工程车辆超速制止控制研究(附件)【字数：10132】
摘 要摘 要近年来，交通问题愈发引起人们的关注，大量由于疲劳驾驶以及超速行驶产生的事故严重危害城市交通安全以及人民生命财产安全，其中以工程车辆最为危险。而随着电子产业的发展，我们又可以从电子角度提出一种用于预防超速行驶的电子设计。本设计从驾驶员自身安全以及人民财产安全问题角度出发，设计了一种工程车辆的超速报警以及制止系统。当车辆处于行驶状态中，该系统通过CAN总线获得车辆的速度数据来对车辆实施实时监控。在实时监控和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用。此设计就是一种利用stm32芯片对工程车辆超速进行报警和制止的系统。该系统结构简单，可靠性高，操作方便，可顺利应用于含有CAN总线的车辆。该系统详细介绍了系统的总体设计方案，给出了系统硬件电路，软件设计以及外围电路。关键词ARM单片机；工程车辆；超速报警；CAN总线；
目 录
第一章 引言 1
1.1研究背景 1
1.2项目意义 1
1.3研究现状 2
第二章 系统介绍 6
2.1开发环境 6
2.2工程车辆及其内部总线 6
2.3 stm32芯片和CAN接口 9
第三章 系统设计 10
3.1总体设计 10
3.2模拟仿真 11
第四章 硬件设计 14
4.1、重要模块 14
4.2、原理图整体设计 19
4.3、PCB设计 19
第五章 软件设计 23
5.1、现实分析 23
5.2、软件模块 23
5.3、控制算法设计 29
第六章 系统结果 31
总结与展望 34
致 谢 35
主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）： 36
第一章 引言
1.1研究背景
21世纪以来，汽车工业与电子产业都进入飞速发展的阶段，汽车保有量迅速增加，伴随而来的车辆交通安全问题愈发引起人们的关注，尤其是大型工程车辆的安全问题令人担忧。首先，工程车辆驾驶员经常长时间作业，容易造成疲劳驾驶，驾驶员无意间便可能超速，更不用说时常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
发生的因驾驶员赶时间而产生的故意超速行驶。由于工程车辆的质量较大，制动困难，这些超速行驶事件造成了众多的严重交通事故。
工程车辆超速导致的事故报道不胜枚举。扬子晚报2012年5月15日报道：在江苏南京发生一起大货车和摩托车碰撞事件，骑车的南理工年仅30岁的老师不治身亡；现代快报2012年4月26日报道：一辆工程车右转弯时不慎发生事故造成伤亡。这些骇人听闻的事件提醒我们正视工程车辆的危险性，督促我们作出相应的应对举措。
政府部门方面，为了保障人民生命财产安全，制定了相关的道路交通安全法规；厂商方面，为了满足安全法规和消费者对车辆安全性的要求，采取了多方面措施来改善车辆的安全性能，其中对工程车辆进行超速控制及其制止的方法起了很大的作用。然而现在市场上常用的工程车辆超速制止装置都是采用机械装置进行的超速控制，如专利号为200320100925.0就是一种纯机械的车辆限速装置，这些产品要么检测较粗糙，要么成本高昂，而且机械装置的限速很容易造成追尾事件。
1.2项目意义
随着现代电子技术的发展，车辆电子化的程度越来越高，车辆传感器成为汽车电子控制系统的重要组成部件，也是车辆电子技术领域研究的核心技术之一。
因此，利用车载传感器研究一种自动化程度高、实时性好、测量准确且成本较低的大型工程车辆超速制止及其控制方法，对防止工程车超速，提高工程车辆安全性，减少交通事故的发生和保障人民生命财产安全具有积极的意义。
由于现实中工程车辆过于危险，因此在本次毕业设计中我们使用ARM单片机模拟工程车辆及其内部的CAN总线回路。同时使用stm32芯片进行控制模块的电路设计，在模拟情况下达到超速检测以及控制的目的。
1.3研究现状
1.3.1国内成果以及发展趋势
近十年以来，国内外许多国家部门以及研究所都认识到超速行驶对交通安全的巨大危害，开始加大对车辆行驶的管理和监督力度，均研发先进的信息采集设备，并对车辆超速行为进行了大量的研究，以保证车辆的安全行驶。其中，国内的研究更多的集中在超速检测以及报警的阶段，并没有特别有效的制止超速的措施；而国外的研究已经涉及到制止超速行驶的阶段。
