车辆超速测试系统

1、学士学位论文答辩学士学位论文答辩 车辆超速测试系统的设计车辆超速测试系统的设计 答辩人：张文华答辩人：张文华 指导老师：刘昌锦指导老师：刘昌锦 1 1 2 2 3 3 研究的目的和意义研究的目的和意义 结结 论论 目目 录录 概概 述述 一一 概述概述 1.1 课题研究背景课题研究背景 1.2 课题研究的目的与意义课题研究的目的与意义 1.3 课题研究的主要内容课题研究的主要内容 1.1 1.1 课题研究背景课题研究背景 近年来，高速公路的开通里程与汽车数量呈几何增近年来，高速公路的开通里程与汽车数量呈几何增 长趋势，高速公路交通事故的频繁发生，大多数因超速长趋势，高速公路交通事故的频繁发生，

2、大多数因超速 行驶所致。超速是最常见的违法交通现象，也是造成交行驶所致。超速是最常见的违法交通现象，也是造成交 通事故的重要因素，被通事故的重要因素，被“世界预防道路交通伤害报告世界预防道路交通伤害报告” 列为十大列为十大“影响事故发生的危险因素影响事故发生的危险因素”之首。之首。 本论文运用单片机本论文运用单片机AT89C51，设计研究了车辆超速测，设计研究了车辆超速测 试系统。首先，对车辆超速测试系统研究的背景和意义试系统。首先，对车辆超速测试系统研究的背景和意义 等进行了阐述；其次，对相关的器件进行了介绍；最后等进行了阐述；其次，对相关的器件进行了介绍；最后 对这一系统进行了设计。对这一

3、系统进行了设计。 1.2 1.2 课题研究目的与意义课题研究目的与意义 研究意义：研究意义： 高精度、高速度、经济实用动态实时的车辆超速警高精度、高速度、经济实用动态实时的车辆超速警 示系统，将为交通管理部门提供有效的技术手段，使示系统，将为交通管理部门提供有效的技术手段，使 公安机关与交通管理部门有效地进行执法管理，保证公安机关与交通管理部门有效地进行执法管理，保证 行人安全、行车安全、财产安全有着很大的社会效益行人安全、行车安全、财产安全有着很大的社会效益 和经济效益。和经济效益。 研究目的：研究目的： 以系统工程学及其它先进理论指导，使系统的各部以系统工程学及其它先进理论指导，使系统的各

4、部 分合理配置，有机融合并尽可能地发挥设备潜力和软分合理配置，有机融合并尽可能地发挥设备潜力和软 件功能，最大限度地提高系统性能价格比。件功能，最大限度地提高系统性能价格比。 1.3 1.3 课题研究的主要内容课题研究的主要内容 本论文运用单片机本论文运用单片机AT89C51AT89C51，设计，设计 研究了车辆超速测试系统。首先，对车研究了车辆超速测试系统。首先，对车 辆超速测试系统研究的背景和意义等进辆超速测试系统研究的背景和意义等进 行了阐述；其次，对相关的器件进行了行了阐述；其次，对相关的器件进行了 介绍；最后对这一系统进行了设计。介绍；最后对这一系统进行了设计。 二、论文主要工作二、

5、论文主要工作 元器件介绍元器件介绍 2.1 传感器的选择及其原理传感器的选择及其原理 2.2 系统硬件设计系统硬件设计 32.3 系统软件设计系统软件设计 42.4 2.1 AT89C512.1 AT89C51简介简介 可擦除只读存储器能够反复擦除可擦除只读存储器能够反复擦除100100次。该处理器采用次。该处理器采用ATMELATMEL高高 密度非易失存储器制造技术，与工业标准的密度非易失存储器制造技术，与工业标准的MCS-51MCS-51指令集和输指令集和输 出管脚相互兼容。因为将多功能出管脚相互兼容。因为将多功能8 8位位CPUCPU和闪烁存储器集成在单和闪烁存储器集成在单 个芯片中，个

6、芯片中，ATMELATMEL的的89C5189C51是一种高效的微控制器，是一种高效的微控制器，89C205189C2051是其是其 一种精简版本。一种精简版本。 2.2 2.2 霍尔传感器模块介绍霍尔传感器模块介绍 31443144系列霍尔开关集成电路运用霍尔效应原理，系列霍尔开关集成电路运用霍尔效应原理， 采用半导体集成技术制造的磁敏电路，由电压采用半导体集成技术制造的磁敏电路，由电压 调整器、霍尔电压发生器、史密特触发器、差调整器、霍尔电压发生器、史密特触发器、差 分放大器、集电极开路的输出级和温度补偿电分放大器、集电极开路的输出级和温度补偿电 路组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，

