车辆工程毕业设计(论文)-汽车超速报警系统设计【全套图纸】 .doc
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1、本科学生毕业设计汽车超速报警系统设计 院系名称: 汽车与交通工程学院 专业班级: 车辆工程 学生姓名: 指导教师: 职 称: 实验师 The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign Of Automotive OverspeedAlarm SystemCandidate:Wei ZhaoSpecialty:Vehicle Engineering Class:B07-3 Supervisor:Experimentalist Division. Qi YiqiangHeilongjiang Institute of Technology 黑龙江工程
2、学院本科生毕业设计摘 要近年来,随着汽车产业的迅速发展和人们生活水平的不断提高,我国的汽车数量正逐年增加。同时汽车驾驶人员中非职业汽车驾驶人员的比例也逐年增加。并且随着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。综上所述,有必要开发一套超速报警系统,辅助提醒驾驶员以达到控制车速的目的。全套图纸,加153893706本系统从汽车行驶的安全角度出发,在不改变汽车原有
3、结构的基础上,对汽车行驶的速度及其它车况参数进行采样、测量、计算,利用AT89S51型单片机对数据进行有效的分析,提高了系统对复杂路况处理能力。并且采用实时报警、延时控制等方法实现督促驾驶员在道路允许车速范围内安全行驶,从而实现超速报警、提高人车安全的重要功能。在实际设计过程中,利用一个6V直流电动机串联电位器来模拟车轮的转速和线性加速,直观的展示了整个系统的运行过程。关键词:报警;AT89S51;调试;设计;光电开关 ABSTRACTIn recent years, with the rapid development of auto industry and people living s
4、tandard rise ceaselessly, the number of cars in China is increases year by year. While driving a car driving china-africa professional personnel has been increasing proportion of personnel. And as people living standard rise ceaselessly, cars had walked into the thousands, and become the main mode o
5、f transport. However, private owners because the driver is not a professional proficiency, speed, the feeling is not particularly good, speed often preferences, optional speed, according to a speeding, when car is in speeding state, its stability and security reduced greatly, once in an emergency, o
6、ften leads to serious traffic accident the elderly. To sum up, it is necessary to develop a set of speeding alarm system, auxiliary remind drivers in order to achieve the purpose of controlling the speed. The system of the car safety from Angle, not changing the car, on the basis of original structu
7、re to the speed of the automobile and other sampling, the measurement condition parameters, calculation of, use of the data type AT89S51 single-chip effective analysis of complex system was improved roads processing ability. And using real-time alarm, delay control method to urge the roads safe driv
