基于單片機(jī)的汽車智能速度限制器的研究畢業(yè)論文

1、 編號(hào): 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目 基于單片機(jī)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(mèng) 學(xué) 號(hào) 200511702039 專 業(yè) 自動(dòng)化 教學(xué)單位 德州學(xué)院機(jī)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(jì)）開題報(bào)告書 2008院（系）機(jī)電工程系專業(yè)自動(dòng)化姓 名許文夢(mèng)學(xué)號(hào)200511702039論文（設(shè)計(jì)）題目基于單片機(jī)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(duì)車速進(jìn)行強(qiáng)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(hù)。選題的意義；隨著社會(huì)的發(fā)展，

2、汽車的擁有量越來越多，它給人們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(jì)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(duì)行車安全主要危害有增加了事故發(fā)生的機(jī)會(huì)，加大事故的嚴(yán)重程度，影響車輛的安全性能。因此，對(duì)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(huì)效益和長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)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(jī)

3、體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較容易。 隨著近幾年社會(huì)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(duì)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(shí)，對(duì)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(jìn)行該課題的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 三、課題設(shè)計(jì)方案 主要說明：研究（設(shè)計(jì)）的基本內(nèi)容、觀點(diǎn)及擬采取的研究途徑和方法。研究（設(shè)計(jì)）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(jìn)行汽車行駛時(shí)速度的測(cè)量，汽車行駛的實(shí)際速度與行駛的極限速度的比較，超速行

4、駛時(shí)報(bào)警，以及在汽車長(zhǎng)期超速狀態(tài)下進(jìn)行強(qiáng)制降速等幾個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。研究（設(shè)計(jì)）的基本觀點(diǎn)：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(cè)速器，在汽車超速時(shí)進(jìn)行提醒及降速是可行的，并且會(huì)取得喜人的成果。研究（設(shè)計(jì)）的研究途徑：（1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)汽車駛時(shí)速度的測(cè)量。 （2）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)汽車行駛的實(shí)際速度與行駛的極限速度的比較。 （3）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)汽車的報(bào)警功能。 （4）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)汽車的自動(dòng)控制。四、計(jì)劃進(jìn)度安排 主要說明：起止時(shí)間及分階段的進(jìn)度要求。起止時(shí)間：2008年12月至2009年5月10日進(jìn)度安排：（1）2008.12.01至2008.12.31 收集、閱讀、分析資料和參

5、考文獻(xiàn)，理清思路，同時(shí)完成開題報(bào)告書。（2）2009.01.01至2009.01.20 設(shè)計(jì)論文的大體輪廓，草擬樣稿。（3）2009.01.21至2009.03.01 進(jìn)一步收集、分析資料，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)確立，完成論文的初步設(shè)計(jì)，同時(shí)完成設(shè)計(jì)中期檢查表。（4）2009.03.02至2009.03.12 基本完成設(shè)計(jì)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(duì)論文做進(jìn)一步的充實(shí)、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

6、論文定稿打印、裝訂。（7）2009.05.02至2009.05.12 準(zhǔn)備答辯。五、主要參考文獻(xiàn)（只列出最重要的56種）1 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.高等教育出版社,2003.1001152J.汽車與安全,1991.2742 3 何希才,薛永毅.傳感器及其應(yīng)用實(shí)例M.北京:機(jī)械工業(yè)版社,2004.4364 4M.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào),2006.（3）5 厲玉鳴,馬召坤,王晶.自動(dòng)控制原理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.40556 王幸之.單片機(jī)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： 年 月 日教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日

7、德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表院(系)：機(jī)電工程系 專業(yè)： 自動(dòng)化 2009年02 月 20 日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)的汽車智能速度限制器的研究學(xué)生姓名許 文 夢(mèng)學(xué) 號(hào)200511702039指導(dǎo)教師王 鵬職 稱助教計(jì)劃完成時(shí)間：2009年5月01日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度計(jì)劃：2008.12.01-2008.12.16 進(jìn)行課題的搜集資料。2008.12.17-2008.12.30 完成開題報(bào)告。2009.01.01-2009.02.28 初步完成論文或設(shè)計(jì)，寫出論文初稿， 指導(dǎo)教師審查和修改后繼續(xù)完善。2009.03.01-2009.05.01 進(jìn)一步完善，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。200

