的業(yè)主單位與交警部門協(xié)商后確定。 所謂車載限速器，分為兩種，一種是在車輛超速時發(fā)出語音警報，提醒駕駛者超速行駛應(yīng)立即減速，比如有的中文語音限速器就十分人性化，在車輛行駛超過160千米小時的時速后，車輛會自動報警。另一種限速器是在車輛超過限定速度后，通過車載電腦發(fā)出指令，強制降低車輛行駛速度3。而這第二種限速器目前在國產(chǎn)車型中還未有安裝。2.1汽車速度之說法所謂超速行駛是指在一定道路上

14、行駛的汽車，超過了該段道路所規(guī)定的行駛速度4。大量的交通事故統(tǒng)計表明，死亡事故中有50是由于超速行駛引起的。并且超速行駛違章隨著道路交通條件的改善而不斷增多。超速行駛對行車安全為什么有這么大影響呢？歸納有以下幾個方面：（1） 增加了縱向碰撞的可能性。超速行駛的車輛往往是緊跟其他車輛行駛，在當(dāng)前車采取緊急制動時，后車很容易因距離過近而引發(fā)追尾事故。（2） 增加了翻車的可能性。車速過快，當(dāng)車轉(zhuǎn)向時，離心力增加，打輪稍急，必定翻車。（3） 影響駕駛員的判斷能力。速度越快，反應(yīng)時間越短，常聽到駕駛員說：“我還沒反應(yīng)呢，事故就發(fā)生了。”（4） 增大事故后果的嚴(yán)重性，高速公路上發(fā)生事故，后果比普通公路嚴(yán)重

15、得多，這是車速過快造成的，速度越快，沖擊力越大，這是人所共知的。2.2汽車速度之現(xiàn)象在目前社會，超速行駛是一個普遍的現(xiàn)象。一項網(wǎng)上調(diào)查表明，70的被調(diào)查者有過超速行駛行為，并且在高速公路上的超速行為占到一半以上。超速行駛屬于重大違章，許多數(shù)據(jù)證明了速度與安全的必然關(guān)系，但是這么多人為什么置生死于不顧而逞一時之快呢？首先，對于汽車駕駛員來講，對超速行駛帶來的危害認(rèn)識不夠據(jù)了解；此外，汽車的限速值與汽車本身的最高時速差距較大5。例如：在北京，限速最高的機場高速路為120公里小時，而我們的轎車從一出廠時最高時速都能達到200至240公里小時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過法定的最高限速，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實際行駛的速度。 2.3

16、汽車限速器的效果根據(jù)來自英國倫敦交通部門的研究顯示，私人汽車安裝這種裝置后，發(fā)生撞車事故的幾率將會下降19。而中國每年有數(shù)十萬起交通事故發(fā)生。如果汽車限速器能夠在國產(chǎn)車中普及，勢必會降低國內(nèi)交通事故發(fā)生率，從而挽回不必要的財產(chǎn)和生命損失。如果國內(nèi)汽車政策能夠給汽車限速器提供某些利好政策，汽車企業(yè)也會大力投入限速器的研發(fā)和安裝，畢竟，同適應(yīng)消費稅等政策相比，汽車企業(yè)更愿意在實在的研發(fā)領(lǐng)域提升產(chǎn)品性能。而且，同近期在國內(nèi)市場上熱銷的電子狗產(chǎn)品相比，汽車限速器更具有主動規(guī)避事故的優(yōu)勢6。電子狗只是在接近超速測試探頭時才提醒車主減速，這種類似“反偵察”的車載電子設(shè)備，大大增加了發(fā)生事故的隱患，如果汽車

17、企業(yè)能夠大力普及車載限速器，也就不會給電子狗這種危險產(chǎn)品留下生存空間，從而保護了消費者。3系統(tǒng)原理本論文是基于單片機系統(tǒng)的設(shè)計，在系統(tǒng)中，首先要對汽車的行駛速度進行測量與計算，其次對汽車行駛的實際速度與行駛的極限速度進行比較，再次若汽車超速行駛則報警，最后在汽車長期超速狀態(tài)下進行強制降速等幾個模塊的設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)的特點，我們采用80C51單片機，霍爾效應(yīng)傳感器，音樂報警器等元件。以轎車為對象,分析汽車在高速公路行駛過程中的速度的限制。設(shè)轎車的車輪直徑為40厘米，高速公路上轎車的最高行駛速度為160千米/小時。系統(tǒng)工作流程如下：單片機不斷接收霍爾傳感器的數(shù)據(jù)，計算與比較當(dāng)前車速。如果超速則使用音