8、ing speed range allowed, thus speeding car alarm, improve the important function people safe. In actual design process, use a tandem potentiometer for dc 6V to simulate the wheel speed and linear acceleration, intuitive demonstrates the whole system operation process. Key words: Alarm; AT89S51;Debug
9、; Design;photoelectric switch目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1 1.1 课题背景1 1.2车速报警系统的发展历程、现状与发展趋势1 1.3 课题主要研究内容2第2章 超速报警系统的理论知识与方案的确定32.1 总体设计思路32.2 方案的提出32.2.1 测频原理32.2.2 侧周原理42.2.3 计数原理42.3 方案的比较及确定52.4测量方案设计52.5 本章小结5第3章 超速报警系统硬件设计63.1 主控模块选择6 3.1.1 单片机系统6 3.1.2 时钟电路8 3.1.3 复位电路93.2 测速系统设计9 3.2.1 传感器选择及方案设计9
10、 3.2.2 信号整形113.3 按键设计设计123.4 报警系统设计12 3.4.1 蜂鸣器12 3.4.2 LED发光二极管报警灯133.5 显示部分方案与选择设计133.6 本章小结15第4章 超速报警系统软件设计164.1软件设计概述164.2软件设计方案164.3 各系统程序164.3.1 数据处理程序16 4.3.2 按键处理程序18 4.3.3 LED动态显示程序204.4 本章小结22第5章 系统制作与调试23 5.1 硬件焊接注意事项23 5.2 LED动态数码管调试245.3对传感器输入信号的调试255.4 声光报警调试275.5 总体调试28 5.5.1 供电系统检测与调
11、试29 5.5.2 总系统短路检测29 5.5.3 各模块独立检测方法305.6 本章小结31结论32致谢33参考文献34附录35附录A 英文文献与中文参考译文35附录B 总系统电路原理图40附录C实物效果图41附录D材料清单42附录E 总程序流程图43附录F 源程序4443第1章 绪 论1.1 课题背景随着道路交通建设的加快,高速公路网络遍布。为了治理超速,国家制定了严格的法律法规,但是超速现象还是屡禁不止。据分析,全国近几年发生的特重大交通事故,有70%与超速有关,并且超速行驶违章随着道路交通条件的改善儿不断增多,故设计一种技术成熟的、廉价的、安全可靠的汽车超速报警系统用来保障驾驶员与道路
12、行人的生命财产安全就显得尤为必要了。1.2车速报警系统的发展历程、现状与发展趋势纵观近十年的测速报警系统,笔者以时间顺序列出5种市面上销售的常见品种:1、电子狗:工作原理是依靠经销商预先埋设发射装置,接受固定频率的电波,接收后发出警示音。对城市的固定交通设置或者红绿灯等有预报作用,对视频监控系统也有作用,但必须依赖经销商布网,且需要经销商常更换电池(12年/次),这类产品价格一般在70200元左右。 2、单频或三频测速雷达报警器:一般为X、K、Ka频段,这类产品只能用于部分监视装置,漏报多,以日本产品或复制为主,现在有很多国产品由于生产及调试设备的原因,基本是单频或三频机。这类产品价格一般在4
13、50元900元之间。 3、测速雷达(模拟)报警器,可接收频段如下: X频:10.525GHZ100MHZ K频:24.150GHZ100MHZ Ku频:13.45GHZ100MHZ 新K频:24.125GHZ100MHZ Ka频:34.3GHZ100MHZ 激光:904nm P频:固定式照相这类测速雷达报警器以台湾机为主,即所谓的全频机,实际是台湾岛的测速雷达频段,国内早期采用的都为进口测速雷达设备,所以,在国内台湾产雷达报警器还有效,只是对目前国产的测速设备无效。这类产品品牌有南极星、征服者等,最高频率做到了34GHZ左右,价格一般在650元1000元之间。 4、全频测速雷达(数字)报警器,
