基于STC單片機的機場(chǎng)車(chē)輛超速報警系統設計

隨著(zhù)民航業(yè)的發(fā)展，航空器的數量不斷增多，地面保障車(chē)輛隨之增加，加之機場(chǎng)車(chē)輛行駛速度過(guò)快，導致刮碰飛機的不安全事件時(shí)有發(fā)生，直接影響了飛機的持續適航，嚴重危及航空公司的運行安全，同時(shí)也造成了一定的經(jīng)濟損失。為了減少此類(lèi)不安全事件的發(fā)生，本設計利用單片機實(shí)現車(chē)輛的超速報警來(lái)提醒司機減速行駛，并將超速情況實(shí)時(shí)記錄下來(lái)作為評價(jià)車(chē)輛駕駛員的依據之一，以便于對員工進(jìn)行管理。

1系統的硬件設計

1.1系統功能

系統實(shí)現的主要功能如下：

(1)按鍵調整時(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)當車(chē)輛超過(guò)規定的速度值時(shí)，違規情況以數據形式保存在串行存儲器中，并發(fā)出聲音警報，同時(shí)警報燈閃爍;

(4)管理人員使用IC卡讀取車(chē)輛的違規情況并取消報警。

1.2系統硬件的總體設計

系統的總體結構如圖1所示。它采用STC89C52單片機為主控芯片，主要有電源模塊、信號采集模塊、時(shí)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(chē)載電源降壓至5V單片機工作電源;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換為5V脈沖信號;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驅動(dòng)數碼管實(shí)現時(shí)間和速度的顯示;按鍵模塊主要用來(lái)調整時(shí)間;報警模塊實(shí)現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中的數據，讀取完數據即可取消報警。

1.2.1主控模塊

主控模塊主要采用STC89C52單片機，該單片機有4個(gè)并行I/O端口，每個(gè)端口有8條端口線(xiàn)，其中P0端口在沒(méi)有外存儲器時(shí)可作為8位準雙向I/O端口使用，外接存儲器時(shí)可作為地址線(xiàn)/數據線(xiàn)使用;P1、P2和P3端口均可作為8位準雙向I/O端口使用，P3口和其他I/O端口有很大區別，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)行擴展。

1.2.2電源模塊

電源模塊使用LM2596開(kāi)關(guān)電壓調節器，該調節器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線(xiàn)性和負載調節特性。該系統中選擇固定輸出5V版本，即調節器型號為L(cháng)M2595-5.0。該器件內部集成頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為150kHz，與低頻開(kāi)關(guān)調節器相比較，可以使用更小規格的濾波元件。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)電源電路的設計。原理圖如圖2所示。

1.2.3信號采集模塊

目前機場(chǎng)車(chē)輛轉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(chē)載電源電壓值相同，需要通過(guò)光電耦合器將其轉換為單片機可采集的5V脈沖信號。如圖3所示，Signal為轉速傳感器實(shí)際輸出的信號，轉換后的信號與單片機INT1/P3.3引腳連接，通過(guò)外部中斷功能記錄脈沖數并通過(guò)計算轉換為速度值。

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。如果當月天數小于31天將自動(dòng)進(jìn)行調整，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(xiàn)就可以通信，分別為RST(reset)、I/O(數據線(xiàn))和SCLK(串行時(shí)鐘)，Vcc1連接至3V備用電源。