汽车智能限速控制系统设计【字数：10162】
摘 要随着人们生活水平的提高，全国人均汽车保有量持续上升，交通事故的发生率每年都呈现一种陡然上升的趋势，而绝大部分的事故是由于超速或驾驶员注意力不集中造成的。于是人们开始关注汽车的安全性能，越来越多的智能系统被应用于汽车，旨在让人们更加安全的出行。针对上述问题，设计出一种汽车智能限速控制系统。其目的在于根据驾驶员设定的限速值，自动限制汽车的行驶速度。当汽车在道路上行驶时，驾驶员根据道路状况设定行驶速度限值，车载轮速传感器实时采集当前车速信号，系统主控制器自动将汽车当前速度与设定值比较，最终使车速控制在限速值的附近。仿真结果表明，本系统可以降低超速发生的几率，提高出行安全，为人们的道路出行提供安全保障。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究的意义 1
2.课题分析与方案论证 2
2.1课题任务分析 2
2.2论证方案 2
2.3步骤分析 3
2.4本章小结 3
3.系统硬件电路设计 4
3.1元器件分析 4
3.1.1 速度传感器 4
3.1.2 LCD1602液晶显示器 4
3.1.3 蜂鸣器 5
3.1.4控制器 5
3.2 电路图设计软件 5
3.3系统主电路设计 6
3.3.1 MCS51单片机主控制模块设计 6
3.3.2 MCS51单片机供电电路 8
3.3.3 MCS51单片机晶振电路设计 8
3.3.4 MCS51单片机复位电路设计 9
3.4 外围电路设计 9
3.4.1速度传感器模块电路设计 9
3.4.2 LCD1602液晶显示屏模块电路设计 10
3.4.3蜂鸣器电路设计 12
3.4.4 直流电机调速模块电路设计 13
3.4.5系统12V转5V电源转换模块电路设计 14
3.4.6 按键电路模块设计 14
3.4.7电源接口电路模块设计 15
3.5 系统设计电路总图 15
3.6本章小结 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.系统软件设计 17
4.1软件开发平台 17
4.2软件设计流程 17
4.2.1 LCD1602显示屏软件设计 17
4.2.2 测速传感器模块软件设计 18
4.2.3 蜂鸣器模块软件设计 18
4.2.4直流电机限速模块软件设计 19
4.2.5整体设计流程图 20
4.3本章小结 21
5.仿真设计 22
5.1 系统的仿真调试 22
5.2 系统各模块仿真设计 22
5.3本章小结 27
结语 28
参考文献 29
致谢 30
1.绪论
1.1课题研究背景
随着生活水平的提高，汽车俨然已经成为人们出行的一个重要的交通工具，在我们的工作生活中，汽车已经成为了不能取代的一部分。但随之而来的，是每年大规模的交通事故的发生，这一数字每年都呈现上升趋势。根据中国官方数据统计，历年死于交通事故的人数超十万人，约五分钟就会有一人死于交通事故，而这还没有将受伤的人数统计在内。每一场事故的发生都会给一个家庭带来巨大的打击和悲痛，它有可能使一个幸福美满的家庭瞬间变得支离破碎。而在一些城市道路上，交通情况多变复杂，驾驶员要尽可能保持低车速的同时以专注的精神面对道路状况，但许多驾驶员往往是处于侥幸心理，忽视这些问题违章操作，许多交通事故由此产生。
许多事故可能都是人为的操作失误造成的，像是无意识地超速、驾车时分心等等，类似于这样的原因实际上是可以避免的。于是人们对于减少事故发生率的诉求越来越高，借助科技的手段，能够快速地实现这一要求。于是基于这一目的，汽车智能辅助系统被越来越多的研发出来，汽车智能限速控制系统就是其中之一。它可以自动控制汽车的行驶车速，防止汽车超速或失速而导致交通事故的发生，大大提高了行车安全性。
1.2课题研究的意义
本文设计的汽车智能限速控制系统可广泛应用于我们生活之中，在行车出行中极大地发挥了作用。此系统有着控制精度高、反应灵敏、成本较低等特点，在驾驶员驾车过程中，能够辅助驾驶员对汽车的行驶状态进行检测，防止人为的失误。当检测到超速时，系统通过一套全自动的程序降低汽车的速度保障人员的安全。
