汽车的测速及倒车提示系统分析

汽车测速及倒车提示系统的分析

摘要：本文主要介绍了汽车的测速及倒车系统电路原理分析。该系统采用AT89S52单片机为控制核心，实现了转速检测及倒车测距等功能。采用光电式轮速检测的方法进行汽车的转速检测，速度可通过按键进行调整分为快中慢三档；倒车系统主要采用超声波测距的原理进行汽车尾部与障碍物间距离的测量，在倒车时会有提示音，声音的大小也是可以调节的；同时检测的速度及倒车的距离均可通过数码管进行及时的显示。

关键字：AT89S52 CX20106A 光电耦合器

1 绪论

随着人们生活水平的不断提高，汽车已经成为生活中主导的交通工具，汽车产业蓬勃发展。为保障汽车驾驶时的舒适性和安全性世界各国对汽车防撞技术的研究和发展投入了大量的人力、物力和财力，据统计，危机情况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30%，路面相关事故的50%，迎面撞车事故的60%，所以现在汽车安装各类测距系统以保障行车安全。

超声波测距是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

通过测距来发现障碍物，计算简单,方便迅速,易于做到实时控制，距离准确度达到工业实用的要求。超声波测速雷达用于测距上，在某一时刻发出超声波信号，在遇到被测物体后的射回信号波，被倒车雷达接收到，得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度，这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。

针对我国高速公路交通安全的需要，以及国内外汽车电子技术的应用现状和发展趋势，综合汽车电子技术、通讯技术和控制技术等多学科理论，从必要性、可行性、实用性和经济性等角度出发，提出开发研制汽车测速及倒车提示系统。目的在于当行车处于高速及倒车状态时，提醒驾驶员或自动采用相应措施，从而减少或避免高速公路碰撞事故的发生。

2 设计方案要求

2.1 功能及技术要求

（1）测速范围。

测速范围分为四档：第一档速0—130cm/s，第二档速130—200cm/s，第三档速200—260cm/s，第四档速260—300cm/s。

（2）倒车测距范围。

该模拟系统的测量范围在2—3米之间。当距离小于20cm时，电机自动停止，或者说在大于20cm时，也可以通过按键使电机停止。

（3）按键功能如表2-1所示。

表2-1 按键功能表

（4）显示功能。

该系统具备显示功能，显示内容有正常运行的转速及倒车状态时障碍物与汽车尾部的距离，其显示精度为1cm。

2.2 测速及倒车提示系统设计方案论证

2.2.1发射与接收模块

方案一：采用后视摄像进行倒车

这种方法可以获得障碍物的直观图像，但无法测得准确的距离；虽然其可靠性高但是价格较高，得不到普遍的推广使用；这种方法还存在一些其他的缺陷，如其在夜间会受到影响，无法重现图像，使其在晚间如同虚设，不仅如此，它还会受到天气的影响，在阴雨、雾雪天气，后视摄像这种方法同样起不到效果。

方案二：采用超声波倒车

超声测距一般采用40KHz的脉冲信号。常用有CX20106集成芯片，使用方便简单，只需在外围电路加常见的反向驱动集成块74LS04，使用起来效果很明显而且价格合理。超声波测距虽然没有清晰的图像，但是其可以测得准确的距离，让使用者无论是在白天还是在晚上都能明确的了解到其后边的障碍物。超声测距也存在缺点，就是对车后的路坑、山崖、凸出的某些障碍物无法感应。在此设计属于模拟系统，

所以采用方案二比较经济合理。

2.2.2 转速检测电路模块

方案一：霍尔式轮速检测

霍尔轮速传感器由磁钢、霍尔元件及电平转换电路组成，霍尔轮速传感器核心为霍尔元件,霍尔元件通过齿轮的运动输出mV级的准正弦波电压,选用UGN3019开关型集成霍尔元件,可实现将准正弦波电压转为标准脉冲电压。霍尔轮速传感器输出的脉冲信号频率与转速成正比关系,对脉冲信号可采用多种方法进行处理分析。开关型霍尔传感器尺寸小、工作电压范围宽，工作可靠，但是对于该模拟系统，不需要这么高精度的检测。

方案二：光电式轮速检测

光电式轮速传感器由光源、转动圆盘、光敏元件及有关电路组成。转动圆盘被安装在转轴上,转动圆盘边缘开有等距离的孔,光源发出的光通过圆盘小孔照射到光敏元件上。

当测速盘旋转切割光开关时,光敏检测元件输出一串脉冲信号,脉冲频率与转速成正比。转速n与脉冲频率f关系为:n=60*f/p(r/min),其中p为圆盘开孔总数。若取p=60,则f=n,即轮速传感器输出信号频率便是车轮每分(钟)转数。

通过以上分析采用方案二实现了高精度、宽范围的测量，比较符合要求。2.2.3控制器

方案一：采用PLC控制

PLC控制有编程简单方便、硬件维护方便、可靠性高适用性强等优点，但是它最常见的是用来控制强电，而像这种12V以下的弱电控制就不适宜了，而且成本高。

方案二：采用单片机芯片控制

该系统设计电路以AT89S52单片机为控制核心。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。与AT89C51比AT89S52拥有3个定时计数器和支持在线编程,ISP在线编程功能优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离，是个强大易用的功能。AT89S52的性能可以满足电路的要求，其市场上很普遍，价格便宜。

所以选择AT89S52为控制器的控制核心。

2.2.4 显示模块

方案一：采用LCD液晶显示

该模拟系统只需要对车速或倒车时的距离进行显示，若采用液晶显示，虽然不需要外接驱动电路，也不会占用单片机的I/O口，而且软件编写简单，节约了CPU资源，但是液晶显示增加了成本，对四位数据的显示根不需要这么浪费，所以这部分的显示，根据实际情况的需要用LCD液晶显示不合理。

方案二：数码管显示

采用数码管显示，需要外加驱动电路，但是简单的三极管就可以驱动，所以外加的驱动电路并不复杂。因为显示的内容简单，仅四位数字，对于I/O口的占用也不是很多，数码管价格便宜。

对该显示电路来说采用数码管显示很合理。

2.2.5 直流电机控制电路模块

方案一：串电阻调速系统。

旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少包含

两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。

方案二：静止可控整流器。简称V-M系统。

V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。

方案三：脉宽调速系统。

采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是，在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。

脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现，但是驱动能力有限。

本设计采用了可逆PWM变换器。可逆PWM变换器主电路的结构式有H型、T 型等类型。我们在设计中采用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路。

图2.1 测速及倒车提示原理方框图

倒车检测-------- 超声波检测；

转速检测-------- 光电式传感器检测；

控制器 -------- AT89S52单片机；

显示模块-------- 数码管显示；

直流电机-------- 脉宽调速系统。

3 硬件电路的设计3.1 超声波测距电路

（3）超声波探头---- T/R-40-18

超声波测距常用的两种方法——强度法和反射时间法。该模拟系统采用的是利用测量脉冲反射时间法，反射时间法是利用检测声波发出到接收到被测物反射回波的时间来测量距离的。如图3.4所示：

图3.4超声波测距原理示意图

超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率的超声波探头多用于探测。它有许多不同的结构，可分为直探头（纵波）、斜探头（纵波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。探头是一个电声换能器，并能将返回来的声波转换成电脉冲；控制超声波的传播方向和能量集中的程度，当改变探头入射角或改变超声波的扩散角时，可使声波的主要能量按不同的角度射入介质内部或改变声波的指向性，提高分辨率；实现波型转换；控制工作频率；适用于不同的工作条件。

超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片，构成晶片的材料、晶片大小不同则探头的性能也不同。超声波传感器的主要性能指标有工作频率、工作温度、灵敏度。基于这三点的考虑我选用的探头型号为T/R-40-18。该超声波传感器分为发射和接收两种，发射器的型号为T-40-18，接收器的型号为R-40-18。它们适用于以空气作为传播媒介的遥感发射、接收电路中使用。

