基于單片機的速度報警器技術改進

摘 要：速度報警器是一款提醒/監控駕駛員超速的電子設備。速度報警器Speed Guard V1.0存在屏幕小、易受干擾的缺點。本文主要對顯示接口和電源進行分析，提出大屏幕顯示及隔離式電源改進的方案，形成了新產品Speed Guard V2.0。

關鍵詞：速度報警器 大屏幕顯示 隔離式電源 技術改進

在道路交通事故中，車輛超速行駛是引起事故的主要原因。為了減少事故的發生和給大家創造一個更加安全的外出環境，同時也為解決非職業司機的無意識超速問題，我們可以在汽車上安裝速度報警器。

一、硬件設計

硬件包括以下四大模塊：電源模塊、數字控制系統模塊、信號輸出模塊、信號輸入模塊。數字控制系統分為微控制器、時鐘電路、復位電路；信號輸出模塊包含LED顯示電路和蜂鳴器兩個部分，LED顯示電路是顯示當前的速度值或者狀態量，蜂鳴器是當超速時進行語音提示；信號輸入模塊包含霍爾轉速傳感器和按鍵，按鍵是系統狀態信息設置和預設速度。總體設計方案如圖1所示。

二、技術改進的需求

經客戶反饋，使用汽車速度報警器Speed Guard V1.0存在以下問題：

汽車發動時，會使系統信息丟失，歷史記錄會丟失。汽車行車時，駕駛員轉動指示燈或其他電子設備時，存在嚴重閃爍，有時信息丟失；只能安裝在駕駛位前方較窄的范圍，只供駕駛員自我監控，數字顯示屏較小及報警聲較弱。

針對上述的問題，提出以下的技術改進需求：

一是應該采用隔離式電源，防止車輛其他電路對Speed Guard的干擾；

二是應該采用大屏幕的數字顯示屏，能安裝在車頭擋風玻璃中央處，供車上所有人觀看。

三、隔離式開關電源的工作原理

開關電源組成如圖2所示，主要由開關管VT、儲能元件L、C及續流二極管VD、取樣比較電路、基準電壓、脈沖發生器、脈沖調寬電路等組成。它直接將220V/50Hz交流電整流成約300V的直流電壓，然后進行DC/DC變換，將300V直流電壓變換成各種數值的直流輸出電壓。

四、技術改進的實現

1.技術改進

汽車速度報警器Speed Guard V1.0是采用數字式測量模式，如圖3所示，微控制器與顯示控制接口，數字顯示采用了動態掃描的形式。

數字顯示接口見下表。

2.技術改進方案

汽車速度報警器的電源方案，采用三端穩壓電源芯片LM7805進行穩壓到+5V，再通過三端穩壓芯片LM1117得到3.3V供電。對電源進行了改造，包括兩個方面：①隔離式電源；②數碼管的供電為13V，汽車供電電壓只為12V，如圖4所示。

電路如圖5至圖7所示。圖5為升壓部分，采用了LM2577升壓型開關電源，由輸入電壓12V或者24V，升到32V的直流電壓；圖6為隔離式開關電源，采用了PWM控制芯片UC3842實現降壓式的電壓傳輸，由32V電壓轉換成16V；圖7為串聯穩壓電路，跟原來串聯式電源供電電路一樣。

五、技術改進后的效果

經過改進汽車速度報警器Speed Guard V2.0新產品，其特點和規格如下：

1.產品特點

（1）大屏幕數字顯示。

（2）內置高響亮度喇叭。

（3）能把速度歷史數據記錄在SD卡中。

（4）支持12～24V直流電源供電。

（5）使用隔離式電源，防止車輛其他電路對Speed Guard V2.0干擾。

（6）支持km/h（公里/小時）和mile/h（英里/小時）單位切換。

（7）支持PC與Speed Guard V2.0之間通信。

2.產品規格

工作電壓：直流12～24V；

功耗：5W；

尺寸大小：16.6cm（寬）×32.0cm（長）×5.0cm（厚）；

質量：2kg。

（作者單位：珠海市高級技工學校）