8、9.05.02-2009.05.12 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(bào)告、任務(wù)書等的撰寫，參考文獻(xiàn)已經(jīng)搜集齊備，設(shè)計(jì)的整體方案已經(jīng)確定。論文正文已經(jīng)進(jìn)入起始階段，我相信只要努力，自己一定能按時(shí)完成畢業(yè)論文的撰寫。指導(dǎo)教師評(píng)議（指出優(yōu)點(diǎn)和不足，如有其它建議，可另附頁） 簽 名： 年 月 日備 注：目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc199731988 摘 要1 HYPERLINK l _Toc199731989 1 引言1 HYPERLINK l _Toc199731990 2汽車速度限制器研究的意義1 HYPERLINK

9、 l _Toc199731998 汽車速度之說法2 HYPERLINK l _Toc199731999 汽車速度之現(xiàn)象2 HYPERLINK l _Toc199732000 汽車限速器的效果3 HYPERLINK l _Toc199731997 3 系統(tǒng)原理3 HYPERLINK l _Toc199731998 速度的測(cè)量與計(jì)算4 HYPERLINK l _Toc199731999 3.2 速度的比較5 HYPERLINK l _Toc199732000 3.3 超速報(bào)警5 HYPERLINK l _Toc199732000 3.4 強(qiáng)制減速6 HYPERLINK l _Toc19973200

10、4 4系統(tǒng)采用元件的介紹6 HYPERLINK l _Toc199732005 單片機(jī)6 HYPERLINK l _Toc199732006 霍爾傳感器9 HYPERLINK l _Toc199732006 報(bào)警器10 HYPERLINK l _Toc199732004 5系統(tǒng)的硬件連接圖11 HYPERLINK l _Toc199732004 6系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)14 HYPERLINK l _Toc199732004 7系統(tǒng)的抗干擾措施17 HYPERLINK l _Toc199732006 干擾的分類17 HYPERLINK l _Toc199732005 常用的抗干擾技術(shù)178 HYPER

11、LINK l _Toc199732007 結(jié)束語18 HYPERLINK l _Toc199732007 參考文獻(xiàn)19 HYPERLINK l _Toc199732008 謝 辭20基于單片機(jī)的汽車智能速度限制器的研究許文夢(mèng)（德州學(xué)院機(jī)電工程系，山東德州 253023）摘 要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)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(duì)速度的調(diào)整，對(duì)于減少交

12、通事故有明顯效果。本系統(tǒng)由80C51單片機(jī)系統(tǒng)、霍爾效應(yīng)傳感器、報(bào)警器等組成。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，汽車，速度，自動(dòng)控制 1 引言隨著近幾年社會(huì)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?cè)谙硎芩俣人鶐淼母咝实耐瑫r(shí)，卻要面對(duì)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(dòng)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(dòng)控制的區(qū)別越來越模糊，這有助于對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行

13、的深入理解，具有一定的通用性和普遍意義2。通過對(duì)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(duì)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(shí)速幾乎不太現(xiàn)實(shí)，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(yùn)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，其中最為突出的就

14、是汽車限速器。專家提示，這種類似于報(bào)警提示的主觀限速裝置要比目前國內(nèi)市場(chǎng)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(duì)小型汽車最高限速為160千米小時(shí)，是考慮了諸如道路性能，車輛機(jī)械性能、氣候特點(diǎn)、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(jì)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(shí)速，當(dāng)然最低時(shí)速與最高時(shí)速之間的空間還是比較大的，公路管理部門可根據(jù)實(shí)際情況再進(jìn)行調(diào)整。此外，還要考慮該高速

15、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(jì)高速公路時(shí)就定下的，這是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)高速公路時(shí)，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(shí)發(fā)出語音警報(bào)，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(shí)的時(shí)速后，車輛會(huì)自動(dòng)報(bào)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(qiáng)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行駛的汽車

