基于单片机的超速控制报警系统设计

赵祖玉、张雪琪

山东协和学院、 济南、邮编： 250107

随着经济的不断增长、城市化速度的加快，汽车产业的发展非常迅速，汽车已成为了人们出行和城市正常工作的主要工具，然而汽车给我们的生活带来方便的同时，也产生了一系列社会问题。因汽车超速造成的交通事故而导致的伤亡人数占了意外伤亡人数的比重相当大，给社会造成了巨大的经济损失，所以提高汽车的制动、超速报警等性能是非常必要的。

本文设计了一种基于AT89C52单片机的汽车超速报警系统。该系统由测速模块、控制显示模块、报警模块和最高速调整模块组成。运用了光电传感器测速、LED 显示等技术。设计了以AT89C52单片机为核心的汽车超速报警系统的硬件电路和软件算法。本设计是在以电机带动转轮模拟车轮转动的条件下实现的。模拟实验表明该方案可行，能有效提高汽车的制动、超速报警等性能，且系统硬件结构简单，软件快速高效，采样速度快，抗干扰能力较好，经济成本小等优点，有一定的应用价值。

频率量的测量方法

频率的测量方法不仅会影响到测量精度，而且也会影响到整个系统的动态性能。常见的频率测量方法有频率法、周期法、混合测频法及频压转换法^[2]。下面

本课题的设计是基于单片机处理的小型应用系统。系统的总体设计方案如图2.3所示。总体设计思路为利用车速传感器采集车速信号，对车速信号进行滤波处理，除去干扰信号，然后利用整形芯片对信号整形处理，转换为单片机能识别的脉冲信号，输入单片机。经单片机计算处理后显示实时速度，并在超过最高限定速度时报警，最高限定速度可以根据不同的路段通过按键设定。

控制系统的硬件选型

测速传感器的选用

在选用车速传感器时，要充分考虑传感器的工作环境，灵敏度，线性范围，频率响应特性，稳定性，抗干扰性能，耐用性，系统性能要求等。

磁电式传感器

磁电式传感器是将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器，它不需要辅助电源，直接把被测对象的机械能转换成比较容易测量的电信号，是用于测量转速比较理想的有源传感器。磁电式车速传感器就是一个模拟交流信号发生器，产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。下图为某型号磁电式传感器的结构图：

图3.1 磁电式传感器

磁阻式磁电传感器在汽车上的应用可以用来检测发动机转速和车轮转速,一般由传感头和齿圈组成, 而传感头主要由永磁体、磁极和感应线圈组成。当齿圈的齿隙与传感器的极轴端部相对时, 极轴端部与齿圈之间的空气间隙最大,磁阻也最大, 通过感应线圈的磁通量最小。而当齿圈的齿顶与传感器的极轴端部相对应时, 极轴端部与齿圈之间的空气隙最小, 磁阻也最小, 通过感应线圈的磁通量最大。当齿圈随同车轮转动时, 齿圈的齿顶和齿隙就交替地与传感器极轴顶部相对, 传感器感应线圈周围的磁场随之发生强弱交替变化, 在感应线圈中就会感应出交变电动势, 齿圈的齿数为固定值，感应电动势的频率和转速成正比。

霍尔传感器

霍尔式传感器由传感头和齿圈组成,，其传感头由霍尔元件、永磁体和电子电路等组成， 在与磁场垂直的方向加上一控制电流时，在与磁场垂直的方向上产生霍尔电压，齿圈转动过程中, 通过霍尔元件的磁力线密度发生变化, 引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一准正弦波电压，此信号由电子电路转换成表中的脉冲电压。

光电式传感器

光电式传感器由开孔圆盘，光源，光敏元件及缝隙板等组成。开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接。光源发出的光通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转换成电信号输出。开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲的个数等于圆盘的开孔数，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速。通过对上述各种传感器的简介，我们得知磁电式传感器输出信号的幅值随转速的变化而变化，抗电磁波干扰能力差。霍尔传感器安装使用不方便，而价格相对昂贵。光电式传感器价格低廉，安装使用方便，不与被测对象直接接触。所以本设计采用光电式传感器。

主控模块电路的设计

主控模块是由AT89C52单片机组成的最小应用系统，是系统的核心，控制着整个系统的正常运行。

系统的总体电路图

主程序由定时器脉冲计数子程序、数据处理子程序、显示子程序、报警子程序和按键中断程序等组成。

图
5.1 主程序流程图

参考文献

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[2]Zhen Qiao,Zhanfang Liu. Research on a micro-trigger sensor for overspeed alarm and emergency protection[J]. Measurement,2020,149.

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