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1、 长沙学院毕业设计(论文) 毕业设计（论文）资料全套设计加扣3012250582设计（论文）题目： 基于单片机的超速报警器的 设计 系部： 电子与通信工程 专 业： 通信工程 学 生 姓 名： 班 级：10通信1 学号 职称 讲师 最终评定成绩 长沙学院教务处 二一一年二月制目 录第一部分 设计说明书一、设计说明书第二部分 过程管理资料一、 毕业设计（论文）课题任务书二、 本科毕业设计（论文）开题报告三、 本科毕业设计（论文）中期报告四、 毕业设计（论文）指导教师评阅表五、 毕业设计（论文）评阅教师评阅表六、 毕业设计（论文）答辩评审表20 14 届本科生毕业设计（论文）资料第一部分 设计说明
2、书摘 要 随着经济的不断增长、城市化速度的加快，汽车产业的发展非常迅速，汽车已成为了人们出行和城市正常工作的主要工具，然而汽车给我们的生活带来方便的同时，也产生了一系列社会问题。因汽车超速造成的交通事故而导致的伤亡人数占了意外伤亡人数的比重相当大，给社会造成了巨大的经济损失。所以提高汽车的制动、超速报警等性能是非常必要的。本文介绍了一种基于AT89C52 单片机的汽车超速报警系统。该系统由测速模块、控制显示模块、报警模块和最高速调整模块组成。运用了光电传感器测速、LED 显示等技术。设计了以AT89C52 单片机为核心的汽车超速报警系统的硬件电路和软件算法。本设计是在以电机带动转轮模拟车轮转动
3、的条件下实现的。模拟实验表明该方案可行，能有效提高汽车的制动、超速报警等性能，且系统硬件结构简单，软件快速高效，采样速度快，抗干扰能力较好，经济成本小等优点，有一定的应用价值。关键词：车速，光电传感器，AT89C52 单片机，报警ABSTRACT Keywords:目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1研究背景11.2本课题设计的发展现状21.3研究内容2第2章 车速测量原理及方案32.1频率量的测量方法32.2 速度的实现4第3章 系统总体设计63.1系统总体设计方案63.2 测速传感器的选用63.2.1磁电式传感器63.2.2 霍尔传感器73.2.3 光电式传感器83.3
4、单片机选型83.3.1 单片机简介83.3.2 本设计对单片机的选用93.4 显示器和报警器的设计93.4.1 LCD显示结构及原理103.4.2 报警器10第4章 硬件电路设计114.1主控模块电路的设计114.2 光电传感器电路的设计114.3报警电路的设计124.4 显示电路的设计124.5 按键电路的设计13第5章 软件设计145.1主程序的设计145.2 脉冲计数程序的设计175.3 显示模块程序的设计195.4 按键中断子程序设计205.5 报警模块程序设计21结 论23参考文献24附 录25致 谢33II 长沙学院毕业设计(论文) 第1章 绪论1.1研究背景 随着我国市场经济的发
5、展，人民生活水平的不断提高，私家车已经走入千家万户，成为主要的交通工具。然而，私家车主由于不是专业的司机，熟练程度、速度的感觉不是特别好，车速往往根据偏好，随意提速、超速行驶，当汽车处于超速行驶状态下，其稳定性与安全性大大降低，一旦出现紧急情况，往往会导致车毁人亡的重大交通事故发生。当今的中国已经是一个汽车大国，伴随着国内机动车数量的迅速飙升。随着社会经济的发展,我国机动车的保有量不断增加,道路交通事故频繁发生。根据我国2003年交通事故统计的数据发现，2003年全国共发生道路交通事故567753起，造成99217人死亡、451810人受伤，直接财产损失27.7亿元。仔细对比其中的数据我们发现
6、车辆超速行驶造成交通事故的比例高达16%左右，共造成约19741人死亡，88180多人受伤，在多种交通事故原因中仅次于无照驾驶所造成的危害1。20l0年上半年全国道路交通事故情况，1至6月份，按照道路交通事故同比口径统计，全国共发生道路交通事故99282起，造成27270人死亡、l16982人受伤，直接财产损失4.1亿元。同比分别下降9.3、12、10.6和5.3，在交通事故中损失的经济财产之大让人膛目结舌。其中，发生一次死亡10人以上特大道路交通事故l5起,同比增加3起。全国共发生适用简易程序处理的道路交通事故1694l53起，同比上升31.7。更让人吃惊的是超速超载所导致的交通事故占有比较
7、大的比例。而现实生活中，绝大多数的驾驶员并不是出于主观意愿驾驶超速，而是在驾驶中对速度问题产生忽略而超速甚至酿成大祸。通过对多次因超速发生的车祸进行分析和研究，得出超速对驾驶员的影响可由以下五点原因决定：1、驾驶员的空间认知能力减退；2、影响驾驶员全面地观察处理情况；3、影响驾驶员对其他交通参与者速度的判断；4、影响驾驶员对车外事物判断的准确性；5、驾驶员极易疲劳。所以本产品就是使驾驶员起到重视速度问题，并且及时监督提醒作用驾驶员不要超速。而且在行驶过程中，对速度的要求也是不同的，比如在城区环路一般限速到8迈，而在高速公路上行驶，小型轿车一般车速要达到120迈，所以本设计产品不能只拥有单一的速
