测速基于单片机的汽车测速系统

毕业设计论文题目: 基于单片机的汽车测速系统姓 名

考 号

院 系 信息工程系专 业 计算机及应用指导教师:

2011年4月24日

基于单片机的汽车测速系统

摘要

通过对交通事故原因的调查得出超速驾驶的危害分析了超速驾驶的原因在对现阶段常用的测速及反侦测设备分析的基础上提出了采用压力传感器完成测速的方法并阐述了其优点。

介绍了利用单片机系统实现对行驶在公路上的汽车进行实时监测,给出了单片机控制系统的硬件和软件设计的基本思想.采用MPM380压力传感器来采集汽车行驶信号,并启动或停止定时器来获得汽车行驶1米路程所需要的时间,通过查表的方法来确定其速度,使测速仪具有自动警告功能和快速捕捉超速车辆速度的能力.

关键词单片机压力传感器公路测速

Vehicle speed based on single compatersystem

AB STRACT

By the investigation to the traffic accident cause,come to the conclusion that theharm of the over speed drive and analyzed the reasons of it.Put forward infer speedmethod by pressure sensor based on the analyses of normal speed measure andprevent speed measure, its advantages were expatiated.

Introduced the use of SCM system to realize the driving of vehicles on the roadfor real-time monitoring,given the single chip control system hardware and so ftwaredesign of the basic idea.MPM380 pressure sensor used to capture vehicle drivingsignal, and start or stop the timer to get 1 m distance car travel time required, bylook-up table method to determine its speed, so that guns with automatic warningfunction and fast speed to capture the ability of speeding vehicles.

Keywo rds:microco ntro ller;pres sure s ensor;Highway Speed

目录

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

ABSTRACT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

1.2现在发展趋势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.3论文研究安排. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2测速涉及的原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.1传感器的定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.2测速点设置的要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.3摄像头原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

3系统设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.1硬件系统设计注意事项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.2基本设计方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.3主要器件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.3.1开关复位. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3.3.2感应发射部分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3.3.3系统控制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

3.3.4摄像头. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

3.3.5显示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

3.4软件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.4.1主程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

3.4.2计时程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

4 系统仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

4.1 仿真环境介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

4.2 仿真过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

4.2.1 绘制电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

4.2.2 如何调试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

附 录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

致 谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

前言

随着现代社会的快速发展中国经济的快速增长社会上机动车拥有量也急速增多根据表明未来增长趋势不会下降小汽车进入寻常百姓家给人们生活带来便利的同时道路交通问题却日益严峻。

交通堵塞和交通事故频发又给人们的生活增添了烦恼和不幸。据调查交通堵塞很大程度上是因为部分驾驶者不遵守交通规则或者发生交通事故所致而每100例交通事故中 由于超速行驶造成的又占60以上。而且凡是由于超速所导致的交通事故大部分都是恶性事故对驾驶者、乘员以及第三者都造成严重伤害。所以超速行驶问题在交通安全中至关重要。

1. 1背景意义

常言道无规矩不成方圆。现阶段要想杜绝交通违规行为必须要有完善的监督机制以及法律法规。近年来特别是2010年新的交通法规颁布以来对醉酒驾驶及超速驾驶都有了严格的惩罚措施可以说 已经做到了有法可依。

据统计 2010年69月份经过4个月的某城市的实地调查发现不管是市内还是高速公路行车中超速现象仍然占有一定的比例。并且超速的车辆具有一定的规律性 比如市内交通中 以出租车超速驾驶较为常见高速公路上是以经常在该路段往返的车辆超速居多。

经过调研人员的随机走访和调查对部分司机超速驾驶的原因可以归结为以下几点

1有紧急事情赶着去处理的占5%

2因为该路段没有测速的占80%

3开快车比较刺激的占10%

4其他无意识即不是故意为之的超速占5%。

测速器与侦测器“矛”与“盾”的较量。在利益的驱使下 目前市场上常见的有雷达探测器、 “电子狗”、隐形喷剂等五花八门。虽说有侦测器被曝光说是厂家预埋发射装置来欺骗消费者但侦测器市场依然火爆说明其并非徒有虚名。

现从市场上分析的侦测器盛行的现状技术人员和交管部门不得不采取有力措施进行反制。 目前较为理想的测速措施为利用压力传感器实现对汽车速度的测量。

1.2现在发展趋势

1996年5月初北京市公安局公安交通管理局科研所在北京市西四路口试验国内第一台“抢红灯自动拍摄器”获得成功。于1996年-1998年初先后在北京、济南、长沙等地安装了“视频机动车闯红灯自动监测系统”和“视频机动车超速自动监测系统”。

