汽车车速自动检测系统的设计与研制[毕业论文]

汽车毕业论文：汽车车速自动检测系统的设计与研制

汽车车速自动检测系统的设计与研制[毕业论文]

摘要

随着汽车技术和电子计算机技术的发展以及现代先进制造技术、电子技术和计算机技术在现代汽车上的广泛应用，现代汽车的机构日趋复杂，各种功能装置也不断增多，各种信息不断增加，汽车车速已经成为汽车信息中心。新的技术快速发展，促使各生产商家积极进行新型汽车车速仪表的研究开发和大量生产。为了降低车辆超造成的交通事故, 同时能将测得的车速实时显示,并自动判断是否超速，设计了一种利用89C51单片机对机动车超速行驶情况进行蜂鸣报警的系统。详细阐述了系统的总体设计方案,最后介绍了软件设计方法及程序流程图。另外它低廉的造价和经实验证明较高的精度大大提高了它的可用性。

关键词:89C51;传感器; 车速测量。

Abstract

With the development of automobile technology，computer technology andThe wide application of advanced modern manufacturing technology，electronic technology and computer technology on cars，structure of cars becomes more and more complicated. The speed of cars has become the information center because of the increasing amount of information from various parts of cars.S0 panel speed manufactures work hard to develop new panels and enlarge the production.

Design a sound alarming system using 89C51 singlechip which can exam the overspeed meanwhile giveout sound. but also display the real time velocity of the passing by cars and judge whether the velocity is over the limitation of velocity automatically.The system with simple structure、high reliability and convenient operation can widely used on motorbike、car and so on.This paper detailedly introduces the whole design scheme of the system、the method of the software design and program flow chart. Above all,the practicability
has been validated by its low fabrication cost and high precision.

Key words:89C51,transducer, measuring of cars velocity

目 录

第一章 绪论 2
1.1 引言 2
1.2 题目来源及课题意义 2
1.3 车速检测发展过程和趋势 2
第二章 方案论证 5
2.1 单片机的选择 5
2.2 测速传感器的选择 6
2.3 LED显示电路选择 7
2.4 键盘输入电路 8
第三章 车速检测主电路 9
3.1 主电路核心器件介绍… 9
3.2 显示电路 16
3.3 键盘及显示电路 17
第四章 系统的抗干扰及可靠性 20
第五章 软件设计 21
参考文献： 22
附录A：系统框图 23
附录B：系统硬件框图 24
程序清单：...............25

第一章 绪论

引言

随着国内机动车数量的迅速上升,交通事故也呈现上升趋势。根据2003年我国交通事故统计发现,2003年全国共发生道路交通事故567753起,造成99217人死亡、451810人受伤,直接财产损失27.7亿元。其中车辆超速行驶造成交通事故的比例占16%左右,共造成19741人死亡,88180人受伤,在交通事故原因中仅次于无章驾驶所造成的危害。

在高速公路上,传统的限速提示板功能的单一性和普遍性,无法良好地完成限速提示功能。有些高速公路上采用了电子限速提示牌,但与普通限速牌相比只是提高了视觉效果, 超过80%的交通事故都是由于司机超速驾驶导致的。这表明，即使在危险路段设置了限速标志，驾驶员由于各种原因，还是很容易将限速忽视。即使在装配了电子监控设备的今天，也仅仅是在车辆超速之后被监控设备记录下来，然后进行处罚，而不能在超速行为发生之时就对司机进行提示，令驾驶员减速以确保安全。在司机熟悉了这种限速牌后仍会出现“熟视无睹”的情况。因超速行驶导致交通事故的比率仍然居高不下。

本文从驾驶员角度出发,设计了一种超速报警系统。该报警系统允许驾驶员通过系统自带键盘设置本车辆安全行驶的最高速度。当车辆处于行驶状态中,该系统通过测速传感器时刻监测机动车辆,并通过6位LED显示车辆的实际车速和用户设置的安全参数,当发现车辆速度超过驾驶员设置的最高值时,蜂鸣器开始报警,提醒驾驶员减速,达到防患于未然的目的。

1.1 题目来源及课题意义

在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。本设计的汽车车速监测控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了驾驶的安全性。

1.2 车速检测发展过程和趋势

根据车速检测的工作原理、内部结构和显示方式，汽车仪表的发展过程可以分为

三个阶段:传统检测阶段，现代电子检测阶段，智能化信息系统阶段。

1、传统检测阶段。这一阶段是从20世纪初到20世纪30年代，在此阶段中汽车开始安装车速检测表，确定了现代汽车车速检测的基本结构。

这一阶段汽车上的传感器基本上都是机械式/电磁机械式的，汽车检测功能单一，仅仅显示传感器的信息以向驾驶员提供自身的状态参数，更多的是为安全性着想，信息量少，整个检测系统的精度低，可靠性较差，体积较大，视认性不好，容易使驾驶员疲劳。

2、现代电子检测阶段。随着汽车电气设备不断增加，电气系统也变得越来越复杂，传统检测方式己远远不能满足现代汽车新技术、高速度、人性化的要求。因此，汽车车速检测的发展过程中被现代电子检测逐步取代了。汽车检测的电子化是随着半导体技术的不断进步而获得迅速发展。电子显示式的开发，始于20世纪60年代，但是电子元器件还达不到装车实用的水平。70年代后半期，随着半导体及显示器件技术的进步，出现了荧光显示管、发光二极管，1978年电子显示问世。进入80年代后，各种电子显示器在汽车上不断得到应用。90年代初期世界上已有60种以上的车型使用电子仪表。从内核上，单片机的广泛应用使汽车由模拟向数字发展;从外观上，逐渐形成了数字显示为主流的显示方式。外形设计现代派的追求和内部结构、显示元器件的电子化，大大推进了汽车仪表技术的重大变革。

