汽车的测速及倒车提示系统分析——
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
（1）发射电路---- 六反向器74LS04
74LS04内部集成了六个反向器（输入与输出相位相反的电子电路），即1A输入高电平，1Y输出高电平同时具有放大的功能。74LS04的管脚如图3.2：
的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。
（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-67dB
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
t ，然后按
式3.1即可求出距离：
)(212t 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)(212t 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
图 3.6 转速检测
四个
槽型
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
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
取10KΩ。
时，C取10uF,Rs取200Ω，R
K
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；
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%—
火车测速
高铁测速方法： 1、使用高铁测速雷达，一种用于铁路客运或货运车辆监测的终端设备，通过检测铁路线路上的行驶车辆，向驾驶员或调度员提供车辆的实时速度、以及距监测设备的实际距离信息，从而提示其控制车辆行驶速度，防止碰撞发生。 2、轮轴脉冲转速传感器 转速传感器的种类很多，有磁电式、光电式、离心式、霍尔式等转速传感器。其中轮轴脉冲转速传感器在高速铁路中应用较为广泛。轮轴脉冲转速传感器测速的基本工作原理：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车走行距离，根据所测距离测算列车运行速度，其基本公式为： V=πDn/3.6 式中，π=3.14，D为车轮直径，n为车轮转速。 从上式可知，测量列车速度就是检测列车车轮转速和列车轮径。脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，使脉冲频率与轮轴转速成正比。输出的脉冲经隔离和整形后直接输入计算机CPU进行频率测量，再经换算从而得出车组速度和走行距离闭。 3、惯性加速度传感器 加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力是物体在加速过程中作用在物体上的力，可以是常量或变量。一般加速度传感器根据压电效应原理工作，加速度传感器利用其内部由于加速度造成的晶体变形产生电压，只要计算出产生的电压和所施加的加速度之间的关系，就可将加速度转化成电压输出。还有很多其他方法制作加速度传感器，如电容效应、热气泡效应、光效应，但其最基本的原理都是由于加速度使某种介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。 轮轴脉冲转速传感器也存在一定缺陷：即车轮空转或打滑会使列车速度的测量结果存在误差，为解决此类问题，在列车车轴上加装一个加速度传感器，配合脉冲转速传感器使用。该方式工作原理：在列车打滑期间，把机车的内加速度作为测速的信息源，该信息与车轮旋转的状态等信息不相关，而在其余工作时间仍用轮轴脉冲传感器测速，所以该方式称为基于惯性加速度传感器的测速。在车轮打滑时，由加速度传感器测得加速度及车轮打滑前加速度的倾斜分量，而计算出车轮打滑时的列车运行加速度，再将该值积分即得车轮打滑时列车实时运行的速度。
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）
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。
交警测速仪原理