18、樂報警，若超速5s后仍未降速至最高行駛速度以下則發(fā)出控制信號切斷供油。汽車切斷供油后車速會降低，當(dāng)?shù)陀谙匏僦禃r恢復(fù)供油。這樣，汽車最多超速5s就會減速到正常速度。工作流程圖如圖1所示。初始化開始讀取存儲器限速值計算行駛速度保持噴油計數(shù)器清零是否超速5S？保持噴油關(guān)閉語音報警計數(shù)器清零切斷噴油是否 超速？YNNY語音報警圖1 工作流程圖3.1速度的測量與計算目前科研生產(chǎn)中采用的速度測量方法可分為：直接測量法和間接測量法兩大類7。直接測量法是通過某種測量原理或效應(yīng)直接獲得速度量，如多普勒測速儀、空間濾波測速等。這種方法的最大優(yōu)點是反應(yīng)快、可測量瞬時速度，但設(shè)備成本高，且受到大氣物理環(huán)境的限制。間接

19、測量法是測量目標(biāo)的移動距離和時間，通過計算得到速度量，如光電測速、光柵測速、磁柵測速和圖像測速等，用于測量小型彈丸的天幕法和光幕法測速系統(tǒng)、用于車輛測速的激光測速儀，以及用于生產(chǎn)流水線上的光電脈沖測速方法。根據(jù)本系統(tǒng)的特點，我們采用霍爾效應(yīng)傳感器來測量汽車的行駛速度?；魻栃?yīng)傳感器在汽車應(yīng)用中是十分特殊的，這主要是由于變速器周圍空間位置沖突，霍爾效應(yīng)傳感器是固體傳感器，它們主要應(yīng)用在曲軸轉(zhuǎn)角和凸輪軸位置上，用于開關(guān)點火和燃油噴射電路觸發(fā)，它還應(yīng)用在其它需要控制轉(zhuǎn)動部件的位置和速度控制電腦電路中?；魻栃?yīng)傳感器，是由一個幾乎完全閉合的包含永久磁鐵和磁極部分的磁路組成8。一個軟磁鐵葉片轉(zhuǎn)子穿過磁鐵

20、和磁極間的氣隙，在葉片轉(zhuǎn)子上的窗口允許磁場不受影響的穿過并到達霍爾效應(yīng)傳感器，而沒有窗口的部分則中斷磁場，因此，葉片轉(zhuǎn)子窗口的作用是開關(guān)磁場，使霍爾效應(yīng)象開關(guān)一樣地打開或關(guān)閉，這就是一些汽車廠商將霍爾效應(yīng)傳感器和其它類似電子設(shè)備稱為霍爾開關(guān)的原因，該組件實際上是一個開關(guān)設(shè)備，而它的關(guān)鍵功能部件是霍爾效應(yīng)傳感器。將一排磁性圓盤固定裝在車輪主軸上。圓盤邊緣等距離用對氧樹脂粘貼塊狀磁鋼，磁鋼采用永久磁鐵分割成的磁力較強的小磁塊。通過霍爾元件感磁面的磁場強度就會發(fā)生變化。主軸轉(zhuǎn)動，磁塊靠近霍爾元件處于磁塊之間時，輸出高電平。從而使得在車輪轉(zhuǎn)動過程中，霍爾元件集成電路輸出連續(xù)脈沖信號。 單片機外部中斷0

21、端口接于霍爾傳感器的輸出端。主軸轉(zhuǎn)動時開啟外部中斷口和計數(shù)器。主軸每轉(zhuǎn)一圈將產(chǎn)生一次中斷請求信號申請中斷。單片機對在1秒內(nèi)計數(shù)的值進行處理，轉(zhuǎn)換成每小時的車速。具體計算如下： 設(shè)單片機每秒計數(shù)到N個值即N(r/s)。小汽車車輪直徑40厘米，則每小時車速值為：0.0004N3600（千米）。使用霍爾傳感器測量汽車行駛過程中的速度已在測量系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，具有良好的使用效果，具有實現(xiàn)成本低、可靠性好、精度良好的優(yōu)點。3.2速度的比較 使用霍爾傳感器測量汽車的轉(zhuǎn)速，進行汽車速度的比較9。由公式： 0.0004Nmax3600=160千米/小時,計算得轎車在高速公路上行駛時1秒時間內(nèi)的最高轉(zhuǎn)速Nmax

