汽车超速警报器设计

王强，于士军

（德州学院汽车工程学院，山东 德州 253023）

汽车超速警报器设计

王强，于士军

（德州学院汽车工程学院，山东 德州 253023）

∶随着我国经济的飞速发展，人们的生活水平也大大的提高，使得私家车也走进了千家万户，成为了主要的交通工具。这也使得超速现象频频出现，汽车的行驶速度国语快的时候，这就会使汽车的安全性能极大地降低，这时候，如果出现危急情况，往往会发生严重的交通事故。基于这种情况，设计了一种汽车超速报警器。这种超速传感器系统通过无时无刻不监视着汽车的行驶速度，如果行驶速度超过设置的数值的时候，报警器开始报警，警告灯开始变亮，警告驾驶员已经超速，及时减速，达到防患于未然的目的[1]。

∶车辆速度传感器；频率/电压转换器；阈值速度选择器开关；直流电源

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.038

CLC NO.: U471Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-100-03

引言

“十次事故九次快”，驾驶机动车超速行驶的交通违法行为是引发道路交通事故的主要原因之一。[2]

2015年某周超速统计（图1）

2015年上半年全国道路交通事故情况，根据数据显示，全国共发生道路交通事故99282 起，造成 27270 人死亡、116982 人受伤，直接财产损失 4.1 亿元。发生交通事故中的经济财产损失巨大。全国轻微处理的道路交通事故1694153 起，同比上升 31.7%。更让人吃惊的是超速超载所导致的交通事故占有比较大的比例。目前 , 国内大部分汽车还没有安装超速报警器, 我们设计的这款报警器比市场内超速电子狗安全，方便，经济，鉴于超速情况的严重性，有必要设计一款满足未来汽车消费市场的超速报警器[3]。

图1　2015年某周超速统计

1、汽车超速报警系统工作原理

汽车超速报警系统主要由车速传感器 、频率 /电压转换器 、报警信号发生电路 、蜂鸣器 、超速阀值选择开关和直流稳压电源等组成。一旦汽车行驶速度等于或者超过最高行驶速度时，频率/电压转换器就会有6V恒定的电压输出，这个电压就会使报警信号开始电路工作，从而使报警器发出信号报警;如果行驶速度正常没有超过报警速度时，频率/电压就没有电压输出，报警信号就不会工作，报警器就停止发出报警声。

图2　报警器电路

2、汽车超速报警系统的硬件设计

这种超速报警系统主要由8051 单片机主控模块、传感器模块、报警模块和显示模块这四大模块组成。负责完成外围硬件的控制以及一些运算功能的是8051；传感器主要完成信号的采样功能；声音报警和灯光报警由报警模块负责；显示模块显示字符、数字等。

2.1单片机及其选型

首先，简单了解一下有关单片机的基本知识。单片机又可以称为单片微控器，它不是某一个逻辑思维的芯片，而是大规模集成电路技术发展的结果。它实现了把计算机系统集成到一个芯片上。单片机有很多种分类：MDT20XX系列单片机，EPSON单片机，东芝单片机，8051单片机，NS单片机。它的特点是:体积小、高性能、价格低、高速度、应用广泛。单片机在现代被广泛应用于航天工程、家用电器、仪器仪表、医用设备以及各种专用设备的智能化管理及过程控制等许多领域。我们这个系统的控制核心为 MCS －51系列的8051 单片机。由于8051的优秀的抗干扰性能，这使得它适用于各种二类的环境。系统之所以对于速度传感器的计数脉冲的快速处理变得简单快捷是因为8051CPU的工作频率采用6MHz。而速度传感器、LED显示器、储存器等外部器件的连接是由8051的32根I/O口线完成。8051的低电压、低功耗的工作模式使该系统的供电可以由电池提供。

2.2测速传感器

传感器是一种检测装置，它能很好的感受到被测量的信息，并且可以将感受到的信息以电信号或者其他的信号的形式输出，从而达到对于信息的处理，传输，储存，记录和控制。

传感器有许多特点，主要有智能化、数字化、微型化、系统化等。正是由于传感器的这些特点才实现了自动检测和自动控制。传感器的出现与发展使物体不光有了味觉嗅觉等感官，也具有了生命气息。一般从其基本感知功能出发可将其分为光敏元件、热敏元件、力敏元件、气敏元件、声敏元件、磁敏元件、放射线敏感元件、味敏元件和色敏元件等。

这种系统采用的是霍尔开关集成传感器。

图2 是霍尔开关集成传感器的内部框图，霍尔开关传感器有放大器，整形电路，稳压电路，霍尔原件和开关组成。稳压电路的作用是为了让传感器在较宽的电源电压范围内工作，开关输出的作用是使该电路方便的与各种其他电路相连接。

