本發(fā)明涉及單片機(jī)測(cè)速方法及測(cè)速裝置

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著機(jī)動(dòng)車的日益普及，道路條件的改善，車輛的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)不斷更新升級(jí)，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(lái)了嚴(yán)重的影響，交通事故發(fā)生的次數(shù)逐年增加，因此對(duì)車速的精確測(cè)量以及控制對(duì)于人們的安全出行就顯得尤為重要。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)動(dòng)車的測(cè)速大致分為激光測(cè)速、雷達(dá)測(cè)速、普通視頻測(cè)速、精確視測(cè)速和多車道實(shí)時(shí)精確視頻測(cè)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(shè)計(jì)，專門為駕車者設(shè)計(jì)的測(cè)速裝置卻很少。駕車者只能參照速度儀表盤來(lái)判斷行車的速度，由于不同胎壓對(duì)車速影響比較大，導(dǎo)致的測(cè)速誤差也比較大，駕車者往往不能隨時(shí)隨地了解行車的速度。

因此為駕車者專門設(shè)計(jì)一種精確的測(cè)速方法，針對(duì)不同的胎壓，精確的實(shí)時(shí)顯示行車速度就顯得很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服傳統(tǒng)機(jī)械式儀表盤測(cè)速精度差的缺點(diǎn)，提供一種機(jī)動(dòng)車高精度測(cè)速方法及裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)動(dòng)車高精度測(cè)速方法及裝置。該測(cè)速方法與裝置使用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用無(wú)線或者有線方式傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出，以單片機(jī)為控制核心，對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)處理后計(jì)算出實(shí)時(shí)速度，再由傳輸模塊傳送到顯示模塊進(jìn)行顯示。同時(shí)該測(cè)速方法與裝置設(shè)置按鍵部分，用戶在汽車行駛過(guò)程中可根據(jù)車胎胎壓大小，隨時(shí)進(jìn)行速度校準(zhǔn)，以精確顯示實(shí)時(shí)車速，也可根據(jù)需要隨時(shí)查詢歷史速度。

所述基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置包括傳感器，信號(hào)處理電路，有線或者無(wú)線傳輸芯片，單片機(jī)，LCD或者LED液晶顯示器，功能按鍵等。

所述基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置使用傳感器用于對(duì)機(jī)動(dòng)行駛過(guò)程中觸發(fā)的某種傳感器信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)機(jī)動(dòng)車開始運(yùn)行時(shí)，會(huì)觸發(fā)傳感器進(jìn)行速度檢測(cè)，傳感器產(chǎn)生電平變化。

所述基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置的信號(hào)處理電路對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大等模擬電路處理轉(zhuǎn)化為TTL電平，再將該信號(hào)輸入到單片機(jī)的INT0引 腳。

