汽車車速檢測(cè)系統(tǒng)

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1、汽車車速檢測(cè)系統(tǒng)一、摘要測(cè)速是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題，學(xué)會(huì)使用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)測(cè)速儀表具有很重要的意義。汽車車速傳感器檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一種傳感器檢測(cè)裝置。利用車速傳感器把檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變成的電壓信號(hào)輸送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過變頻器來控制電機(jī)速度，利用傳感器檢測(cè)的速度值與規(guī)定值進(jìn)行比較，達(dá)到對(duì)傳感器的檢測(cè)目的。本文介紹了車速傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)講述了系統(tǒng)的組成、原理和檢測(cè)方法。系統(tǒng)采用硬件兼軟件對(duì)測(cè)量過程及測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理。與傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，此種傳感器檢測(cè)裝置有結(jié)構(gòu)簡單、新穎、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。實(shí)踐證明在檢測(cè)，維修范圍內(nèi)都取得了良好的效果，

2、系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)精度及動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，檢測(cè)實(shí)用性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高,具有廣闊的應(yīng)用前景。二、引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車電子化程度不斷提高，通常的機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)難以解決某些與汽車功能要求有關(guān)的問題，而被電子控制系統(tǒng)代替。傳感器的作用就是根據(jù)規(guī)定的被測(cè)量的大小，定量提供有用的電輸出信號(hào)的部件，亦即傳感器把光、時(shí)間、電、溫度、壓力及氣體等的物理、化學(xué)量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的變換器。傳感器作為汽車電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它直接影響汽車的技術(shù)性能的發(fā)揮。??作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大支柱之一的傳感器技術(shù),已成為21世紀(jì)人們?cè)诟咝录夹g(shù)發(fā)展方面爭奪的一個(gè)制高點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車電子控制中，傳感器廣

3、泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中，傳感器的使用數(shù)量和技術(shù)水平?jīng)Q定了現(xiàn)代車輛控制系統(tǒng)的性能，為汽車性能的改善提供了有力保障。傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是促進(jìn)汽車高檔化、電子化、自動(dòng)化的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。普通汽車上大約裝有10-20只傳感器，高級(jí)豪華轎車則更多。傳感器能及時(shí)識(shí)別外界和系統(tǒng)本身的變化，對(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、體積流量等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量，并將信息傳遞給電腦進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)汽車各系統(tǒng)的電子控制?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)車輛性能的要求越來越高，促使汽車傳感器技術(shù)不斷發(fā)展，今后汽車傳感

4、器的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)微型化、智能化和多功能化，開發(fā)新材料、新工藝和新型傳感器。三、主要內(nèi)容設(shè)計(jì)主要內(nèi)容由以下三大部分組成：1、信號(hào)的采集。這部分主要是用光電傳感器采集奔跑物體的信號(hào)，并將采集的信號(hào)傳給單片機(jī)。2、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理。這部分主要是使用51系列單片機(jī)采用適當(dāng)?shù)乃惴▉砭幊炭焖贉?zhǔn)確地對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算并得出結(jié)果。此部分是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。3、LED數(shù)字顯示。這部分主要是對(duì)測(cè)得的結(jié)果通過4位LED數(shù)碼管顯示給用戶。本奔跑速檢測(cè)系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分構(gòu)成，如圖1.1奔跑速度測(cè)量系統(tǒng)方框圖所示。顯示單片機(jī)信號(hào)調(diào)理電路光電傳感器奔跑物體圖1.1速度檢測(cè)系

5、統(tǒng)方框圖本系統(tǒng)的硬件主要由光電傳感器、信號(hào)處理電路、單片機(jī)AT89C51、LED顯示等組成。如圖1.1，當(dāng)奔跑物體通過光電傳感器的時(shí)候，將會(huì)產(chǎn)生脈沖電信號(hào)，然后把信號(hào)送入三極管放大電路及CC40106芯片整形電路進(jìn)行處理，將處理過的信號(hào)傳給單片機(jī)，通過對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程、運(yùn)算，最后通過數(shù)碼管顯示其數(shù)值。四、工作原理?本系統(tǒng)中，兩對(duì)光電對(duì)射管布置在奔跑物體通過的路徑上，當(dāng)奔跑物體經(jīng)過光電管Q1，Q2時(shí)，則擋住了光線，光電管Q1，Q2產(chǎn)生一個(gè)上升或下降沿，以光電管Q1的上升沿或下降沿作為單片機(jī)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)脈沖，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，光電管Q2的上升沿或下降沿作

6、為單片機(jī)計(jì)數(shù)器的停止脈沖，計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)（本設(shè)計(jì)為高電平觸發(fā)）。此時(shí)，得到計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)值n。將值n傳送處理中心，已知單片機(jī)的機(jī)器周期為T，可通過編程[5]計(jì)算出奔跑物體在定距離S內(nèi)的平均速度V，為V=S/nT其中S為兩個(gè)對(duì)射型光電管之間的距離。如圖2.1所示奔跑物體光敏電阻單片機(jī)定時(shí)器啟動(dòng)定時(shí)器停止發(fā)光二極管Q2發(fā)光二極管Q1光敏電阻圖2.1奔跑速度測(cè)量系統(tǒng)原理圖五、光電傳感器（1）工作原理光電傳感器的基本工作原理是光電效應(yīng)，光電效應(yīng)一般有外光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。光照在照在光電材料上，材料表面的電子吸收的能量，若電子吸收的能量足夠大是，電子

7、會(huì)克服束縛脫離材料表面而進(jìn)入外界空間，從而改變光電子材料的導(dǎo)電性，這種現(xiàn)象成為外光電效應(yīng)。根據(jù)愛因斯坦的光電子效應(yīng)，光子是運(yùn)動(dòng)著的粒子流，每種光子的能量為hv，由此可見不同頻率的光子具有不同的能量，光波頻率越高，光子能量越大。假設(shè)光子的全部能量交給光子，電子能量將會(huì)增加，增加的能量一部分用于克服正離子的束縛，另一部分轉(zhuǎn)換成電子能量。根據(jù)能量守恒定律：式中，M為電子質(zhì)量，v為電子逸出的初速度，A微電子所做的功。由上式可知，要使光電子逸出陰極表面的必要條件是Hv>A。由于不同材料具有不同的逸出功，因此對(duì)每一種陰極材料，入射光都有一個(gè)確定的頻率限，當(dāng)入射光的

8、頻率低于此頻率限時(shí)，不論光強(qiáng)多大，都不會(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射，此頻率限稱為“紅限”。相應(yīng)的波長為式中