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基于光电耦合器的汽车超速报警器设计3唐 凯1,江开发1,张 弛2(1.南京工程学院车辆工程系,江苏南京 211167;2.南京工程学院自动化系,江苏南京 211167)摘 要:基于光电耦合器和单片机,设计了一种汽车超速报警器,该汽车超速报警器可设置3个报警阈值,可根据路况手动选择报警阈值,可在线报警提示。
文中说明了该报警器的工作原理、设计思路、硬件系统构成和软件设计方法。
关键词:汽车;超速报警器;光电耦合器;单片机中图分类号:U471.1 文献标识码:A 文章编号:1671-2668(2008)02-0028-023基金项目:江苏省大学生实践创新训练计划项目(166201070001) 目前有2种车速控制报警方式:①采用车载GPS 系统,能提供车辆的定位信息,包括车速信息,但价格昂贵;②采用嵌入式车载限速装置,在设计汽车时就已经考虑并在制造时嵌入整车电子控制系统中。
后者在2005年以后国内生产的中高档乘用车中已初见端倪,但是国内约4000万辆在用汽车中的近90%并未安装。
鉴于此,为在用汽车设计一种外挂式汽车超速报警器有着巨大的市场需求。
1 汽车超速报警器的工作原理以Audi100轿车为例,其车速传感器由一个舌簧开关管和一个带有4对磁极的塑料环构成(如图1所示)。
后者安装在变速器左输出轴上,与轴一同旋转形成旋转磁场。
舌簧开关管安装在靠近塑料环的变速器壳体上,它是在一个玻璃管内装有2个细长的触头构成的开关元件,其触头由磁性材料制成。
舌簧开关管与塑料环间具有很小的间隙,当塑料环旋转时,舌簧开关管内触点接近塑料极时闭合,离开塑料极时断开,由此得到与汽车行驶速度相对应的方波信号(如图2所示)。
图1 车速传感器结构图2 车速信号图形汽车超速报警器的工作原理:汽车行驶过程中,车轮每转一圈,车速传感器产生8个脉冲。
对已知车型可知其车轮直径D ,例如规格为185/70V R14的轮胎,185表示轮胎宽度为185mm ,70代表轮胎高/宽比为70%,14表示轮辋直径为14inch ,据此可计算出轮胎直径D =18.5×0.7×2+14×2.54=61.46cm 。
东北林业大学毕业设计任务书基于单片机的汽车超速报警系统设计基于单片机的汽车超速报警系统的设计摘要近年来，随着现代汽车控制技术和高速公路的飞速发展，在世界特别是发达国家，无论是运输业还是个人，汽车都已成为长距离运输的主要交通工具。
汽车在公路上行驶时，通过GPS定位，当汽车的行驶速度超过该公路所规定的最高行驶速度时，蜂鸣器报警，并通过语音提示，提醒驾驶员减速。
本设计从驾驶员自身安全角度出发，设计了一种检测车辆超速的报警系统。
当车辆处于行驶状态中，该系统通过速度传感器时刻监测机动车辆速度。
在实时监测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。
此设计就是一种利用51单片机对机动车超速行驶情况进行蜂鸣报警的系统。
该系统结构简单，可靠性高，操作方便，可广泛应用于摩托车、汽车等机动车辆。
该设计详细介绍了系统的总体设计方案，给出了界面模块与89C51接口电路，系统硬件电路及外围设计电路，通过LCD显示出来。
关键词: 51单片机；汽车超速报警器；语音传感器；LCD显示Monolithic integrated circuit-based automobileoverspeed alarm system designAbstractIn recent years, with the modern auto control technology and the rapid development of highway, in the world, especially in developed countries, whether shipping or personal, cars have become the main long-distance transport vehicles. When the car driving on the highway, through the GPS positioning, when the car speed is more than the highest speed specified in the road, the buzzer alarm, and through the voice prompt, and remind the driver to slow down.This design from the Angle of the driver's own security, we design a test vehicle