国内研究现状如下：
迄今为止，中国的一些高端科研所、设计部门、高校和交通管理、建设部门等单位针对公路交通得速度管理进行了大量的调查研究和实验，取得了很大的成果。早在20世纪90年代，国内已经结合设计车速和道路平纵线形等条件之间的关系，阐述了高等级公路限速标志的设计原则，并对高等级公路分车型限速标志的设置提出了建议。
目前车辆超速检测技术主要有：雷达测速、激光测速、视频测速和线圈测速等四种方式。国内的许多学者除了在超速数据方面进行研究外，还对超速现象进行了一系列的分析。比如魏秀岭，研究了高速公路车辆警示系统的组成及工作流程，阐述了视频测速的原理及其方法，提出了适合高速公路的实时，动态的阴影消除和车辆跟踪算法。王素琴等人研究了基于GPS/GSM/GIS的智能公交车辆监控系统，阐述了监控系统的原理。毛建民等人通过通过分析超速行驶及限速对交通安全的影响，认为进行合理限速能够显著减少重大交通事故的发生率，并从教育、法律、交通安全措施和交通科研四个方面采取相应措施预防超速。
国外研究现状：
相对于国内，西方发达国家更早地意识到超速行驶的危害，也更早地发展超速检测以及其制止的研究，因此发展地较为成熟，产生了多种不同的车速模型。发达国家对汽车运行速度的研究主要集中在公路经济分析领域。早在1960年，西方国家就开始对超速行驶进行研究。其中的基础性工作就是对车辆运行速度的研究，他们同时进行了大量的道路试验。
在美国，研究员们拥有第一批取得专利的视频监控系统，可以监控车流量，车速等道路信息。美国采用的是最高法定车速和分段限速相结合的方法来限速。他们早期的主要方法是使用法定最高限速，这条法律适用于所有的道路。但由于美国全国道路条件以及沿路环境的多样化，法定的统一限速值并不能满足各地道路运行的实际情况，因此他们也使用了分段测速。日本拥有一个应用于Sapporo市的辅助决策系统，他们对道路环境因素进行建模，为决策者提供辅助信息来提高车辆的行驶运输效率。
在车辆限速研究发展的同时，汽车电子限速装置也处于研发中，但这种实际的应用在进展上颇为缓慢，至今未能形成一个统一的标准。有许多公司以及电子设计者从事这方面的研究，他们力求能设计出一种可以广泛应用的车辆限速装置。
大体成果如下：
（1）唯创公司（中国广东）开发了一款超速报警装置，这种装置会实时监测车辆的行驶速度并能通过语音提示驾驶员。当车辆行驶速度大于设定的最大值时，它会及时播放语音提醒司机减速。这种装置只是单纯的判断车辆的行驶速度然后报警，并没有有效的措施来真正阻止车辆超速。
目 录
第一章 引言 1
1.1研究背景 1
1.2项目意义 1
1.3研究现状 2
第二章 系统介绍 6
2.1开发环境 6
2.2工程车辆及其内部总线 6
2.3 stm32芯片和CAN接口 9
第三章 系统设计 10
3.1总体设计 10
3.2模拟仿真 11
第四章 硬件设计 14
4.1、重要模块 14
4.2、原理图整体设计 19
4.3、PCB设计 19
第五章 软件设计 23
5.1、现实分析 23
5.2、软件模块 23
5.3、控制算法设计 29
第六章 系统结果 31
总结与展望 34
致 谢 35
主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）： 36
第一章 引言
1.1研究背景
21世纪以来，汽车工业与电子产业都进入飞速发展的阶段，汽车保有量迅速增加，伴随而来的车辆交通安全问题愈发引起人们的关注，尤其是大型工程车辆的安全问题令人担忧。首先，工程车辆驾驶员经常长时间作业，容易造成疲劳驾驶，驾驶员无意间便可能超速，更不用说时常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
发生的因驾驶员赶时间而产生的故意超速行驶。由于工程车辆的质量较大，制动困难，这些超速行驶事件造成了众多的严重交通事故。
工程车辆超速导致的事故报道不胜枚举。扬子晚报2012年5月15日报道：在江苏南京发生一起大货车和摩托车碰撞事件，骑车的南理工年仅30岁的老师不治身亡；现代快报2012年4月26日报道：一辆工程车右转弯时不慎发生事故造成伤亡。这些骇人听闻的事件提醒我们正视工程车辆的危险性，督促我们作出相应的应对举措。
