扬州市矿务局王庄煤矿 苗启元
摘要：介绍由MCU51单片机与12864液晶显示模块、DS12B887时钟模块等软硬件设计的电机车超速报警装置，实现车速监测、超速语音声光报警、参数可设置、事后可查询等功能。
关键词：单片机 时钟模块 液晶模块 车速监测查询 语音报警
科学技术是第一生产力，是推动经济发展和社会发展的首要动力，煤矿安全生产更离不开科学技术。做好煤矿安全科技的推广应用，充分发挥煤矿安全科技的作用，改善煤矿企业安全生产条件，对煤矿安全生产状况好转起着重要作用。
在煤矿运输过程中由于电机车超速而造成运输事故占有很大的比例，只要把电机车行驶速度限制在一定的可控范围之内，便可避免因电机车超速而造成的运输事故。依据国家煤矿安全监察局制定的《煤矿安全规程》第八章，第一节，第三百五十九条规定：电机车行驶速度不得超过4m/s。就依据这一规定的参数设计出了电机车超速报警装置，以提示电车司机安全行驶。
下面就为大家介绍一种由MCU51单片机系统、12864液晶模块、DS12B887时钟模块、霍尔传感器等器件组成的电机车超速报警装置。
一，电机车超速报警装置设计思路：
1） 安装方便，可读性强，有累计行程显示、车速显示
2） 行驶速度超过4m/s时报警并实时保存，便于事后查询
3） 电机车车轮直径参数可调、超速报警值可设置，以便用于各种车型的超速报警。
超速报警装置硬件结构原理框图：
二，系统硬件设计工作流程
如上图所示：此超速报警装置的电源取之电机车上自带的电源变换器（直流250V转直流24V）输出端的DC24V照明电源，经报警装置内部电源变换器变为DC12V和DC5V，DC12V电源为霍尔元件电路和语音放大电路供电；DC5V电源为MCU51单片机系统、12B887时钟模块、12864液晶模块供电。霍尔元件获取到电机车的转速信号经过整形、滤波、光电隔离送到MCU51单片机的计数器T1端口，启动内部定时器T0在1秒钟内对传感器检测到的脉冲进行计数，将计数的二进制数值转换为十进制，经行程计算{车速=（车轮直径×3.14/10）×1S计数数值}，此测速装置在传动车轴上装有10只磁铁，如果装有6只磁铁，其计算公式为：车速=（车轮直径×3.14/6×1S计数数值）、再转换成ASCII码送液晶模块显示，显示的数值与限速值相比，如果显示的车速数值比限速值大就驱动语音模块发出语音报警提示，并且对年、月、日、时、分、秒、车速进行保存，以便查询。连接单片机P2.1、P2.2、P2.3、P2.4端口的按键是用于设置报警值、设置车轮直径参数、查询超速报警记录。
电机车超速报警装置工作原理图：
三，主要器件
1，单片机选用ATMEL公司芯片AT89S52,他完全可以满足此装置中车速采集、数据处理、模块控制的需要。
2，12B887是一种走时准确度很高的时钟模块，对日历、时钟读写错误概率很低。用于电机车超速报警装置中，能够有利于单片机系统对电机车超速时间的实时保存或查询处理。
12B887是一款CMOS技术实时时钟芯片，其主要功能特性如下：
l 内部带有晶体振荡器并内置锂电池，可以在无外部供电的情况下保存数据10年以上。
l 具有秒、分时、星期、日、月、年计数，并有闰年修正功能。
l 时间显示可以选择24小时模式或者带有“AM”和“PM”指示的12小时模式。
l 时间、日历和闹钟均具有二进制码和BCD码两种形式。
l 内部具有闹钟中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断，且3个中断源可分别由软件屏蔽。
l 内部有128BRAM,其中15B为时间和控制寄存器，113B为通用RAM。RAM单元都具有掉电保护功能，因此可被用作非易失性RAM。
l 可输出可编程的方波信号。
12B887日历时钟模块内部结构框图：
3，电机车超速报警装置运用12864液晶显示模块能够使此装置可读性强、便于实时监测车速、查看日历、时钟、超速记录查询、有利于设置操作。
液晶显示模块是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字 及图形，内置国标GB2312码简体中文字库（16×16点阵）、128个字符（8×16点阵）及64×256点阵显示RAM(GDRAM)。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。
引脚说明：
|
引脚 |
名称 |
方向 |
说明 |
引脚 |
名称 |
方向 |
说明 |
|
1 |
VSS |
- |
电源负极 |
11 |
DB4 |
I/O |
数据4 |
|
2 |
VDD |
- |
电源正极 |
12 |
DB5 |
I/O |
数据5 |
|
3 |
VO |
- |
LCD偏压输入（悬空） |
13 |
DB6 |
I/O |
数据6 |
|
4 |
RS(CS) |
H/L |
数据/命令选择端 |
14 |
DB7 |
I/O |
数据7 |
|
5 |
R/W(STD) |
H/L |
读/写控制信号（串数输入） |
15 |
PSB |
H/L |
串并模式 |
|
6 |
E(SCLK) |
H,H/L |
使能信号（串移输入） |
16 |
NC |
- |
空脚 |
|
7 |
DB0 |
I/O |
数据0 |
17 |
/RST |
H/L |
复位（L:复位） |
|
8 |
DB1 |
I/O |
数据1 |
18 |
NC |
- |
空脚 |
|
9 |
DB2 |
I/O |
数据2 |
19 |
BLA |
- |
背光源正 |
|
10 |
DB3 |
I/O |
数据3 |
20 |
BLK |
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