基于STC89C52單片機的客車安全系統(tǒng)設(shè)計解析

為增加客車的安全性，提出了一種基于STC89C52單片機同時具有防超載和防撞功能的客車安全系統(tǒng)。通過研究超聲波測距原理和脈沖寬度調(diào)制原理，并對車身重量和障礙物的距離進行實時監(jiān)測以實現(xiàn)其功能。對該系統(tǒng)的安全性能和測量精度進行了測試，結(jié)果表明，系統(tǒng)達到了設(shè)計要求。
　　統(tǒng)計表明，在關(guān)于客車的交通事故中，超速和超載是事故發(fā)生的主要原因。本設(shè)計針對如何預(yù)防因超速而產(chǎn)生的車輛撞擊和防超載的發(fā)生進行了一次探索。當(dāng)乘客全部上車后，車門關(guān)閉，智能車通過稱重傳感器進行稱重，并將重量顯示在液晶屏上，若重量超過額定數(shù)值，蜂鳴器報警、小車無法開動，以實現(xiàn)防超載的功能。小車開動后，超聲波模塊開始測距，當(dāng)小車與前方障礙物的距離低于規(guī)定距離30 cm時，電機減速；當(dāng)距離減小到安全距離以內(nèi)15 cm時，小車停駛，直到前方車輛遠(yuǎn)離小車才繼續(xù)行駛，起到了防撞的作用。本設(shè)計具有成本低、操作簡便、體積小等特點。
　　1總體設(shè)計方案和工作原理
　　1.1總體設(shè)計方案
　　系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，智能車以STC89C52作為主控芯片，使用電阻應(yīng)變式傳感器進行稱重，并將采集到的數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至單片機同時將結(jié)果顯示在液晶屏上。文中使用HC-SR04模塊實現(xiàn)超聲波的收發(fā)，并將測得的數(shù)據(jù)傳輸給單片機，根據(jù)小車與障礙物的距離遠(yuǎn)近，產(chǎn)生不同的脈沖寬度調(diào)制信號以達到實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的，同時由1602液晶顯示距離。
　　
　　圖1 系統(tǒng)總體框圖
　　1.2電機調(diào)速原理
　　電機轉(zhuǎn)速的快慢與輸入電壓的大小和通斷有關(guān)，因此脈沖寬度調(diào)制（PWM）便成為了調(diào)節(jié)小車行駛速度的最佳方案。脈沖寬度調(diào)制，就是按照一定的頻率接通和斷開電源，并根據(jù)不同的情況來改變通斷電源的時間。而電機轉(zhuǎn)速快慢是通過改變電機上的平均電壓實現(xiàn)的，平均電壓值可通過電壓的占空比來改變。如圖2所示，當(dāng)電源接通時，電機運轉(zhuǎn)；斷開時，電機停止；通電時間越長，電機轉(zhuǎn)速越快。所以，根據(jù)PWM原理對電機按頻率進行通電和斷電，便可實現(xiàn)對電機速度的精確控制。電機在接通+6 V電壓下能以最快速度運轉(zhuǎn)，假設(shè)在電機持續(xù)接通電源，電機的轉(zhuǎn)速能達到最大，設(shè)電機兩端電壓為Umax，而當(dāng)電源按頻率通斷時