16、，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(jì)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(duì)行車安全為什么有這么大影響呢？歸納有以下幾個(gè)方面：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(dòng)時(shí)，后車很容易因距離過近而引發(fā)追尾事故。增加了翻車的可能性。車速過快，當(dāng)車轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力增加，打輪稍急，必定翻車。影響駕駛員的判斷能力。速度越快，反應(yīng)時(shí)間越短，常聽到駕駛員說：“我還沒反應(yīng)呢，事故就發(fā)生了?！痹龃笫鹿屎蠊膰?yán)重性，高速公路上發(fā)生事故，后果比普通公路嚴(yán)重得多，這是車速過快造成的，速度越快，沖擊力

17、越大，這是人所共知的。2.2汽車速度之現(xiàn)象在目前社會(huì)，超速行駛是一個(gè)普遍的現(xiàn)象。一項(xiàng)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(shí)之快呢？首先，對(duì)于汽車駕駛員來講，對(duì)超速行駛帶來的危害認(rèn)識(shí)不夠據(jù)了解；此外，汽車的限速值與汽車本身的最高時(shí)速差距較大5。例如：在北京，限速最高的機(jī)場(chǎng)高速路為120公里小時(shí)，而我們的轎車從一出廠時(shí)最高時(shí)速都能達(dá)到200至240公里小時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過法定的最高限速，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際行駛的速度。 2.3汽車限速器的效果根據(jù)來自英國倫敦交通部門的

18、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(huì)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(shì)必會(huì)降低國內(nèi)交通事故發(fā)生率，從而挽回不必要的財(cái)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(huì)大力投入限速器的研發(fā)和安裝，畢竟，同適應(yīng)消費(fèi)稅等政策相比，汽車企業(yè)更愿意在實(shí)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(chǎng)上熱銷的電子狗產(chǎn)品相比，汽車限速器更具有主動(dòng)規(guī)避事故的優(yōu)勢(shì)6。電子狗只是在接近超速測(cè)試探頭時(shí)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，如果汽車企業(yè)能夠大力普及車載限速器，也就不會(huì)給電子

19、狗這種危險(xiǎn)產(chǎn)品留下生存空間，從而保護(hù)了消費(fèi)者。3系統(tǒng)原理本論文是基于單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)中，首先要對(duì)汽車的行駛速度進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算，其次對(duì)汽車行駛的實(shí)際速度與行駛的極限速度進(jìn)行比較，再次若汽車超速行駛則報(bào)警，最后在汽車長(zhǎng)期超速狀態(tài)下進(jìn)行強(qiáng)制降速等幾個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們采用80C51單片機(jī)，霍爾效應(yīng)傳感器，音樂報(bào)警器等元件。以轎車為對(duì)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(shí)。系統(tǒng)工作流程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)不斷接收霍爾傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算與比較當(dāng)前車速。如果超速則使用音樂報(bào)警，若超速5s后仍未降速至最高行駛速度

20、以下則發(fā)出控制信號(hào)切斷供油。汽車切斷供油后車速會(huì)降低，當(dāng)?shù)陀谙匏僦禃r(shí)恢復(fù)供油。這樣，汽車最多超速5s就會(huì)減速到正常速度。工作流程圖如圖1所示。初始化初始化開始讀取存儲(chǔ)器限速值計(jì)算行駛速度保持噴油計(jì)數(shù)器清零是否超速5S？保持噴油關(guān)閉語音報(bào)警計(jì)數(shù)器清零切斷噴油是否 超速？YNNY語音報(bào)警圖1 工作流程圖3.1速度的測(cè)量與計(jì)算目前科研生產(chǎn)中采用的速度測(cè)量方法可分為：直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩大類7。直接測(cè)量法是通過某種測(cè)量原理或效應(yīng)直接獲得速度量，如多普勒測(cè)速儀、空間濾波測(cè)速等。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快、可測(cè)量瞬時(shí)速度，但設(shè)備成本高，且受到大氣物理環(huán)境的限制。間接測(cè)量法是測(cè)量目標(biāo)的移動(dòng)距離和時(shí)間，通

