基于STC單片機(jī)的機(jī)場車輛超速報警系統(tǒng)設(shè)計

隨著民航業(yè)的發(fā)展，航空器的數(shù)量不斷增多，地面保障車輛隨之增加，加之機(jī)場車輛行駛速度過快，導(dǎo)致刮碰飛機(jī)的不安全事件時有發(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行安全，同時也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。為了減少此類不安全事件的發(fā)生，本設(shè)計利用單片機(jī)實現(xiàn)車輛的超速報警來提醒司機(jī)減速行駛，并將超速情況實時記錄下來作為評價車輛駕駛員的依據(jù)之一，以便于對員工進(jìn)行管理。

1系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1系統(tǒng)功能

系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下：

(1)按鍵調(diào)整時間以及實時顯示時間;

(2)實時顯示車輛行駛的速度;

(3)當(dāng)車輛超過規(guī)定的速度值時，違規(guī)情況以數(shù)據(jù)形式保存在串行存儲器中，并發(fā)出聲音警報，同時警報燈閃爍;

(4)管理人員使用IC卡讀取車輛的違規(guī)情況并取消報警。

1.2系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計

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、信號采集模塊、時鐘模塊、LED顯示模塊、按鍵模塊、報警模塊、AT24C64串行存儲器模塊和接觸式IC卡存儲模塊。其中STC89C52主要完成對外圍硬件的控制以及信息處理功能;電源模塊將12V車載電源降壓至5V單片機(jī)工作電源;信號采集模塊使用TLP521光電耦合器將采集到的高電平脈沖信號轉(zhuǎn)換為5V脈沖信號;時鐘模塊提供LED顯示的實時時間;LED顯示模塊使用74HC595驅(qū)動數(shù)碼管實現(xiàn)時間和速度的顯示;按鍵模塊主要用來調(diào)整時間;報警模塊實現(xiàn)超速后的聲音報警和閃燈警示;AT24C64串行存儲器對超速信息進(jìn)行存儲;接觸式IC卡存儲器可讀取AT24C64中的數(shù)據(jù)，讀取完數(shù)據(jù)即可取消報警。

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個并行I/O端口，每個端口有8條端口線，其中P0端口在沒有外存儲器時可作為8位準(zhǔn)雙向I/O端口使用，外接存儲器時可作為地址線/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，每個引腳還有專門的功能。所有的外部芯片都可以通過這些端口進(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)動電流，同時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)器型號為LM2595-5.0。該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150kHz，與低頻開關(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個外接元件，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計。原理圖如圖2所示。

1.2.3信號采集模塊

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

1.2.4時鐘模塊

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

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(串行時鐘)，Vcc1連接至3V備用電源。