22、=35(r/s)。假設(shè)汽車在行駛過程中的1秒時間內(nèi)的轉(zhuǎn)速為N，高速公路的最高轉(zhuǎn)速為35(r/s)。將汽車的實際行駛轉(zhuǎn)速N與最高轉(zhuǎn)速進行比較。若N35，則表明汽車的行駛速度正常，不屬超速行駛。若N或35，表明汽車在超速行駛，應(yīng)立即降低速度。3.3超速報警當(dāng)檢測到汽車超速行駛時，要及時的進行音樂報警，以免造成交通事故。 在汽車速度大于最高行駛速度時，單片機P1.7腳輸出高電平觸發(fā)語音電路發(fā)出報警提示，警告司機汽車的速度已經(jīng)過快，提醒他降低速度。 音樂報警器對自動駕駛顯得極為重要。它可以發(fā)出各種悅耳的音樂，進一步提醒超速行駛的司機，避免交通事故的發(fā)生，大力減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯誤，對于提高交通安全

23、起到重要作用10。3.4強制減速單片機的P1.7腳和P1.6腳分別控制音樂報警電路和油路控制電路。若音樂報警仍不能引起司機的注意，在汽車超速行駛5秒后，則要進行強制減速，以保證司機的人身安全。由于超速行駛的危害性極大，且交通事故的發(fā)生極快，另外，考慮駕駛員的反應(yīng)速度以及減速時間，因此，設(shè)定5秒超速后強制減速。在執(zhí)行超速處理操作過程中，當(dāng)車速大于限速值時，P1.7腳輸出高電平觸發(fā)語音電路發(fā)出報警提示。程序設(shè)計了5s超速延時，當(dāng)音樂報警提示5s后仍然超速，則單片機P1.6腳輸出低電平到油路控制繼電器11。油路控制繼電器控制汽車噴油嘴供電電路開關(guān)：單片機的P1.6腳輸出高電平控制油路控制繼電器接通，

24、汽車噴油嘴供電電路可以保持正常供電；P1.6腳輸出低電平控制油路控制繼電器斷開，切斷汽車噴油嘴供電電路工作，從而達到限速的目的。4系統(tǒng)采用元件的介紹4.1單片機4.1.1單片機的特點與應(yīng)用（1） 小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。它能方便地組裝各種智能式測控設(shè)備及各種智能儀表。（2） 可靠性高、適應(yīng)的溫度范圍寬。單片機芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其它機種無法比擬的。（3） 易擴展、控制功能強。很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。指令系統(tǒng)中有豐富的邏輯控制功能指令。（4） 可以方便地組成多機和分布式計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多機和分布式控制。（5） 低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜

25、式產(chǎn)品。4.1.2 80C51單片機的組成及結(jié)構(gòu)圖2為80C51單片機的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括中央處理器（CPU）、256個內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）、4KB內(nèi)部程序存儲器（內(nèi)部ROM）、2個16位的定時器/計數(shù)器、4個8位的并行I/O口、1個全雙工的可編程串行口、中斷系統(tǒng)、時鐘電路。外時鐘源 振蕩器和時序OSC 外部事件計數(shù)216位定時器/計數(shù)器S 數(shù)據(jù)存儲器2256B RAM/SFR程序存儲器4KBROM80C51CPU可編程全雙工串行口 內(nèi)中斷可編程I/O64KB 總線擴展控制器外中斷 控制 串行通信 并行口圖2 80C

26、51單片機功能方塊圖4.1.3 80C51單片機的引腳定義及功能80C51單片機采用40腳雙列直插封裝（DIP）形式，如圖3所示。80C51單片機是高性能單片機，因為受到引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。下面說明這些引腳的名稱和功能:（1） 主電源引腳Vss和VccVss：接地。Vcc：主電源+5V。（2） 時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該端引腳必須接地;對于CHMOS單片機，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個振蕩電路反相放大電路的輸出端，振蕩電