21、過計(jì)算得到速度量，如光電測(cè)速、光柵測(cè)速、磁柵測(cè)速和圖像測(cè)速等，用于測(cè)量小型彈丸的天幕法和光幕法測(cè)速系統(tǒng)、用于車輛測(cè)速的激光測(cè)速儀，以及用于生產(chǎn)流水線上的光電脈沖測(cè)速方法。根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們采用霍爾效應(yīng)傳感器來測(cè)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(diǎn)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(dòng)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(gè)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(gè)軟磁鐵葉片轉(zhuǎn)子穿過磁鐵和磁極間的氣隙，在葉片轉(zhuǎn)子上的窗口允

22、許磁場(chǎng)不受影響的穿過并到達(dá)霍爾效應(yīng)傳感器，而沒有窗口的部分則中斷磁場(chǎng)，因此，葉片轉(zhuǎn)子窗口的作用是開關(guān)磁場(chǎng)，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(shí)際上是一個(gè)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(duì)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(qiáng)的小磁塊。通過霍爾元件感磁面的磁場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)發(fā)生變化。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，磁塊靠近霍爾元件處于磁塊之間時(shí)，輸出高電平。從而使得在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，霍爾元件集成電路輸出連續(xù)脈沖信號(hào)。 單片機(jī)外部中斷0端口接于霍爾傳感器的輸出端。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)

23、時(shí)開啟外部中斷口和計(jì)數(shù)器。主軸每轉(zhuǎn)一圈將產(chǎn)生一次中斷請(qǐng)求信號(hào)申請(qǐng)中斷。單片機(jī)對(duì)在1秒內(nèi)計(jì)數(shù)的值進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成每小時(shí)的車速。具體計(jì)算如下：N3600（千米）。使用霍爾傳感器測(cè)量汽車行駛過程中的速度已在測(cè)量系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，具有良好的使用效果，具有實(shí)現(xiàn)成本低、可靠性好、精度良好的優(yōu)點(diǎn)。3.2速度的比較 使用霍爾傳感器測(cè)量汽車的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行汽車速度的比較9。由公式： 0.0004Nmax3600=160千米/小時(shí),計(jì)算得轎車在高速公路上行駛時(shí)1秒時(shí)間內(nèi)的最高轉(zhuǎn)速Nmax=35(r/s)假設(shè)汽車在行駛過程中的1秒時(shí)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(shí)際行駛轉(zhuǎn)速N與最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行

24、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(bào)警當(dāng)檢測(cè)到汽車超速行駛時(shí)，要及時(shí)的進(jìn)行音樂報(bào)警，以免造成交通事故。 在汽車速度大于最高行駛速度時(shí)，單片機(jī)P腳輸出高電平觸發(fā)語音電路發(fā)出報(bào)警提示，警告司機(jī)汽車的速度已經(jīng)過快，提醒他降低速度。 音樂報(bào)警器對(duì)自動(dòng)駕駛顯得極為重要。它可以發(fā)出各種悅耳的音樂，進(jìn)一步提醒超速行駛的司機(jī)，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(cuò)誤，對(duì)于提高交通安全起到重要作用10。3.4強(qiáng)制減速單片機(jī)的P1.7腳和P1.6腳分別控制音樂報(bào)警電路和油路控制電路。若音樂報(bào)警仍不能引起司機(jī)的注意，在汽車超速

25、行駛5秒后，則要進(jìn)行強(qiáng)制減速，以保證司機(jī)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(shí)間，因此，設(shè)定5秒超速后強(qiáng)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(shí)，P1.7腳輸出高電平觸發(fā)語音電路發(fā)出報(bào)警提示。程序設(shè)計(jì)了5s超速延時(shí)，當(dāng)音樂報(bào)警11。油路控制繼電器控制汽車噴油嘴供電電路開關(guān)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的P1.6腳輸出高電平控制油路控制繼電器接通，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(dá)到限速的目的。4系統(tǒng)采用元件的介紹單片機(jī)單片機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。它