T/R-40-18电气参数如表3-3所示:

表3-3 T/R-40-18电气参数：

项目电气参数

声压电平> 115dB

工作频率40KHz

接收灵敏度最小值-67dB

发送宽带最小值6/103dB

接收宽带最小值6/-71dB

（4）超声波测距算法

超声波测距：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。这样只要测出发射和接收的时间差t，然后按式3.1

即可求出距离：

)(2

1

2t c s d ??==

（3.1） 式（3.1）中的d 为汽车尾部与障碍物间的距离、s 表示超声波发射与接收的距

离、c 为超声波在空气中的传播速度、t 表示超声波行驶s 距离的时间。

在测距过程中，设超声波的声速为340m/s ，经计算可得超声波传播1cm 需要30us 。又因为)(2

1

2t c s d ??==

，所以障碍物与车体的距离为1cm 时，超声波要传播

2cm ，即定时时间为60us 。在超声波发射时就启动定时器T1，到接受超声波时再关闭定时器，这段时间有多少个60us 则车体与障碍物的距离就是多少厘米。所以在软件编程中有定时60us ，时间到了就会自动对超声波测量的距离进行刷新显示。

3.1.2 超声波测距的原理分析

超声波测距的具体原理分析如图3.5所示：当开关S1、S2闭合时，利用单片机的定时计数器T0（P3.4）产生40KHz 的矩形波，该矩形波的频率f=40KHz ，所以其周期为t0=25us ，因为是方波所以t=12.5us ；由于晶振为12MHz ，所以机器周期为T=1us,那么该定时计数器的初值计算：

N=t/T=12.5/1=12.5

X=2^16-N=65536-12.5=65524=FFF4H

所以送入定时计数器的初值为：TH0=0FFH,TL0=0F4H

40KHz 的矩形波由P3.4端口输出，经过74LS04六反向器由发射探头T-40-18发射出去，如果遇到障碍物就会及时的反射回来，再由超声波接收探头R-40-18接收，经过CX20160A 处理送到外部中断0处理。提示音发生电路的工作是这样的，当MOSI 端接高电平时，继电器JK1得电相应触点闭合，整个电路开始工作，由555集成芯片组成的施密特触发器产生驱动波形驱动LS3工作，即发出警报。

发射电路主要由U1(74LS04)和超声波发生换能器组成，单片机端口P3.4输出40KHz 方波信号一路经一级反向器后送超声波发生换能器T 的一个电极，另一路经两级反向器后送超声波发生换能器T 的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波发生换能器T 的两端，可以提高超声波发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻R1、R2一方面可以提高74LS04输出高电平的驱动能力；另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，以缩短其自由震荡时间。

图3.5 超声波测距原理图

3.2 转速检测电路

红外测距仪由测距轮，遮光盘，红外光电耦合器及凹槽型支架组成的。测长轮的周长为记数的单位，最好取有效值为单一的数值（如本设计中采用0.1米），精度根据电动车控制的需要确定。测距轮安装在车轮上，这样能使记数值准确一些。

3.2.1 转速检测原理介绍

四个缺口

槽型光电

耦合器

图 3.6 转速检测的实物图

如图3.6所示：遮光盘有四个缺口，盘下方的凹形物为槽型光电耦合器，其两端高出部分的里面分别装有红外发射管和红外接收管。遮光盘在凹槽中转动时，缺口进入凹槽时，红外线可以通过，缺口离开凹槽红外线被阻挡。由此可见，测距轮每转一周，红外光接收管均能接收到四个脉冲信号经过整形器后送入计数器或直接送入单片机中。

3.2.2 芯片简介

光电耦合器是一种把红外发射器和红外光接收器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。当输入电信号加到输入端发光器件LED上,LED发光，光接受器件接收光信号并转换成电信号然后将电信号直接输出，或者将电信号放大处理成标准数字电平输出，这样就实现了“电-光-电”的转换及传输，光是传输的媒介，因而输入端与输出端在电气上是绝缘的，也称为电隔离。

图3.7 光电耦合器

如图3.7：光电耦合器结构简单，由一个发光二极管和一个光敏二极管组成，常用于50Hz以下工作频率的装置中。其工作时信号加至输入端，使发光二极管发光，光敏元件接收发光二极管的光辐射在输出端输出光电流，从而实现电—光—电的转换，并实现了输入端与输出端的耦合。

在光电耦合器件输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电-光-电的转换。其基本特性有：

（1）共模抑制比高

在光电耦合器内部由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比高。（2）输入特性

a)正向工作电流If：If是指LED正常发光时所流过的正向电流值，不同的LED所允许流过的最大电流值也不一样。

b)正向脉冲工作电流Ifp：Ifp是指流过LED的正向脉冲电流值，为了保证寿命，通常会采用脉冲形式来驱动LED。

c)正向工作电压Vf：Vf是指在给定的工作电流下，LED本身的压降。

d)反向电压Vr：是指LED所能承受的最大反向压降。

e)反向电流Ir:通常是指在最大反向电压情况下，流过LED的反向电流。

f)允许功耗Pd：LED所能承受的最大功耗。

（3）输出特性

a)集电极电流Ic：光敏三极管集电极所流过的电流，通常表示最大值。

b)集电极-发射极电压Vceo：集电极发射极所能承受的电压。

c)发射极-集电极电压Veco：发射极集电极所能承受的电压。

d)反向截止电流Iceo:发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时，流过集电极的电流为反向截止电流。

e)C-E饱和电压Vcd：发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持IC/IF<=CTR时，集电极与发射极之间的电压降。

3.2.3 电路原理分析

图3.8 转速检测电路

检测电路如图3.8 所示，电机DJ1带动安装在电机上的转盘转动，由于转盘装在光电开关器U7槽中，且转盘中带有孔，转盘在转动过程中，U7一端发出的光线穿过孔，光线间歇通过并送到U7的另一端，使光电开关器U7输出一串脉冲并送回单片机U2的“13”（/INT0）脚，由单片机U2进行计数，并由数码显示管DS1直接显示数字为电机DJ1的转速。

当检测到有信号输入时，光敏晶体管的基极，接受不到发光二极管的光照，则集电极正偏、发射极反偏，即光敏晶体管截止，高电平VCC经具有反相功能的Q11，输出低电平，送至CPU的P3.2口产生中断。由于遮光板有四个孔，所以在P3.2端口来四个脉冲时，转盘才转一圈。在1s中之内记录转盘转动的圈数，并送至数码管显示（速度的显示就是对转盘转每秒转动的圈数进行的显示。），然后定时100ms，100ms之后对速度进行显示，即数码管的显示刷新时间为100ms。

其中电路中的R40、R41、R34是限流电阻，在电路中起保护作用。电阻R45是三极管Q11的基极偏置电压保护作用。

3.3 控制电路

使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位 CPU和在系统可编程Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

3.3.1 AT89S52的功能简介

AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash，256字节RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器,2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM 、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

3.3.2 AT89S52部分引脚简介

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入；

P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用；

P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用；

P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）如图3.9所示：

图3.9 AT89S52的引脚图

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3-4所示：

表3-4 P3口的第二功能使用表

3.3.3 AT89S52定时/计数器的介绍

工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低4位用于T0，高4位用于T1。GATE：门控位。GATE=0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1位1，就可以启动定时/计数器工作；GATE=1时，要用软件使TR0或TR1位1，同时外部中断引脚/INT0或/INT1也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条件，加上了/INT0或/INT1引脚为高电平这一条件。工作方式TMOD 寄存器见表3-5所示：