交警测速仪原理 很多城市设立了抓拍路口违章的“电子眼”，本人根据３年多的开车经验、闯红灯经验，再加上向交警朋友的数年虚心讨教，终于弄懂了电子警察工作原理，希望对各位车友的行车有所帮助，知己知彼，百战不殆嘛。 １．电子眼采用感应线来感应路面上的汽车传来的压力，通过传感器将信号采集到电脑，并将信号暂存（该数据在一个红灯周期内有效）； ２．在同一个时间间隔内（红灯周期内），如果同时产生两个脉冲信号，即视为“有效”，简单地说，就是如果当时红灯，你的前轮子过线了，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； ３．有些情况是：有的人开车前轮越过线了，怕被拍到，于是他又倒一下车，回到线内，结果还是被照了，什么原因？就是因为一前一后，产生了“一对”脉冲信号（这一对脉冲是在同一个红灯周期内产生的）； ４．黄灯亮时，拍照系统延时两秒后启动；红灯亮时，系统已经启动；绿灯将要亮时，提前两秒关闭系统，主要是为了防止误拍。所以很多出租车司机都知道，差不多就可以走了，一样没事，就这个道理。严重建议大家不要这样做，因为时机比较难把握哟。 后期处理： 当图像被下载传输指挥中心以后，就需要对图像进行登记、编号、公告，再传输到中心计算机数据库，以备各种机关调用。 系统特点： 车辆捕获率——１００％（不包括二轮摩托车等）。
识别时间——约１秒。 车牌识别率——白天９５％以上，晚上９０％以上（比较高啊）。 适用车速——５－１８０Ｋｍ／ｈ（如果你开１９０，它连个鬼都拍不到）。 交警查超速主要就两大类，一是雷达波测速，二是摄像机测速。 雷达波测速主要用于流动测速，配合摄像机拍号牌，主要用于高速及无固定测速路段，原理就是测速机发射某频率雷达波，锁定你的车，通过雷达波反射测定车速。此类测速较隐蔽，通常以流动测速车停在高速的临时停车处为主，也有通过手持测速仪隐藏在树后。我在高速上遇到过的测速车有依维柯和桑塔纳改装的，一般车顶有天线，还有拿手持的坐到车里，外面看不见，不小心就被抓到了。 摄像机测速的是固定测速，原理就是车通过该摄像机摄像区时通过你的位移及时间测定车速。此类测速基本很醒目，很远处你就会看到路的上方有横贯路面的铁架子，上面会摆很多摄像机，由于条件的限制，摄像机装在哪里就再也不会动了，所以如果你有一次被拍到，相信不会有第二次了。当然少数也很隐蔽，比如装在人行天桥或者立交桥下面，有时候不注意离近了才发现，踩刹车已经晚了。还有更损的装在人行天桥或立交桥的背面，你从正面行驶的过程中是不可能看见的，当你高速行驶过去时尾部的车牌已经被拍了下来。 还有很多种测速模式，比如压感测速，固定雷达测速等，国内用的比较少，就不做分析了
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．
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。
城市交通区间测速算法研究
1 前言 目前区间测速已不算是什么新名词了，国内已有越来越多的城市和地区如上海、 杭州、青岛、大连等都已采用区间测速这种形式作为一种有效的违法取证模式． 通过安装在高速公路上的车辆自动抓拍系统，连续不断地捕获车辆图片、识别和记录多个断面上实时通过的车辆信息，包括车辆号牌、通过时间、车辆全景图片、各断面点速度等，将这些信息通过网络（有线或无线）上传至中心处理平台，比对同一车辆在同方向两个断面的通行时间，再根据两个断面间的距离来计算该车辆通过此路段的平均速度，最后根据平均速度判断是否超速．如存在超速行为则自动将违章车辆的数据及图片等相关信息通过后台管理平台进行声光报警，并可根据需要以短信的形式发送给附近和现场的值勤交警，或将信息发布在高速公路显示屏上，以对违章车辆进行及时告知和警示更多的车辆．系统处理得到的所有违章车辆及相关图片将作为违章信息源提供给违章系统作进一步处理．2 系统总体结构及主要功能 区间测速系统包括前端抓拍部分和中心管理部分．前端抓拍部分主要完成车辆检测、图片抓拍、网络传输等．中心管理部分主要完成车辆的车牌识别及对比、平均速度计算、违章图片的形成、数据加密验证以及对数据的综合应用等．系统的主要功能主要包括以下几方面：２．１ 卡口功能 系统每个抓拍单点可以对每一辆已过此点的车辆进行抓拍，图片通过网路传输到中心管理平台进行存储，相关部门则可以通过客户端对图片进行查询．２．２ 车牌自动识别功能 车牌自动识别功能是区间测速系统的重要部分，区间测速的实现依靠优秀的车牌识别系统，只有在车牌识别准确率高的前提下，区间测速才有好的效果．２．３ 单点测速功能 此系统能够实现每个抓拍单点的测速，检测方式的不同也决定了测速方式的不同．线圈检测方式，采用双线圈或 者三线圈来测速；雷达采用微波测速，测速精度相对较高；而视频检测采用视频方式测速．２．４ 区间测速功能 在中心平台软件上可以通过区间段和车牌检索，实现车辆通过某个区间段平均速度的计算，并可检索关联车辆通过两个测速记录点的照片和通过时刻的点速度．3车辆速度计算算法研究 ３．１ 段内平均车速与瞬间平均车速 在区间测速系统中如何规定此区间车辆的平均速度是 至关重要的，因为此平均速度一经确定，其它通过此区间的车辆就要在这个规定的速度内行驶，否则就视为超速行驶．所以说某一车辆在某一时刻的车速并不是重点，该车辆在这一区间内的平均车速才是我们系统探讨与研究的重点．在确定某一区间的平均车速时，如果只片面的用单个车辆的速度来体现多个车辆的速度特点是不妥当的，因此针对这一缺点我们可以测量一定数量的车辆速度值实验的基础数据，然后对于获得的基础数据来计算机其平均数值，最后确定此区间的平均车速．