27、路的頻率是晶體振蕩頻率。若需要采用外部時鐘電路，對于HMOS 單片機，該引腳輸入外部時鐘脈沖，對于CHMOS單片機，此引腳應(yīng)懸浮。圖3 80C51單片機引腳圖（3） 控制信號引腳RST、ALE/、/VPPRST：單片機剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在該腳輸入24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機復(fù)位。ALE/：訪問片外存儲器時，ALE作鎖存擴展地址低位字節(jié)的控制信號。平時不訪問片外存儲器時，該端也以1/6的時鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，供定時或其他需要使用；在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時會丟失一個脈沖。ALE端的負(fù)載驅(qū)動能力為8個LSTTL。：在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲

28、器讀選通信號。CPU在向片外存儲器取指令期間，信號在12個時鐘周期中兩次生效。不過，在訪問片外存儲器時，這兩次有效的信號不出現(xiàn)。端同樣可驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。根據(jù)、ALE和XTAL2輸出端是否有信號輸出，可以判別80C51是否在工作。/VPP：當(dāng)端輸入高電平時，CPU從片內(nèi)程序存儲器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦?KB時，將自動執(zhí)行片外程序存儲器的程序。當(dāng)輸入低電平時，CPU僅訪問片外程序存儲器。（4） 輸入/輸出引腳（P0、P1、P2和P3端口引腳）P0P3是4個寄存器，也稱為4個端口，是80C51單片機與外界聯(lián)系的4個8位雙向并行I/O口。由于在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，CPU需要對

29、接口電路中輸入輸出數(shù)據(jù)的寄存器進行讀寫操作，所以在單片機中對這些寄存器像對存儲單元一樣進行編址。P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)。在EPROM編程時，從P0輸入指令字節(jié)，在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在EPROM編程和驗證程序時，它輸入低8位地址。P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它輸出高8位地址。在對EPROM編程和驗證程序時，它輸入高8位地址。P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在整個系統(tǒng)中，這8 個引腳還具有專門的第二功能，如表1所示表1

30、P3口各位的第二功能 P3口的各位第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（串行口輸入）TXD（串行口輸出）INT0（外部中斷0輸入）INT1（外部中斷1輸入）T0（定時器/計數(shù)器0的外部輸入）T1（定時器/計數(shù)器1的外部輸入）WR（片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通控制輸出）RD（片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通控制輸出）4.2霍爾傳感器 霍爾傳感器的外形圖和磁場的作用關(guān)系如圖4所示。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用。 圖4 霍爾傳感器的外形圖和磁場的作用關(guān)系霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示意圖如圖5所示。在汽車的輪胎上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近12。圓盤每轉(zhuǎn)

31、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汽車的轉(zhuǎn)速。圖5 霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示開關(guān)型霍爾傳感器A3144E工作原理：開關(guān)型的霍爾傳感器A3144E是三個引腳，一個VCC電源正，一個GND電源地，還有一個信號輸出的引腳V0?；魻杺鞲衅鞯脑砭褪侨绻?jīng)過磁場，其電流大小發(fā)生改變，使得V0輸出一個電壓信號。 如果要測量一個軸或輪子的轉(zhuǎn)速，則把一個小磁鐵固定在被測的轉(zhuǎn)動的物體上，然后霍爾傳感器靠近它，當(dāng)小磁鐵轉(zhuǎn)動到霍爾傳感器附近時，傳感器產(chǎn)生一個信號?？梢约觽€運算放大器把信號放大然后再接一個反相器后，接到單片機的外部中斷引腳。開關(guān)型的霍爾傳感器本身已經(jīng)存在濾波電路，輸出

32、無須再加裝濾波，可直接供單片機的比較器直接參與比較，信號非常穩(wěn)定，而且抗干擾能力也很強?；魻杺鞲衅骶哂性S多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性傳感器的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)傳感器無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達m級）。其中取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍可以很寬，可達55150。4.3報警器音樂報警電路可以使報警聲優(yōu)美悅耳。發(fā)聲電路可購買市售的樂曲發(fā)生器，發(fā)出的樂曲聲可用來作為汽車超速時的提示信號或報警信號?？筛鶕?jù)自己對樂曲的喜好來