表3-5 AT89S52定时/计数器工作方式TMOD寄存器

C//T：定时/计数模式选择位。C//T=0为定时模式；C//T=1为计数模式。

M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有4种工作方式，由M1M0进行设置。如表3-6所示：

表3-6 AT89S52定时/计数器工作方式设置表

3.4 单片机系统

89S52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单、可靠。用89S52单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图3.10 89S52单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：

○1有可供用户使用的大量I/O口线。

○2内部存储器容量有限。

○3应用系统开发具有特殊性。

图3.10 80S52单片机最小系统

（1）时钟电路

89S52虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。89S52单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。

本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在 1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值，所以本设计中，振荡晶体选择12MHZ,电容选择30pF。

在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。为了提高温度稳定性，应采用NPO电容。

（2）复位电路

89S52的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个施密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5 P2,施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用6MHZ时C取22uF,R取1KΩ。

除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。按键手动复位电路见图3.11。时钟频率12MHZ时，C取10uF,Rs取200Ω，RK取10KΩ。

图3.11 80S52复位电路

单片机89S52的复位要求就是在复位端加上一个高电平，时间超过两个机器周期（即2us）就可以完成单片机的复位。按下按键K5，VCC直接接到单片机的复位端RST上，时间将远远大于2us，所以将完成单片机的复位。

(3)按键电路

图3.12 按键扫描

如图3.11和图3.12所示：

○1按一下微动按钮K5，数码显示管DS1显示0000。

○2按一下微动按钮K4，电机DJ1转动并带动转盘(遮断器)转动，数码显

示管DS1显示数字，再按一下K4，电机DJl停转，电路复位。

○3在按一下微动按钮K4，按一下微动按钮K3，电机DJ1转动加快并带动转盘(遮断器)转动，数码显示管DS1显示数字，此时显示的数字增大。可按微动按钮K3三次（三档），第四次按动K3时，电机DJ1停转，电路复位。

○4在按一下微动按钮K4后，按一下微动按钮K2，电机DJ1转速减慢并带动转盘(遮断器)转动减慢，数码显示管DS1示数字减少。再按一下微动按钮K2，电机DJ1停转，电路复位。

○

5按一下微动按钮Kl ，电机DJ1倒转并带动转盘(遮断器)转动，此时为汽车倒车。用障碍物放在离开超声接收器LS1和超声发生器LS2一定距离的位置上，数码显示管DS1显示数字，此时显示的数字为障碍物与LS1和LS2的距离(相当于汽车与障碍物的距离，单位为厘米)，如果障碍物距离变动，数码显示管DS1，显示数字也随之变化。当距离等于20厘米时，电机DJ1，自动停转。或在大于20厘米时再按一下微动按钮K1，电机DJ1停转，电路复位。

○

6S1、S2闭合方可进入倒车状态，当S1、S2闭合时，超声波的发射与接收与单片机的外部中断0、1接通，进入倒车状态。 （4）控制接口

该产品由下面几部分电路组成：超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生电路、直流电机控制电路、转速检测电路、单片机电路、显示电路、电源电路。如图3.13所示：

图3.13 原理框图

P0口用作数码管显示的数据口，P1.0—P1.3作为数码管显示的位码控制端；P1 .6用作直流电机的控制端;P1.5用作提示音发生电路的控制端；P2.0—P2.3用作键盘输入端;INT0(P3.2)作为超声波接收电路的检测端，INT1(P3.3)作为转速检测电路的检测端口。当该系统开始工作时，CPU 采集输入端口的信号，并根据采集到的信号，做相应的数据处理，通过数码管显示其数据。 3.5 数码管显示电路

3.5.1 数码管的介绍

四位八段数码管HS41036中的a ﹑b ﹑c ﹑d ﹑e ﹑f ﹑g ﹑dp 相连分别控制各段码和小数点，通过510Ω的限流电阻R7-R16直接接到单片机的P0口，数码管的内部结构如图3.15所示，如果是共阴数码管公共端加上低电平，当段码a ﹑b ﹑c ﹑d ﹑e ﹑f ﹑g 端加高电平时，其相应的段码被点亮；如果是共阳数码管公共端

加上高电平，当段码a ﹑b ﹑c ﹑d ﹑e ﹑f ﹑g 端加低电平时，其相应的段码被点亮。

如图3.14。

图3.14 八段LED 数码显示管原理与结构

3.5.2 数码管显示电路分析

本设计中用一片四位八段数码管作显示器,并具有双重功能,在正常行驶时

四位数码管显示车速。在倒车状态（K1键按下时）下行驶时，显示车与障碍物

间的距离。数码管的驱动电路是采用简单的三极管驱动，9012是一种最普通的

三极管，它是一种低电压、大电流、小信号的PNP 型硅三极管。数码管显示采用

动态显示方法，刷新时间为100ms 。如图3.15所示：

图3.15 数码管显示电路

共阳极LED 数码管引脚

（a ）共阴极LED (b)共阳极LED

1H-4H分别控制数码管的com端，当com通高电平时，只要在数码管的a﹑b ﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g﹑dp引脚加低电平，就可点亮相应的段码。数码管的公共端受三极管的控制，三极管的基极DS1-DS4分别连接P1.0-P1.3，当三极管的基极DS1 -DS4加低电平时，三极管导通，正5V电压加到数码管的公共端，只要在P0口送相应的段码，就可以控制数码管显示相应的数字。因为采用的是动态显示，所以DS1脚、DS2脚、DS3脚、DS4脚在同一时间只有一个可以为低电平。

3.6 直流电机控制电路

3.6.1 H桥式电机驱动电路

电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动。

根据该电路原理图可以编写控制电机的程序段：

KZDJ： SETB P1.6

CLR P1.7

LCALL DELAY ; 正转

NOP

SETB P1.7

CLR P1.6

LCALL DELAY ;反转

3.7 提示音发生电路

3.7.1 555定时器的简介

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。如图3.18所示。

图3.18 555定时器内部结构图

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为 2VCC/3，C2的反相输入端的电压VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC /3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。如表3-7所示：

如何抓超速车辆(车辆测速抓拍系统)

如何抓超速车辆（车辆测速抓拍系统） 违章电视抓拍的原理 有两种方式，一种是地下埋设感应线圈，横杆上架设数码相机，用于对闯红灯的抓拍，另一种是架设摄像机，用于对超速、闯红灯、违章停车等进行实时录相。无论哪种方式，都会对于违章车辆拍摄至少三张图片，一张是瞬间违章图片，一张是号牌识别图片，一张是全景图片。不论哪种方式，都是24小时开机拍摄，图片保留时间一般是一周。 违章处理过程 指挥中心收到图片，会将车牌号信息与车管所信息相比对，从而调出车辆的综合信息，如车主、车型、颜色等，然后由信息处理人员网站，以使违章车主能够

进行查询。 信息损失问题 不是所有违章的车辆都能够被拍下来，只有车牌图片清晰的情况下，信息录入人员才能将违章车辆输入数据库进行处理。 拍摄范围： 一个摄像机通常只拍一个车道，少数可拍两个车道，一般都是设在从左向右数的第一和第二条车道上。数码相机的拍摄范围较宽，所以在城区内大多数都能够拍到同向所有的车道。 超速自动记录前端设备作为本系统的核心部分，它直接对违法车辆生成可作为执法依据的违法记录，其取证原理流程如下图所示： 如图，在监控车道安装前后三个环形感应线圈，当检测到车辆有违法超速的行为时，中央控制模块将对经过车辆进行抓拍取证。每条违法记录实时抓拍2张图片，其中1张全景图片记录车身颜色、车型和机动车行驶过程的信息，1张牌照特写图片反映违法机动车辆牌照号码。中央控制模块将视频采集卡生成的BMP格式原始图片压缩成易于保存和传输的JPEG格式图片，在违法图片下方叠加违法地点、路口编号、拍摄时间、车速等数据，以保证违法信息的不可修改，在软件中用户可根据自身需求设置图片压缩率，可调压缩率范围为20%—

