基于单片机的汽车智能速度限制器的研究毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的汽车智能速度限制器的研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

永久磁铁和磁极部分的磁路组成 [8]。 一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器，而没有窗口的部分则中断磁场，因此，叶片转子窗口的作用是开关磁场，使霍尔效应象开关一样地打开或关闭，这就是一些汽车厂商将霍尔效应传感器和其它类似电子设备称为霍尔开关的原 因，该组件实际上是一个开关设备，而它的关键功能部件是霍尔效应传感器。 将一排磁性圆盘固定装在车轮主轴上。 圆盘边缘等距离用对氧树脂粘贴块状磁钢，磁钢采用永久磁铁分割成的磁力较强的小磁块。 通过霍尔元件感磁面的磁场强度就会发生变化。 主轴转动，磁块靠近霍尔元件处于磁块之间时，输出高电平。 从而使得在车轮转动过程中，霍尔元件集成电路输出连续脉冲信号。 单片机外部中断 0 端口接于霍尔传感器的输出端。 主轴转动时 开启外部中断口和计数器。 主轴每转 一 圈将产生一次中断请求信号申请中断。 单片机对在 1秒内计数的值进行处理，转换成每小时 的车速。 具体计算如下： 设单片机每秒计数到 N个值即 N(r/s)。 小汽车车轮直径 40 厘米，则每小时车速值为：π N 3600（千米）。 使用霍尔传感器测量汽车行驶过程中的速度已在测量系统中得到了应用，具有良好的使用效果，具有实现成本低、可靠性好、精度良好的优点。 速度的比较 使用霍尔传感器测量汽车的转速， 进行汽车速度的比较 [9]。 由公式： π Nmax 3600=160 千米 /小时 ,计算得轿车在高速公路上行驶时1秒时间内的最高转速 Nmax=35(r/s)。 假设汽车在行 驶过程中的 1 秒时间内的转速为 N，高速公路的 最高转速 为 35(r/s)。 将汽车的实际行驶 转速 N 与 最高转速 进行比较。 若 N＜ 35，则表明汽车的行驶速度正常，不属超速行驶。 若 N＞或＝ 35，表明汽车在超速行驶，应立即降低速度。 超速报警 当检测到汽车超速行驶时，要及时的进行音乐报警，以免造成交通事故。 德州学院 机电工程系 20xx 届 自动化专业 毕业论文（设计） 6 在汽车速度大于最高行驶速度时 ， 单片机 脚输出高电平触发语音电路发出报警提示 ，警告司机汽车的速度已经过快，提醒他降低速度。 音乐报警器对自动驾驶显得极为重要。 它可以发出各种悦耳的音乐，进一步提 醒超速行驶的司机，避免交通事故的发生，大力减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全起到重要作用 [10]。 强制减速 单片机的 脚和 脚分别控制音乐报警电路和油路控制电路。 若音乐报警仍不能引起司机的注意，在汽车超速行驶 5 秒后，则要进行强制减速，以保证司机的人身安全。 由于超速行驶的危害性极大，且交通事故的发生极快，另外，考虑驾驶员的反应速度以及减速时间，因此，设定 5秒超速后强制减速。 在执行超速处理操作过程中，当车速大于限速值时， 脚输出高电平触发语音电路发出报警提示。 程序设计了 5s 超速延时，当 音乐报警 提示 5s 后仍然超速，则单片机 脚输出低电平到油路控制继电器 [11]。 油路控制继电器控制汽车喷油嘴供电电路开关：单片机的 脚输出高电平控制油路控制继电器接通，汽车喷油嘴供电电路可以保持正常供电； 脚输出低电平控制油路控制继电器断开，切断汽车喷油嘴供电电路工作，从而达到限速的目的。 4 系统采用元件的介绍 单片机 单片机的特点与应用 （ 1） 小巧灵活、成本低、易于产品化。 它能方便地组装各种智能式测控设备及各种智能仪表。 （ 2） 可靠性高、适应的温度范围宽。 单片机芯片本身是按 工业测控环境要求设计的，能适应各种恶劣的环境，这是其它机种无法比拟的。 （ 3） 易扩展、控制功能强。 很容易构成各种规模的应用系统。 指令系统中有丰富的逻辑控制功能指令。 （ 4） 可以方便地组成多机和分布式计算机控制系统，实现多机和分布式控制。 （ 5） 低功耗、低电压，便于生产便携式产品。 80C51单片机的组成及结构 图 2 为 80C51 单片机的基本组成功能方块图。 由图可见，在一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括中央处理器（ CPU）、 256 个内部数据存储器（内部德州学院 机电工程系 20xx 届 自动化专业 毕业论文（设计） 7 RAM）、 4KB 内部程序存储器（内部 ROM） 、 2 个 16 位的定时器 /计数器、 4个 8位的并行 I/O口、 1个全双工的可编程串行口、中断系统、时钟电路。 外时钟源 外部事件计数 内中断 外中断 控制 串行通信 并行口 图 2 80C51 单片机功能方块图 80C51单片机的 引脚定义及功能 80C51 单片机采用 40 脚双列直插封装（ DIP）形式，如图 3 所示。 80C51 单片机是高性能单片机，因为受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。 下面说明这些引脚的名称和功能 : （ 1） 主电源引脚 Vss 和 Vcc Vss：接地。 Vcc：主电源 +5V。 （ 2） 时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接外部晶体的一端。 在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。 