政府部门方面，为了保障人民生命财产安全，制定了相关的道路交通安全法规；厂商方面，为了满足安全法规和消费者对车辆安全性的要求，采取了多方面措施来改善车辆的安全性能，其中对工程车辆进行超速控制及其制止的方法起了很大的作用。然而现在市场上常用的工程车辆超速制止装置都是采用机械装置进行的超速控制，如专利号为200320100925.0就是一种纯机械的车辆限速装置，这些产品要么检测较粗糙，要么成本高昂，而且机械装置的限速很容易造成追尾事件。
1.2项目意义
随着现代电子技术的发展，车辆电子化的程度越来越高，车辆传感器成为汽车电子控制系统的重要组成部件，也是车辆电子技术领域研究的核心技术之一。
因此，利用车载传感器研究一种自动化程度高、实时性好、测量准确且成本较低的大型工程车辆超速制止及其控制方法，对防止工程车超速，提高工程车辆安全性，减少交通事故的发生和保障人民生命财产安全具有积极的意义。
由于现实中工程车辆过于危险，因此在本次毕业设计中我们使用ARM单片机模拟工程车辆及其内部的CAN总线回路。同时使用stm32芯片进行控制模块的电路设计，在模拟情况下达到超速检测以及控制的目的。
1.3研究现状
1.3.1国内成果以及发展趋势
近十年以来，国内外许多国家部门以及研究所都认识到超速行驶对交通安全的巨大危害，开始加大对车辆行驶的管理和监督力度，均研发先进的信息采集设备，并对车辆超速行为进行了大量的研究，以保证车辆的安全行驶。其中，国内的研究更多的集中在超速检测以及报警的阶段，并没有特别有效的制止超速的措施；而国外的研究已经涉及到制止超速行驶的阶段。
国内研究现状如下：
迄今为止，中国的一些高端科研所、设计部门、高校和交通管理、建设部门等单位针对公路交通得速度管理进行了大量的调查研究和实验，取得了很大的成果。早在20世纪90年代，国内已经结合设计车速和道路平纵线形等条件之间的关系，阐述了高等级公路限速标志的设计原则，并对高等级公路分车型限速标志的设置提出了建议。
目前车辆超速检测技术主要有：雷达测速、激光测速、视频测速和线圈测速等四种方式。国内的许多学者除了在超速数据方面进行研究外，还对超速现象进行了一系列的分析。比如魏秀岭，研究了高速公路车辆警示系统的组成及工作流程，阐述了视频测速的原理及其方法，提出了适合高速公路的实时，动态的阴影消除和车辆跟踪算法。王素琴等人研究了基于GPS/GSM/GIS的智能公交车辆监控系统，阐述了监控系统的原理。毛建民等人通过通过分析超速行驶及限速对交通安全的影响，认为进行合理限速能够显著减少重大交通事故的发生率，并从教育、法律、交通安全措施和交通科研四个方面采取相应措施预防超速。
国外研究现状：
相对于国内，西方发达国家更早地意识到超速行驶的危害，也更早地发展超速检测以及其制止的研究，因此发展地较为成熟，产生了多种不同的车速模型。发达国家对汽车运行速度的研究主要集中在公路经济分析领域。早在1960年，西方国家就开始对超速行驶进行研究。其中的基础性工作就是对车辆运行速度的研究，他们同时进行了大量的道路试验。
在美国，研究员们拥有第一批取得专利的视频监控系统，可以监控车流量，车速等道路信息。美国采用的是最高法定车速和分段限速相结合的方法来限速。他们早期的主要方法是使用法定最高限速，这条法律适用于所有的道路。但由于美国全国道路条件以及沿路环境的多样化，法定的统一限速值并不能满足各地道路运行的实际情况，因此他们也使用了分段测速。日本拥有一个应用于Sapporo市的辅助决策系统，他们对道路环境因素进行建模，为决策者提供辅助信息来提高车辆的行驶运输效率。
在车辆限速研究发展的同时，汽车电子限速装置也处于研发中，但这种实际的应用在进展上颇为缓慢，至今未能形成一个统一的标准。有许多公司以及电子设计者从事这方面的研究，他们力求能设计出一种可以广泛应用的车辆限速装置。
大体成果如下：
（1）唯创公司（中国广东）开发了一款超速报警装置，这种装置会实时监测车辆的行驶速度并能通过语音提示驾驶员。当车辆行驶速度大于设定的最大值时，它会及时播放语音提醒司机减速。这种装置只是单纯的判断车辆的行驶速度然后报警，并没有有效的措施来真正阻止车辆超速。
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