区间车辆的平均速度分为：段内平均车速，是指车辆在某一时间段内通过设置在公路两端的卡口与监控设备测量到的所有车辆的车速度的平均数值．段内平均车速体现的是大面积车流在不同的时段内的车辆速度．瞬间平均车速，是给定的一特殊公路段的某一测量处，某一特定的时间点处所有测得车辆速度的平均数值．本文着重讨论的是段内平均车速．段内平均车速的实现方法按照其实现原理可以分为以下两种算法：３．１．１ 区间起始点估算法 该算法的基本原理是：我们将某一区间路段的起始点各设置两个地下感应线圈，并在感应线圈所对应的路面上画出两条虚拟检测线，通过这虚拟检测线就可以计算出区间起始点之间的距离ｓ．由设置在地下的感应线圈可以测量到通过起始点感应线圈的车辆速及通过感应线圈的时间（如：通过终点处的时间为ｔ２，通过始点的时间为ｔ１），我们就可以计算机出这一区间路段的时间之差为△ｔ＝ｔ２－ｔ１，再用两点间的距离ｓ除以时间差△ｔ就可以测得车辆的平均速度Ｖ． Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１２ 赤峰学院学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｆｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）第２８卷第９期（下） ２０１２年９月城市交通区间测速算法研究 孙 静 （辽宁对外经贸学院，辽宁大连 １１６０５２） 摘要：区间测速系统是基于先进的车辆抓拍技术、车辆牌照自动识别技术、网络通讯技术，来实现的一种新型的超速违法取证系统．该系统通过计算车辆通过路段平均速度的方式来判断是否超速，有效解决了单点测速的易躲避性，更有效地控制超速与减少超速等违法行为的发生．本文主要针对区间测速系统中的车辆的平均速度测定方法进行了详细的探讨与研究． 关键词：区间测速；车辆；速度中图分类号：Ｏ２９文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－２６０Ｘ（２０１２）０９－００１５－０２ １５－－
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)
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
高速公路区间测速系统
高速公路区间测速系统 目前区间测速已綷-不算是什么新名词了，国内已綷-有越来越多的城市和地区如上海、杭州、青岛等都已綷-采用区间测速这种形式作为一种有效的违法取证模式。 区间测速系统是基于先进的车辆抓拍技术、车辆牌照自动识别技术、网络通讯技术，来实现的一种新型的超速违法取证系统。该系统通过计算车辆通过路段平均速度的方式来判断是否超速，有效解决了单点测速的易躲避性，更有效地控制超速与减少超速等违法行为的发生。 通过安装在高速公路上的车辆自动抓拍系统，连续不断地捕获车辆图片、识别和记录多个断面上实时通过的车辆信息，包括车辆号牌、通过时间、车辆全景图片、各断面点速度等，将这些信息通过网络（有线或无线）上传至中心处理平台，比对同一车辆在同方向两个断面的通行时间，再根据两个断面间的距离来计算该车辆通过此路段的平均速度，最后根据平均速度判断是否超速。如存在超速行为则自动将违章车辆的数据及图片等相关信息通过后台管理平台进行声光报警，并可根据需要以短信的形式发送给附近和现场的值勤交警，或将信息发布在高速公路显示屏上，以对违章车辆进行及时告知和警示更多的车辆。系统处理得到的所有违章车辆及相关图片将作为违章信息源提供给违章系统作进一步处理。
系统设计目标 1、实用性 系统以现行需求为基础，应采用当今国内外先进的软硬件应用技术，选择性价比较高的产品，适应未来发展的要求。另一方面，采用的系统硬件设备应该已广泛安装应用，充分考虑交通管理发展需求，充分保障项目后续维护工作。 2、技术先进性和成熟性 在设计思想、系统架构、所采用的技术、选用的平台上均具有一定的先进性、前瞻性，并考虑到一定时期内的变化趋势。在充分考虑架构先进的同时，采用技术成熟、市场占有率高的产品，从而保证建成的系统具有良好的稳定性。 3、标准化 系统设计、开发、建设遵裓-公安部相关标准，并使产品标准化。 4、兼容性和易维护性 系统选用的主要软硬件设备、接口采用国家通用标准，不仅具有较好的兼容性，而且具备较好的开放性和升级扩展能力，随着未来业务的发展，便捷地扩展系统规模，最大限度地保护已有投资。 5、可靠性和安全性 系统采用所有硬件均为嵌入式一体化设备、结构采用分布式结构，系统配置灵活、布局合理，能够满足长时间稳定运行。同时系统采用DSP水印加密技术，从数据源头对数据加密，从根本上解决数
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
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