33、購買相應(yīng)的集成電路。音樂報警接口由兩部分組成：（1） 樂曲發(fā)生器，即集成電子音樂芯片；（2） 放大電路，也可采用集成放大電路。音樂報警接口電路如圖6所示，圖中采用華爾茲樂曲的電子音樂芯片7920A。當(dāng)8051從P1.7輸出高電平時，電子音樂芯片7920A的輸入控制端MT變?yōu)?.5V高電平，輸出端便發(fā)出樂曲信號，經(jīng)M51182L放大而驅(qū)動揚聲器發(fā)出樂曲報警聲，音量的大小由10K電位器調(diào)整。相反，若P1.7輸出低電平，則7920A陰MT輸入電位變低而關(guān)閉，故揚聲器停止奏曲。音樂報警接口的參考程序為：START： SETB P1.7RETSTOP: CLR P1.7RET 圖6 音樂報警接口電路5

34、系統(tǒng)的硬件連接圖如圖7所示系統(tǒng)硬件連接圖：圖7 系統(tǒng)硬件連接圖如圖8所示系統(tǒng)軟件流程圖：初始化設(shè)置初值開計數(shù)、計時中斷1秒時間到計時中斷子程序關(guān)計數(shù)中斷NNmax?計數(shù)器清零定時器清零開計數(shù)中斷音樂報警5秒延時計數(shù)器清零定時器清零開計數(shù)中斷1秒時間到計時中斷子程序NNmax?斷油關(guān)閉報警關(guān)計數(shù)中斷YNYN開始 圖8 系統(tǒng)程序流程圖如圖9所示系統(tǒng)中斷服務(wù)子程序流程圖：開中斷現(xiàn)場保護N=N+1關(guān)中斷恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回關(guān)中斷開始 圖9 中斷服務(wù)子程序流程圖6 系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)#includesbit P3_7=P37;sbit P3_6=P36; sbit P0_7=P07;#define fm P3_

35、7#define youmen P3_6#define gr P0_7#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuint a=0,b=0,c=0;uint Nmax; / 設(shè)定最大值void delay(uint x) uint i,j; for(i=x.i0;i-)for(j=110;j0;j-);void duanyou() youmen=1; void baojing(uint x) uint bb;forbb=x;bb0;bb- fm=1; delay(10); fm=0; delay(10);viod main() TMO

36、D=0X01; / 選擇定時器0工作方式1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1;ET0=1; / 允許T0溢出中斷TR0=1; / 啟動定時器/計數(shù)器工作EX0=1;IT0=1; / 允許外部中斷0中斷fm=0; / 選擇外部中斷0為負(fù)跳變觸發(fā)youmen=0;while(1)WDT_CONTR=0x37;void jishu() interrupt 0 a+;void jishi() interrupt 1 b+; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; if(bNmax)

37、a=0; baojing(); c+; if(c=5) duanyou(); else c=0; 7 系統(tǒng)的抗干擾措施在一定的環(huán)境條件下單片機控制系統(tǒng)才能正常工作，自然因素或人為因素產(chǎn)生的電磁能量也存在于這環(huán)境中，這些能量通過一定的途徑進入單片機控制系統(tǒng)或測量控制通道，產(chǎn)生了系統(tǒng)正常工作所不需的信號，影響了單片機的正常工作。另一方面，單片機控制系統(tǒng)內(nèi)部也會產(chǎn)生影響正常工作的信號，我們把這些影響正常工作的信號稱為干擾。干擾是造成系統(tǒng)故障的主要原因之一。7.1干擾的分類干擾的主要形式是竄入式干擾，以傳導(dǎo)和輻射兩種方式竄入到控制系統(tǒng)中13。根據(jù)干擾相對于工作現(xiàn)場的位置不同，可以分為內(nèi)部干擾和外部干擾

38、兩種。7.1.1 內(nèi)部干擾這種干擾來自于控制系統(tǒng)本身。由于系統(tǒng)工作環(huán)境變化，如溫度、壓力、震動等產(chǎn)生噪聲電壓易疊加到輸入的信號源上，因此，噪聲電壓與信號源一起經(jīng)過處理輸出到后級電路，造成干擾控制，這是串模干擾的形式（如圖10所示）。圖10 內(nèi)部干擾框圖7.1.2 外部干擾這種干擾是指測控系統(tǒng)以外的各種因素對系統(tǒng)本身造成的干擾，可以分為電磁輻射干擾、電源竄入干擾和傳輸通道干擾三種形式。（1）電磁輻射干擾是指系統(tǒng)周圍的電磁波輻射到控制系統(tǒng)中所造成的影響。（2）電源竄入干擾是指由于供電系統(tǒng)不穩(wěn)定而產(chǎn)生的干擾。（3）傳輸通道干擾是指信息在傳輸過程中受到的干擾。7.2常用的抗干擾技術(shù)解決干擾問題的出發(fā)點