overspeed alarm system. When the vehicle in the driving state, the system through the speed sensors to monitor vehicle speed. In real-time monitoring and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component. This design is a kind of vehicle speeding is to make use of 51 single-chip buzzer alarm system. The system has simple structure, high reliability, convenient operation, can be widely used in motorcycles, automobiles and other motor vehicles. This design detailed introduces the system's overall design scheme of interface module and 89 c51 interface circuit is given, and the system hardware circuit and peripheral circuit design, through the LCD display.Key words: Single chip microcomputer; Automobile overspeed alarm; Voice sensor; The LCD display目录摘要Abstract1前言 (1)1.1 汽车超速报警系统研究目的及背景 (1)1.2 汽车超速报警系统在国外的研究现状和发展趋势 (1)1.3 汽车超速报警系统的主要容 (2)2汽车超速报警系统设计方案的选择 (3)2.1 设计要求 (3)2.2方案选择 (3)3汽车超速报警系统硬件设计 (4)3.1 测速传感器的构建 (4)3.1.1 测速传感器的选择 (4)3.2汽车测速传感器的工作原理 (4)3.3主控模块 (6)3.4系统总体结构框图 (7)3.4.1电源单元 (8)3.4.2 光电耦合器单元 (8)3.4.3 蜂鸣报警单元 (9)3.5电路的连接 (9)3.5.1 霍尔传感器与单片机的连接 (9)3.5.2 单片机与报警器连接 (10)3.5.3单片机与LCD显示电路连接 (10)3.6 监测车辆速度 (11)3.6.1 GPS车速检测 (11)4汽车超速报警系统软件设计 (13)4.1 主程序 (13)4.2 子程序 (14)4.2.1 报警子程序 (14)结论 (15)参考文献 (16)致 (17)1前言1.1 汽车超速报警系统研究目的及背景在当今时代里，汽车时最普遍的交通运输工具，随着汽车工业和告诉公路建设的发展，每年由于各种交通事故造成的人员伤亡数目惊人，给国家造成的经济损失巨大。
汽车超速报警器设计
王昌雯;田庆华
【期刊名称】《时代农机》
【年(卷),期】2016(0)11
【摘要】文章设计了一种汽车超速报警器,该汽车超速报警器简单,方便耐用。
现在大部分的汽车超速报警器都是通过一个个的程序来测量,而这款汽车超速报警器仅仅需要将汽车的仪表盘指针与车速传感器相连接,通过电子控制单元来及时准确测量车速,从而发出信号来提醒驾驶员车辆已超速,并自动缓慢减速。
【总页数】2页(P67-67,69)
【作者】王昌雯;田庆华
【作者单位】德州学院,山东德州253023
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
【相关文献】
1.电动车超速报警器设计
2.基于光电耦合器的汽车超速报警器设计
3.汽车超速报警器
4.汽车超速警报器设计
5.汽车超速报警器设计
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基于单片机超速报警器电路设计
超速报警器是一种常见的安全设备，可以在车辆超过限速时发出警告声音，提醒驾驶员注意安全。
本文将介绍基于单片机的超速报警器电路设计。
1. 硬件设计
该电路主要由单片机、震动传感器、LCD屏幕、蜂鸣器和一些其他元件组成。
1.1 单片机
选择一款适合的单片机，如AT89S52。
它具有良好的性能和稳定性，并且易于编程和使用。
1.2 震动传感器
震动传感器用于检测车辆的运动状态。
当车辆超过限速时，会产生震动信号，并将其发送到单片机进行处理。
1.3 LCD屏幕
LCD屏幕用于显示当前车速和警告信息。
它可以帮助驾驶员了解车辆的运行状况，并及时采取相应措施。