14、可接收频段如下:覆盖频率:10.525GHZ37GHZ这类测速雷达报警器是真正的全频段,能涵盖目前国内的测速雷达频率,以数字处理芯片提高处理效率,能在瞬间处理雷达波信息,对目前国内最新的跳(变)频测速雷达及以往的测速雷达有效,这类产品以韩国产为主,价格一般在1500元2000元之间。 5、GPS测速雷达报警器,这类报警器即是测速雷达报警加上GPS定位预警系统,工作原理是根据固定测速点或信号灯摄像点的位置数据,通过GPS定位,当车辆接近目标点时提前报警,该系统完全依赖电子数据,没数据它就不报,这就是经销商需要客户在使用过程中经常更新地图数据的原因之一。理想状态的GPS设备应该能装载全国大部分地区
15、的电子数据,但目前市场上销售的GPS设备数据通常在510万个,能达到25万以上的不多,而全国约为30万个电子数据,原因和GPS设备内的闪存容量及CPU的处理能力有关,选购时须了解于信道数、定位反应灵敏度等。另外GPS测速雷达报警器对流动测速雷达一般需要配置测速雷达报警器,而目前市场上配的测速雷达报警器基本是台湾产,其覆盖频率有限,而国内目前大量装备的警用测速雷达为国产,很多雷达均以515度的仰角方式架设,是测速雷达报警器的盲点,所以其对流动测速雷达探测预报效果不不明显,GPS定位预警设备的价格在8003000左右。综上所述,不难看出,现在市面上所谓的超速报警系统大多是为躲避交警部门的测速系统而
16、生,习惯了此种超速报警系统的驾驶员,不但不会提高交通安全性,反而会助长超速行驶的投机之风,极大的破坏了我国现有的交通秩序,而且动辄几千元的GPS、电子狗系统和昂贵的升级费用也让许多驾驶员望而却步。而本人所设计的此套系统的所有功能都是围绕提高驾驶员公路交通安全性儿开发的,且价格便宜(预计不超过50元),故预计将会有良好的市场前景。1.3课题主要研究内容1、从硬件的布局设计和元器件的选择入手:此过程主要需要克服的问题为对全面了解所用元器件的功能、用途;2单片机的选择:在能够实现所需功能的前提下,尽量选择价位较低的产品以突出产品经济性;3、数码管的选择:选择技术成熟、运行稳定可靠的产品;4、转速传感
17、器的选择:尽量选择成本较低、运行可靠、价格便宜、且直接输出数字信号的传感器以省去数模转换器,进一步降低成本;5、软件的编写以及调试,以保证系统各模块之间的协调工作。当然,由于此系统需安装在车辆上,故还应注意以下两点:(1)单片机的选择:抗干扰性好,适用于恶劣环境的场合。耗能小,可用电池供电。(2)转速传感器的选择:价格便宜,工作可靠,尽量减少对车辆动平衡的破坏。第2章 超速报警系统的理论知识与方案的确定2.1总体设计思路本设计从成本和实现的难易程度出发,选择红外线光电遮断式测速方案。它主要由遮光盘和槽型光电传感器组成,在遮光盘的同心圆上分布一个通光的孔或槽,槽形光电传感器固定在遮光盘工作的位置
18、上,遮光盘转动一周,光敏元件感光次数与盘的开孔数目相等,因此产生相同数目的脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机定时计数器计数,定时器Tn定时。定时器Tn完成100次溢出中断的时间t除以测得的脉冲数m,经过单位换算,就可以算得直流电机旋转的速度。遮断式光电测量方案如图2.1所示。图2.1 遮断式光电测量原理图采用光电转速传感器得到的电脉冲信号,经过4069放大整形后,获得相同频率的方波信号,送入单片机进行运算处理,通过测量方波的频率或周期,测得转速的大小,并由两组四位数码管显示。2.2 方案的提出由于本设计采用数字集成电路为核心 ,故若将整个系统分为信号的采集,处理与显示三部分,那么其原理可用如下三
19、个框图表示:2.2.1测频原理图2.2 测频原理框图图2-1告诉我们,被测信号通过放大整形进入加法计数器;晶体振荡器的频率信号通过分频产生秒(或分钟)信号,在计数显示控制器中生成寄存脉冲和清零脉冲。寄存脉冲将加法计数器的BCD码送入寄存器,通过译码驱动,LED数码管显示一秒(或分钟)内的计数值,直到下一次寄存脉冲的到来;紧接着清零,进行下一轮计数、寄存(译码显示);如此,不间断测频。如果我们考察一下这些信号的时序,不难发觉这种定时计数测量方法的缺陷是:被计数脉冲有 多一或少一的误差。如果被测频率为10000Hz,多一或少一的误差,相对来讲只不过万分之一;如果被测频率为2Hz,多一或少一的误差,
20、相对来讲就达到了百分之五十,不难看出频率越低,误差越大,而且还有一点,把一秒变成一分钟,误差就变小了。2.2.2 测周原理低频时,需延长采样时间,要提高精度就要采用测周的方法,图。2.3正是说明这种方法。图2.3 测周原理框图将图2-3与图2-2进行比较,我们不难发觉:上述二者的差别在于晶体振荡器与被测信号的位置作了互换,象是代数上的分子分母的颠倒,也正是物理上的频率和周期互为倒数。测周的误差:与测频相似,是多一个或少一个晶体振荡器脉冲,也就是多一个或少一个时基脉冲,晶体振荡器脉冲频率 准确度越高误差越小,晶体振荡器脉冲频率越高误差也越小,被测频率越高误差越大;因此测量高频时,对被测信号进行分
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