汽车运行过程中，传感器实时检测车轮转速信号[1]，并依据车况设定系统限速值，将信号反馈至控制系统，系统通过当前车速和系统限制车速作出相应的判断，若判定为超速，则控制电机使车速下降。此系统主要应用于纯电动汽车，帮助驾驶员更精确地控制车速并防止人为引起的失误，减少交通事故的发生，提高了我们日常生活的出行安全。
2.课题分析与方案论证
2.1课题任务分析
本课题的主要任务是实现汽车智能限速控制系统，该系统主要功能是当驾驶员正常驾驶车辆时，车辆会自动检测道路信号，并将实时车速与系统预设的车速相比较，如果实时车速高于系统预设值，此时系统接收到单片机的电信号，自动控制电机[23]，迫使车速下降，使其控制在预设范围内，从而减少汽车超速发生的概率，提高道路行车的安全性能。
本课题涉及的汽车智能限速控制系统主要由速度传感器、LCD1602液晶显示器、蜂鸣器、直流电机、51单片机组成。单片机为主控制器，用于接收和处理各种电信号[4]；速度传感器用于检测实时车速信号，接收汽车行驶速度信号并将其发送给信号处理单元[5]；显示屏用于显示当前汽车行驶车速、系统限制车速、车轮半径以及占空比，方便驾驶员实时查看汽车运行状态；蜂鸣器用于当行驶车速高于限制车速时，驾驶员通过蜂鸣声的有无来判断车速的情况；直流电机用于模拟车轮，当接收到单片机发来的减速信号后，自动降低转速使车速下降。
为了能实现该限速控制系统的功能，需学习了解单片机各项功能原理，还需学习proteus、keil、AD等各软件的使用与应用，为之后的系统设计奠定一个良好的基础。
2.2论证方案
速度传感器，在行车过程中，速度传感器能实时接收到车速信号，采集车辆信号，之后由信号处理单元处理电信号，并将电信号发送给单片机。根据速度传感器产生的波频，就可以计算出当前车速[6]。
LCD1602液晶显示器是一款显示数字图形的显示屏，它安装于汽车驾驶室的控制面板，以供驾驶员实时查看汽车行驶速度，确认车辆运行状态。显示器与单片机直接相连，输入相应的指令接通电源便能显示所需的数字图形。
蜂鸣器，是一款音频报警装置，与控制器直接相连，当系统判定车辆已超速时，蜂鸣器开始报警提醒驾驶员。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究的意义 1
2.课题分析与方案论证 2
2.1课题任务分析 2
2.2论证方案 2
2.3步骤分析 3
2.4本章小结 3
3.系统硬件电路设计 4
3.1元器件分析 4
3.1.1 速度传感器 4
3.1.2 LCD1602液晶显示器 4
3.1.3 蜂鸣器 5
3.1.4控制器 5
3.2 电路图设计软件 5
3.3系统主电路设计 6
3.3.1 MCS51单片机主控制模块设计 6
3.3.2 MCS51单片机供电电路 8
3.3.3 MCS51单片机晶振电路设计 8
3.3.4 MCS51单片机复位电路设计 9
3.4 外围电路设计 9
3.4.1速度传感器模块电路设计 9
3.4.2 LCD1602液晶显示屏模块电路设计 10
3.4.3蜂鸣器电路设计 12
3.4.4 直流电机调速模块电路设计 13
3.4.5系统12V转5V电源转换模块电路设计 14
3.4.6 按键电路模块设计 14
3.4.7电源接口电路模块设计 15
3.5 系统设计电路总图 15
3.6本章小结 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.系统软件设计 17
4.1软件开发平台 17
4.2软件设计流程 17
4.2.1 LCD1602显示屏软件设计 17
4.2.2 测速传感器模块软件设计 18
4.2.3 蜂鸣器模块软件设计 18
4.2.4直流电机限速模块软件设计 19
4.2.5整体设计流程图 20
4.3本章小结 21