39、就是：（1）設(shè)法切斷干擾通路，消除或減少干擾的影響；（2）增強系統(tǒng)本身的抗干擾能力。解決系統(tǒng)的干擾問題要從系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面考慮。硬件抗干擾從電源方面來說主要的措施有：采用屏蔽和濾波；采用分散的直流供電方式；在電路板的每個IC中的供電端并聯(lián)高頻電容。從輸入、輸出通道來說主要的措施有：布線時盡量減少回路環(huán)的面積；電源線和地線要盡量粗；對于單片機閑置的I/O口不要懸空。軟件抗干擾技術(shù)不需要增加硬件設(shè)備，使用靈活，修改方便?？刂茽顟B(tài)失常時主要措施有：軟件冗余；設(shè)置當(dāng)前輸出狀態(tài)寄存單元；設(shè)自檢程序。程序運行失常時主要措施有：軟硬件“看門狗”技術(shù)；設(shè)置軟件指針陷阱。在本系統(tǒng)中，內(nèi)部干擾主要有溫度、

40、震動等產(chǎn)生的噪聲電壓，外部干擾有電源竄入干擾，傳輸通道干擾。根據(jù)各種干擾的性質(zhì)，采用的抗干擾措施主要有屏蔽和濾波，增加“看門狗” 電路， “看門狗”電路采用軟件硬件相結(jié)合的方式解決。硬件“看門狗”電路如圖11所示14。圖11 由計數(shù)器構(gòu)成的“看門狗”電路8 結(jié)束語本論文中主要研究汽車在行駛過程中速度的限制。主要進行汽車行駛時速度的測量，汽車行駛的實際速度與行駛的極限速度的比較，超速行駛時報警，以及在汽車長期超速狀態(tài)下進行斷油降速等幾個模塊的設(shè)計。各個模塊從功能上是獨立的，但各個模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)是可以統(tǒng)一進行管理的。本設(shè)計選用了80C51單片機，開關(guān)型霍爾傳感器A3144E及音樂報警電路。通過對汽

41、車速度限制器的研究，有效的降低交通事故的發(fā)生率，減少因交通事故而造成的死亡率。降低了損失，保護了消費者。通過對本論文的設(shè)計和研究，較為深入的研究了單片機及其他元件的特性，對以后的學(xué)習(xí)與工作有很大的幫助。參考文獻： 1張毅剛.單片機原理及應(yīng)用M.高等教育出版社,2003.12（2）10152王顯正.控制理論基礎(chǔ)M.北京:國防工業(yè)出版社,1980.1153陳倩詒,陳再清.汽車自動限速系統(tǒng)設(shè)計D.計算機測量與控制,2006.10604白鵬,張洪濤.國外汽車事故分析與碰撞傷害J.汽車與安全,1991.（3）27425柴毅.智能化汽車主動安全系統(tǒng)研究D.重慶:重慶大學(xué)自動化學(xué)院,2001.17256李炎

42、亮,高秀華,成凱.汽車電子技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.71857吳敏.一種基于單片機的速度測量系統(tǒng)J.微計算機信息,2008.21308何希才,薛永毅.傳感器及其應(yīng)用實例M.北京:機械工業(yè)版社,2004.（3）43649周航慈.單片機應(yīng)用程序技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)版社,2002.435910陳超,鄔春學(xué),蘇玉容.汽車遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)M.長江大學(xué)學(xué)報,2006.(3)l1厲玉鳴,馬召坤,王晶.自動控制原理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.（3）405512于京生,容旭巍.汽車速度測量系統(tǒng)的智能化設(shè)計J.微計算機信息,2008.4075 13王幸之.單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干

43、擾技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)版社,2000.（1）14舒懷林.單片機原理與接口技術(shù)M.武漢:華中理工大學(xué)出版社, 2001.The Research of Vehicle Intelligent Speed Limit DeviceBased on Single-clipXu Wenmeng(Electromechanic Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, )Abstract: In recent years, with the development of science and technology, Applicati

44、on of Single-clip is to keep depth.at the same time, driven the traditional detection techniques on the control to update. In real-time detection and automatic control system of single-chip applications, it often is used as a core component. In daily life, if it do not good in speed control, road ar