1.4 蜂鸣器
蜂鸣器用于发出警告声音。
当车辆超过限速时，它会自动响起，提醒驾驶员减速。
2. 软件设计
2.1 初始化程序
在初始化程序中，需要设置各个元件的引脚和工作模式，并进行一些必要的初始化操作。
2.2 车速检测程序
车速检测程序用于检测车辆的运动状态。
当车辆超过限速时，它会产生震动信号，并将其发送到单片机进行处理。
2.3 警告程序
警告程序用于发出警告声音和显示警告信息。
当车辆超过限速时，它会自动响起蜂鸣器，并在LCD屏幕上显示相应的警告信息。
3. 总结
基于单片机的超速报警器电路设计可以有效地提醒驾驶员注意安全。
通过合理的硬件和软件设计，可以实现稳定可靠的工作效果。
然而，在实际应用中，还需要根据具体情况进行适当调整和优化，以确保其正常运行。
基于光电偶合器的汽车超速报警11Design of the Intelligent Alarm System in Controllingthe Automobile SpeedAbstract:The alarm system in controlling the automobile speed is p resented, without change of the original structure,and the design scheme of the system implements samp ling, measurement, computing, real2time alarm anddelay2timecontrol for the automobile speed according to the safety of theautomobile driving. Then, the speed is randomly stored soas to insure the correctdata and to effectively analyze the data. Especially, the key techniques of thespeed measurementand the refresh storage are pesented in datail in the system.Key words: speed measurement; cycle measurement; safety alarm; automobiledriving23随着汽车工业和高速公路建设的发展,每年由于各种交通事故造成的人员伤亡数目惊人,造成了巨大的经济损失。
据统计,造成各种交通事故的主要原因是车辆的超载和超速行驶,而后者随机性很大,纠章困难,而且由于中国公路条件复杂, 不同等级的公路允许的最高速度不同,现有的限速装置难以适应这种情况。
文献综述电气工程及其自动化基于单片机的汽车超速报警系统设计前言随着我国汽车业的迅猛发展，在加上国民经济的提高，使得愈来愈多的中国普通百姓有经济实力购买轿车，圆自己多年的汽车梦，拥有一部自己爱车已不在遥远，反而是成为很多人触手可及的事情。
然而，事情总是有它的两面性，汽车多了，由此引发的道路交通安全问题也就变得日益突出了。
据相关资料统计显示造成交通事故的原因主要有两个：①很多老司机和新司机同时上路，驾驶技术参差不齐，驾驶习惯也都良莠不齐。
俗话说的好，十次事故九次快，很多司机朋友都喜欢“超速驾驶”，对其他车辆和行人漠然视之，车主往往根据自己的个人喜好随意提速，超速行驶，当汽车处于超速行驶状态下，其稳定性和安全性也就大大降低，一旦出现紧急状况，往往会导致车毁人亡的重大事故发生。
②我国人口众多，特别是一些大城市人口的数量比较庞大，汽车又多，一些商业繁华路段往往是一个城市中人口密度最大，车辆最集中的地方，也是交通事故突发率最高的地方[9]。
据相关数据显示，近10年来，我国平均每年发生道路交通事故为60万起，死亡10万余人。
我们再把眼光放到全球，全世界每过6分钟就有一人死于车祸，全世界每一分钟就有人伤于车祸。
交通事故不仅仅对人们的生命财产安全造成巨大的影响，同时也造成巨大的经济损失。
因此有必要采取措施来限制车速，维护驾驶员和行人的生命安全。
现实证明通过强制限制车速可以很好地解决汽车超速这问题，交警可以通过安装雷达测速器来限制汽车车速，虽然收到了一定的效果，但是目前雷达测速具有覆盖面不够广的问题，无法覆盖整个限速路段[10]。
针对这些问题，我们设计了汽车超速报警系统，让它时刻提醒驾驶员自己的行车速度，这在一定程度上可以有效地解决汽车超速驾驶的问题，避免重大交通事故的发生。
正文一、国内外关于超速限速系统设计情况世界各国为了解决驾驶者有意或无意超速驾驶的问题，采取了各式各样的措施，与此同时，汽车电子限速装置也在不断发展，有许多电子设计者或公司从事这方面的研究，力求能设计出一种能普遍使用的汽车限速装置。