汽车的测速及倒车提示系统分析

汽车测速及倒车提示系统的分析 摘要：本文主要介绍了汽车的测速及倒车系统电路原理分析。该系统采用AT89S52单片机为控制核心，实现了转速检测及倒车测距等功能。采用光电式轮速检测的方法进行汽车的转速检测，速度可通过按键进行调整分为快中慢三档；倒车系统主要采用超声波测距的原理进行汽车尾部与障碍物间距离的测量，在倒车时会有提示音，声音的大小也是可以调节的；同时检测的速度及倒车的距离均可通过数码管进行及时的显示。 关键字：AT89S52 CX20106A 光电耦合器

1 绪论 随着人们生活水平的不断提高，汽车已经成为生活中主导的交通工具，汽车产业蓬勃发展。为保障汽车驾驶时的舒适性和安全性世界各国对汽车防撞技术的研究和发展投入了大量的人力、物力和财力，据统计，危机情况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30%，路面相关事故的50%，迎面撞车事故的60%，所以现在汽车安装各类测距系统以保障行车安全。 超声波测距是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。 通过测距来发现障碍物，计算简单,方便迅速,易于做到实时控制，距离准确度达到工业实用的要求。超声波测速雷达用于测距上，在某一时刻发出超声波信号，在遇到被测物体后的射回信号波，被倒车雷达接收到，得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度，这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。 针对我国高速公路交通安全的需要，以及国内外汽车电子技术的应用现状和发展趋势，综合汽车电子技术、通讯技术和控制技术等多学科理论，从必要性、可行性、实用性和经济性等角度出发，提出开发研制汽车测速及倒车提示系统。目的在于当行车处于高速及倒车状态时，提醒驾驶员或自动采用相应措施，从而减少或避免高速公路碰撞事故的发生。 2 设计方案要求 2.1 功能及技术要求 （1）测速范围。 测速范围分为四档：第一档速0—130cm/s，第二档速130—200cm/s，第三档速200—260cm/s，第四档速260—300cm/s。 （2）倒车测距范围。 该模拟系统的测量范围在2—3米之间。当距离小于20cm时，电机自动停止，或者说在大于20cm时，也可以通过按键使电机停止。 （3）按键功能如表2-1所示。

汽车电气系统设计说明书

电气系统设计说明书 一、设计依据 根据奇瑞MMPV运动型多功能轿车开发目标的要求及其系列配置的要求，参考国内同类型的车型，结合奇瑞公司的生产制造能力进行开发设计。 二、达到目标 该车型的电气设计从按整车的最高配置进行设计，设计过程中把所有的电气选装件都纳入设计范围内，从而满足该车型的从经济型到豪华型的系列配置。 三、设计方案 根据设计任务书的要求，结合电气系统的分类，就整车的电气系统进行以下方案的确定。首先把电气系统按基本配置和选装配置进行分类确定。 （一）、基本配置： 1、电源启动系 电源起动系主要是确定起动机、蓄电池、发电机、电压调节器等电器件的类型和型号型号和规格大小。 （1）起动机的确定 a、起动机类型的确定 首先根据选定的发动机确定启动机（如果发动机未带启动机），起动机按控制装置一般分为： ①接操纵式起动机发动机 ②电磁操纵式起动机 我们选用流行的电磁操纵式起动机。 b、起动机功率的确定 选定后我们可以根据以下的计算公式确定启动机的大小： P=Mn/716.2(马力) （1马力＝735W） 起动机的输出功率P可以通过测量电枢轴上的输出转矩M和电枢的转速n来确定。 M是发动机的起动阻力矩，单位Kg.m(1Kg.m=9.8N.m)，也可以通过发动机的工作容积V求出，其经验公式为： 汽油发动机：M=(3.5~4)V 但目前的发动机大多直接配带起动机，因此需要选型的较少。

（2）蓄电池的确定 a、蓄电池类型的确定 蓄电池的主要作用是向起动机提供大的起动电流、整车用电器供电和在发电机发电时蓄能。蓄电池分为普通蓄电池和改进型铅（酸）蓄电池。我们根据该车型的特点选用免维护铅蓄电池。 b、蓄电池容量的确定： 现起动机的额定功率为P S k W，根据经验公式 Q20=（500-600）P S/U得知， Q20MAX=500×P S /12×735= (A.h) Q20MIN=600×P S /12×735= （A.h） 根据初步选用的DA465 16M/C1发动机我们可以却动确定起动机功率为0.8k W。蓄电池容量为45A.h （3）发电机的确定 a、发电机类型的确定 发电机是汽车的主要电源，其功用是：在发动机正常工作转速范围内，向汽车的用电设备（起动机除外）供电，当蓄电池的电量不足时向蓄电池供电。目前汽车上的发电机大都采用交流发电机，交流发电机可分为普通型和改进型两大类。改进型的如内装调节器（整体式）、带泵型、永磁型等。根据该类型车的特点及整车电器件的情况我们选用整体式交流发电机（JFZ型）。 b、发电机功率大小的确定 根据整车用电设备功率的大小，为了保证整车的电量平衡，我们需要确定发电的功率大小，此外还要考虑发电机的大小，使发电机能得到合理的利用。 发电机的功率确定主要按以下方式进行： 1)、首先测定所有持久耗电和长期耗电电器在14V时的功率需用量。根

汽车测速及倒车提示

《汽车测速及倒车提示》产品介绍及电路原理 一、微动按钮功能 K5，复位键：按一下，电路复位，电路处于待机状态。 K4，正转键：按一下，电机MG1正转。 K3，加速键：正转时，按一下，电机MG1加速。 K2，减速键：正转时，按一下，电机MG1减速。 K1，倒车键：按一下，电机MG1反转。 二、产品功能介绍 1．电路正确连接后，接通电源，按一下微动按钮K5，数码显示管DS1显示 0000。 2．按一下微动按钮K4，电机MG1转动并带动转盘（遮断器）转动，数码显 示管DS1显示数字，再按一下K4，电机MG1停转，电路复位。 3．在按一下微动按钮K4后，按一下微动按钮K3，电机MG1转动加快并带 动转盘（遮断器）转动，数码显示管DS1显示数字，此时显示的数字增大。可按微动按钮K3三次（三档），第四次按动K3时，电机MG1停转，电路复位。 4．在按一下微动按钮K4后，按一下微动按钮K2，电机MG1转速减慢并带 动转盘（遮断器）转动减慢，数码显示管DS1显示数字减少。再按一下微动按钮K2，电机MG1停转，电路复位。 5．按一下微动按钮K1，电机MG1倒转并带动转盘（遮断器）转动，此时为 汽车倒车。用障碍物放在离开超声接收器LS1和超声发生器LS2一定距离的位置上，数码显示管DS1显示数字，此时显示的数字为障碍物与LS1和LS2的距离（相当于汽车与障碍物的距离，单位为厘米），如果障碍物距离变动，数码显示管DS1显示数字也随之变化。当距离等于20厘米时，电机MG1自动停转。或在大于20厘米时再按一下微动按钮K1，电机MG1停转，电路复位。 三、电路原理 该产品是由下面几部分电路组成：超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器、直流电机控制电路、转速检测电路、单片机电路、显示电路和电源电路。 1．倒车电路原理 倒车电路包括超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器、单片机电 路、显示电路和电源电路。 按下微动按钮K1，由单片机IC2的“”脚输出一串信号，该信号送到的输入端，改变的输出电阻，使原来由VT1，VT2，VT8、9，VT10、11组成的直流电机MG1桥式驱动电路在直流电机MG1两端产生电位差，电机MG1被驱动为反转。也即汽车在倒车。 在按下微动按钮K1时，由单片机IC2产生40kHz的方波信号从IC2的“14” 脚送出，经开关S1、电阻R15到IC3的“9”脚后在IC3内进行推挽放大，由LS2超声波发生器产生40kHz 的超声波发射出去。经障碍物反射后的超声波，由LS1超声波接收器接收，送入集成块IC1的“1”脚，该信号为正弦波信号。由于倒车的距离不断变化，所以IC1内部设置了自动增益控制AGC，以保持信号不会因倒车距离变化而出现强弱变化，正弦波信号在IC1内部进行整形后，由IC1的“7”脚输出，经延时（信号由发射→障碍物→接收的时间）后的信号，经电阻R35和开关S2送回单片机IC2的“12”脚，由单片机IC2内部与原送出的信号进行比较计算，并把计算的结果送到显示电路显示出汽车在倒车时与障碍物之间的距离。当倒车与障碍物的距离等于20厘米时，单片机IC2发出指令，让汽车停止倒车，电路复位。 由于电路采用节电措施，只有在倒车时，由单片机IC2的“6”脚输出一信号，经R41给复

