列車測(cè)速報(bào)警系統(tǒng)

1、天 津 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院專科畢業(yè)論文題目：列車測(cè)速報(bào)警系統(tǒng)完成期限：2016年1月8日 至 2016年4月20日學(xué)習(xí)中心：嘉興專業(yè)名稱：電氣自動(dòng)化技術(shù)學(xué)生姓名：計(jì)國鋒學(xué)生學(xué)號(hào)：132092433061指導(dǎo)教師：劉斌天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)論文列車測(cè)速報(bào)警系統(tǒng)一、引言本次設(shè)計(jì)一種基于80C51單片機(jī)的測(cè)速報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的速度實(shí)時(shí)顯示以及超速后的自行報(bào)警，并能通過反饋限制行駛速度，及時(shí)提醒過往車輛預(yù)防超速而出現(xiàn)危險(xiǎn)，減少交通事故的發(fā)生，也可以通過限速裝置減少因?yàn)閯x車失靈而出現(xiàn)的部分事故，以保障駕駛?cè)藛T的生命財(cái)產(chǎn)安全，減少損失。 無論是城市還是鄉(xiāng)村在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)下，電動(dòng)

2、車數(shù)量越來越多，車速越來越快，這樣對(duì)人的安全就會(huì)存在很多安全隱患還會(huì)造成威脅。正所謂“十次事故九次快” ，可以看出在事故的多發(fā)中最重要的是速度問題，當(dāng)然隨之可見解決問題的方法最關(guān)鍵是要控制車的速度。本設(shè)計(jì)就是利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的超速報(bào)警。以及通過限速裝置限制車輛的速度，并將以便管理。二、電路總體設(shè)計(jì)組成原理設(shè)計(jì)：（1）總體電路設(shè)計(jì)要求：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：1）、實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)車的形式速度；2）、利用按鍵調(diào)整時(shí)間，實(shí)時(shí)顯示正確的時(shí)間；3）、當(dāng)電動(dòng)車超過規(guī)定的速度值時(shí)，違反情況以數(shù)據(jù)形式保存在串行儲(chǔ)存器中，并發(fā)出聲音報(bào)警，并且報(bào)警燈閃爍。（2）、系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)：系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它

3、采用AT89C51單片機(jī)為主控芯片，主要有電源模塊、芯片采集模塊、時(shí)鐘模塊、LED顯示模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊、AT45DB161B串行儲(chǔ)存器模塊。其中AT89C51主要完成對(duì)外圍硬件的控制以及信息處理功能；電源模塊提供5V電源；信號(hào)采集模塊TIL113光電耦合器將采集到的高電平轉(zhuǎn)換為5V脈沖；時(shí)鐘脈沖提供LED顯示的實(shí)時(shí)時(shí)間；LED顯示模塊使用74LS273驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)間和速度的顯示；按鍵模塊主要用來調(diào)整時(shí)間；報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)超速的聲音報(bào)警和閃燈警告；反饋限速模塊對(duì)速度進(jìn)行設(shè)置并將速度比較并驅(qū)動(dòng)限速裝置進(jìn)行限速，管理人員可進(jìn)行取消報(bào)警。圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖三、電路硬件分塊設(shè)計(jì)（1）、主控模

4、塊：主控模塊主要采用AT89C51單片機(jī)，AT89C51是一個(gè)低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)，芯片內(nèi)集成了通過8位中央處理器和ISP F lash儲(chǔ)存單元，可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。（2）、信號(hào)采集模塊： 測(cè)試電動(dòng)車轉(zhuǎn)速傳感器大多使用霍爾傳感器，霍爾傳感器是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器。，它具有靈敏度高、線性度和穩(wěn)定性好，體積小、重量輕、頻帶寬、動(dòng)態(tài)特性好，壽命長、耐高溫等特性。其輸出信號(hào)為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)再通過光電耦合器將其轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可采集的5V脈沖信號(hào)，如圖2所示。圖2 信號(hào)采集模塊圖：（3）、時(shí)鐘模塊： 時(shí)鐘模塊使用SD2058時(shí)鐘芯

