单片机车速数显及报警系统设计

　　超速驾驶是造成车祸的主要原因。

         为了克服传统模拟车速显示仪表显示数不准确及没有超速提示的缺点，特设计了一款由AT89c51、霍尔传感器、LED数码显示器及扬声器等组成的新型车速数显报警系统。该系统的控制台上设置了数字键和操作键，驾驶员可以根据实际需要设置上限车速，当车速超过设定速度时，报警系统会发出警示音。

　　二、系统组成及工作原理

　　本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要完成传感器信号的采集、转换，信息的显示，按键的操作，警示音的发生等功能；软件主要完成设备的驱动、信号的处理及控制等功能。AT89c51单片机查询传感器的输出信号和按键信号，并进行相应的处理，包括通过LED数码管实时显示车速，判断是否应发出警示音等。系统结构框图如图1所示。

　　三、系统主要部件及硬件结构

　　1．机车速度测量仪

　　机车的速度用由磁钢、霍尔元件等组成的转速传感器进行测量。将一非磁性圆盘固定装在车轮转轴上，在圆盘的边缘等距离地用环氧树脂粘贴块状磁钢。磁钢为用永久磁铁分割成的小磁块，磁力较强。将霍尔元件固定在距磁块平面1mm～3mm处，当磁块与霍尔元件相对位置发生变化时，通过霍尔元件感磁面的磁场强度就会发生变化。

　　圆盘随车轮转动，当磁块靠近霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁场较强，当霍尔元件位于磁块之间时，磁力线分散，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，霍尔元件输出高电平，使得在车轮转动过程中，霍尔开关输出连续的脉冲信号。

　　单片机外部中断口接霍尔传感器的输出，车轮每转一圈产生一次INT零中断请求，单片机对INT零中断请求的次数进行计数。并将在1秒内的计数值转换成机动车的时速，送至显示缓冲区以供显示程序调用。具体算法如下：设单片机每秒计数值为n，即nr／s。则nr／s=60nr／min。即只要将计数值乘以60，便可得到每分钟机车车轮的转速。设机车车轮的周长为dm，则机车的时速V=d×60n×3．6km／h。

         2．系统硬件结构

       霍尔传感器的输出信号经AT89C51的INTO口输入并存储在内部ROM中，AT89C51外扩一片8155芯片，其PB口作为LED数码管的段选线，PA4～PA0作为LED的位选线和键

　　盘的列线，PCO和PCI口作为键盘的行线，从而组成10个按键的键盘。AT89C51的P2．6口外接三极管放大器用来驱动扬声器，P2．6不断地输出101010……的高低电平，驱动扬声器发声。只要使扬声器重复输出256Hz及350Hz的叫声各0．73s，便可以模拟警车的叫声，产生警示作用。机车的上限速度Vm通过键盘设置并存储起来。单片机检测霍尔传感器输出的信息，计算出机车当前的速度V，并送LED显示。当v≥Vm时，控制扬声器发出警示音。系统的硬件电路简图如图2所示。

       软件分为主程序、数据处理子程序、按键子程序、中断服务子程序、LED数码显示子程序、扬声器发音子程序等。主程序完成系统硬件的初始化、子程序的调用等功能。本系统软件采用c语言编写，在．KeilVision3Demo版本的集成开发环境下编译链接。在软件设计时可采取指令冗余、软件陷阱、容错设计，以防止干扰产生的误差，保证测量的准确性和可靠性。系统软件流程如图3所示。

        车辆仪表显示的数字化是一种发展趋势。文中采用51单片机和新型传感器对车用仪表进行改进，运行结果表明，该新型数字仪表系统可靠性高、使用方便，且报警系统能对数字显示起到很好的补充作用。下一步拟在此基础上开发综合信息系统，增加显示和控制的信息种类，从而为用户提供更多的方便。

本文来源：《电子制作》    作者：

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