基于單片機的超速報警器的電路設計

摘 要 本系統是基于單片機AT89S52為控制核心，用霍爾傳感器采集車速，經過微控制器處理后通過液晶顯示出來，并且可以自由設置上限車速和下限車速，當到達上限車速時，蜂鳴器開始報警，同時紅燈閃爍。當低于下限車速時，蜂鳴器開始報警，同時，黃燈閃爍。在車速正常時，只有綠燈正常發光，紅燈和黃燈處于關閉狀態。它在一定程度上有效解決汽車超速駕駛的問題。

關鍵詞 單片機 車速處理 LCD 實時顯示

一、研究背景

在當今時代里，汽車是最普遍的交通運輸工具，隨著汽車工業和高速公路建設的發展，每年由于各種交通事故造成的人員傷亡數目驚人，造成了巨大的經濟損失。據統計，造成各種交通事故的主要原因是車輛的超載和超速行駛，而后者隨機性很大然而人們往往忽視高速行駛所帶來的重大后果。每年由于司機超速行駛而產生的交通事故很多，因此造成的經濟損失很多，然而很多因超速行駛而造成事故者不是他們想開很快，而是他們那時已經有了快感，根本沒有意識到自己是在超速行使，因此在事故發生后大都感到后悔。針對這種狀況，開發超速報警器非常重要，可以將產生的交通事故防患于未然.如果他們在汽車上安裝汽車速度顯示及超速報警器，在很大程度上能確保他們避免發生這類事故。

本文主要介紹單片機車速控制系統的軟件設計過程，其中涉及系統結構設計、元器件的選取和控制算法的選擇、程序的調試和系統參數的整定。在系統構建時選取了ATMEL公司提供的AT89S52芯片作為該控制系統的核心。車速信號由霍爾傳感器提供。同時，具有車速顯示和報警功能。

二、設計要求及系統硬件電路設計

1、設計要求

（1）實現車速的測量和控制。

（2）設置車速范圍，實現報警和實時顯示。

（3）通過液晶將所測結果顯示出來。

（4）分別設計控制設備和采集設備，進行相關測試。

2、模塊設計方案

設計思路

根據功能和指標要求，本系統可以從元件級開始設計，選用51單片機為主控機。通過擴展必要的外圍接口電路，實現對車輛車速的測量和控制。

在此系統中，采集系統主要是負責采集數據將其送至單片機，單片機也會進行將數據轉換為對應的車速示數在LCD?？刂葡到y主要由單片機AT89S52，LCD顯示電路，霍爾傳感器，蜂鳴器報警系統以及鍵盤組成。

微控制器模塊

應用AT89S52單片機作為控制器。我們使用了ATMEL公司的AT89S52單片機，它也同樣具有很強的信息處理功能，易于操作使用，具有8k的程序存儲器，頻率最大支持33MHZ，體積小，需要電壓小，功耗低，價格便宜等優點，更適于本系統的要求。

傳感器模塊

采用霍爾傳感器來測試車速，霍爾開關傳感器是具有較高靈敏度的集成霍爾元件， 能感受到很小的磁場變化， 因而可對黑色金屬零件進行計數檢測。

霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器?；魻栃谴烹娦囊环N?；魻栃茄芯堪雽w材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。

在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉動一圈，霍爾傳感器便輸出一個脈沖。通過單片機測量產生脈沖的頻率就可以得出圓盤的轉速。沒有磁鋼時輸出高電平，有磁鋼時輸出低電平。

液晶顯示模塊

采用LCD液晶顯示。LCD液晶顯示模塊雖然占用I/O口多，控制復雜，但其功能強大，顯示內容豐富、清晰，顯示信息量大。并且能夠提示操作語句，這大大提高了系統的人性化設計。

外圍電路連接：

我用P0口來給控制數據及命令傳輸，因為PO口沒有接上拉，我們在外圍電路上接4.7千歐的上拉電阻，提高推拉電流的能力。

按鍵模塊

根據需要，數據需要進行相關的設置和控制，設置了這款電路，因為該電路比較簡單，運用了獨立鍵盤，來掃描每個IO口的狀態，進行判斷，同時我們在軟件進行了消抖處理。

蜂鳴器報警及LED指示系統

為了更加直觀，我們在上面加了蜂鳴器報警和LED燈來指示電路的工作。

電源模塊

采用LM7805提供5V穩壓電源，并在穩壓模塊兩端加上加上多個電容，使之更加穩定，輸出5V的穩壓電源。

三、系統總體論證

工作原理：

車速監控系統是以單片機AT89S52為控制核心，通過霍爾傳感器來測試車速。具體工作過程：

（1）通過霍爾傳感器檢測車速發送到液晶上，在液晶上實時顯示出來。

（2）設置車速范圍。

（3）判讀車速是否超過設置的告警車速，并發出相應的指令。

（4）測試系統根據指令做出相應的顯示。

（a）若是超過報警車速，則發送報警命令，則測試系統蜂鳴器報警，同時紅色指示燈亮。

（b）若是沒有超過報警車速，則發送正常命令，使測試系統正常工作，蜂鳴器關閉，綠色指示燈亮。

另外我可以通過手動設置報警車速，通過調控控制系統上面的按鈕來可以設置不同報警車速，可以做出不同的反映。

使用液晶實時顯示當前的車速，準確顯示當前接收到的車速。

四、測試及結論

1、測試結果

根據工作原理我們對成品進行了相關的測試，打開開發板，開發板顯示車速，按下測試鍵，控制系統開始進行車速讀取并實時判斷顯示。如此反復循環，不斷監控車速。

2、結論

車速監控系統可以實現對霍爾傳感器的穩定控制，測量車速對功能進行了擴展與創新；而且功能上分別設置了預置固定車速報警、手動設置車速報警功能等，并且在液晶上實時顯示出來。實現了車速的準確報警和實時車速顯示。設計過程中考慮到了硬件與軟件的相互補充，系統運行穩定，結構小巧美觀。

參考文獻：

[1]白延敏.51單片機典型系統開發實例精講[M].北京：電子工業出版社.2009：18-30

[2]王為青.程國鋼.單片機Keil Cx51應用開發技術[M].北京：人民郵電出版社，2007：45-60

（作者單位：河南機電職業學院電子工程系）