基于單片機(jī)的車速報(bào)警電路硬件設(shè)計(jì)

【摘要】本文從駕駛員自身安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)車輛超速的報(bào)警系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)，利用按鍵對(duì)速度進(jìn)行初設(shè)，其中通過LED數(shù)碼管與其驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)視顯，再利用速度傳感器進(jìn)行測(cè)速，最后通過單片機(jī)對(duì)現(xiàn)時(shí)速與初設(shè)時(shí)速進(jìn)行對(duì)比，如若超速，發(fā)出警報(bào)，警示駕駛者減速。本設(shè)計(jì)方便駕駛員能根據(jù)自己的需要設(shè)置合適的車速上限，保障行車安全，具有很好的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】汽車超速；傳感器；報(bào)警；LED顯示

一、系統(tǒng)原理總體設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)要求

一個(gè)具有數(shù)字顯示功能的單片機(jī)系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)車輛當(dāng)前速度輸出，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的速度上限時(shí)會(huì)報(bào)警。在設(shè)計(jì)中考慮以下幾點(diǎn)：（1）遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則。在過程中，應(yīng)遵循從整體到局部的設(shè)計(jì)原則，把復(fù)雜難處理的問題分為若干個(gè)較為簡(jiǎn)單的、容易處理的問題，分別加以解決。（2）經(jīng)濟(jì)性要求。為了獲得較高的性能價(jià)格比，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)盲目追求復(fù)雜高級(jí)的方案。在滿足性能的前提下，應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)單的方案。（3）可靠性要求。所謂可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。只有可靠，才能足夠的安全、耐用。（4）操作和維護(hù)要求。在車速報(bào)警系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮操作方便，盡量降低對(duì)操作人員的專業(yè)知識(shí)的要求，以便產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。系統(tǒng)的輸入輸出方式，操作程序應(yīng)盡量簡(jiǎn)單明了，無須專門訓(xùn)練就能掌握其使用方法。

（二）設(shè)計(jì)方案的選擇

在大力提倡環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，可持續(xù)發(fā)展的大前提下，警報(bào)器最大的特點(diǎn)應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作簡(jiǎn)單，有利于可持續(xù)發(fā)展，綠色環(huán)保無污染，可充擴(kuò)性，兼容性，可靠性，可用性，可維護(hù)性，能有效地達(dá)到超速報(bào)警的效果。選擇運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛超速報(bào)警?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)，利用按鍵對(duì)速度進(jìn)行初設(shè)，其中通過LED數(shù)碼管與其驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)視顯，再利用速度傳感器進(jìn)行測(cè)速，最后通過單片機(jī)對(duì)現(xiàn)時(shí)速與初設(shè)時(shí)速進(jìn)行對(duì)比，如若超速，發(fā)出警報(bào)，警示駕駛者減速。

（三）超速報(bào)警器設(shè)計(jì)原理

基于單片機(jī)技術(shù)，利用按鍵對(duì)速度進(jìn)行初設(shè)，其中通過LED數(shù)碼管與其驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)視顯，再利用速度傳感器進(jìn)行測(cè)速，最后通過單片機(jī)對(duì)現(xiàn)時(shí)速與初設(shè)時(shí)速進(jìn)行對(duì)比，如若超速，發(fā)出警報(bào)，警示駕駛者減速。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（1）主控模塊。本次設(shè)計(jì)采用的是Philipss80c51單片機(jī)。80C51抗干擾性好，適用于惡劣環(huán)境的場(chǎng)合。80C51 CPU的工作頻率采用12MHZ，方便系統(tǒng)對(duì)速度傳感器的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行快速的處理。80C5l的輸入，輸出引腳具有32根I/O口線。可以連接存儲(chǔ)器、LED顯示器、速度傳感器等各種外部器件。80C51具有低功耗和低電壓工作模式的特點(diǎn)，可以利用電源或電池對(duì)系統(tǒng)供電。但80C51內(nèi)部只有256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，系統(tǒng)可以外接RAM芯片以滿足系統(tǒng)的需求。

（2）復(fù)位電路。單片機(jī)采用是自動(dòng)復(fù)位方式。S80C51單片機(jī)只要接一個(gè)電容至VCC即可。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使S80C51單片機(jī)有效的復(fù)位。RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括VCC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間，所以一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電應(yīng)保持20ms以上的高電平。RC時(shí)間常數(shù)越大，上電RST端保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。

（3）顯示電路。MAX7219芯片是美國MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器。片內(nèi)包括BCD譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動(dòng)器和88靜態(tài)RAM。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)與LED的連接有并行和串行方式。由于串行方式占用單片機(jī)口線少，因而得到廣泛應(yīng)用。

（4）按鍵電路。本設(shè)計(jì)為了能夠自行設(shè)定最高上限速度，故設(shè)計(jì)了按鍵電路。車輛超速報(bào)警的按鍵電路由四個(gè)開關(guān)加上拉電阻構(gòu)成，所以要使用單片機(jī)的四個(gè)引腳，四個(gè)開關(guān)則分別對(duì)應(yīng)著速度設(shè)置、速度增加、速度減小以及速度確定，通過對(duì)開關(guān)的操作可以對(duì)速度上限值進(jìn)行設(shè)定操作，另外由于還有速度增減的按鍵，可以方便根據(jù)駕駛員的實(shí)時(shí)實(shí)地要求進(jìn)行速度更改以達(dá)到報(bào)警目的，具有很強(qiáng)的操作靈活性。

（5）報(bào)警電路。報(bào)警模塊主要有聲音報(bào)警，報(bào)警電路相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，聲音報(bào)警由單片機(jī)引腳接上兩個(gè)10K電阻，電源，一只三極管8550和一只蜂鳴器組成。共同組成報(bào)警電路來進(jìn)行報(bào)警作用，以此來通知駕駛員進(jìn)行調(diào)速，減少發(fā)生交通事故。

三、結(jié)語

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)技術(shù)，利用按鍵對(duì)速度進(jìn)行初設(shè)，其中通過LED數(shù)碼管與其驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)視顯，再利用速度傳感器進(jìn)行測(cè)速，最后通過單片機(jī)對(duì)現(xiàn)時(shí)速與初設(shè)時(shí)速進(jìn)行對(duì)比，如若超速，發(fā)出警報(bào)，警示駕駛者減速。隨著時(shí)代的快速發(fā)展，越來越多的行車安全保障設(shè)備也越來越多，許多人性化的設(shè)備還會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)，相信超速報(bào)警系統(tǒng)會(huì)做的越來越好，滿足各類人群的需要，從而使超速報(bào)警器邁上一個(gè)新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：宋艷芳（1981.06—），山東協(xié)和學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，副教授，研究方向：自動(dòng)化。