小区车辆防逆行警告系统设计

 2022-01-17 11:01

论文总字数:18558字

目 录

1 引言 1

1.1 本课题的研究目的及意义 1

1.2 本课题的国内外研究现状 1

1.3 本课题的研究内容 2

2 硬件电路分析 3

2.1 整体系统设计 3

2.2 单片机主控模块 3

2.2.1 单片机性能介绍 4

2.2.2 单片机引脚功能介绍 5

2.2.3 单片机外围电路设计 6

2.3 超声波感应模块 6

2.3.1 检测端整体设计 6

2.3.2 传感器工作原理 7

2.3.3 传感器基本参数和工作特性 8

2.3.4 传感器硬件电路分析 9

2.4 无线传输模块 10

2.4.1 LT8910性能介绍 11

2.4.2 LT8910引脚功能介绍 12

2.4.3 LT8910电路连接 13

2.5电源供电模块 14

2.5.1 5V转3.3V稳压电路 14

2.5.2 电源烧写接口 14

2.6蜂鸣器 15

3 系统软件设计 16

3.1 检测端程序流程 17

3.3.1中断定时子程序 18

3.2 整体系统程序流程 19

4 硬件制作与调试 19

4.1 PCB制作 20

4.2 系统硬件测试 21

5 设计总结 22

参考文献 23

致谢 24

附录 25

小区车辆防逆行警告系统

高士成

, China

Abstract: A detection warning system is designed for possible vehicle retrogression problems in single row areas of the cell. The system uses the STC15W401AS and STC89C52 single chip as the control core, uses the ultrasonic sensor and the wireless communication technology based on the lt8910 radio frequency chip, can effectively detect the retrograde vehicle and carries on the warning. The system is divided into detection section 1, detection side 2 and warning side 3 parts, using two kinds of circuits. The system mainly includes single-chip microcomputer, ultrasonic sensor, wireless transmission and other modules, given the specific hardware circuit, software design and physical connection process.

Key words: single-chip microcomputer; Vehicle detection; Ultrasonic sensor; Wireless communication.

1引言

1.1本课题的研究目的及意义

随着时代的发展,社会科技水平的进步,小型汽车已经不再是奢侈品,而是取代了自行车电动车成为了许多家庭的日常代步工具。车辆数量的激增也带来了一系列问题,比如汽车尾气排放,道路拥堵等。同时随着城市化的推进,更多家庭住进了封闭式小区,大多数小区内土地资源紧张而道路狭窄,这与日益增多的车辆产生了一些矛盾。车辆逆行就是造成这些矛盾的一个主要原因。在很多情况下车辆逆行会给人们日常生活带来很多不便甚至摩擦。

根据生活经验和实地考察,小区内车辆逆行问题主要发生在如下一些情况:

(1)小区内特定区域如公共车库等存在只允许单行的情况;

(2)有些区域可能不存在明显的单行标志或者缺少监管人员但道路实际情况不允许

车辆逆行;

(3)一些外来车辆对小区内路况不熟悉误入单行区域从而导致一系列堵塞问题;

尽管小区内车流量远小于公路等场合但考虑到一般小区的占地面积和人口密度,小区内的车辆管理问题在实际生活中可能比其他地方更加复杂。小区内的车辆管理与我们的生活更加息息相关,一些小区在规划时可能存在不合理的情况,这使得居民在行车出行时需要注意更多道路情况,尤其在上下班高峰等时间,逆行等不规范的行车方式极有可能造成道路拥堵进而引发更多问题,容易引起住户间的摩擦耽误日常出行。这种情况下在特定路段设置一种检测警告系统就可以在一定程度上弥补这一问题,能够有效得提醒驾车人员辅助小区管理人员更有效的管理

基于上面提到的这些问题,设计一种检测警告系统。系统选用单片机STC15W401AS作为控制核心,采用超声波传感及基于lt8910射频芯片的无线通信技术,能够有效检测逆行车辆并进行警告。

1.2 本课题的国内外研究现状

从上个世纪美国率先实行单向道路交通系统时,为了保障单行道道路正常的通行能力,就开始研究检测单向交通的管理系统,到如今国外已经普及单行道交通,建立完善城市道路网系统,在很大程度上解决了城市交通拥堵现状。当然,经济的迅速发展,城市规模的扩大,人口集中化的必然,人民生活水平的提高,小区智能化自动化已成为主流趋势,在国外居住公寓区域为了提高管理效率,居民区单行道逆行报警早已应用广泛,成为小区走向智能安全系统的必要条件,它能提高小区车辆进出的效率,方便管理。