测速

测速 1.如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图，在这个系统中B为一个能发射超声波的固定小盒子，工作时小盒子B向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动的物体反射后又被B盒接收，从B盒发射超声波开始计时，经时间△t0再次发射超声波脉冲，图乙是连续两次发射的超声波的位移-时间图象， 则超声波的速度为。物体的平均速度为 2.利用遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量，如图甲所示仪器A和B通过电缆线连接，B为与接收一体化装置，而仪器A为B提供信号源而且将B接收到的信号进行处理并在屏幕上显示出波形．现固定装置B，并让它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T0一短促的脉冲（如图乙中幅度大的波形），而B接收到由小车C反射回的由A处理后显示成图乙中幅度较小的波形，反射滞后的时间在乙图已标出，其中，T和△T为已知量，在空气中的速度为v0也已 知． A．小车往右运动速度v＝ B．小车往左运动速度v＝ 3、利用遇到物体发生反射，可以测定物体运动的有关参量．如图1中的仪器A和B通过电缆线连接，B 为与接收装置，仪器A提供信号源，而且将B接受到的信号进行处理并在屏幕上显示其波形．现固定装置B，并将其对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T0一短促的脉冲，如图2幅度较大的波形．而B接收到的由小车C反射回的经仪器A处理后显示图2幅度较小的波形．反射波滞后的时间已在图2标出（图中每个较小的波形都是与它相邻的左端较大的波形的反射波），其中T0、T、△T为已知量，另外还知道该测定条件下声波在空气中速度为v0，则根据所给信息可判断小车的运动方向为，（选填“向

左”或“向右”），速度的大小为． 4、交通部门常用仪来检测车速．原理是仪前后两次发出并接收到被测车反射回的信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲．某次中，仪发出与接收的情况如图乙所示，x表示与仪之间的臣离．则该被测汽车速度是（假设的速度为340米/秒，且保持不变）（） A．28.33米/秒B．13.60米/秒C．14.78米/秒D．14.17米/秒 5．为了监测车辆是否超过了规定值，公路上都安装了仪．一辆从新洲开往武汉的小车经过刘集监测点时，仪从第一次发出信号，到经汽车反射后收到反射信号用了0.4s；仪第一次发出信号1s后，第二次发出信号．仪从第二次发出信号，到经汽车反射后收到反射信号用了0.2s．设的速度为340m/s保持不变．求： （1）仪第一次发出的信号和小车相遇时，仪到小车的距离． （2）仪第二次发出的号和小车相遇时，仪到小车的距离． （3）小车的速度．

雷达测速抓拍系统设计方案

雷达测速抓拍系统设计方案 技 术 设 计 方 案 介 绍 设计单位：广州莱安智能化系统开发有限公司 网站：.cn 地址：广州市天河区中山大道建中路5号天河软件园海天楼3A06 用户服务中心：Tel： 联系人：周先生：陈先生： 欢迎来电索取详细方案或来电洽谈业务，免费提供设计方案，价格实惠 公司简介 广州莱安智能化系统开发有限公司成立于是2002年，专业从事数字网络视频监控系统、智能视频分析、机房动力环境监控、机房建设、雷达测速、闯红灯电子警察抓拍、电子治安卡口、智能控制等智能化系统开发的大型综合型企业，欢迎来电洽谈业务！ 质量方针：以人为本、质量第一 公司成立至今，坚持以领先的技术、优良的商品、完善的售后服务、微利提取的原则服务于社会。我公司为您提供的产品，关键设备采用高质量进口合格产品，一般设备及材料采用国内大型企业或合资企业的产品，各种产品企业都通过ISO9001国际质量体系认证。有一支精良的安防建设队伍，由专业技术人员为您设计，现场有专业技术人员带领施工，有良好职业道德施工人员。我公司用户拥有优质的设计施工质量和优质的售后服务保障。 客户哲学：全新理念、一流的技术、丰富的经验，开创数字新生活 专注——维护世界第一中小企业管理品牌、跟踪业界一流信息技术、传播经营管理理念是莱安永恒不变的追求，莱安坚持“全新的

理念、一流的技术、丰富的经验、优质的服务”，专注于核心竞争力的建设是莱安取得今天成功的根本，也必将是莱安再创辉煌的基础！ 分享——“道不同，不相谋”，莱安在公司团队之间以及与股东、渠道伙伴、客户之间均倡导平等、共赢、和谐、协同的合作文化，在迎接外部挑战的过程中，我们共同期待发展和超越，共同分享激情与快乐！“合作的智慧”是决定莱安青春永葆的最终动力！ 客户服务：以高科技手段、专业化的服务为客户创造价值 分布于神州大地各行业中的800万中小企业是中国最具活力的经济力量，虽然没有强势的市场影响力和雄厚的资金储备，但无疑，个性张扬的他们最具上升的潜力，后WTO时代市场开放融合，残烈的竞争使他们的发展更加充满变数。基于以上认识，在智能化设备管理市场概念喧嚣的热潮中，独辟“实用主义”产品哲学，莱安将客户视为合作关系，我们提供最为实用的产品和服务，赢得良好的口碑。我们认为，用户企业运做效率的提升是莱安实现社会价值的唯一途径。 承蒙广大用户的厚爱，我公司得以健康发展。在跨入新的世纪后，公司将加快发展速度，充分发挥已有资源，更多地开展行业用户的服务工作，开创新的发展局面。 我公司全体员工愿与社会各界携手共创未来!我们秉承真诚合作精神向广大客户提供相关的系统解决方案，设备销售及技术支持，价格合理，欢迎来人来电咨询、洽谈业务！ 雷达测速抓拍系统设计方案 一、系统图 根据客户需求，本系统采用前端抓拍方式，前端配备抓拍机箱及主机，这是目前道路雷达测速抓拍系统的主流方式。本公司配置的主机可以监测抓拍两车道。每个超速监控点的每个方向只需配备2台特写摄像机，1台全景摄像机。 系统优势： 1、系统采用了单车道测速雷达，增强了可靠性，性能稳定性高。

汽车车速检测系统设计

目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (2) 1 论文综述 (2) 1.1 车速检测系统的背景和意义 (2) 1.2 车速检测系统的发展前景 (3) 2 车速检测系统的设计思路 (3) 3 系统单元模块选型 (3) 3.1传感器选择 (3) 3.2 单片机选型 (4) 3.3 显示模块的选型 (4) 3.4 报警电路选择 (5) 3.5 程序语言的选择 (5) 4 系统硬件设计 (6) 4.1 AT89C51主控电路 (6) 4.1.1 AT89C51的管脚说明 (6) 4.1.2 复位电路 (7) 4.1.3 晶振电路 (8) 4.1.4 存储器AT24CO2 (9) 4.2 传感器电路模块介绍 (9) 4.2.1 霍尔式车速传感器 (10) 4.2.2 霍尔传感器的特性 (11) 4.2.3 霍尔传感器引脚说明 (12) 4.2.4 霍尔传感器车速测量原理 (12) 4.2.5 霍尔传感器的转速测量方法 (12) 4.2.6 霍尔传感器设计电路 (12) 4.3 显示模块的介绍 (13) 4.3.1 LED数码管介绍 (13) 4.3.2 LED数码管特性 (13)

