本發(fā)明涉及單片機測速方法及測速裝置

背景技術：

近年來，隨著機動車的日益普及，道路條件的改善，車輛的設計和制造技術不斷更新升級，車輛在道路上的行駛速度在不斷提高，這一方面提高了人們出行的效率，但另一方面也給道路交通安全帶來了嚴重的影響，交通事故發(fā)生的次數(shù)逐年增加，因此對車速的精確測量以及控制對于人們的安全出行就顯得尤為重要。

目前國內(nèi)外對機動車的測速大致分為激光測速、雷達測速、普通視頻測速、精確視測速和多車道實時精確視頻測速等方式。雖然樣式繁多，但多是為交通部門監(jiān)控道路行車而設計，專門為駕車者設計的測速裝置卻很少。駕車者只能參照速度儀表盤來判斷行車的速度，由于不同胎壓對車速影響比較大，導致的測速誤差也比較大，駕車者往往不能隨時隨地了解行車的速度。

因此為駕車者專門設計一種精確的測速方法，針對不同的胎壓，精確的實時顯示行車速度就顯得很有必要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服傳統(tǒng)機械式儀表盤測速精度差的缺點，提供一種機動車高精度測速方法及裝置。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種機動車高精度測速方法及裝置。該測速方法與裝置使用傳感器進行數(shù)據(jù)采集，采用無線或者有線方式傳輸進行數(shù)據(jù)輸入輸出，以單片機為控制核心，對檢測到的信號處理后計算出實時速度，再由傳輸模塊傳送到顯示模塊進行顯示。同時該測速方法與裝置設置按鍵部分，用戶在汽車行駛過程中可根據(jù)車胎胎壓大小，隨時進行速度校準，以精確顯示實時車速，也可根據(jù)需要隨時查詢歷史速度。

所述基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置包括傳感器，信號處理電路，有線或者無線傳輸芯片，單片機，LCD或者LED液晶顯示器，功能按鍵等。

所述基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置使用傳感器用于對機動行駛過程中觸發(fā)的某種傳感器信號進行檢測。當機動車開始運行時，會觸發(fā)傳感器進行速度檢測，傳感器產(chǎn)生電平變化。

所述基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置的信號處理電路對傳感器輸出的信號進行濾波、放大等模擬電路處理轉(zhuǎn)化為TTL電平，再將該信號輸入到單片機的INT0引 腳。

所述基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置采用單片機作為控制核心。測速過程中包括初始化，定時器、中斷的啟動及EEPROM的清空等操作。當測速裝置啟動時，首先進行初始化工作，完成設定車輪半徑的值、信息采集的時間和初始歷史速度值，并設定各定時器的工作方式、定時時間，然后設定外部中斷的觸發(fā)方式，最后開總中斷，開外部中斷及定時器中斷，至此初始化完成。開始檢測速度時，外部中斷0設定為邊沿觸發(fā)，當外部輸入的為TTL變化電平時，開始對電平高低變化計數(shù)，為了減少誤差，舍棄第一個邊沿觸發(fā)，從第二個電平變化開始。進入外部中斷0計數(shù)的同時啟動定時器0和定時器1。當從第一次進入外部中斷定時器0開始計時的時間到時，關定時器0，及外部中斷0。然后進行按鍵掃描，確保是否有胎壓設定按鍵按下。然后開始計算速度值，并統(tǒng)計從測速系統(tǒng)運行開始到此時的總路程及運行的總時間。如果從第一次啟動定時器中斷1開始，1s后連續(xù)的1.5s內(nèi)無脈沖出現(xiàn)，則判定車已經(jīng)停止，此時關閉定時器1并將機動車行駛路程設定為0。然后返回到主函數(shù)顯示一次當前的速度，當車速較低時自動去除三位整數(shù)部分多余的0，人性化地顯示出當前的實時速度。接著存儲一次歷史速度，當測速系統(tǒng)連續(xù)工作時間不超過8個小時時，將當前歷史速度存入EEPROM的0x200扇區(qū)，當測速系統(tǒng)連續(xù)工作時間超過8小時時，將歷史速度存入0x0000扇區(qū)。至此完成測速過程。

所述基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置的顯示模塊采用LCD或者LED液晶顯示。測速開始時，先對LCD或者LED進行初始化，當系統(tǒng)處于測速狀態(tài)時，對顯示器按照m/s、Km/h兩種格式分行進行速度顯示。當系統(tǒng)進行歷史速度查詢時，首行顯示“History speed”，下行顯示歷史速度(默認為Km/h格式)。

所述基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置的功能按鍵部分針對胎壓較大、正常、較小設置三個獨立按鍵，用戶根據(jù)機動車不同胎壓情況，按下對應按鍵，測速裝置對此種胎壓情況下進行輪胎半徑的重新設置，速度校準，實現(xiàn)用戶對測速裝置的高可控性。另外設置歷史速度查詢按鍵，便于用戶查詢機動車的歷史速度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置的原理框圖