图3　霍尔开关集成传感器

如果霍尔开关集成传感器受到磁场的作用，霍尔电压就会依据霍尔效应原理跟随磁场的强度变化而变化，磁场越强，电压越高，同理，磁场越低，压力越低。通常霍尔电压值是很小的，大概只有几个毫伏，但是由于集成电路中有放大器，具有放大作用，可以使极小的几毫伏的电压放大到足以输出较强的信号。用机械的方法来改变磁场强度会使霍尔集成电路起传感作用。磁通量具有一个转动的叶轮，能够控制磁通量的开关。磁铁和霍尔集成电路之间有一个气隙，当叶轮叶片处于这个位置时，磁场偏离集成片，继而霍尔电压消失，就使传感器完成了一次开关动作它的工作原理是在车架车轮的适当位置分别安装霍尔开关和磁铁，当汽车在行驶的时候，由于磁铁的作用下，霍尔开关产生的开关信号输入到单片机的计数器 T1 引脚。在8051 的定时器 0 定时一段时间以后，从T1 中提取脉冲个数，这样就能算出汽车的瞬时速度。

3、汽车超速报警系统的软件设计

这种报警器系统软件主要由主程序、监测汽车速度子程序、键盘中断子程序、报警子程序、显示子程序等模块组成。

3.1主程序

主程序主要完成硬件初始化、子程序调用以及显示、报警等功能系统接通电源后进行初始化，然后存储器中提取原有保留的最高报警车速。如果想要重新设置最高报警车速就需要按下按键调用键盘中断子程序若，这是需要删除原来的数据进行重新设置，如果没有按键设置，那么最大报警数据仍然是原来的数据。完成数据设定之后，要进行速度检测。如果行驶车速小于设置车速时，这时在 LED 显示器上就会显示安全行驶车速。当行驶速度超过设置的车速时，在这时报警程序起作用，报警灯闪烁，报警声响起，提醒司机降低行驶车速。

3.2监测汽车速度子程序

汽车速度子程序是在一定时间内根据传感器产生的脉冲个数T1计算出汽车的瞬时速度，从而完成数据的采集，这为报警子程序提供了数据参考。图三为数据的采集流程图。

图5　数据采集程序流程图

设备接通电源后首先进行的的是初始化处理，处理结束后进行数据的采集直到数据采集完成，完成采集之后接受并进行数据保存，把保存数据与设定数据两者进行比较确定是否调用报警子程序。

4、结论

这种报警器系统的设计出发点是为了使驾驶员保持自我安全的意识，尽可能地在最大程度上减少超速而引发的交通事故。该系统经过了反复测试，证明了它是具有可靠性强、抗干扰性强、硬件简单、实用性好等优点，在各种型号的汽车上都可以应用，从而使得超速问题依法的交通事故得到解决。汽车超速警报器的功能和未来前景在当今社会都有很大的作用，在大力提倡经济可持续发展的前提下，这种超速报警器最大的特点是经济实用，即安即用，拆换方便，没有有害气体，液体等溢出，东西小巧可附加在其他器械上一起使用，适用于广大的车型，车种，原理简单可自行维护，能有效的达到超速报警的效果[3]。

[1] 张建成.一种检测离子流的方法[J]现代电子技术.2002,9.

[2] 严世胜,周平.一种高性价比的汽车报警系统[N]广西大学学报:自然科学.2009,34.

[4] 杨辉,龚伟,刘烈,张朝民.汽车超速警报器设计[J] 2011,07.

Design of automobile over speed alarm

Wang Qiang, Yu Shijun
(Dezhou University College of Automotive Engineering, Shandong Dezhou 253023)

with the rapid development of China's economy, people's living standards are greatly improved, so that private cars have also entered the family, has become the main means of transport. It also makes speeding phenomenon occurs frequently, vehicle speed fast Mandarin when, this will make the safety performance of the vehicle is greatly reduced. At this time, if an emergency situation occurs, often serious traffic accidents. Based on this situation, the design of a car speeding alarm. The overspeed sensor system by constantly does not monitor the vehicle speed, if the vehicle speed exceeds the set value, the alarm alarm, warning lights began to brighten, warning the driver has been speeding, seasonable decelerate, to nip in the bud.

Vehicles Speed Sens; Frequency / voltage converter; Threshold speed selector switch; DC power supply

∶U471

∶A

∶1671-7988 (2016)09-100-03

王强（1995—），男，就读德州学院汽车工程学院。