4.3.3 74HC573作用………………………………………………………………………… 13 4 4.3.4 显示电路 (13) 4.4 DM74LS14工作原理 (17) 4.4.1 信号处理电路设计 (17) 4.5 硬件总体设计 (17) 5 软件设计 (19) 6 总结 (19) 参考文献 (20) 附录A (21) 附录B (22) 致谢 (29)

侧向辅助系统

侧向辅助系统 对于新手甚至经常开车的人来说，行车过程中并线盲区都是很难以消除的，由于车身设计的缘故，反光镜所能提供给我们的视觉范围总会有一些盲区存在，驾驶员的头部又不能总是扭来扭去，这样会反而更加增大了行车危险。因此人们想到了并线辅助装置，其原理很简单与我们常见的倒车 雷达类似。 并线辅助也可以称为盲区监测，这一装置的形式是在左右两个后视镜内或者其他地方提醒驾驶者 后方有来车。 BLIS（盲点信息系统）在左右两个反光镜下面内置有两个摄像头，将后方的盲区影响反馈到行车电脑的显示屏幕上，并在后视镜的支柱上有并线提醒灯提醒驾驶者注意此方向的盲区。 BLIS 并线辅助叫盲点信息系统，简称BLIS。BLIS从2005年起率先在XC70、V70和S60等车型上得到了应用，此后沃尔沃的全系车型都相继采用了这套系统。位于外后视镜根部的摄像头会对距离3米宽，9.5米长的一个扇形盲区进行25帧/秒的图像监控，如果有速度大于10公里/小时，且与车辆本身速度差在20-70公里/小时之间的移动物体（车辆或者行人）进入该盲区，系统对比每帧图像，当系统认为目标进一步接近时，A柱上的警示灯就会亮起，防止出现事故。

『BLIS系统工作范围示意图』 『BLIS系统安装示意图』

并线辅助叫侧向辅助系统（Audi Side Assist），这套系统会在车速超过60公里/小时介入，依靠传感器的帮助，侧向辅助系统可以探测到侧后方最远15米处的车辆，若此时并线有潜在危险，后视镜上就会亮起警示灯。如果驾驶者在警示灯亮了之后仍打转向灯，警示灯会增加亮度并开始闪烁。在城市行驶时，这套系统确实很有帮助，能够提醒你注意后方的车辆以免发生危险，对于 新手的行车安全尤其有帮助。

列车测速报警系统方案

天津大学网络教育学院 专科毕业论文 题目：列车测速报警系统 完成期限：2016年1月8日至 2016年4月20日 学习中心：选择一项。 专业名称：电气自动化技术 学生：计国锋 学生学号：1 指导教师：斌

列车测速报警系统 一、引言 本次设计一种基于80C51单片机的测速报警系统，实现电动车的速度实时显示以及超速后的自行报警，并能通过反馈限制行驶速度，及时提醒过往车辆预防超速而出现危险，减少交通事故的发生，也可以通过限速装置减少因为刹车失灵而出现的部分事故，以保障驾驶人员的生命财产安全，减少损失。 无论是城市还是乡村在经济的快速发展带动下，电动车数量越来越多，车速越来越快，这样对人的安全就会存在很多安全隐患还会造成威胁。正所谓“十次事故九次快”，可以看出在事故的多发中最重要的是速度问题，当然随之可见解决问题的方法最关键是要控制车的速度。本设计就是利用单片机实现电动车的超速报警。以及通过限速装置限制车辆的速度，并将以便管理。 二、电路总体设计组成原理设计： （1）总体电路设计要求： 系统实现的主要功能如下： 1）、实时显示电动车的形式速度； 2）、利用按键调整时间，实时显示正确的时间； 3）、当电动车超过规定的速度值时，违反情况以数据形式保存在串行储存器中，并发出声音报警，并且报警灯闪烁。 （2）、系统硬件的总体设计： 系统的总体结构如图1所示。它采用AT89C51单片机为主控芯片，主要有电源模块、芯片采集模块、时钟模块、LED显示模块、按键模块、报警模块、AT45DB161B串行储存器模块。其中AT89C51主要完成对外围硬件的控制以及信息处理功能；电源模块提供5V电源；信号采集模块TIL113光电耦合器将采集到的高电平转换为5V脉冲；时钟脉冲提供LED显示的实时时间；LED显示模块使用74LS273驱动数码管实现时间和速度的显示；按键模块主要用来调整时间；报警模块实现超速的声音报警和闪灯警告；反馈限速模块对速度进行设置并将速度比较并驱动限速装置进行限速，管理人员可进行取消报警。

汽车倒车防撞报警器

2009届本科毕业设计 汽车倒车防撞报警器 姓名： 系别： 专业： 学号： 指导教师： 2009年4月10日

商丘师范学院学士学位毕业设计 目录 摘要 (3) 关键词 (3) 0引言 (4) 1工作原理 (4) 1.1At89C2051单片机性能及特点 (4) 1.1.1 89122051主要特点 (4) 1.1.2硬件结构 (4) 1.2霍尔传感器的测速原理 (4) 1.2.1霍尔效应 (5) 1.2.2工作原理 (5) 1.2.3 测量磁场及工作设置 (5) 1.2.4霍尔电路设计 (6) 2 总体结构设计 (6) 2.2 单片机系统电路设计 (7) 2.2.1 超声波发射电路设计和超声波接收电路 (7) 2.2.2 测速电路 (8) 2.2.3 报警电路 (8) 2.2.4LED显示电路 (9) 2.2.5报警器外围接口电路如图五 (10) 2.3软件设计 (10) 2.4 程序设计 (10) 3结束语 (12) 参考文献： (12) 致谢 (12) 2

商丘师范学院学士学位毕业设计 汽车倒车防撞报警器 摘要 设计了一种汽车倒车防撞系统。该系统以AT89C2051单片机为控制核心，工作时，超声波传感器采集的教据，由控制核心快速计算出汽车车尾与障碍物的距离，并通过LED 显示提醒信息，该系统主要利用单片机的实时控制和数据处理功能，完成系统的控制。最后阐述了报警器的硬件电路原理及软件设计。 关键词 AT89C2051 ;超声波;传感器 Develop and research a system which based on AT89C2051 microchip and alarm avoid cars crashing when back-off Abstract For purpose of develop a system which avoid cars crashing when back-off ,the system based on AT89C2051 microchip .First,the ultrasound sensor collect data .Then,the microchip process the Date to get the distance between rear end of car and obstacle.When the distance beyond safe distance.The LED display alarm to alert drivers. The system make use of microchip a rear-time control and processing function.At last ,the paper also state the hardware circuit principle of alarm and software design. Keyword AT89C2051;ultrasonic;sensor 3

测速传感器的测速及控制)

成绩评定： 传感器技术 课程设计 题目测速传感器的测速及控制

摘要 汽车车速传感器检测系统设计是一种传感器检测装置。利用车速传感器把检测到的转速信号转变成的电压信号输送给计算机，计算机通过变频器来控制电机速度，利用传感器检测的速度值与规定值进行比较，达到对传感器的检测目的。 本文介绍了车速传感器检测系统的工作原理，详细讲述了系统的组成、原理和检测方法。系统采用硬件兼软件对测量过程及测量结果进行处理。与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。。 关键词：数据采集；控制装置；传感器，