5、片, SD2058是一種具有標(biāo)準(zhǔn)IIC 接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片, CPU 可使用該接口通過6位地址尋址來讀寫片內(nèi)64字節(jié)寄存器的數(shù)據(jù)。SD2058內(nèi)置單路定時(shí)/報(bào)警中斷輸出, 內(nèi)置時(shí)鐘精度數(shù)字調(diào)整功能, 可以在很寬的范圍內(nèi)校正時(shí)鐘的偏差, 并通過外置的溫度傳感器可設(shè)定適應(yīng)溫度變化的調(diào)整值, 實(shí)現(xiàn)在寬溫范圍內(nèi)高精度的計(jì)時(shí)功能。該芯片是實(shí)時(shí)時(shí)鐘的理想選擇。原理圖如圖3所示：圖3 時(shí)鐘模塊圖：（4）、LED顯示模塊： LED顯示模塊使用74LS273驅(qū)動(dòng)8位LED 數(shù)碼管, 用于段碼的傳輸, 74LS138譯碼器控制數(shù)碼管的位選。前6位數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)時(shí)間, 后2位顯示速度值。原理圖如圖4所示。圖4 LE

6、D數(shù)碼管顯示電路圖：（5）、按鍵模塊： 按鍵模塊采用三個(gè)獨(dú)立按鍵, 實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整。S2為功能鍵, 通過此鍵來選取要調(diào)整的小時(shí)、分鐘和秒, 調(diào)整完畢后此鍵還有確定功能; S3為增加鍵, 當(dāng)功能鍵選定后, 按此鍵來增加選定項(xiàng)值; S4鍵用以減小選定項(xiàng)的值。各項(xiàng)功能均通過軟件實(shí)現(xiàn), 如圖6所示。圖6 按鍵電路圖：（6）、報(bào)警模塊： 采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器, 三極管驅(qū)動(dòng)繼電器并通過繼電器控制LED 警示燈, 原理圖如圖7所示。圖7 報(bào)警電路圖：（7）、限速反饋模塊：（8）、電源模塊： 電源模塊選用變壓器, 將220V 交流電壓變換成7􀀁5V 交流電壓, 再利用橋式整流電路, 將交流電

7、壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。通過穩(wěn)壓芯片7805, 將直流電壓穩(wěn)定為+ 5V 的工作電壓。原理圖如圖8所示。圖8 電源模塊四、 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)：本課題的主要思想就是檢測(cè)車速以及超速后的自行報(bào)警, 并且將車速和時(shí)間顯示在七段碼顯示器上。主程序通常包括可編程硬件、輸入、輸出端口和參數(shù)的初始化, 信號(hào)采集、速度顯示、超速報(bào)警程序; 子程序有鍵盤掃描模塊、時(shí)鐘程序模塊和I2C 協(xié)議程序等。鍵盤掃描程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)時(shí)間的調(diào)整; 時(shí)鐘程序模塊主要包括時(shí)鐘芯片的初始化、時(shí)間數(shù)據(jù)的讀取與寫入程序以及實(shí)時(shí)顯示; I2C 協(xié)議程序主要是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器與單片機(jī)之間數(shù)據(jù)的正確通信。本主程序從整個(gè)系統(tǒng)的上電復(fù)位開始運(yùn)行, 然后對(duì)各種器件及單片機(jī)堆棧和參數(shù)進(jìn)行初始化。進(jìn)行信號(hào)采集, 顯示車速和時(shí)間, 判斷車速是否超速, 如超速則報(bào)警并反饋驅(qū)動(dòng)限速裝置限速, 如未超速, 則繼續(xù)測(cè)速、顯示。這就是整個(gè)電動(dòng)車速度控制的主程序的設(shè)計(jì)思想?？傮w軟件流程圖如圖9所示。圖9 軟件框圖五、結(jié)束語：本系統(tǒng)采用89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車測(cè)速報(bào)警控制。電路連接簡單方便, 成本低, 功能強(qiáng)。該系統(tǒng)可以顯示車速、設(shè)置時(shí)間、顯示時(shí)間, 還可以將違規(guī)情況以數(shù)據(jù)形式保存在串行存儲(chǔ)器中, 并發(fā)出聲音警報(bào), 同時(shí)報(bào)警燈閃爍。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),