基于单片机的车辆超速系统设计（有完整资料）

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编号：

T3962405M

设计简介：

本设计是基于STM32的车辆超速系统，主要实现以下功能：

1.可通过两个红外对管检测测速A点与B点
2.监测车辆由A点到B点的通行时间
3.能够设置速度阈值和AB两点间的距离，从而测出速度，与阈值比较，超速则报警
4.B点配置显示屏和蜂鸣器和报警灯和摄像头
5.显示屏显示：设定速度阈值，计算出的车辆通行速度，判定情况（正常/超速）
6.如果判定为超速，则声光报警提示一下（一秒），同时立即调用摄像头进行一次抓拍
7.微信小程序可以查询抓拍到的超速图片；
8.配备gsm模块，超速可以发出一条短信：超速发生，请处理
9.保留所有抓拍记录，可以查看抓拍记录。

电源： 5V
传感器：红外对管（HB-003）、摄像头模块（ESP32-Cam）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：有源蜂鸣器、摄像头模块（ESP32-Cam）
人机交互：独立按键
通信模块：4G模块（ML307R）

标签：STM32、OLED12864、HB-003、ESP32-Cam、有源蜂鸣器、独立按键、ML307R

题目扩展：列车超速报警器、自行车码表

基于 STM32 的车辆超速系统设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 红外对管模块：检测车辆经过测速 A 点与测速 B 点的信号，用于计算车速
2. 摄像头模块：对经过的车辆进行抓拍，留存超速证据
3. 独立按键：用于切换系统界面、设置车辆速度阈值
4. 供电电路：为整个车辆超速系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示设定的速度阈值、计算得出的车辆通行速度及车辆行驶状态判定结果（正常 / 超速）
2. 声光报警模块：当判定车辆超速时，触发声光报警提醒
3. 4G 模块：当检测到车辆超速时，通过短信形式发送超速提醒或相关信息

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包括 STM32F103C8T6 单片机，作为核心控制单元，负责处理各类数据、控制各模块协同工作；ESP32-CAM 摄像头模块，用于在车辆超速时抓拍图像；红外对管，检测车辆在不同点位的通行情况，以便计算车速；OLED 显示屏，显示设定速度阈值、车辆通行速度及判定结果；ML307R 4G 模块，实现系统与外部网络通信，发送超速短信；还有声光报警组件、独立按键、电源相关电路及接口等。

焊接流程方面，先准备好焊接工具如电烙铁、焊锡丝等，清洁电路板焊接点。接着按照电路图，从低矮、耐热的元件开始焊接，如电阻、电容，再焊接芯片等关键元件，焊接 ESP32-CAM 摄像头模块等精密部件时，控制好焊接时间和温度。完成焊接后，仔细检查焊点，确保无虚焊、短路。

注意事项上，焊接前要仔细核对元件规格和型号，防止错焊。焊接芯片等对温度敏感的元件，注意控制电烙铁温度和焊接时长，避免高温损坏。操作过程中保持电路板清洁，防止焊锡渣等杂物引起短路，并且做好静电防护，防止静电损坏元件。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 超速报警功能测试

该车辆超速系统的超速报警功能基于多模块协同运作。红外对管实时检测车辆通过 A、B 两点的时间，单片机依据预设的 AB 两点距离计算出车辆实际行驶速度，并与设定的速度阈值对比。当实测速度超过阈值时，单片机立即触发声光报警电路，蜂鸣器和报警灯工作，以声音和灯光闪烁的形式持续报警一秒，提醒周边人员注意。同时，单片机控制 ESP32 - CAM 摄像头模块抓拍车辆超速瞬间的图像留存证据。此外，系统通过 ML307R 4G 模块向指定号码发送短信，内容为 “超速发生，请处理”，实现远程通知，方便管理人员及时掌握和处理超速情况。超速报警功能图如下图 5-2 所示。

图 5-2 超速报警功能测试图

5.3 超速抓拍功能测试

该车辆超速系统的超速抓拍功能由多个部分协作完成。红外对管实时监测车辆通过测速 A、B 两点的情况，并将信号传输给单片机。单片机根据预设的 AB 两点间距离以及车辆通过两点的时间，精确计算出车辆的行驶速度。当计算出的速度超过设定的速度阈值时，单片机立即向 ESP32-CAM 摄像头模块发送指令，触发其进行抓拍操作，快速记录下车辆超速瞬间的画面。抓拍的图像会被存储并可通过微信小程序等方式进行远程查询，为交通管理提供直观的证据，便于后续对超速行为进行准确认定和处理。超速抓拍功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 超速抓拍功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件介绍如图 6-1 所示：

图 6-1 软件介绍图

6.2 设置距离功能测试

该车辆超速系统的设置阈值功能通过按键操作实现，用户可借助按键对速度阈值进行灵活设定。系统将用户设定的速度阈值与红外对管检测并经单片机计算得出的车辆实测速度进行对比，当实测速度超过设定阈值时，触发声光报警、摄像头抓拍及 4G 短信通知等一系列超速响应动作，以此实现对车辆超速的精准监测与管理，保障道路行驶安全。超速报警功能图如下图 6-2 所示。

图 6-2 超速报警功能测试图

6.3 超速预警功能测试

该车辆超速系统的超速抓拍功能由多个部分协作完成。红外对管实时监测车辆通过测速 A、B 两点的情况，并将信号传输给单片机。单片机根据预设的 AB 两点间距离以及车辆通过两点的时间，精确计算出车辆的行驶速度。当计算出的速度超过设定的速度阈值时，单片机立即向 ESP32-CAM 摄像头模块发送指令，触发其进行抓拍操作，快速记录下车辆超速瞬间的画面。抓拍的图像会被存储并可通过微信小程序等方式进行远程查询，为交通管理提供直观的证据，便于后续对超速行为进行准确认定和处理。超速抓拍功能如下图 6-3 所示：

图 6-3 超速抓拍功能测试图