德州学院汽车工程学院　张善毅　于士军

汽车超速报警器设计

德州学院汽车工程学院张善毅于士军

基于现在生活中汽车超速现象的日益严重，现在市面上传统的车载GPS系统，虽然可以提供车辆的车速信息和定位信息，但是价格昂贵。因此设计了一种汽车超速报警器。该汽车超速报警器操作简单，方便耐用。现在大部分的汽车超速报警器都是通过一个个的程序来测量，经过一道道的工序，这样一来不仅装置的成本升高，而且有一定的滞后性。而这款汽车超速报警器仅仅需要将汽车的仪表盘指针与位置传感器相连接，通过电子控制单元及时准确地测量车速。从而发出信号提醒驾驶员车辆已超速，并自动缓慢减速。

汽车；超速报警器；仪表盘指针；位置传感器

1　引言

随着中国经济的高速发展，越来越多的家庭购买了代步工具——汽车。据统计，目前我国共有汽车1.73亿辆，并且保持着较快增长态势。由于汽车数量巨大，目前我国交通事故的发生率也是居高不下。2016年，全国共发生交通事故22017起，造成3845人死亡，受伤人数达72451人，造成财产损失2.1亿元。其中，发生一次死亡10人以上的特大交通事故16起，同比增加4起。“十次事故九次快”，驾驶机动车超速行驶的交通违法行为是引发道路交通事故的主要原因之一。鉴于汽车超速情况越来越严重，有必要来设计简单耐用的超速报警器满足基层汽车消费者的市场需求。

2　汽车超速报警器的零部件

2.1语音播报器

在研究过程中，如何将汽车超速危险信号转化为语音来告知驾驶员是个重要问题。最有效的方法是使用语音播报器，它的工作原理是将语音信号通过采样转化为数字，存储在IC的ROM中，再通过电路将ROM中的数字还原成语音信号。

2.2位置传感器

位置传感器在现代汽车制造业中的应用是非常广泛的，例如：汽车的自动驾驶、自动锁车窗、大部分的电子仪表等都用到了位置传感器。安装位置传感器的目的是给ECU提供相应零部件的位置信号。其中，电磁感应传感器是位置传感器的一种，它由永久磁铁、线圈及铁芯等组成。在通电条件下，它通过转子旋转改变永久磁铁中的磁通量，进而在线圈中产生相应的周期变化的电压。电子控制单元通过接受周期性的脉冲计算车速的大小，其结构如图1所示。

图1　位置传感器示意图

2.3电控单元

电控单元选用AT89C51单片机。AT89C51单片机是一种低电压、高性能CMOS8位微处理器，其带有4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器。可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该高效微控制器采用ATMEL与MCS-51指令集和输出管脚相兼容的高密度非易失存储器制造技术制造，其可以将多功能8位CPU和闪存组合在单一芯片中，因此AT89C51单片机是当前许多嵌入式控制系统所选用的性价比很高的控制器件。

图2　AT89C51引脚图

3　工作原理

在汽车行驶的过程中，汽车的指针随车速变化而变化，本装置是将汽车仪表盘上的指针同位置传感器相连，由传感器将信息传递给电控单元，由电控单元接收信号，经过计算得出此时的车速，同时判断该车速是否超过了设定的最大速度。如果此时车速超过设定的最大车速，则电控单元发出信号给车速报警器，让汽车超速报警器发出“您已超速，请您降速”的危险信号。当车速降低到最高车速以下时，汽车超速报警器自动停止语音播报，不会给驾驶员造成影响。同时，还可以将该装置连接到控制整个车速的电子控制单元，在汽车的行驶车速超过驾驶员自己设定的最高车速时，该装置可以发出信号，传递给电控单元，通过电控单元的指令可以减小进气管中的空气进气量，使车速自动缓慢降低，从而达到自主减速的效果。这样既可以在驾驶员情绪、意识都正常的情况下，自主操作减速，也可以在驾驶员情绪反常、醉酒等特殊情况下汽车自动减速，达到安全行驶的要求。总体框图如图3所示。

图3　汽车超速报警的总体框图

4　程序流程图

图4　程序流程图

首先，驾驶员在驾驶汽车前可以根据自己所在国家或地区以及自己对车速的要求，自行设定最高车速。设定完成后，在汽车行驶过程中，车速传感器便可收集车辆的速度变化信号，然后将收集到的信号传给电控单元，电控单元立即做出相应的反应。当仪表盘上的指针超过了自己设定的最高车速，此时报警器会进行超速语音播报，提醒驾驶员应当降速行驶。在车速降到低于最高车速时，语音播报器自行停止语音播报。

5　结束语

本文设计的汽车超速报警器由语音播报器、车速传感器、电子控制单元及空气流量计等元件构成。在实际操作过程中，仪表盘中的指针和位置传感器相连接，指针随汽车车速的变化而变化，反应及时，没有滞后性。该装置经过实验结果表明，能够在驾驶员驾驶汽车超速时及时发出超速警报，具有很好的实用效果。这样不仅保证了驾驶员的安全，而且该装置可靠耐用、市场成本低廉，满足了基层汽车车主的需求，具有很好的市场发展前景。

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