3、智能化信息系统。20世纪90年代后半期，先进的计算机技术和电子技术等高新技术开始进入汽车，32位和48位微机开始广泛应用，汽车检测的自动化、智能化程度大大提高;与此同时，显示方式也由单色显示向彩色显示和立体显示发展过渡，极大地提高了仪表的视认性和美观性，促进了汽车检测技术的变革。

汽车电子控制装置的增多，汽车故障诊断、地形图显示、导向及各种信息服务装置都已开始装进汽车，需要显示的信息和功能增多。此时，汽车仪表已经不再是单纯的信息显示装置，而是逐步拓展为一个智能化信息系统。汽车智能化信息系统由硬件和软件两部分组成。硬件包括面板、高性能微机及辅助电器电子元件;软件是实现监测控制、处理各种数据、通信等仪表功能的程序系统。

4、未来汽车仪表的发展趋势。毫无疑问，汽车车速检测的电子化、数字化、智能化是汽车检测的发展方向。多元化，由于车用多种信息服务的拓展、车用电子系统集中监控的需要日益增强，为了适应这种信息化社会的需要，多种信息显示方法正在不断研究和开发，使得显示装置向多功能化方向发展，融导航显示装置、各种信息服务功能的接受、车用电子装置的集中监控，以及车中的文字、图像等的显示为一体，集机械、光电一体化使得未来的汽车效率更高、更为安全。数字化。利用嵌入式微处理器进行汽车各种信息的采集、分析、处理和警示。微处理器可以采集多种模式信息，并对这些信息进行分析处理，做出相应的视觉显示、声音警示或需要的其他多媒体输出。随着数字显示技术的成熟，设计人员可以设计出各种各样实用而富有特色的汽车仪表。同时，由于微处理器和现代传感器的使用，还可以大幅度提高汽车仪表的精确度和可靠性。更好的视觉特性。使汽车仪表赏心悦目而又不刺眼，可以在各种不同的光线环境下行驶，汽车仪表要达到不论在什么环境中都清晰可见的要求，能够提供多种亮度可调的自主发光显示方式，包括多种色彩，满足对汽车仪表的苛刻要求。个性化。现代汽车在追求个性化，仪表信息应可以量身订做。技术的共同化，并不会使所有的汽车都成为一种模式。成熟的现代数字电子技术为汽车电子仪表的多样性、个性化设计大开方便之门。

信息化，网络化。汽车电子控制装置的增多，使得连接汽车电子控制装置之间的导线也变得更为复杂。为了减少布线的数量，解决众多控制装置和电子仪表之间数据交换问题，车载电子装置间的数据通信变得越来越为重要。为此，需要一种既造价低廉，又能经受恶劣工作环境的通讯系统。用这样的系统控制装置或仪表，可以通过网络和其他装置使数据交换变得非常简单。汽车信息系统以清晰、准确、及时反映汽车行驶时各项信息为目的，不限于信息的显示，还能进行故障自诊断，且能全面反映汽车的工作状况及各种通信联络信息，使驾驶室朝着自动、智能的方向发展。

汽车电子仪表作为信息处理和显示的系统，随着半导体器件集成度的进一步提高，电子技术和电子板制造工艺的改进，汽车电子仪表将向着多功能、更高的智能化的方向发展。汽车技术和数字电子技术的联姻，使汽车技术得到了快速发展。汽车仪表的电子数字化，也必将促进汽车仪表向高新技术领域迅速发展。种类繁多、性能卓越的电子数字仪表，会把我们的汽车装点得更现代，更漂亮。

第二章 方案论证

2.1 单片机的选择

20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多个系列，数百个品种。目前世界上较为著名的8位单片机的生产厂家和主要机型如下：

美国Intel公司：MCS—51系列及其增强型系列

美国Motorola公司：6801系列和6805系列

美国Atmel公司：89C51等单片机

美国Zilog公司：Z8系列及SUPER8

美国Fairchild公司：F8系列和3870系列

美国Rockwell公司：6500/1系列

美国TI（德克萨司仪器仪表）公司：TMS7000系列

NS（美国国家半导体）公司：NS8070系列 等等。

尽管单片机的品种很多，但是在我国使用最多的还是Intel公司的MCS—51系列单片机和美国Atmel公司的89C51单片机

MCS—51系列单片机包括三个基本型8031、8051、8751

8031内部包括一个8位CPU、128个字节RAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口、2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。比较麻烦，不予采用8051是在8031的基础上，片内集成有4K ROM，作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的，出厂的8051都是含有特殊用途的单片机。所以8051适合与应用在程序已定，且批量大的单片机产品中。也不予采用。

8751是在8031基础上，增加了4K字节的EPROM，它构成了一个程序小于4KB的小系统。用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。但其价格相对8031较贵。8031外扩一片4KB EPROM的就相当于8751，它的最大优点是价格低。随着大规模集成电路技术的不断发展，能装入片内的外围接口电路也可以是大规模的。也不予采用。

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。此设计就采用AT89C51。

2.2 测速传感器的选择

方案一、使用光敏电阻对里程进行测量。将光敏电阻安装在自行车前叉的一侧，在同等高度的另一侧装上高亮度的发光二极管。在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等间距的小孔，这样当小孔经过光敏电阻时，光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲，从而测量出速度。