基于STC單片機(jī)的機(jī)場(chǎng)車(chē)輛超速報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著民航業(yè)的發(fā)展，航空器的數(shù)量不斷增多，地面保障車(chē)輛隨之增加，加之機(jī)場(chǎng)車(chē)輛行駛速度過(guò)快，導(dǎo)致刮碰飛機(jī)的不安全事件時(shí)有發(fā)生，直接影響了飛機(jī)的持續(xù)適航，嚴(yán)重危及航空公司的運(yùn)行安全，同時(shí)也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。為了減少此類(lèi)不安全事件的發(fā)生，本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的超速報(bào)警來(lái)提醒司機(jī)減速行駛，并將超速情況實(shí)時(shí)記錄下來(lái)作為評(píng)價(jià)車(chē)輛駕駛員的依據(jù)之一，以便于對(duì)員工進(jìn)行管理。

1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)功能

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

(1)按鍵調(diào)整時(shí)間以及實(shí)時(shí)顯示時(shí)間;

(2)實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛行駛的速度;

(3)當(dāng)車(chē)輛超過(guò)規(guī)定的速度值時(shí)，違規(guī)情況以數(shù)據(jù)形式保存在串行存儲(chǔ)器中，并發(fā)出聲音警報(bào)，同時(shí)警報(bào)燈閃爍;

(4)管理人員使用IC卡讀取車(chē)輛的違規(guī)情況并取消報(bào)警。

1.2系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它采用STC89C52單片機(jī)為主控芯片，主要有電源模塊、信號(hào)采集模塊、時(shí)鐘模塊、LED顯示模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊、AT24C64串行存儲(chǔ)器模塊和接觸式IC卡存儲(chǔ)模塊。其中STC89C52主要完成對(duì)外圍硬件的控制以及信息處理功能;電源模塊將12V車(chē)載電源降壓至5V單片機(jī)工作電源;信號(hào)采集模塊使用TLP521光電耦合器將采集到的高電平脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為5V脈沖信號(hào);時(shí)鐘模塊提供LED顯示的實(shí)時(shí)時(shí)間;LED顯示模塊使用74HC595驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)間和速度的顯示;按鍵模塊主要用來(lái)調(diào)整時(shí)間;報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)超速后的聲音報(bào)警和閃燈警示;AT24C64串行存儲(chǔ)器對(duì)超速信息進(jìn)行存儲(chǔ);接觸式IC卡存儲(chǔ)器可讀取AT24C64中的數(shù)據(jù)，讀取完數(shù)據(jù)即可取消報(bào)警。

1.2.1主控模塊

主控模塊主要采用STC89C52單片機(jī)，該單片機(jī)有4個(gè)并行I/O端口，每個(gè)端口有8條端口線，其中P0端口在沒(méi)有外存儲(chǔ)器時(shí)可作為8位準(zhǔn)雙向I/O端口使用，外接存儲(chǔ)器時(shí)可作為地址線/數(shù)據(jù)線使用;P1、P2和P3端口均可作為8位準(zhǔn)雙向I/O端口使用，P3口和其他I/O端口有很大區(qū)別，除作為一般I/O口外，每個(gè)引腳還有專(zhuān)門(mén)的功能。所有的外部芯片都可以通過(guò)這些端口進(jìn)行擴(kuò)展。

1.2.2電源模塊

電源模塊使用LM2596開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。該系統(tǒng)中選擇固定輸出5V版本，即調(diào)節(jié)器型號(hào)為L(zhǎng)M2595-5.0。該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為150kHz，與低頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需4個(gè)外接元件，極大地簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。原理圖如圖2所示。

1.2.3信號(hào)采集模塊

目前機(jī)場(chǎng)車(chē)輛轉(zhuǎn)速傳感器大多使用霍爾傳感器，其輸出信號(hào)為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的高電平值基本與車(chē)載電源電壓值相同，需要通過(guò)光電耦合器將其轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可采集的5V脈沖信號(hào)。如圖3所示，Signal為轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)際輸出的信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)與單片機(jī)INT1/P3.3引腳連接，通過(guò)外部中斷功能記錄脈沖數(shù)并通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換為速度值。

1.2.4時(shí)鐘模塊

時(shí)鐘模塊使用DS1302浚流充電時(shí)鐘芯片，該芯片包含一個(gè)RTC/日歷和31B的靜態(tài)RAM。它通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。RTC/日歷提供秒、分、小時(shí)、天、日期、月和年。如果當(dāng)月天數(shù)小于31天將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，包含閏年校正。時(shí)鐘可以工作在24小時(shí)制和12小時(shí)制，12小時(shí)制下用AM/PM來(lái)指示，該系統(tǒng)中選擇使用24小時(shí)制。

在DS1302和微處理器之間使用同步串行方式進(jìn)行通信。只需要3條線就可以通信，分別為RST(reset)、I/O(數(shù)據(jù)線)和SCLK(串行時(shí)鐘)，Vcc1連接至3V備用電源。