目录 一、设计目的------------------------- 1 二、设计任务与要求--------------------- 1 2.1设计任务------------------------- 1 2.2设计要求------------------------- 1 三、设计步骤及原理分析 ----------------- 2 3.1设计方法------------------------- 2 3.2设计步骤------------------------- 3 3.3设计原理分析---------------------- 4 四、课程设计小结与体会 ----------------- 5 五、参考文献-------------------------- 6

一、设计目的 随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。传感器的作用就是根据规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学量转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车的技术性能的发挥。 二、设计任务与要求 2.1设计任务 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、车身控制系统和导航系统中，传感器的使用数量和技术水平决定了现代车辆控制系统的性能，为汽车性能的改善提供了有力保障。传感器是汽车电子控制系统的信息源，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时、准确的测量，并将信息传递给电脑进行处理，从而实现汽车各系统的电子控制。现代社会对车辆性能的要求越来越高，促使汽车传感器技术不断发展，今后汽车传感器的发展趋势是实现微型化、智能化和多功能化，开发新材料、新工艺和新型传感器。 2.2设计要求 随着现代电子技术的发展，车辆电子化的程度越来越高，车辆传感器成为汽车电子控制系统的重要组成部件，也是车辆电子技术领域研究的核心技术之一。车辆内传感器的工作环境十分恶劣，因此对传感器的要求也十分严格。这些传感器必须要经受40℃～150℃的温度变化，而且要求精度高、可靠性好、反应快、抗干扰和抗振动能力强，才能准确地实时检测车辆运行的有关状 1

高清卡口抓拍系统

Maxfort 机动车超速记录系统 技术方案 北京同业兴创控制技术有限公司 2017年05月18日

目录 一、方案概述 (2) 二、设计依据 (3) 三、设计原则 (3) 四、系统功能 (4) 五、系统结构 (6) 六、系统技术指标 (11) 七、设备介绍 (12)

一、方案概述 本方案是针对**省**市测速卡口项目建设有关要求，拟在城区进出城公路主要地段，建立车辆自动监测记录系统（超速抓拍及高清卡口系统）。 本系统的主要设备是NVD300F工业级百万像素高清数码拍照摄像一体机和窄波测速雷达。工业级百万像素高清数码拍照摄像一体机既具有数码相机的高分辨率（200万像素），又在拍照摄像一体机内集成了485接口（用于接入控制信号，控制补光设备、接入车速数据和电源同步）、RS232串口和用于图片传输的网络接口。系统采取雷达检测车辆的方式，检测过往车辆，测定车辆速度。 该车辆自动监测记录系统，计划在进出城区主要地段，建立*处卡口系统，覆盖*条车道。每一台高清摄像机可监控拍摄1--2个车道，每两台摄像机可监控拍摄3个或4个车道，对于单方向的更多车道，按照每一台高清摄像机监控拍摄2个车道的数量进行配置，NVD300F摄像机共计安装*台；窄波测速雷达，每台雷达对应配置1个车道，共安装*台。 本系统是一个：多任务、嵌入式、模块化、全时实时、多功能集成的综合系统，在进行超速车辆抓拍的同时，能够同步地对所有监控车道通行车辆进行抓拍，实现卡口作用。由于采用了高清晰工业摄像机作为全景抓拍设备，通过智能光线控制和大功率LED 补光，白天、夜晚都可以清晰分辨车辆的全貌。 该系统可实时监测所有过往车辆，全天24小时监控录像，抓拍车辆图像，识别车牌号码和车辆特征，测定车辆速度，统计车辆流量，完整记录过往车辆信息，同时通过软件支持可稽查黑名单车辆，分析车辆行驶轨迹，为公安机关打击犯罪提供有力证据。该系统的建立，可实现道路交通安全隐患排查整治目标，消除道路交通安全隐患，优化道路交通安全环境，有效预防和减少道路交通事故的发生，极大提高城市交通科学化管理的水平。

汽车测速传感器检测系统设计

汽车车速传感器检测系统设计 目前，随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对生活质量舒适度的要求。汽车在中国普遍作为代步工具。而在国外，汽车却是一项十分受欢迎的交通方式。因此爱好汽车人十分学要一款能测速的装置，以知道自己的运行情况。并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳的运行效果。因此需要寻找一种装置与方法进行对训练中各种参数的测定记录。 本文讲详细的具体的讨论这些方法在汽车上的应用。 汽车要实现测速必须满足以下这些要求： ⒈对汽车进行实时速度的测量。显示出速度值。 ⒉能针对不同的车型进行选择。从而采用不同的模块进行测量。 ⒊能测量出当前的环境，以供使用者决定是否适宜出行。 ⒋显示当前日期时间，可以任意设定当前工作时间。 ⒌显示行车里程，运动时间。 ⒍可以自行设定采样频率 ⒎记录一段时间内的定时采样速度，存入制定单元。通过与PC机进行通讯，将数据传送到PC机中用如见进行处理，分析。得出运动或训练的情况。 8. 可以进入系统休眠方式以节省电能，并随时激活唤醒系统重新进行工作。可以调节液晶对比度，可以打开背景灯显示。

系统框图 通过传感器对外部物理量进行测量，再将物理信号转换为电信号，输入单 片机，单片机对所输入的电信号进行处理，最后输出显示，并可以通过与上位机通讯将数据采集到电脑中。 其中传感器元件用霍尔传感器，霍尔传感器外形图和与磁场的作用关系如右图所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。 霍尔传感器检测转速示意图如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。 提醒：当没有信号产生时，可以改变一下磁钢的方向，霍尔对磁钢方向有要求。没有磁钢时输出高电平，有磁钢时输出低电平。 被测量对象 传感器 单片机系统 数据处理并显示 PC 机通信处理

智能交通测速抓拍系统解决方案

测速抓拍系统 解 决 方 案 2017年2月

一、概述 1.1前言 近年来，城市机动车数量迅猛增长，在带来诸多便利的同时，也存在一些问题。车辆违章行为层出不穷，交通事故频频发生，给城市交通管理造成一定难度。在“向科技要警力、向科技要效率”的今天，充分利用高科技手段，开发和研制出可以纠正遏制交通违法行为，有效实现交通管理，提高交通运输效率的产品显的十分必要。目前国内外虽然有类似产品先后被研发出并面世，但都或多或少存在着不足之处。国内产品大多采取工控机＋数据采集卡的方式实现对违章车辆的记录，虽然价格低廉，但稳定性欠缺，故障率较高，增加了较多的维护工作。国外产品较为稳定，但功能相对较为单一，价格十分昂贵，不适宜全面推广。目前国内大多高端智能超速抓拍设备均为国外进口产品。 针对上述情况，公司推出了嵌入式一体化超速抓拍取证系统。该系统紧密结合公安业务需求，综合吸收了国内外产品的优点，采用全嵌入式结构，系统稳定可靠、功能强大、安装方便，适宜全面推广。系统的设计还充分利用了公司在安防监控行业的技术优势，实现了安防监控与智能交通的完美结合，该系统的推出，将真正的解放警力，提高干警的工作效率，实现“科技强警”。 1.2 设计依据 1.《中华人民共和国道路交通安全法》 2.《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》 3.《公路交通安全实施设计技术规范》 (JTJ 074-2003) 4.《公路车辆智能检测记录系统通用技术》（ GA/T497-2004） 5.《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》（GA/T651-2006） 6.《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》（GA/T652-2006） 7.《公安交通指挥系统工程设计制图规范》（GA/T515-2004） 8.《安全防范工程技术规范》(GB50348—2004) 9.《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T 670-2006）