目前中国广泛使用的交通测速雷达主要分为两大类

1采用微波技术的微波多谱勒测速雷达。

2采用激光技术的激光测距测速雷达。

微波雷达工作频率高波长短可有效地缩小波束角度和天线尺寸尤其适合在恶劣气候条件下工作但应注意防止微波雷达测速测距与其他雷达之间以及与其他通信设备之间的干扰。激光测速。主要有脉冲和扫描两种方式反应快有效

测量距离大可测1 000 m外分辨率高误差1 kmh误差小。但镜头容易受灰尘、雨雪、风沙的污浊而影响性能。

1.3论文研究安排

本论文的主要内容是对汽车测速进行简单的浅析主要技术涉及

(1)量程1m

(2)电源10V

(3)记录速度km/h

(4)显示方式 Led

2测速涉及的原理

2. 1传感器的定义

从广义上讲传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置简单说传感器是将外界信号装换成电信号的装置。所以它有敏感元器件感知元件和转换元器件两部分组成有的半导体敏感元器件可以直接传输出电信号本身就够成传感器。

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的这样的传感器也称为压电传感器。

我们知道晶体是各向异性的非晶体是各向同性的。某些晶体介质当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时就产生了极化效应当机械力撤掉之后又会重新回到不带电的状态也就是受到压力的时候某些晶体可能产生出电的效应这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的器件也就是在单晶硅的基片或硅杯上用扩散工艺、离子注入工艺或溅射工艺制成一定形状的应变元件当压力传感器受到压力时传感器中的应变元件的电阻发生变化从而输出相应的电压变化。很多压阻式压力传感器是在硅膜片上制作四个等值电阻的应变元件形成电桥。当受到压力作用时一对桥臂电阻变大△R而另一对桥臂电阻变小△R 电桥失去平衡这时便有一个与压力成正比的电压U输出

2.2测速点设置的要求

测速点设置的原则道路平直视线较好下坡或者明显的限速标志附近测速地点有时是还有一种是交警和路政以及交通部门商量好的就在龙门架上的摄像头上总之平安在你手中守法的人以教训换流血违法的人以流血换教训最安全的办法还是谨慎驾驶。

该系统测速工作原理为利用压力传感器感受车轮压力并采集汽车行驶信号 当单片机接收到行驶信号后启动定时器 当汽车前进1m时定时器停止然后读取定时时间从而得出汽车每行驶1m所花的时间并将测量结果转化为km/h在显示单元中显示出来。

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2.3摄像头原理

摄像头的工作原理大致为景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上然后转为电信号经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理再通过USB接口传输到电脑中处理通过显示器就可以看到图像了。

目前摄像头的视频捕获都是通过软件来实现的 因而对电脑的要求非常高即CPU的处理能力要足够的快其次对画面要求的不同捕获能力也不尽相同。现在摄像头捕获画面的最大分辨率为640×480在这种分辨下没有任何数字摄像头能达到30帧/秒的捕获效果 因而画面会产生跳动现象。

3系统设计

3. 1硬件系统设计注意事项

在整个测速系统设计中占有很重要的位置的是测速系统的硬件电路设计。硬件电路设计的合理性将直接影响系统运行的可靠性与稳定性。

选择合适的器件和合理的电路布局将对系统有很大的影响并且硬件系统的性能是整个测距系统可靠性的最根本保证。因此在能够保证实现测速所需要功能的基础上还应该需要重点考虑以下几个原则

(1)尽量选择一些典型芯片典型的应用电路。这样可以保证电路设计模块的正确性为系统的标准化、模块化打下良好的基础。

(2)尽量减小硬件电路的复杂性能在片内实现的功能最好不要再外接电路在芯片选择和线路板多选用集成度高的芯片。

(3)排布时候尽量考虑系统的可靠性。

3.2基本设计方案

该硬件系统基本包括复位感应部分、控制部分、实施记录部分本电路采用AT89c51单片机作为微处理器[1],对定时、数据处理起关键作用。

图3.1简单的介绍了本硬件系统的基本实施思路本系统主要是单片机对部分电器件的控制从而得到基本的应用。

3.3主要器件

本文涉及的主要器件有三种包括控制中心的单片机用于感应汽车信号的感应器拍照记录的摄像头。还有一些简单的器件如闪光灯、显示器等。