26、能方便地組裝各種智能式測(cè)控設(shè)備及各種智能儀表?？煽啃愿摺⑦m應(yīng)的溫度范圍寬。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其它機(jī)種無法比擬的。易擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)。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。可以方便地組成多機(jī)和分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。4. 80C51單片機(jī)的組成及結(jié)構(gòu)圖2為80C51單片機(jī)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(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括中央處理器（CPU）、256個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM）、4KB內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部ROM）、2個(gè)16位

27、的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位的并行I/O口、1個(gè)全雙工的可編程串行口、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘電路。外時(shí)鐘源 振蕩器和時(shí)序OSC 外部事件計(jì)數(shù)振蕩器和時(shí)序OSC2216位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器S 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2256B RAM/SFR程序存儲(chǔ)器4KB程序存儲(chǔ)器4KBROM80C80C51CPU可編程全雙工串行口可編程全雙工串行口 內(nèi)中斷可編程I/O64KB 總線可編程I/O64KB 總線擴(kuò)展控制器外中斷 控制 串行通信 并行口圖2 80C51單片機(jī)功能方塊圖 80C51單片機(jī)的引腳定義及功能80C51單片機(jī)采用40腳雙列直插封裝（DIP）形式，如圖3所示。80C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭艿揭_數(shù)目的限制，所以

28、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:主電源引腳Vss和VccVss：接地。Vcc：主電源+5V。時(shí)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(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該端引腳必須接地;對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個(gè)振蕩電路反相放大電路的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需要采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于HMOS 單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖，對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。圖3 80C51單片機(jī)引腳圖控制信號(hào)引腳RST、ALE/、/VPPRST：?jiǎn)?/p>

29、片機(jī)剛接上電源時(shí)，其內(nèi)部各寄存器處于隨機(jī)狀態(tài)，在該腳輸入24個(gè)時(shí)鐘周期寬度以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/：訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE作鎖存擴(kuò)展地址低位字節(jié)的控制信號(hào)。平時(shí)不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，該端也以1/6的時(shí)鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，供定時(shí)或其他需要使用；在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)會(huì)丟失一個(gè)脈沖。ALE端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LSTTL。：在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。CPU在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中兩次生效。不過，在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。根據(jù)、ALE和XTAL2輸出端是否有信號(hào)輸出，可以判別

30、80C51是否在工作。/VPP：當(dāng)端輸入高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦?KB時(shí)，將自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)輸入低電平時(shí)，CPU僅訪問片外程序存儲(chǔ)器。輸入/輸出引腳（P0、P1、P2和P3端口引腳）P0P3是4個(gè)寄存器，也稱為4個(gè)端口，是80C51單片機(jī)與外界聯(lián)系的4個(gè)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(duì)接口電路中輸入輸出數(shù)據(jù)的寄存器進(jìn)行讀寫操作，所以在單片機(jī)中對(duì)這些寄存器像對(duì)存儲(chǔ)單元一樣進(jìn)行編址。P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O端口。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)。在EPROM編程時(shí)，從P0輸入

31、指令字節(jié)，在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它輸入低8位地址。P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它輸入高8位地址。P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在整個(gè)系統(tǒng)中，這8 個(gè)引腳還具有專門的第二功能，如表1所示表1 P3口各位的第二功能 P3口的各位第二功能RXD（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(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

32、寫選通控制輸出）RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǎng)的作用關(guān)系如圖4所示。磁場(chǎng)由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用。 圖4 霍爾傳感器的外形圖和磁場(chǎng)的作用關(guān)系霍爾傳感器檢測(cè)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)動(dòng)一圈，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。通過單片機(jī)測(cè)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(cè)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(gè)引腳，一個(gè)VCC電源正，一個(gè)GND電源地，還有一個(gè)信號(hào)輸出的引腳V0?；魻杺鞲衅鞯脑砭褪侨绻?jīng)過磁場(chǎng)

33、，其電流大小發(fā)生改變，使得V0輸出一個(gè)電壓信號(hào)。 如果要測(cè)量一個(gè)軸或輪子的轉(zhuǎn)速，則把一個(gè)小磁鐵固定在被測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上，然后霍爾傳感器靠近它，當(dāng)小磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)到霍爾傳感器附近時(shí)，傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。可以加個(gè)運(yùn)算放大器把信號(hào)放大然后再接一個(gè)反相器后，接到單片機(jī)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，輸出無須再加裝濾波，可直接供單片機(jī)的比較器直接參與比較，信號(hào)非常穩(wěn)定，而且抗干擾能力也很強(qiáng)。霍爾傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。霍爾線性傳感器的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)