目前合理的车辆管理已经成为人们必需重视的问题之一,就国内现状而言,智能化的车辆检测管理设施主要分布在主要交通路段如高速公路出入口,城市道路十字路口等,而对于社区等较为私人的区域却主要靠物业安保人员人为干预的方法。

在近几年的新闻中可以看到,国内一些城市如杭州等地已经有计划的进行了小区封闭单行的试点,主要采取了单向循环、拓宽道路、设置车位引导牌等措施。而效果也十分明显,试点期间小区内车辆事故率降低了许多。由此可见设置单行道会是将来小区规划建设的一个很好的方向,而本方案从实际运用的角度结合理论分析,从模拟的角度将现实生活中的情况付诸实施,为现实对小区内单行区域的逆行车辆提供一定的管理方法和相关的技术支持,意义还是非常重大的。

1.3 本课题的研究内容

本课题的主要目的就是对小区内特定区域的车辆逆行等可能造成不良影响的问题进行研究,做出一个可能的警报系统辅助相关人员进行管理。事实上,为解决这些问题,必需针对造成这些大问题的一些小问题和小现象有个基本的把握以及针对这些现象和问题规划出一定的处理解决方案。在对这些现象问题仔细分析后,决定从以下几个方面进行研究探索,基本勾勒出本模拟系统的研究思路:

(1)首先需要确定一般小区内需要车辆逆行警报的区域和范围,考虑该系统的适用情况和范围,然后选取最好的位置根据情况进行系统的后续设计。

(2)小区内一般只有小型车辆行驶,设计系统时应主要考虑对这类车辆的检测,针对这一情况进行模块的分布设计。

(3)小区内除了车辆还有行人等其他运动物体,在做检测系统时需要考虑到许多干扰因素。针对干扰因素需进行一些实验来完善检测部分,使得系统能尽量准确的判断出逆行车辆,以减少物业人员不必要的工作量。

(4)如何构建合理的硬件电路,设计合理的软件保证系统稳定运行,同样需要慎重考虑。

由此,通过对以上几点问题的考虑,通过一定的解决方法,会使得管理系统更加的完善。这些问题的合理解决,将会是实际系统正确设计和运行的良好基石。

本次设计的目标是,最终这个系统能够实现对小区特定区域内的经过车辆进行检测并判断是否逆行,然后可以提醒小区管理人员并对车辆起到警告管理的作用

除此之外,本次设计的目的还在于检验我自己对于大学四年所学知识的掌握程度和在实际情况中应用各种知识的能力。通过查阅不同模块、元件、芯片的资料检验自己的想法,在设计过程中查漏补缺不断纠正自己的认识,对自身的知识体系做一个完整的回顾和整合,使自己对这些知识掌握的更加扎实。

2 硬件电路分析

2.1 整体系统设计

整个车辆防逆行警告系统主要由三个子系统组成:检测端一,检测端二和警报端。系统总体结构如图2.1所示。检测端一、二由STC89C52单片机作为主控,使部分用一种电路,由单片机模块,基 于LT8910射频芯片的无线传输模块和超声波感应模块组成。实现的主要功能如下:

警告端

检测端2

检测端1

图1 系统总体结构图

(1)检测端1,2以一定间距放置在道路旁,使用超声波传感器检测车辆。

(2)超声波传感器周期性的发射方波并检测回波判断障碍物的距离,根据收到回波的的时间判断障碍物距离,以此确定是否有物体经过。

(3)检测端1、2在一段时间内同时检测到障碍物时判断有车辆经过。若检测端1先于检测端2检测到物体,则警告端系统判断有车辆正行经过,不动作。若检测端2先于检测端1检测到物体,则警告端系统判断有车辆逆行经过,做出相应警告动作

警告端由单片机STC15W401AS作为控制核心,由单片机模块,射频接收器和发光二极管,有缘蜂鸣器组成。实现主要功能如下:

(1)接收来自检测端1、2的射频信号并进行分辨。

(2)根据不同的信号让发光二极管和蜂鸣器进行不同的动作,以起到警告的作用。

2.2单片机主控模块

本系统采用STC 公司生产的STC15W401AS和STC89C52单片机作为系统的主控制器。整个系统包含两个单片机电路,分别是检测端单片机电路和警告端单片机电路。检测端使用STC89C52单片机负责控制超声波传感器发送方波,计时并处理回波信息然后将相应信号通过无线传输模块传递给另一个检测端或警告端。而警告端使用STC15W401AS单片机负责接受检测端的无线射频通讯发射端传送给无线接收端的信号反馈,做出反应处理,再根据程序命令蜂鸣器和LED灯动作。本论文主要对STC15W401AS部分功能进行介绍。图2为检测端的单片机部分外围电路。

图2 检测端单片机部分外围电路

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