所述基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置采用單片機(jī)作為控制核心。測(cè)速過(guò)程中包括初始化，定時(shí)器、中斷的啟動(dòng)及EEPROM的清空等操作。當(dāng)測(cè)速裝置啟動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)行初始化工作，完成設(shè)定車輪半徑的值、信息采集的時(shí)間和初始?xì)v史速度值，并設(shè)定各定時(shí)器的工作方式、定時(shí)時(shí)間，然后設(shè)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(shí)器中斷，至此初始化完成。開始檢測(cè)速度時(shí)，外部中斷0設(shè)定為邊沿觸發(fā)，當(dāng)外部輸入的為TTL變化電平時(shí)，開始對(duì)電平高低變化計(jì)數(shù)，為了減少誤差，舍棄第一個(gè)邊沿觸發(fā)，從第二個(gè)電平變化開始。進(jìn)入外部中斷0計(jì)數(shù)的同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器0和定時(shí)器1。當(dāng)從第一次進(jìn)入外部中斷定時(shí)器0開始計(jì)時(shí)的時(shí)間到時(shí)，關(guān)定時(shí)器0，及外部中斷0。然后進(jìn)行按鍵掃描，確保是否有胎壓設(shè)定按鍵按下。然后開始計(jì)算速度值，并統(tǒng)計(jì)從測(cè)速系統(tǒng)運(yùn)行開始到此時(shí)的總路程及運(yùn)行的總時(shí)間。如果從第一次啟動(dòng)定時(shí)器中斷1開始，1s后連續(xù)的1.5s內(nèi)無(wú)脈沖出現(xiàn)，則判定車已經(jīng)停止，此時(shí)關(guān)閉定時(shí)器1并將機(jī)動(dòng)車行駛路程設(shè)定為0。然后返回到主函數(shù)顯示一次當(dāng)前的速度，當(dāng)車速較低時(shí)自動(dòng)去除三位整數(shù)部分多余的0，人性化地顯示出當(dāng)前的實(shí)時(shí)速度。接著存儲(chǔ)一次歷史速度，當(dāng)測(cè)速系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間不超過(guò)8個(gè)小時(shí)時(shí)，將當(dāng)前歷史速度存入EEPROM的0x200扇區(qū)，當(dāng)測(cè)速系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間超過(guò)8小時(shí)時(shí)，將歷史速度存入0x0000扇區(qū)。至此完成測(cè)速過(guò)程。

所述基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置的顯示模塊采用LCD或者LED液晶顯示。測(cè)速開始時(shí)，先對(duì)LCD或者LED進(jìn)行初始化，當(dāng)系統(tǒng)處于測(cè)速狀態(tài)時(shí)，對(duì)顯示器按照m/s、Km/h兩種格式分行進(jìn)行速度顯示。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行歷史速度查詢時(shí)，首行顯示“History speed”，下行顯示歷史速度(默認(rèn)為Km/h格式)。

所述基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置的功能按鍵部分針對(duì)胎壓較大、正常、較小設(shè)置三個(gè)獨(dú)立按鍵，用戶根據(jù)機(jī)動(dòng)車不同胎壓情況，按下對(duì)應(yīng)按鍵，測(cè)速裝置對(duì)此種胎壓情況下進(jìn)行輪胎半徑的重新設(shè)置，速度校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)測(cè)速裝置的高可控性。另外設(shè)置歷史速度查詢按鍵，便于用戶查詢機(jī)動(dòng)車的歷史速度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置的原理框圖

圖2是本發(fā)明基于單片機(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)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(jī)的高精度機(jī)動(dòng)車車速測(cè)量方法與裝置的程序流程圖

具體實(shí)施方式

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)動(dòng)車高精度測(cè)速方法及裝置，該方法使用光電 傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用無(wú)線傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出，以STC10F08XE單片機(jī)為控制核心，對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)處理后計(jì)算出實(shí)時(shí)速度，再由無(wú)線傳輸模塊NRF24L01傳送到LCD1602進(jìn)行顯示。同時(shí)汽車行駛過(guò)程中用戶可根據(jù)車胎胎壓大小，隨時(shí)進(jìn)行速度校準(zhǔn)，以精確顯示實(shí)時(shí)車速，也可根據(jù)需要隨時(shí)查詢歷史速度。

所述機(jī)動(dòng)車高精度測(cè)速裝置的信號(hào)采集模塊采用基于TCRT5000紅外光電傳感器設(shè)計(jì)的一款紅外反射式光電開關(guān)。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(dòng)時(shí)產(chǎn)生電平變化，然后經(jīng)過(guò)模擬電路處理后輸出TTL電平，再將該信號(hào)輸入到單片機(jī)的INT0引腳。單片機(jī)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，再對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行處理計(jì)算出速度值。

所述機(jī)動(dòng)車高精度測(cè)速裝置的無(wú)線傳輸部分選用NRF24L01芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。使用該芯片進(jìn)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(shí)將相關(guān)位設(shè)置為接收模式，作為發(fā)送端時(shí)，將相應(yīng)位設(shè)置為發(fā)送模式。