45、e still unable to provide security. Vehicle intelligent speed limit devices use, maximum control of the devices speed of adjustment in exceptional cases , for the obvious effect of reducing traffic accidents. The system by the 80C51 single-chip system, Hall-effect sensors, alarms and so on. The syst

46、em by the 80C51 single-chip system, Hall-effect sensors, alarms and so on.Key Words: Single-clip,vehicle speed,automatic,control 謝 辭在經(jīng)過了幾個月的緊張設(shè)計后，我的畢業(yè)設(shè)計歷經(jīng)選題、選材、篩選有用信息、硬件選擇、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計而終告成功 。在這一系列過程中我真正體會到了自己動手設(shè)計的成功與快樂。這又是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)最好的檢驗。通過此設(shè)計過程，我的查閱及篩選有用資料的能力、設(shè)計能力等均有提高。通過這次設(shè)計，我開闊了視野，學(xué)到了很多位于科技前沿的知識，這對我以后

47、的工作和學(xué)習(xí)有舉足輕重的作用 。而在此過程中老師和同學(xué)都給了我無微不至的幫助。首先我衷心感謝我的指導(dǎo)老師王鵬老師，感謝答辯組老師對我的設(shè)計進行評閱，并提出寶貴修改意見。在設(shè)計期間王鵬老師幫助我理清論文脈絡(luò)，提出有效的改進方案，及指導(dǎo)我如何完善的開題報告、任務(wù)書以及論文，不厭其煩的多次對我的設(shè)計進行指導(dǎo)。導(dǎo)師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神使我對單片機控制有了較深的了解，讓我對自己的設(shè)計有了足夠的信心。感謝學(xué)院機電工程系全體老師對我的關(guān)心與支持。其次，感謝學(xué)校為我們開放了機房使我們可以方便地來使用word、protel等軟件來及時完成相關(guān)論文部分。再次，對在我論文設(shè)計

48、過程中對我提供幫助的熱心同學(xué)表示感謝。另外，感謝學(xué)校給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實踐應(yīng)用知識，增強了我們實踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語院（系）： 機 電 工 程 系 專業(yè)： 自 動 化 學(xué)生姓名： 許文夢 學(xué)號： 9題 目： 基于單片機的汽車智能速度限制器的研究指導(dǎo)教師評語：評定成績： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語院（系）： 機 電 工 程 系 專業(yè)： 自 動 化 學(xué)生姓名： 許文夢 學(xué)號： 9題 目： 基于單片機的汽車智能速度限

49、制器的研究評閱人評語：評定成績： 評閱人簽名： 年 月 日 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語 院（系）： 機 電 工 程 系 專業(yè)： 自 動 化 學(xué)生姓名： 許文夢 學(xué)號： 3題 目： 基于單片機的汽車智能速度限制器的研究答辯小組評語： 評定成績： 答辯小組組長簽名： 年 月 日 指導(dǎo)教師評定成績（30%）評閱人評定成績（30%）答辯小組評定成績（40%）答辯委員會主任簽字：年 月 日綜合評定成績答辯題目：基于單片機的汽車智能速度限制器的研究答辯時間：2009.05.12答辯地點：理工樓2007答 辯 人：許文夢 1.論文的總體設(shè)計思路是什么？本論文以單片機80C51為核心部件，通過硬件設(shè)計和軟件

50、設(shè)計兩大部分將汽車速度的測量、計算、比較，以及超速行駛時報警，長期超速時的自動控制等功能有機結(jié)合，最終實現(xiàn)限速功能。2.智能速度限制器的含義是什么？ 智能速度限制器的的含義就是在檢測到汽車的實際行駛速度超過該路段所要求的行駛速度的最大值時，對駕駛員進行提醒，并且在提醒無效后，進行斷油控制。3.解釋一下論文的工作過程。 論文的工作過程是：單片機不斷接收霍爾傳感器的數(shù)據(jù)，在1秒時間后計算與比較當(dāng)前車速。如果超速則使用音樂報警，若超速5s后仍未降速至最高行駛速度以下則發(fā)出控制信號切斷供油。汽車切斷供油后車速會降低，當(dāng)?shù)陀谙匏僦禃r恢復(fù)供油。這樣，汽車最多超速5s就會減速到正常速度。4.是怎樣實現(xiàn)的抗干擾？ 為了使系統(tǒng)可以正常進行，增