基于单片机超速报警器电路设计1. 介绍超速报警器是一种常见的车载电子设备，用于提醒驾驶员超过了道路规定的限速。
本文将详细介绍基于单片机的超速报警器电路设计。
2. 超速报警器原理超速报警器的原理是通过测量车辆的速度，与预设的限速进行比较，当速度超过限速时触发报警。
基于单片机的超速报警器电路设计中，我们需要使用示波器作为速度传感器，通过单片机进行数据处理和报警控制。
2.1 示例电路2.2 信号处理流程1.通过示波器获取车辆速度信号2.使用滤波器对信号进行滤波，减小噪声干扰3.将滤波后的信号输入单片机进行模数转换4.单片机对转换后的数据进行处理，判断是否超速5.若超速，则触发报警器3. 单片机选择选择合适的单片机是超速报警器电路设计中的关键。
需要考虑的因素包括处理速度、存储容量、输入输出接口等。
常用的单片机有8051系列和AVR系列。
3.1 8051系列8051系列的单片机具有成熟的开发工具链和丰富的应用案例，易于入门和开发。
但处理速度相对较慢，存储容量有限。
3.2 AVR系列AVR系列的单片机具有高性能和低功耗的特点，适合用于实时应用和高要求的项目。
但开发工具链相对较新，上手难度较大。
4. 电路设计超速报警器的电路设计需要考虑传感器接口、信号处理、报警控制等多个方面。
4.1 传感器接口电路示波器作为速度传感器，需要适当的接口电路将其输出信号转换为单片机可处理的电压信号。
常用的接口电路包括运放放大电路和电平转换电路。
4.2 信号处理电路信号处理电路主要包括滤波器和模数转换电路。
滤波器用于去除信号中的噪声干扰，提高测量精度。
模数转换电路将滤波后的模拟信号转换为数字信号，供单片机处理。
4.3 报警控制电路报警控制电路用于触发报警器，通常采用蜂鸣器或LED灯进行报警。
单片机通过输出高或低电平控制报警设备。
5. 程序设计程序设计是基于单片机的超速报警器电路设计中的重要一环，需要根据实际需求编写合适的程序。
5.1 速度测量程序中需要使用单片机的计时器功能进行速度测量。
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与公路汽运
Highways&AutomotiveApplications
第2期
2008年3月
基于光电耦合器的汽车超速报警器设计3
唐凯1,江开发1,张弛2
(1.南京工程学院车辆工程系,江苏南京211167;2.南京工程学院自动化系,江苏南京211167)
摘要:基于光电耦合器和单片机,设计了一种汽车超速报警器,该汽车超速报警器可设置3个报警阈值,可根据路况手动选择报警阈值,可在线报警提示。
、设计思路、硬件系统构成和软件设计方法。
关键词:汽车;超速报警器;光电耦合器;单片机
中图分类号:U471.1文献标识码:A-()02-0028-02
目前有2GPS系统,,,但价格昂贵;②,在设计汽车时就已经考虑并在制造时嵌入整车电子控制系统中。
后者在2005年以后国内生产的中高档乘用车中已初见端倪,但是国内约4000万辆在用汽车中的近90%并未安装。
鉴于此,为在用汽车设计一种外挂式汽车超速报警器有着巨大的市场需求。
图2车速信号图形
1汽车超速报警器的工作原理
以Audi100轿车为例,其车速传感器由一个舌
簧开关管和一个带有4对磁极的塑料环构成(如图1所示)。
后者安装在变速器左输出轴上,与轴一同旋转形成旋转磁场。
舌簧开关管安装在靠近塑料环的变速器壳体上,它是在一个玻璃管内装有2个细长的触头构成的开关元件,其触头由磁性材料制成。
舌簧开关管与塑料环间具有很小的间隙,当塑料环旋转时,舌簧开关管内触点接近塑料极时闭合,离开塑料极时断开,由此得到与汽车行驶速度相对应的方波信号(如图2所示)。
汽车超速报警器的工作原理:汽车行驶过程中,车轮每转一圈,车速传感器产生8个脉冲。
对已知车型可知其车轮直径D,例如规格为185/70VR14的轮胎,185表示轮胎宽度为185mm,70代表轮胎高/宽比为70%,14表示轮辋直径为14inch,据此可计算出轮胎直径D=18.5×0.7×2+14×2.54=61.46cm。
根据欲限定的汽车速度V,可计算车轮
在单位时间内转过的圈数:
f=
π×D3600×
(1)
将f与超速报警器设定的阈值圈数f0比较,如果f>f0,则车速报警器发出声光报警;反之,车速报警器将执行下一个比较任务。
2汽车超速报警器的硬件设计
将车速传感器产生的车速信号送入光电耦合器触发单元,得到一个与车速信号频率一致的信号,送入单片机记数,与单片机内部设定值f0相比较。
系统以AT89C51单片机为核心,由电源降压-稳压
图1车速传感器结构
单元、光电耦合器触发单元、调速单元和声光报警单
3基金项目:江苏省大学生实践创新训练计划项目(166201070001)
