德州學院汽車工程學院　張善毅　于士軍

汽車超速報警器設(shè)計

德州學院汽車工程學院張善毅于士軍

基于現(xiàn)在生活中汽車超速現(xiàn)象的日益嚴重，現(xiàn)在市面上傳統(tǒng)的車載GPS系統(tǒng)，雖然可以提供車輛的車速信息和定位信息，但是價格昂貴。因此設(shè)計了一種汽車超速報警器。該汽車超速報警器操作簡單，方便耐用?，F(xiàn)在大部分的汽車超速報警器都是通過一個個的程序來測量，經(jīng)過一道道的工序，這樣一來不僅裝置的成本升高，而且有一定的滯后性。而這款汽車超速報警器僅僅需要將汽車的儀表盤指針與位置傳感器相連接，通過電子控制單元及時準確地測量車速。從而發(fā)出信號提醒駕駛員車輛已超速，并自動緩慢減速。

汽車；超速報警器；儀表盤指針；位置傳感器

1　引言

隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，越來越多的家庭購買了代步工具——汽車。據(jù)統(tǒng)計，目前我國共有汽車1.73億輛，并且保持著較快增長態(tài)勢。由于汽車數(shù)量巨大，目前我國交通事故的發(fā)生率也是居高不下。2016年，全國共發(fā)生交通事故22017起，造成3845人死亡，受傷人數(shù)達72451人，造成財產(chǎn)損失2.1億元。其中，發(fā)生一次死亡10人以上的特大交通事故16起，同比增加4起?！笆问鹿示糯慰臁?，駕駛機動車超速行駛的交通違法行為是引發(fā)道路交通事故的主要原因之一。鑒于汽車超速情況越來越嚴重，有必要來設(shè)計簡單耐用的超速報警器滿足基層汽車消費者的市場需求。

2　汽車超速報警器的零部件

2.1語音播報器

在研究過程中，如何將汽車超速危險信號轉(zhuǎn)化為語音來告知駕駛員是個重要問題。最有效的方法是使用語音播報器，它的工作原理是將語音信號通過采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字，存儲在IC的ROM中，再通過電路將ROM中的數(shù)字還原成語音信號。

2.2位置傳感器

位置傳感器在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中的應(yīng)用是非常廣泛的，例如：汽車的自動駕駛、自動鎖車窗、大部分的電子儀表等都用到了位置傳感器。安裝位置傳感器的目的是給ECU提供相應(yīng)零部件的位置信號。其中，電磁感應(yīng)傳感器是位置傳感器的一種，它由永久磁鐵、線圈及鐵芯等組成。在通電條件下，它通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)改變永久磁鐵中的磁通量，進而在線圈中產(chǎn)生相應(yīng)的周期變化的電壓。電子控制單元通過接受周期性的脈沖計算車速的大小，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　位置傳感器示意圖

2.3電控單元

電控單元選用AT89C51單片機。AT89C51單片機是一種低電壓、高性能CMOS8位微處理器，其帶有4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器?？刹脸蛔x存儲器可以反復擦除100次。該高效微控制器采用ATMEL與MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，其可以將多功能8位CPU和閃存組合在單一芯片中，因此AT89C51單片機是當前許多嵌入式控制系統(tǒng)所選用的性價比很高的控制器件。

圖2　AT89C51引腳圖

3　工作原理

在汽車行駛的過程中，汽車的指針隨車速變化而變化，本裝置是將汽車儀表盤上的指針同位置傳感器相連，由傳感器將信息傳遞給電控單元，由電控單元接收信號，經(jīng)過計算得出此時的車速，同時判斷該車速是否超過了設(shè)定的最大速度。如果此時車速超過設(shè)定的最大車速，則電控單元發(fā)出信號給車速報警器，讓汽車超速報警器發(fā)出“您已超速，請您降速”的危險信號。當車速降低到最高車速以下時，汽車超速報警器自動停止語音播報，不會給駕駛員造成影響。同時，還可以將該裝置連接到控制整個車速的電子控制單元，在汽車的行駛車速超過駕駛員自己設(shè)定的最高車速時，該裝置可以發(fā)出信號，傳遞給電控單元，通過電控單元的指令可以減小進氣管中的空氣進氣量，使車速自動緩慢降低，從而達到自主減速的效果。這樣既可以在駕駛員情緒、意識都正常的情況下，自主操作減速，也可以在駕駛員情緒反常、醉酒等特殊情況下汽車自動減速，達到安全行駛的要求?？傮w框圖如圖3所示。

圖3　汽車超速報警的總體框圖

4　程序流程圖

圖4　程序流程圖

首先，駕駛員在駕駛汽車前可以根據(jù)自己所在國家或地區(qū)以及自己對車速的要求，自行設(shè)定最高車速。設(shè)定完成后，在汽車行駛過程中，車速傳感器便可收集車輛的速度變化信號，然后將收集到的信號傳給電控單元，電控單元立即做出相應(yīng)的反應(yīng)。當儀表盤上的指針超過了自己設(shè)定的最高車速，此時報警器會進行超速語音播報，提醒駕駛員應(yīng)當降速行駛。在車速降到低于最高車速時，語音播報器自行停止語音播報。

5　結(jié)束語

本文設(shè)計的汽車超速報警器由語音播報器、車速傳感器、電子控制單元及空氣流量計等元件構(gòu)成。在實際操作過程中，儀表盤中的指針和位置傳感器相連接，指針隨汽車車速的變化而變化，反應(yīng)及時，沒有滯后性。該裝置經(jīng)過實驗結(jié)果表明，能夠在駕駛員駕駛汽車超速時及時發(fā)出超速警報，具有很好的實用效果。這樣不僅保證了駕駛員的安全，而且該裝置可靠耐用、市場成本低廉，滿足了基層汽車車主的需求，具有很好的市場發(fā)展前景。

[1]黃真.空間機構(gòu)學［M］.北京:機械工業(yè)出版社,1991．

[2]唐凱,江開發(fā),張弛.基于光電耦合器的汽車超速報警器設(shè)計[J].公路與汽運,2008,3（2）：28-29,42.

[3]余志生.汽車理論［M］.北京:機械工業(yè)出版社,1999:12-13.