基于STC单片机的机场车辆超速报警系统设计

随着民航业的发展，航空器的数量不断增多，地面保障车辆随之增加，加之机场车辆行驶速度过快，导致刮碰飞机的不安全事件时有发生，直接影响了飞机的持续适航，严重危及航空公司的运行安全，同时也造成了一定的经济损失。为了减少此类不安全事件的发生，本设计利用单片机实现车辆的超速报警来提醒司机减速行驶，并将超速情况实时记录下来作为评价车辆驾驶员的依据之一，以便于对员工进行管理。

1系统的硬件设计

1.1系统功能

系统实现的主要功能如下：

(1)按键调整时间以及实时显示时间;

(2)实时显示车辆行驶的速度;

(3)当车辆超过规定的速度值时，违规情况以数据形式保存在串行存储器中，并发出声音警报，同时警报灯闪烁;

(4)管理人员使用IC卡读取车辆的违规情况并取消报警。

1.2系统硬件的总体设计

系统的总体结构如图1所示。它采用STC89C52单片机为主控芯片，主要有电源模块、信号采集模块、时钟模块、LED显示模块、按键模块、报警模块、AT24C64串行存储器模块和接触式IC卡存储模块。其中STC89C52主要完成对外围硬件的控制以及信息处理功能;电源模块将12V车载电源降压至5V单片机工作电源;信号采集模块使用TLP521光电耦合器将采集到的高电平脉冲信号转换为5V脉冲信号;时钟模块提供LED显示的实时时间;LED显示模块使用74HC595驱动数码管实现时间和速度的显示;按键模块主要用来调整时间;报警模块实现超速后的声音报警和闪灯警示;AT24C64串行存储器对超速信息进行存储;接触式IC卡存储器可读取AT24C64中的数据，读取完数据即可取消报警。

1.2.1主控模块

主控模块主要采用STC89C52单片机，该单片机有4个并行I/O端口，每个端口有8条端口线，其中P0端口在没有外存储器时可作为8位准双向I/O端口使用，外接存储器时可作为地址线/数据线使用;P1、P2和P3端口均可作为8位准双向I/O端口使用，P3口和其他I/O端口有很大区别，除作为一般I/O口外，每个引脚还有专门的功能。所有的外部芯片都可以通过这些端口进行扩展。

1.2.2电源模块

电源模块使用LM2596开关电压调节器，该调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。该系统中选择固定输出5V版本，即调节器型号为LM2595-5.0。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150kHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，极大地简化了开关电源电路的设计。原理图如图2所示。

1.2.3信号采集模块

目前机场车辆转速传感器大多使用霍尔传感器，其输出信号为脉冲信号，脉冲信号的高电平值基本与车载电源电压值相同，需要通过光电耦合器将其转换为单片机可采集的5V脉冲信号。如图3所示，Signal为转速传感器实际输出的信号，转换后的信号与单片机INT1/P3.3引脚连接，通过外部中断功能记录脉冲数并通过计算转换为速度值。

1.2.4时钟模块

时钟模块使用DS1302浚流充电时钟芯片，该芯片包含一个RTC/日历和31B的静态RAM。它通过简单的串行接口与微处理器通信。RTC/日历提供秒、分、小时、天、日期、月和年。如果当月天数小于31天将自动进行调整，包含闰年校正。时钟可以工作在24小时制和12小时制，12小时制下用AM/PM来指示，该系统中选择使用24小时制。

在DS1302和微处理器之间使用同步串行方式进行通信。只需要3条线就可以通信，分别为RST(reset)、I/O(数据线)和SCLK(串行时钟)，Vcc1连接至3V备用电源。