所述機(jī)動(dòng)車高精度測(cè)速裝置設(shè)置了按鍵部分，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)測(cè)速裝置的高可控性。設(shè)置四個(gè)獨(dú)立按鍵，分別作為胎壓較大的時(shí)校準(zhǔn)速度，胎壓較小時(shí)校準(zhǔn)速度，胎壓正常時(shí)校準(zhǔn)速度以及歷史速度查詢按鍵。

具體測(cè)速時(shí)裝置的工作過(guò)程如下。

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

本發(fā)明采用外部中斷0來(lái)進(jìn)行對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。外部中斷0工作方式設(shè)定為邊沿觸發(fā)，而且中斷優(yōu)先級(jí)為單片機(jī)各中斷服務(wù)的最高優(yōu)先級(jí)。只要外部輸入有電平跳變，則立即計(jì)一次數(shù)，確保不漏記任何一個(gè)脈沖。

本發(fā)明定時(shí)器0設(shè)定為工作方式1，計(jì)數(shù)值為50ms，即每隔50ms中斷溢出一次。定時(shí)時(shí)間到50ms，并在中斷子程序中計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到20時(shí)即時(shí)間1s時(shí)，關(guān)定時(shí)器0及外部中斷0，并根據(jù)公式s＝2πr/m計(jì)算出兩個(gè)脈沖間隔內(nèi)車行駛的距離，其中m為車輪轉(zhuǎn)一周時(shí)采集到的脈沖數(shù)。然后再用s與1s內(nèi)計(jì)到的脈沖數(shù)計(jì)算出1s內(nèi)車輛行駛的距離。

本發(fā)明定時(shí)器1設(shè)定為工作方式1,定時(shí)器1中斷溢出20次，30次，50次時(shí)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(guān)定時(shí)器1，并將車輛行駛的距離設(shè)置為0。

獲得1s內(nèi)機(jī)動(dòng)車行駛的距離后，利用V＝S/T可以計(jì)算出速度V，單位以m/s計(jì)，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(jì)算出速度以Km/h計(jì)，同樣將其一一取出并存入另一數(shù)組中。

當(dāng)系統(tǒng)處于測(cè)速狀態(tài)時(shí)，首先對(duì)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(cè)速過(guò)程將不再變化，然后每隔1s刷新一次速度值，將相應(yīng)速度值寫入兩行中沒有被占用的空格處。當(dāng)系統(tǒng)處于歷史速度查詢狀態(tài)時(shí)，對(duì)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(shí)對(duì)LCD第二行的空白處寫入查詢時(shí)刻的歷史速度即可。

速度校準(zhǔn)的的四個(gè)按鍵直接接在單片機(jī)的P1.5-P1.7口，當(dāng)按下相應(yīng)按鍵時(shí)改變車胎校準(zhǔn)參數(shù)tyre，在計(jì)算速度的部分對(duì)車胎半徑剩以tyre以些校準(zhǔn)速度。每次定時(shí)器0溢出中斷時(shí)都掃描一次按鍵，以便用戶可以隨時(shí)校準(zhǔn)車速的準(zhǔn)確度。

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

在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中每次顯示完速度后便判斷一次測(cè)速系統(tǒng)是否已經(jīng)工作8個(gè)小時(shí)，如果已經(jīng)超過(guò)8個(gè)小時(shí)，便將歷史速度存儲(chǔ)入0X0000扇區(qū)。如果總工作時(shí)間不超過(guò)8個(gè)小時(shí)，則將從運(yùn)行時(shí)間到此時(shí)的平均速度存儲(chǔ)到0X200扇區(qū)。

無(wú)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(shí)將相關(guān)位設(shè)置為接收模式，作為發(fā)送端時(shí)，將相應(yīng)位設(shè)置為發(fā)送模式。