在采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该端引脚必须接地。 对于 CHMOS 单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2：接外部晶体的另一端。 在片内它是一个振荡电路反相放大电路的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。 若需要采用外部时钟电路，对于 HMOS 单片机，该引脚输入外部时钟脉冲，对于 CHMOS 单片机，此引脚应悬浮。 振荡器和时序OSC 程序存储器 4KB ROM S 数据存储器 2256B RAM/SFR 2 16 位 定时器 /计数 器 80C51 CPU 64KB 总线 扩展控制器 可编程 I/O 可编程全双工串行口 德州学院 机电工程系 20xx 届 自动化专业 毕业论文（设计） 8 P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78R S T / V P D9R X D P 3. 010T X D P 3 . 111IN T 0 P 3. 212IN T I P 3 .313T 0 P 3 .414T 1 P 3 .515W R P 3 .615R D P 3 . 717X T A L 218X T A L 119V s s20P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0 .732P 0 .633P 0 .534P 0 .435P 0 .336P 0 .237P 0 .138P 0 .039V C C408 0 5 1A?* 图 3 80C51 单片机引脚图 （ 3） 控制信号引脚 RST、 ALE/PROG 、 PSEN 、 EA /VPP RST：单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该脚输入 24 个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG ：访问片外存储器时， ALE 作锁存扩展地址低位字节的控制信号。 平时不访问片外存储器时，该端也以 1/6 的时钟振荡频率固定输出正脉冲，供定时或其他需要使用；在访问片外数据存储器时会丢失一个脉冲。 ALE 端的负载驱动能力为 8个 LSTTL。 PSEN ：在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。 CPU 在向片外存储器取指令期间， PSEN 信号在 12 个时钟周期中两次生效。 不过，在访问片外存储器时，这两次有效的 PSEN 信号不出现。 PSEN 端同样可驱动 8个 LSTTL负载。 根据 PSEN 、ALE 和 XTAL2 输出端是否有信号输出，可以判别 80C51 是否在工作。 EA/VPP：当 EA端输入高电平时， CPU 从片内程序存储器地址 0000H 单元开始执行程序。 当地址超出 4KB 时，将自动执行片外程序存储器的程序。 当 EA 输入低电 平时， CPU仅访问片外程序存储器。 （ 4） 输入 /输出引脚（ P0、 P P2 和 P3 端口引脚） 德州学院 机电工程系 20xx 届 自动化专业 毕业论文（设计） 9 P0～ P3 是 4 个寄存器，也称为 4 个端口，是 80C51 单片机与外界联系的 4 个 8 位双向并行 I/O 口。 由于在数据的传输过程中， CPU 需要对接口电路中输入输出数据的寄存器进行读写操作，所以在单片机中对这些寄存器像对存储单元一样进行编址。 P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。 在访问片外存储器时，它分时提供低 8 位地址和 8 位双向数据。 在 EPROM 编程时，从 P0 输入指令字节，在验证程序时，则输出指令字节。 P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 在 EPROM 编程和验证程序时，它输入低 8 位地址。 P2 是一个带内部上拉电阻 的 8 位双向 I/O 端口。 在访问片外存储器时，它输出高 8 位地址。 在对 EPROM 编程和验证程序时，它输入高 8 位地址。 P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 在整个系统中，这 8 个引脚还具有专门的第二功能，如表 1 所示 表 1 P3 口各位的第二功能 霍尔传感器 霍尔 传感器的外形图和磁场的作用关系如图 4 所示。 磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。 图 4 霍尔 传感器的外形图和磁场的作用关系 霍尔传感器检测转速示意图如 图 5 所示。 在 汽车的轮胎上 粘贴一块磁钢，霍尔传 感器固定在圆盘外缘附近 [12]。 圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。 通过单片机测量P3 口的各位 第二功能 RXD（串行口输入） TXD（串行口输出） INT0（外部中断 0 输入） INT1（外部中断 1 输入） T0（定时器 /计数器 0 的外部输入） T1（定时器 /计数器 1 的外部输入） WR（片外数据存储器写选通控制输出） RD（片外数据存储器写选通控制输出） 德州学院 机电工程系 20xx 届 自动化专业 毕业论文（设计） 10 产生脉冲的频率就可以得出 汽车 的转速。 图 5 霍尔传感器检测转速示 开关型霍尔传感器。