圖2是本發(fā)明基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置的系統(tǒng)硬件總圖

圖3是本發(fā)明基于單片機的高精度機動車車速測量方法與裝置的程序流程圖

具體實施方式

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種機動車高精度測速方法及裝置，該方法使用光電 傳感器進行數(shù)據(jù)采集，采用無線傳輸進行數(shù)據(jù)輸入輸出，以STC10F08XE單片機為控制核心，對檢測到的信號處理后計算出實時速度，再由無線傳輸模塊NRF24L01傳送到LCD1602進行顯示。同時汽車行駛過程中用戶可根據(jù)車胎胎壓大小，隨時進行速度校準，以精確顯示實時車速，也可根據(jù)需要隨時查詢歷史速度。

所述機動車高精度測速裝置的信號采集模塊采用基于TCRT5000紅外光電傳感器設計的一款紅外反射式光電開關。具體安裝上可以在車軸附近等間距安裝上黑白相間的紙片，使反射式光電傳感器可以在車輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生電平變化，然后經(jīng)過模擬電路處理后輸出TTL電平，再將該信號輸入到單片機的INT0引腳。單片機對該信號進行計數(shù)，再對計數(shù)值進行處理計算出速度值。

所述機動車高精度測速裝置的無線傳輸部分選用NRF24L01芯片進行數(shù)據(jù)傳輸。使用該芯片進行數(shù)據(jù)傳輸，接收端與發(fā)送端程序類似，作為接收端時將相關位設置為接收模式，作為發(fā)送端時，將相應位設置為發(fā)送模式。

所述機動車高精度測速裝置設置了按鍵部分，實現(xiàn)用戶對測速裝置的高可控性。設置四個獨立按鍵，分別作為胎壓較大的時校準速度，胎壓較小時校準速度，胎壓正常時校準速度以及歷史速度查詢按鍵。

具體測速時裝置的工作過程如下。

速度檢測部分使用外部中斷0，定時器中斷0，定時器中斷1，以及速度計算與轉(zhuǎn)換四部分組成。

本發(fā)明采用外部中斷0來進行對脈沖計數(shù)。外部中斷0工作方式設定為邊沿觸發(fā)，而且中斷優(yōu)先級為單片機各中斷服務的最高優(yōu)先級。只要外部輸入有電平跳變，則立即計一次數(shù)，確保不漏記任何一個脈沖。

本發(fā)明定時器0設定為工作方式1，計數(shù)值為50ms，即每隔50ms中斷溢出一次。定時時間到50ms，并在中斷子程序中計數(shù)，當計數(shù)到20時即時間1s時，關定時器0及外部中斷0，并根據(jù)公式s＝2πr/m計算出兩個脈沖間隔內(nèi)車行駛的距離，其中m為車輪轉(zhuǎn)一周時采集到的脈沖數(shù)。然后再用s與1s內(nèi)計到的脈沖數(shù)計算出1s內(nèi)車輛行駛的距離。

本發(fā)明定時器1設定為工作方式1,定時器1中斷溢出20次，30次，50次時分別判斷是否依然有脈沖出現(xiàn)，如果沒有脈沖出現(xiàn)，則關定時器1，并將車輛行駛的距離設置為0。

獲得1s內(nèi)機動車行駛的距離后，利用V＝S/T可以計算出速度V，單位以m/s計，然后將V中的每一位一一取出存入數(shù)組中。同樣將V剩以3.6計算出速度以Km/h計，同樣將其一一取出并存入另一數(shù)組中。

當系統(tǒng)處于測速狀態(tài)時，首先對液晶顯示器第一行寫入Speed＝m/s，第二行寫入Speed＝Km/h。這些部分在測速過程將不再變化，然后每隔1s刷新一次速度值，將相應速度值寫入兩行中沒有被占用的空格處。當系統(tǒng)處于歷史速度查詢狀態(tài)時，對第一行寫入History speed，并居中。第二行寫入Speed＝Km/h，然后每次查詢時對LCD第二行的空白處寫入查詢時刻的歷史速度即可。

速度校準的的四個按鍵直接接在單片機的P1.5-P1.7口，當按下相應按鍵時改變車胎校準參數(shù)tyre，在計算速度的部分對車胎半徑剩以tyre以些校準速度。每次定時器0溢出中斷時都掃描一次按鍵，以便用戶可以隨時校準車速的準確度。

歷史速度查詢按鍵接入外部中斷1腳，當按下時即觸發(fā)外部中斷1進入中斷子函數(shù)，判斷系統(tǒng)總的工作時間是否超過8個小時，如果超過8個小時，則顯示出8個小時之前的歷史速度，如果未超過8個小時，則顯示出從系統(tǒng)工作開始到查詢時間的平均速度，當該按鍵彈起時退出歷史速度查詢。并對LCD第一行和第二行內(nèi)容重新初始化，以便系統(tǒng)正常進入測速狀態(tài)。

在系統(tǒng)運行過程中每次顯示完速度后便判斷一次測速系統(tǒng)是否已經(jīng)工作8個小時，如果已經(jīng)超過8個小時，便將歷史速度存儲入0X0000扇區(qū)。如果總工作時間不超過8個小時，則將從運行時間到此時的平均速度存儲到0X200扇區(qū)。

無線傳輸部分使用nRF24L01芯片，接收端與發(fā)送端程序類似，作為接收端時將相關位設置為接收模式，作為發(fā)送端時，將相應位設置為發(fā)送模式。