34、傳感器無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)m級(jí)）。其中取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍可以很寬，可達(dá)55150音樂報(bào)警電路可以使報(bào)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(shí)的提示信號(hào)或報(bào)警信號(hào)?？筛鶕?jù)自己對(duì)樂曲的喜好來購買相應(yīng)的集成電路。音樂報(bào)警接口由兩部分組成：樂曲發(fā)生器，即集成電子音樂芯片；放大電路，也可采用集成放大電路。音樂報(bào)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(shí)，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(hào)，經(jīng)M

35、51182L放大而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出樂曲報(bào)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(yáng)聲器停止奏曲。音樂報(bào)警接口的參考程序?yàn)椋篟ETRET 圖6 音樂報(bào)警接口電路5 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)置初值初始化設(shè)置初值開計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)中斷1秒時(shí)間到計(jì)時(shí)中斷子程序關(guān)計(jì)數(shù)中斷NNmax?計(jì)數(shù)器清零定時(shí)器清零開計(jì)數(shù)中斷音樂報(bào)警5秒延時(shí)計(jì)數(shù)器清零定時(shí)器清零開計(jì)數(shù)中斷1秒時(shí)間到計(jì)時(shí)中斷子程序NNmax?斷油關(guān)閉報(bào)警關(guān)計(jì)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

36、程圖：開中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)開中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)N=N+1關(guān)中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)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_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;

37、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() TMOD=0X01; / 選擇定時(shí)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(dòng)定時(shí)器/計(jì)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

38、_CONTR=0 x37;void jishu() interrupt 0 a+;void jishi() interrupt 1 b+; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; if(bNmax) 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(jī)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(jìn)入單片機(jī)控制系統(tǒng)或測(cè)量控制通道，產(chǎn)生了系統(tǒng)正常工作所不需的信號(hào)，影響了單片機(jī)的正常工作。另一方面，單片機(jī)控制系

39、統(tǒng)內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生影響正常工作的信號(hào)，我們把這些影響正常工作的信號(hào)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(duì)于工作現(xiàn)場(chǎng)的位置不同，可以分為內(nèi)部干擾和外部干擾兩種。 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(dòng)等產(chǎn)生噪聲電壓易疊加到輸入的信號(hào)源上，因此，噪聲電壓與信號(hào)源一起經(jīng)過處理輸出到后級(jí)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 外部干擾這種干擾是指測(cè)控系統(tǒng)以外的各種因素對(duì)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

40、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(diǎn)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(qiáng)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(gè)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(gè)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(shí)盡量減少回路環(huán)的面積；電源線和地線要盡量粗；對(duì)于單片機(jī)閑置的I/O口不要

41、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(shí)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(yùn)行失常時(shí)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、震動(dòng)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(jì)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(jìn)行汽車行駛時(shí)速度的測(cè)量，汽車行駛的實(shí)際速度與行駛的極限

42、速度的比較，超速行駛時(shí)報(bào)警，以及在汽車長(zhǎng)期超速狀態(tài)下進(jìn)行斷油降速等幾個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。各個(gè)模塊從功能上是獨(dú)立的，但各個(gè)模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)是可以統(tǒng)一進(jìn)行管理的。本設(shè)計(jì)選用了80C51單片機(jī)，開關(guān)型霍爾傳感器A3144E及音樂報(bào)警電路。通過對(duì)汽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(hù)了消費(fèi)者。通過對(duì)本論文的設(shè)計(jì)和研究，較為深入的研究了單片機(jī)及其他元件的特性，對(duì)以后的學(xué)習(xí)與工作有很大的幫助。參考文獻(xiàn)： 1張毅剛.單片機(jī)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,1980.1153D.計(jì)算機(jī)測(cè)量

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46、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 are still unabl

47、e 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 system 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(gè)月的緊