5.仿真设计 22
5.1 系统的仿真调试 22
5.2 系统各模块仿真设计 22
5.3本章小结 27
结语 28
参考文献 29
致谢 30
1.绪论
1.1课题研究背景
随着生活水平的提高，汽车俨然已经成为人们出行的一个重要的交通工具，在我们的工作生活中，汽车已经成为了不能取代的一部分。但随之而来的，是每年大规模的交通事故的发生，这一数字每年都呈现上升趋势。根据中国官方数据统计，历年死于交通事故的人数超十万人，约五分钟就会有一人死于交通事故，而这还没有将受伤的人数统计在内。每一场事故的发生都会给一个家庭带来巨大的打击和悲痛，它有可能使一个幸福美满的家庭瞬间变得支离破碎。而在一些城市道路上，交通情况多变复杂，驾驶员要尽可能保持低车速的同时以专注的精神面对道路状况，但许多驾驶员往往是处于侥幸心理，忽视这些问题违章操作，许多交通事故由此产生。
许多事故可能都是人为的操作失误造成的，像是无意识地超速、驾车时分心等等，类似于这样的原因实际上是可以避免的。于是人们对于减少事故发生率的诉求越来越高，借助科技的手段，能够快速地实现这一要求。于是基于这一目的，汽车智能辅助系统被越来越多的研发出来，汽车智能限速控制系统就是其中之一。它可以自动控制汽车的行驶车速，防止汽车超速或失速而导致交通事故的发生，大大提高了行车安全性。
1.2课题研究的意义
本文设计的汽车智能限速控制系统可广泛应用于我们生活之中，在行车出行中极大地发挥了作用。此系统有着控制精度高、反应灵敏、成本较低等特点，在驾驶员驾车过程中，能够辅助驾驶员对汽车的行驶状态进行检测，防止人为的失误。当检测到超速时，系统通过一套全自动的程序降低汽车的速度保障人员的安全。
汽车运行过程中，传感器实时检测车轮转速信号[1]，并依据车况设定系统限速值，将信号反馈至控制系统，系统通过当前车速和系统限制车速作出相应的判断，若判定为超速，则控制电机使车速下降。此系统主要应用于纯电动汽车，帮助驾驶员更精确地控制车速并防止人为引起的失误，减少交通事故的发生，提高了我们日常生活的出行安全。
2.课题分析与方案论证
2.1课题任务分析
本课题的主要任务是实现汽车智能限速控制系统，该系统主要功能是当驾驶员正常驾驶车辆时，车辆会自动检测道路信号，并将实时车速与系统预设的车速相比较，如果实时车速高于系统预设值，此时系统接收到单片机的电信号，自动控制电机[23]，迫使车速下降，使其控制在预设范围内，从而减少汽车超速发生的概率，提高道路行车的安全性能。
本课题涉及的汽车智能限速控制系统主要由速度传感器、LCD1602液晶显示器、蜂鸣器、直流电机、51单片机组成。单片机为主控制器，用于接收和处理各种电信号[4]；速度传感器用于检测实时车速信号，接收汽车行驶速度信号并将其发送给信号处理单元[5]；显示屏用于显示当前汽车行驶车速、系统限制车速、车轮半径以及占空比，方便驾驶员实时查看汽车运行状态；蜂鸣器用于当行驶车速高于限制车速时，驾驶员通过蜂鸣声的有无来判断车速的情况；直流电机用于模拟车轮，当接收到单片机发来的减速信号后，自动降低转速使车速下降。
为了能实现该限速控制系统的功能，需学习了解单片机各项功能原理，还需学习proteus、keil、AD等各软件的使用与应用，为之后的系统设计奠定一个良好的基础。
2.2论证方案
速度传感器，在行车过程中，速度传感器能实时接收到车速信号，采集车辆信号，之后由信号处理单元处理电信号，并将电信号发送给单片机。根据速度传感器产生的波频，就可以计算出当前车速[6]。
LCD1602液晶显示器是一款显示数字图形的显示屏，它安装于汽车驾驶室的控制面板，以供驾驶员实时查看汽车行驶速度，确认车辆运行状态。显示器与单片机直接相连，输入相应的指令接通电源便能显示所需的数字图形。
蜂鸣器，是一款音频报警装置，与控制器直接相连，当系统判定车辆已超速时，蜂鸣器开始报警提醒驾驶员。
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