7、路组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度， 输出是一个数字电压信号输出是一个数字电压信号 2.3 LED2.3 LED显示屏显示屏 LED是半导体发光二极管，是半导体发光二极管，LED显示屏是依显示屏是依 靠显示屏上不同位置的发光二极管的亮与灭，靠显示屏上不同位置的发光二极管的亮与灭， 来显示动画、视频、文字、图像等各种信息来显示动画、视频、文字、图像等各种信息 的显示屏幕。的显示屏幕。 传感器的选择及其原理传感器的选择及其原理 车速传感器由一个舌簧开关管和一车速传感器由一个舌簧开关管和一 个带有个带有4 4对磁极的塑料环构成。对磁极的塑料环构成。4 4对对 磁极的塑料全部安装于变速器左输磁极

8、的塑料全部安装于变速器左输 出轴上，与轴一起旋转而形成旋转出轴上，与轴一起旋转而形成旋转 磁场。舌簧开关管是在一个玻璃管磁场。舌簧开关管是在一个玻璃管 内装有内装有2 2个细长的触头构成的开关元个细长的触头构成的开关元 件，其触头由磁性材料制成，其安件，其触头由磁性材料制成，其安 装在变速器壳体上。舌簧开关管与装在变速器壳体上。舌簧开关管与 塑料环之间有很小的间隙，当塑料塑料环之间有很小的间隙，当塑料 环旋转时，舌簧开关管内触点靠近环旋转时，舌簧开关管内触点靠近 塑料极时闭合，离开塑料极时断开，塑料极时闭合，离开塑料极时断开， 由此采集到与汽车行驶速度相对应由此采集到与汽车行驶速度相对应 的方

9、波信号。的方波信号。 为了减少系统误差和信号的干扰，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。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，液晶屏，相比较，超速就需要报警， 我们就需要报警单元。我们就需要报警单元。 系统总体方框图 电源单元 电源单元由三端集成稳压器电源单元由三端集成稳压器 W7805W780

10、5组成。三端稳压器由启动电路、组成。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。整电路和保护电路等部分组成。 电容电容C C用来抵消因输入线太长而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，产生的电感效应，防止产生自激振荡， 连线不长时可以不用，容量一般在连线不长时可以不用，容量一般在 0.10.10.330.33F F。用来消除高频噪声和改。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。当时不致引起输出端产生较大的波动。当

11、电路的输入端电路的输入端u u大于大于5V5V时，输出端输出时，输出端输出 稳定的稳定的5V5V电压。电压。 4.1.2 4.1.2 光电耦合器单元光电耦合器单元 光电耦合器是以光光电耦合器是以光 为媒介，传输信号为媒介，传输信号 的一种电一光一电的一种电一光一电 转换器件，由发光转换器件，由发光 源和受光器组成源和受光器组成 4.2 硬件模块设计 测速传感器两个电刷，测速传感器两个电刷， 将车轮转过的频率将车轮转过的频率方波方波 信号，传送给光电耦合器，信号，传送给光电耦合器， 实现非接触测量，再将信号实现非接触测量，再将信号 送到单片机的送到单片机的P3.5P3.5口，单片口，单片 机接驱

12、动电压。实现单片机机接驱动电压。实现单片机 与测速传感器的连接。其主与测速传感器的连接。其主 要作用是测试的速度可以用要作用是测试的速度可以用 非接触的方式传送到单片机非接触的方式传送到单片机 内部，是报警电路的关键一内部，是报警电路的关键一 步。步。 传感器 + _ 光电耦 合器 单片机 Vcc P3.5 电源 4.2.2 4.2.2 报警模块设计报警模块设计 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度的时候单片机就将P2.7P2.7，P1.7P1.7口置为高电平，将红灯点亮，同口置为高电平，将红灯点

13、亮，同 时绿灯熄灭。时绿灯熄灭。P2.7P2.7高电平就将三极管发射极导通，实现高电平就将三极管发射极导通，实现speakspeak报警报警 4.2.3 4.2.3 显示模块设计显示模块设计 显示电路由显示电路由MAX7219芯片完成，芯片完成，MAX7219是一种高集是一种高集 成化的串行输入成化的串行输入/输出的共阴极输出的共阴极LED显示驱动器。每片显示驱动器。每片 可驱动可驱动8位位7段加小数点的共阴极数码管。段加小数点的共阴极数码管。 SEGASEGG（图中为（图中为A到到G）为）为LED七段显示器段驱七段显示器段驱 动端，动端，SEGDP为小数点驱动端；为小数点驱动端；SEGASE

14、GG，DP 驱动显示器驱动显示器7段及小数点的输出电流，一般为段及小数点的输出电流，一般为40mA左左 右，可软件调整，关闭状态时，接入右，可软件调整，关闭状态时，接入GND。 DIG7DIG0：8位数值驱动线。输出位选信号，从每个位数值驱动线。输出位选信号，从每个 LED公共阴极吸入电流，吸收显示器共阴极电流的位驱公共阴极吸入电流，吸收显示器共阴极电流的位驱 动线。其最大值可达动线。其最大值可达500 mA，关闭状态时，输出，关闭状态时，输出 VCC。： 4.2.4 按键模块设计 本设计为了能够自行设定最高上限速度，故设计了按键电路，我们选用单片机的本设计为了能够自行设定最高上限速度，故设计了按键电路，我们选