汽车车速检测系统

一、摘要传统的检测技术相比，此种传感器检测装置有结构简单、新颖、易于实现的特点。实践证明在检测，维修范围内都取得了良好的效果，系统具有良好的稳态精度及动态响应性能，检测实用性强、准确度高

,具有广阔的应用前景。二、引言电输出信号的部件，亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体关键部件，它直接影响汽车的技术性能的发挥。作为现代信息技术三大支柱之一的传感器技术

,已成为

21

世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。在现代汽车电子控制中，传感器广泛用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统制系统的信息源，是促进汽车高档化、电子化、自动化的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。普通汽车上大约装有10-20

只传感器，高级豪华轿车则更多。传感器能及时识别外界和系统本身的变化，对温度、压力、位置、转速、体积流量等信息进行实和多功能化，开发新材料、新工艺和新型传感器。三、主要内容设计主要内容由以下三大部分组成：1、信号的采集。这部分主要是用光电传感器采集奔跑物体的信号，并将采集的信号传给单片机。2

51

系列单片机采用适当部分是本设计的重点和难点。3、LED

数字显示。这部分主要是对测得的结果通过

4

位

LED

数码管显示给用户。

1.1

奔跑速度测量系统方框图所示。 图

1.1

速度检测系统方框图本系统的硬件主要由光电传感器、信号处理电路、单片机AT89C51、LED

显示等组成。如图1.1，当奔跑物体通过光电传感器的时候，将会产生脉冲电信号，然后把信号送入三极管放大电路及CC40106

芯片整形电路进行处理，将处理过的信号传给单片机，通过对单片机进行编程、运算，最后通过数码管显示其数值。四、工作原理跑物体经过光电管

Q1，Q2

时，则挡住了光线，光电管Q1，Q2

产生一个上升或下降沿，以光电管

Q1

的上升沿或下降沿作为单片机计数器的启动脉冲，启动计时器开始计时，光电管

Q2

的上升沿或下降沿作为单片机计数器的停止脉冲，计数器停止计时（本设计为高电平触

n。将值

n

传送处理中心，已知单片机的机器周期为

T，可通过编程计算出奔跑物体在定距离

S

内的平均速度

V，为

V=S/nT

其中

S

为两个对射型光电管之间的距离。如图

2.1

所示 图

2.1

奔跑速度测量系统原理图五、光电传感器（1）工作原理效应、光导效应、光生伏特效应。收的能量足够大是，电子会克服束缚脱离材料表面而进入外界空间，从而改变光电子材料的导电性，这种现象成为外光电效应。的能量为

hv，由此可见不同频率的光子具有不同的能量，光波频率越高，光子能量越大。假设光子的全部能量交给光子，电子能量将会子能量。根据能量守恒定律：

式中，M

为电子质量，v

为电子逸出的初速度，A

微电子所做的功。由上式可知，要使光电子逸出阴极表面的必要条件是

Hv>A。由

A式中，c

为光速，A

为逸出功。光导效应。它属于内光电效应。当光照在半导体上是，若电子的能量大与半导体禁带的能级宽度，则电子从价带跃迁到导带，形成电子，同时，价带留下相应的空穴。电子、空穴仍留在半导体内，并参与导光电效应，半导体尤为显著。（2）作用和结构光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。

图

4.1

光电传感器结构图光电传感器一般由三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路，发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。稳定性直接影响到测量的准确性，常用光源有以下几种：1

用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。2、丝灯泡

这是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。3、激光

激光与普通光线相比具有能量高度集中，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。根据本设计的要求，本设计选择使用对射型光电传感器PM12。（3）PM12

型光电传感器PM12

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。光电

4.2

中光电其是用光电导效应制成的。当没有光照时，光敏电阻的阻值很大；当它受到红外光照射时，其阻值急剧减小。因此，将光敏电阻接入电路出相应的动作。VCC

V

LE

六、信号处理电路的设计光电对射管

、

分别接入

的外部中断

和

引脚相连，

和

和

均设置下降沿触发。在

中断处理程序中，启动内计数器

开始计数，在

中断处理程序中，计数器

停止计数。计数值暂存于单片机寄存器内，为后续处理提供相应的数据。电路图如图

所示：如图所示，当汽车通过传感器

Q1、Q2

时，传感器将其产生的电CC40106

芯片进行整形，产生一个矩形方波脉冲，传给单片机计数。七、单片机

AT89C5

是一种带

4K

字节闪烁可编程可擦除只读存储器（—

and

）的ATMEL

指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能

位

和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的

制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图

是常用的一种单片机，型号为

，它将计算机的台小型的电脑，因此叫做单片机。图

芯片它有

个管脚，分成两排，每一排各有

个脚，其中左下角标有箭头的为第

脚、、、、、、第

脚。在

个管脚中，其中有

个脚可用于各种控制，比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等，这

特定的名字，比如第一脚的那个端口叫做“P1.0”。八、LED

显示部分电路（1）基本结构LED

是发光二极管显示器的缩写。LED

由于结构简单、价格便宜、与单片机接口方便等优点而得到广泛应用。LED

显示器是由若七段数码显示器。LED

七段数码显示器由

个发光二极管组成显示字段，其中

个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形合可用来显示各种数字。LED

引脚排列如下图

所示。（2）LED

显示器的选择

LED

显示器的位数也不同，

LED

显示器供选择，在本设计中，选择4

位一体的数码型

LED

显示器，简称“4-LED一位显示电压的整数位，即个位，后两位显示速度的小数位。4-LED

显示器引脚如图4.10

4

位

LED数码显示管，其中a，b，c，e，f，g

为

4

位

LED

各段的公共输出端，1、2、3、4

分别是每一位的位数选端，dp

是小数点引出端，4

位一体

LED

数码显示管的内部结构是由4

个单独的

LED

LED

的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。图

4.10

4

位

LED

引脚对于这种结构的

LED

显示器，它的体积和结构都符合设计要求，由于

4

位

LED

I/O

接口控制）显示