总第125期Highways&AutomotiveApplications
29元组成(见图3)。
挡位,对应着3个报警阈值。
3个分触脚分别与单
片机的P1.1、P1.2、P1.3引脚连接,总触脚与电源相连,控制P1.1、P1.2、P1.3在任何时刻都只有一个引脚与电源相通。
手动调节波段开关,可选择报警阈值。
图3汽车超速报警器系统结构
与公路汽运
3汽车超速报警器的软件设计
汽车超速报警器的报警程序如图6所示。
软件
编程采用汇编语言,0作为定时器,设1ss,。
设T050ms,定时时间一到,溢出中断,在中断服务程序中,对中断次数寄存器加1,重复定时中断20次,时间为1s。
1s定时时间到,读取定时器T1(P3.5引脚)输入的脉冲数,即为实时车速的频率值。
将该频率值与单片机内部设定阈值比较,判定是否超速。
2.1电源降压-稳压单元
电源降压-稳压单元由三端集成稳压器W7805组成(如图4所示)。
电容Ci用来抵消因输入线太长而产生的电感效应,防止产生自激振荡,连线不长时可以不用,容量一般在0.1～1μF;C00电路的输入端V,5V电压。
图4电源降压-稳压单元
2.2光电耦合器触发单元
光电耦合器是以光为媒介传输信号的一种电-光-电转换器件,由发光源和受光器组成(如图5所
示)。
车速传感器信号位于高电平时,发光源发光并控制受光器导通,则受光器输出端产生与车速传感器频率一致的电压信号。
采用光电耦合器PC817传输车速信号的目的是为了隔离车速传感器与单片机的直接联系,消除车速传感器信号对单片机的不利影响。
车速传感器产生的是恒流低阻抗信号,电压值受外部负载的影响大。
以Audi100轿车为例,车速传感器信号送入单片机T0端口后,其高电平电压值迅速由9V下降为0.25V,而T0端口需要的最低识别电压为2V。
图6超速报警系统报警程序
T0采用方式1(定时器状态),由内部TR0控制
启、停;T1采用方式1(记数器状态),由TR1控制启、
停。
因此,TMOD=01010001B,即51H,T0的计数初值X=216-
6×100×103/12=15536=3CB0H。
在T0定时中断服务程序中,首先判断定时时间1s是否达到。
定时时间到,读取计数器T1的计数值,存放到指定寄存器中。
4结语
本文设计的汽车超速报警器由电源降压-稳压单元、光电耦合器触发单元和调速单元等构成。
其软件采用模块化设计,由主程序、记数子程序和调速子程序等组成。
该汽车超速报警器可设置3个报警
(下转第42页)
图5信号触发电路
2.3调速单元
调速单元由波段开关实现。
波段开关分为3个
42
与公路汽运
Highways&AutomotiveApplications
第2期
2008年3月
足一般测试需要,其缺点是轮圈直径有误差,使用前需多次标定。
另外,在速度高于80km/h时,路面稍许不平会引起轮盘跳动或打滑,因为车辆颠簸造成的“卷起”使第五轮滚回去然后停下来,使测量时间比其他传感器记录的长一些,从而带来测量误差。
五轮仪较重,特别对小型车辆成为一负载,限制了车速,不能满足小型车辆及高速段的测试要求。
此外,五轮仪需要支架固定,安装非常不便。
但对中小型单位,在资金不太充裕的情况下,其不失为汽车性能检测的一种良好实验设备。
研院所进行汽车测试的基准,仪高一些,较多,,所以使用起来较麻烦。
低附着系数路面上测量时非常容易出现信号丢失现象,性能表现较差,无法用于ABS(制动防抱死系统)性能检测和相关研究工作。
另外,由于一些光电式传感器产生的信号的噪音特性,需要一个滤波器来限制测量带宽,加上一些必需的支架,致使它的总体积和总质量也较大。
以GPS作为定位手段的车速测试系统体积小,携带、安装方便,对安装环境没有特殊要求,基本不需要专门的固定工具,而且安装后即可进行工作,不需要进行繁杂的调试,测量不受路面情况限制。
另外,由于是靠卫星来定位,可以进行侧向、垂向运动和空间位置的测量,这是其显著优点。
其缺点是价格昂贵,一般的中小型企业和研究院所无法承受。
另外,当车辆穿行在城市高楼区、立交桥、林荫道和
隧道等处时,常出现卫星信号遮挡问题,这是由GPS采用的被动定位所决定而无法避免的。
近几
年来,随着GPS定位技术的不断提高、通信卫星的免费使用,加上数据采集的方便性,该类测试系统已由军用转向民用,很多大型企业和研究单位都以它作为车辆性能测试的主要设备。
4结语
理,,。
在进行检测和科学研,,根据自身条件、测试项目的需要和各测量系统性能适合与否进行合理选择,以便很好地完成测试目的,发挥测量系统的最大作用。
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(上接第29页)
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