现代汽车电子技术课程设计--基于51单片机汽车超速报警系统

现代汽车电子技术课程设计--基于51单片机汽车超速报警系统内容摘要：

L— 每匝线圈的平均长度； B— 线圈所在磁场的磁感应强度； S— 每匝线圈的平均截面积。 在传感器中当结构参数确定后， B、 L、 N、 S 均为定值，感应电动势 e 与线圈相对磁场的运动速度 (v 或ω )成正比，所以这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度。 如果在其测量电路中接入积分电路或微 分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。 但由上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于动态测量。 变磁通式又称 (变 ) 磁阻式或变气隙式，常用来测量旋转物体的角速度 .线圈和磁铁静止不动，测量齿轮（导磁材料制成）每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，线圈产生的感应电动势的变化频率等于测量齿轮 1上齿轮的齿数和转速的乘积。 图 31 车速传感器结构 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 2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 32所示 )。 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 图 32 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 l85／ 70VRl4 的轮胎， 185 表示轮胎宽度为 185mm， 70代表轮胎高／宽比为 70， l4表示轮辋直径为 14inch，据此可计算出轮胎直径 D= 2+14 = 根据欲限定的汽车速度，可计算车轮在单位时间内转过的圈数： n=v/π D。 产生脉冲数 f0=8n。 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。 四、系统硬件设计 系统总体方框图 首先我们设计系统总框图。 当车辆处于行驶状态时，该系统通过测速传感器时刻监测车辆速度，故我们需要测速传感器来测量速度传送到单片机中，为了减少系统误差和信号的干扰，实现非接触测量我们就 需要在单片机和测速传感器之间加上一个关电耦合单元。 对于单片机我们需要稳定的电压，所以我们需要电源单元。 最后采集的速度与设定的速度送往液晶屏，相比较，超速就需要报警，我们就需要报警单元。 故可以画出以下的超速报警系统总框图。 图 31 超速报警系统总框图 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 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单元，得到一个与车速信号频率一致的信号，送人单片机记数。 记数满后与单片机内部设定值相比较。 如果超过了预设值则可判断汽车超速，蜂鸣器报警提示。 系统以 AT89C5l 单片机为核心，由电源单元、光电 耦合器单元、凋速单元和声光报警单元组成。 电源单元 电源单元由三端集成稳压器 W7805 组成（如图 32 所示）。 三端稳压器由启动电路、基准电压电路、采样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。 图 32 电源单元 电容 C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 ～ 【 2】。 用来消除高频噪声和改善输出的瞬态特性，即在负载电流变化时不致引起输出端产生较大的波动。 当电路的输入端 u 大于 5V 时，输出端输出稳定的 5V电压。 光电耦合器 单元 光电耦合器是以光为媒介，传输信号的一种电一光一电转换器件，由发光源和受光器组成 (如图 33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 Audil00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 ，而 T0端口需要的最 低识别电压为 2V。 图 33信号耦合电路 蜂鸣报警单元 压电式蜂鸣器约需 10mA 的驱动电流，因此可以用系列集成电路 7406 或 7407 低电平广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 驱动 , 驱动器的输入端接 89C51 的。 当 输出高电平 1 时， 7406 的输出为低电平0，使蜂鸣器引线获得接近 5V 的直流电压，而产生蜂鸣音。 当 端输出低电平 0 时，7406 的输出端升高的约 +5V，压电蜂鸣器两引线间的直流电压降接近于 0V，发生停止。 我们用单片机的 与蜂鸣器相连，输出高电平，则报警。 电路的连接 测速传感器与 单片机连接 图 44 传感器与单片机连接 测速传感器两个电刷，将车轮转过的频率 —— 方波信号，传送给光电耦合器，实现非接触测量，再将信号送到单片机的 口，单片机接驱动电压。 实现单片机与测速传感器的连接。 其主要作用是测试的速度可以用非接触的方式传送到单片机内部 ,是报警电路的关键一步。 单片机与报警器连接 图 45 声光式报警电路 报警模块主要负责声音报警和灯光报警，报警电路均比较简单，声音报警由单片机引广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 脚接晶体管及扬声器构成，灯光报警由两个发光二极管构成。 当速度没有超速的时候，绿灯点亮， 不报警。 当速度大于设定速度的时候单片机就将 ，口置为高电平 ,将红灯点亮，同时绿灯熄灭。 高电平就将三极管发射极导通，实现speak 报警。 单片机与显示电路连接 采用总线连接 ， P1 作为数据、指令传输口 五 、调试过程 自检模式 上电运行，自检模式开始，红 LED 灯和绿 LED 灯都亮，蜂鸣器长响， LCD 显示欢迎界面“ Life39。 s precious!”和“ *Safe Driving!*”， 2秒后，自检模式完成，红 LED灯和绿LED 灯都灭，蜂鸣器灭， LCD 不显示，再过 1 秒，系统开始正常工作。 其中：输入方波 1 为 ，输出速度为 ； 输入方波 2 为 ，输出速度为 ； 输入方波 3 为 ，输出速度为 ； 输入方波 4 为 ，输出速度为 ； 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 自检模式 正常模式 以方波信号 2 产生的脉冲数模拟车速，当车速不高于 120Km/h，系统处于正常模式，绿 LED灯长亮，红 LED 灯灭，蜂鸣器不响， LCD 显示当前速度“ Speed:” 或 “ Speed:” 并显示当前状态是 正常状态“ Status:Normal”。 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 正常速度 超速模式 方波的频率增加 为方波 4，模拟的车速增加，当车速超过 120km/h 时，系统工作于超速模式，绿 LED灯灭，蜂鸣器长响报警，红 LED 灯不断闪烁，红 LED 灯亮时， LCD显示当前速度 “ ” 或 “ ”， 并显示当前状态是超速状态“ Status:Speeding!”；红 LED 灯灭时， LCD 显示当前速度“ km/h” 或 “ ”，并显示警告信息“ WARNING!! ”。 汽车超速行驶，系统 通过红 LED 灯闪烁，扬声器长鸣报警，提醒司机减速行驶，注意安全。 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 超速状况 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 警告 调速模式 调速模式具体调节报警速度上限的功能，可根据汽车行驶状况调节最高报警速度。 广东工业大学现代汽车电子技术课程设计 汽车超速报警器控制电路的设计与分析 加速调节 广东工业大学。