(成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 四川 成都 610000)

引言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，推動(dòng)著城市交通日益便利，公交車日益成為我們生活中出行的必不可少的工具。但由于部分司機(jī)的交通安全意識(shí)淡薄，因公交車行駛速度過快造成的事故屢見不鮮，況且因?yàn)閲鴥?nèi)公路網(wǎng)的復(fù)雜，為減少交通事故的發(fā)生率，相關(guān)的交通部門給國內(nèi)公路網(wǎng)的不同路段設(shè)置了不同的最大行駛速度。因此，研發(fā)和更新當(dāng)前公交車測(cè)速與超速預(yù)警系統(tǒng)勢(shì)在必行。本電路設(shè)計(jì)基于這一現(xiàn)實(shí)情況的考慮，提出了基于單片機(jī)的公交車超速預(yù)警系統(tǒng)，使用AT89C51作為主控芯片，結(jié)合霍爾傳感器的測(cè)速作用和液晶顯示屏在顯示車速視覺預(yù)警的作用，最終實(shí)現(xiàn)蜂鳴器超速預(yù)警的作用，減少交通事故的發(fā)生。

一、系統(tǒng)總體方案

以AT89C51單片機(jī)為核心控制電路的公交車超速預(yù)警電路由以下六部分組成：電源模塊，按鍵模塊，測(cè)速模塊，顯示模塊，時(shí)鐘模塊和超速預(yù)警模塊。公交車的超速預(yù)警電路以AT89C51單片機(jī)作為主控芯片，電源由外界5V電源提供，按鍵模塊用于設(shè)置時(shí)間和公交車最高限定速度，顯示模塊用于顯示時(shí)間和當(dāng)前行駛速度，蜂鳴報(bào)警器模塊在特定路段超速行駛時(shí)發(fā)出聲音警報(bào)?？傮w框圖如圖1所示。

圖1 公交車超速預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

二、系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能

本系統(tǒng)通過使用霍爾傳感器安裝在車輪進(jìn)行公交車運(yùn)行實(shí)時(shí)測(cè)速，搭載蜂鳴器模塊，國家對(duì)特定路段是有特定的運(yùn)行速度的，當(dāng)測(cè)得公交車在特定路段超過公交車規(guī)定范圍的行駛速度時(shí)，傳回主控的單片機(jī)內(nèi)，繼而蜂鳴器響起，實(shí)現(xiàn)公交車超速后的預(yù)警，并將公交車實(shí)際行駛車速顯示在LCD1602液晶顯示屏上。

(一)車速顯示功能

顯示模塊采用的是LCD動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式，將單片機(jī)的P2.2接口接LCD的使能端口E，然后將單片機(jī)P2.0接口連接LCD液晶顯示屏的數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)RS，LCD液晶引腳D0～D7與單片機(jī)的P0相接，將要顯示的數(shù)值傳送至P0。并開始調(diào)用延時(shí)，將P2.2口置0，P2.0口置1時(shí)，寫指令，將P2.2口置1，P2.0口置1時(shí)，則寫數(shù)據(jù)，直至將需要顯示的數(shù)字全部顯示在液晶上。

(二)測(cè)速功能

在霍爾傳感器是作用下統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘脈沖間隔，并由相關(guān)轉(zhuǎn)換為速度測(cè)量。在實(shí)時(shí)測(cè)得公交車超速時(shí)，傳回主控芯片，蜂鳴器報(bào)警，正常行駛速度范圍內(nèi)顯示實(shí)時(shí)行駛速度，超速時(shí)則提醒超速和顯示路段最大行駛速度。

(三)超速預(yù)警功能

蜂鳴器報(bào)警模塊的原理是采用三極管的放大和導(dǎo)電功能來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)公交車在行駛速度超速時(shí)，三極管進(jìn)而驅(qū)動(dòng)繼電器控制警示燈亮起，同時(shí)蜂鳴報(bào)警器發(fā)出聲音預(yù)警。警示司機(jī)減慢行駛速度。

三、基于Proteus系統(tǒng)仿真測(cè)試

本設(shè)計(jì)采用Proteus軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真，Proteus是世界上著名的EDA工具，可以支持IAR和KEIL等多種編譯器。從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)。是目前唯一的一款集電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件為一體的設(shè)計(jì)軟件。

使用KEIL編寫程序，檢查無誤后生成hex文件，進(jìn)入Proteus仿真軟件，在元件庫中選取電路所需元器件，連接電路把文件載入單片機(jī)中調(diào)試，得到仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)仿真結(jié)果

測(cè)試結(jié)果分析：使用電機(jī)模擬車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在Proteus仿真軟件上可見，當(dāng)運(yùn)行速度大于預(yù)設(shè)的最大速度時(shí)仿真圖右側(cè)的燈亮，蜂鳴器發(fā)出聲音。

結(jié)語

隨著公共交通的日益普及，超速行駛成為交通事故的著名“馬路殺手”，基于單片機(jī)的公交車超速預(yù)警系統(tǒng)具有價(jià)格低廉，警示效果明顯，方便攜帶安裝的優(yōu)勢(shì)，具有良好的推廣價(jià)值。