8、度最高额度，要能实现根据驾驶者的自身的行驶背景对车速的最大值进行调控。由此，我觉得开发一个超速报警系统是很有必要的，对于驾驶员及其家人的生命财产安全有重大意义，可以降低交通事故发生率。课题：基于单片机的汽车超速报警系统的设计与研究，正是在此背景下提出的，故而有很大的现实意义。1.2本课题设计的发展现状70 年代前，电子仪表在汽车上应用还比较少，机械仪表作为汽车仪表的主体，随着集成电路的快速发展，电子仪表开始在汽车上得到广泛应用。从70 年代末期至90 年代中期，汽车电子技术开始迅速发展并趋向于成熟，逐渐形成了比较系统的规模。进入21世纪至今，汽车电子作为工程技术己经成熟，已形成汽车电子技术群，
9、汽车往往会被装上若干个自动控制系统，不断融入当今各学科和各领域的新技术、新材料成果，向功能多元化、机电一体化、系统工程化、高度集成化方向发展。汽车自动化、智能化程度已相当的高，汽车性能也得到极大的提高2。现阶段的汽车测速报警装置尽管相当先进，但是受传感器技术、外界干扰和动态测量等因素的影响，精准度还需要进一步提高。随着传感器的不断升级，微处理器的智能程度的不断提高，其他高新技术的发展，误差修正技术的不断发展，相信不久的将来，汽车会达朝着更高的智能化发展。未来的汽车不仅是在现有的速度测量等方便更加精准，而且通过一系列高端传感器和微处理器组成若干个的监测、控制系统，未来的汽车将能根据环境的特殊紧急
10、要求自动及时改变状态。例如，发现危险时的自动急刹车，超速报警后司机无反应时自动减速，甚至发展到根据要求自行调整方向等，最终达到能根据预期设置在行驶中摆脱对人的依赖。1.3研究内容基于单片机的超速报警器，根据不同道路最高车速的限制不同，利用按键对最高速度进行初设，其中通过LED数码管与其驱动芯片实现显示，再利用速度传感器进行测速，最后通过单片机对实时速度与初设最高速度进行对比，如若超速，发出警报，警示驾驶者减速。根据系统的要求完成汽车超速报警器的硬件和软件设计。系统研究的主要内容包括：构架系统的整体结构；对速度传感器、驱动芯片、单片机等硬件进行选定；完成各个硬件的设计；给出系统的软件设计，并作相
11、关说明。第2章 车速测量原理及方案通过车速传感器输出与车速成正比的脉冲或者准脉冲信号，对传感器输出信号频率进行测量，然后通过处理、转换、计算，即可得出汽车速度。速度信号作为本系统的基量，能否精确测量速度对系统的精准和性能有着决定性的影响。所以测速方法的选择尤为关键。2.1频率量的测量方法频率的测量方法不仅会影响到测量精度，而且也会影响到整个系统的动态性能。常见的频率测量方法有频率法、周期法、混合测频法及频压转换法2。下面对这四种方法进行简介：2.1.1 频率法频率法又叫直接计数法，被测量信号的频率为f ，在某一选定时间闸门T内，对被测量的信号脉冲进行计数，然后根据计数值M和闸门时间T求得所测信
12、号的频率。频率法的特点是测量时间基本恒定，动态性能由闸门时间T决定，T越小，动态能越好。在T恒定的情况下，f 越大，误差就越小。用此方法，通过单片机的定时/计数器，在阀门时间（定时时间）里记录脉冲数，再通过转换即可得到被测信号频率。例如定时50毫秒，计数器读到的脉冲数乘以20就是被测信号的频率。这种方法的缺点就是在闸门时间T内捕捉到的信号可能会丢失，造成测量的主要误差。图2.1 频率法脉冲丢失原理图第一个脉冲的上升沿和最后一个脉冲的下降沿不在闸门时间T内，就造成了信号丢失。即测到的脉冲数少于实际的脉冲数，这就造成了误差。但是如果脉冲的频率很高，丢失的脉冲数对测量结果影响就不大，误差相对较小。所
13、以频率法只适合于测量高频信号。2.1.2周期法参考时钟脉冲的频率为f ，被测信号的周期为T，计数值为M，其原理是在被测信号的周期T内，对某一基准时钟脉冲进行计数，计数值除以时钟脉冲的频率便是被测信号周期T。在f 确定的情况下，被测信号的周期越大，测量结果的误差越小，被测信号的周期越小，测量结果误差就越大，所以此方法适合于测量低频信号而不适于测高频信号。图2.2 周期法原理图2.1.3 频率和周期混合法如果需要对汽车慢速行驶和快速行驶时的速度进行测量和显示，可综合频率法和周期法。即设定一个分界频率，高于分界频率用频率法，低于此频率用周期法。即可相互弥补各自的缺陷。不过此方法相对复杂。对以上几种频
14、率量的方法进行比较，可知频率和周期混合法是较完美的测量方法，但是此方法比较复杂，实现难度较大。本设计虽然对车速进行测量，但测量的目的是为了对其超速时报警，报警的速度范围一般为中高速，所以测速时着重考虑中高速的测量。尽管频率法在测量低频信号时误差较大，即测量低速行驶的汽车车速时误差较大，但是本系统不要求对汽车低速时报警。该方法可以满足汽车行驶时的中高速信号测量，可满足该设计的要求，故本设计选择频率法作为频率量测量方法。2.2 速度的实现向司机显示实时行驶的速度，是本设计的基本要求。不同的频率对应什么样的速度，怎样把频率转换成相应的速度，这都是后面编程时算法的依据。故把测到的频率量转化成现成的速度量是本设计的重要工作。2.2.1 频率与车速的对应关系选用光电传感器时，传感器输出信号的频率量与车速成正比。以仿真模型为例子，转盘孔数为4，当定时器定时1s，所安装的光电传感器输出信号的脉冲数为100，可得转盘共转了25圈，所以转速为每秒25圈2 3。2.2.