传感器课程设计列车测速测距系统方案

传感器原理及应用 课题研究 课题名称：列车测速测距系统 院系：机械与电子控制工程学院 专业：测控技术与仪器

目录 一、各种检测方式与比较......................................... - 2 - （一）测速电机.......................................... - 2 - （二）光电式............................................ - 2 - （三） GPS............................................... - 2 - （四）航位推算系统...................................... - 2 - （五）雷达测速.......................................... - 3 - （六）未来的方向........................................ - 3 - 二、传感器的选择及安装......................................... - 3 - 三、光电转速传感器的系统设计................................... - 4 - （一）光电传感器........................................... - 4 - （二）调理电路............................................. - 5 - （三）测量系统主机部分设计................................. - 8 - ①单片机................................................ - 8 - ②程序模块设计......................................... - 10 - ③主程序流程图程序流程图............................... - 11 - ④动态显示仿真......................................... - 12 - 四、雷达部分.................................................. - 13 - （一）雷达测速系统........................................ - 13 - ①雷达测速原理及安装................................... - 13 - ②系统框图............................................. - 14 - ③环节选型............................................. - 14 - 五、修正部分.................................................. - 15 - （一）定位技术背景........................................ - 15 - （二）多传感器融合测速方法及问题.......................... - 16 - （三）修正方法............................................ - 17 - （四）列车打滑实验的传感器速度曲线........................ - 18 - 六、无线传输.................................................. - 19 - 七、电源...................................................... - 20 - 八、参考文献.................................................. - 20 - 附录A 光电传感系统总程序清单.................................. - 21 -

光电传感器课程设计汽车测速系统

光电信息技术研究性教学报告 题目：汽车测速系统

目录 一、摘要 (2) 二、系统整体方案设计 (2) 1、系统框图 (2) 2、光电传感器 .................................... 错误！未定义书签。 三、系统结构 (4) 1、传感器 (4) 2、调理电路设计 (5) 3、单片机 (6) 4、显示设备 (7) 5|、软件设计 (8) 四、体会心得 (11) 五、参考文献 (11)

一、摘要 社会时代的快速发展，汽车在人们日常生活中越来越重要，随着汽车的日益普及，由于碰撞而引起的事故也越来越多，其中倒车碰撞、超速碰撞占碰撞事故的大部分。为了尽量防止超速等问题、提高安全性。本文设计了一种测速器系统，方便司机根据车速安全行车。 转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数 ,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否 ,因此 ,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法 ,先后产生过模拟测速法 (如离心式转速表 )、同步测速法 (如机械式或闪光式频闪测速仪 )以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。 在频率的工程测量中 ,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种 : ①测频率法 :在一定时间间隔ｔ内 ,计数被测信号的重复变化次数Ｎ ,则被测 信号的频率ｆｘ可表示为ｆｘ =Ｎｔ（1）； ②测周期法 :在被测信号的一个周期内 ,计数时钟脉冲数ｍ0 ,则被测信号频 率ｆｘ=ｆｃ/ｍ0 ,其中 ,ｆｃ为时钟脉冲信号频率； ③多周期测频法 :在被测信号ｍ1个周期内 ,计数时钟脉冲数ｍ2 ,从而得到被 测信号频率ｆｘ,则ｆｘ可以表示为ｆｘ=ｍ1ｆｃｍ2,ｍ1由测量准确度确定。 二、系统整体方案设计 1、系统框图

汽车测速传感器检测

汽车车速传感器检测 目前，随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对生活质量舒适度的要求。汽车在中国普遍作为代步工具。而在国外，汽车却是一项十分受欢迎的交通方式。因此爱好汽车人十分学要一款能测速的装置，以知道自己的运行情况。并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳的运行效果。因此需要寻找一种装置与方法进行对训练中各种参数的测定记录。 本文讲详细的具体的讨论这些方法在汽车上的应用。 汽车要实现测速必须满足以下这些要求： ⒈对汽车进行实时速度的测量。显示出速度值。 ⒉能针对不同的车型进行选择。从而采用不同的模块进行测量。 ⒊能测量出当前的环境，以供使用者决定是否适宜出行。 ⒋显示当前日期时间，可以任意设定当前工作时间。 ⒌显示行车里程，运动时间。 ⒍可以自行设定采样频率 ⒎记录一段时间内的定时采样速度，存入制定单元。通过与PC机进行通讯，将数据传送到PC机中用如见进行处理，分析。得出运动或训练的情况。 8. 可以进入系统休眠方式以节省电能，并随时激活唤醒系统重新进行工作。可以调节液晶对比度，可以打开背景灯显示。

系统框图 通过传感器对外部物理量进行测量，再将物理信号转换为电信号，输入单片机，单片机对所输入的电信号进行处理，最后输出显示，并可以通过与上位机通讯将数据采集到电脑中。 其中传感器元件用霍尔传感器，霍尔传感器外形图和与磁场的作用关系如右图所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。 霍尔传感器检测转速示意图如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。 提醒：当没有信号产生时，可以改变一下磁钢的方向，霍尔对磁钢方向有要求。没有磁钢时输出高电平，有磁钢时输出低电平。 被测量对象 传感器 单片机系统 数据处理并显示 PC 机通信处理

电子眼原理及抓拍处罚规定

流动测速要科学合理设置和使用交通监控设备，必须在交通信号或通行规定明确的道路上使用监控设备，必须在流动测速点位置前的前方500米至1公里处竖立告示牌，公开告 知提示。 在道路上使用移动测速设备记录机动车超速行驶时，应当在有限速标志的路段测速，测速拍摄只能在限速标志至解除限速标志之间进行。装设移动测速设备的车辆必须是制式警用精品文档，超值下载 车辆，在测速时车辆必须摆放在道路开阔的明显位置，并设警示标志。在被测速设备抓 拍到的违法车辆照片中含有其他机动移动物体的，该违法信息数据为无效数据。流动电子警 察在对机动车超速抓拍时，见于仪器设备及拍摄中的种种误差，在所有道路原限定时速的基 础上，将测定标准上调10km，即城区道路限速40km的按照50km测定，城区快速道路限速60km的按照70km测定，如机动车超过上调限定时速后，方可对其违法行为拍摄，否则所拍摄数据视为无效，一律不得处罚。 流动电子警察抓拍必须符合以下要求：1、一定要突出违法事实，拍清车辆、号牌及周边参照物。2、在违法数据录入时要分清违法车辆的类型，看清违法车辆的号牌，确保准确无误后方可录入。在抓拍录入车辆超速时，测速抓拍镜头里只能出现一辆违法车辆，如显示有其他车辆或运动物体，抓拍无效。3、每台车辆违法数据以录入三张不同角度的照片为准：①、近距离拍摄违法车辆的号牌；②、中距离拍摄违法车辆的车型；③、远距离拍摄违法车辆周边参照物。以保证所拍摄和录入违法事实的真实性和说服力。否则所拍摄和录入数据一律无效。

新型的电子眼采用双圈感应线，来感应路面上的汽车通过的电子脉冲，并通过中央处理器控制和处理感应线圈传来的信号，在红绿灯周期内启动或关闭电子拍照系统。 从上图我们可以看出，使用双圈感应线的系统，当你的车前轮跨出停车线，进入另一个感应圈时，在红灯周期内，就会产生两个脉冲信号，即视为“违章有效”，就会被拍照。过去使用的单圈感应线时，如果当时红灯，你的前车轮子过线了，而后轮子没出线，则只产生了一个脉冲，在没有连续的两个脉冲时，不拍照；在这种情况下，如果又将车倒回到线内，单圈感应线发出另一脉冲信号，车车仍然被拍照。 因此，在不能确认安装的是双感应线或是单感应线时，应该是到达红绿灯前减速到可以停住的状态，尽可能在红灯时将车车停在线内，跨线停车仍有被“冤枉”罚款的可能。带有测速功能的电子眼，黄灯转红灯时，拍照系统延时2s后启动；红灯亮时，测速系统关闭，拍照系统启动；绿灯将要亮时，提前2s关闭拍照系统，启动测速系统。