检测与转换技术作业
课题：汽车车速表的检测
学号：B12040829
姓名：刘潇洒
汽车车速表的检测是汽车安全性能检测中的一个重要项目，为了安全行车，驾驶员必须按照车速表来控制车速。为此车速本身一定要准确可靠。再次，设计一种测量车速表的系统，能完成车速表的测量，从而用来分析汽车的制动性能。现将设计报告分为以下几部分，绪论，技术指标及方案论证，硬件部分，软件部分。
检测原理：
检测装置是用单片机（MCS-51）采集和处理数据的，然后通过七段数码管和指示灯显示测量结果。具有显示直观，易操作的优点。
具体的工作原理：首先由光点头感应出的信号，判断被测量的汽车是否到达指定的位置。如果没有到达，则整个装置一直处于等待状态。如果汽车到达指定的位置并停好，那么监测系统开始工作。开始进行检测。由霍尔传感器测转速并发出脉冲。由于传感器的输出信号太弱，所以必须先经过放大部分。由于传感器发出的是正弦波，所以还必须经过整形。经过放大1000倍后整形变成标准脉冲数字量，然后由软件来完成对数据的处理。结果通过显示部分显示出来。判断合格后由指示灯显示。在整个的电气部分涉及到几个开关的控制。如汽车的到来与否，举升器的升降控制等。这些开关量都能通过软件编程，延时加以控制。并用光电耦合与外界高压部分隔离。起到减少干扰的效果。只要上述硬件搭配正确，软件编程满足时序，完全能得到预期的效果。本方案能完成如下的功能：
1） 对载重1.5t 以下的汽车可以进行速度检测。
2） 能测量0-120km/h的速度，并显示。
3） 可测量车速范围为0-120km/h5%，完全能满足系统的要求。
通过数码管显示测出的速度，由发光二极管（指示灯）显示速度误差是否在合格范围之内。
检测系统框图：
1： 传感器的选择
一 常用车用转速传感器
主要有电磁感应式轮速传感器和霍尔式轮式传感器。
汽车电控防抱死制动系统中使用的轮速传感器，大多数为前说电磁感应式轮速传感器。这种传感器的主要特点是：
（1） 随着轮速的变化，输出信号的幅值是变化的，在规定的轮速范围内一般从1V 变化到15V 。如车速再慢，输出信号幅值就小于1V 就无法检测了。
（2）频率响应不高，当转速达到较高速度时，传感器的频率响应不敏感，容易产生错信号。
（3） 抗电磁干扰能力差，由于信号输出幅值不同，在幅值输出较小时，抗干扰能力差。而汽车又是一个电磁干扰源较多设备，所以抗电磁干扰能力又是一个重要的指标。
二 霍尔轮速传感器
霍尔轮速传感器是一种主动式轮速传感器，它克服了电磁感应式轮速传感器的缺点，而具有下列优点：
（1） 输出信号幅值不变，汽车在工作电压为12V 时，输出幅值保持在11.5-12V 不变，车速再慢甚至到“0”，幅值都不变。
（2） 频率响应高，响应频率可达20KHZ 用于ABS 系统中，可检测到1000 km/h速度的信号，可满足使用的要求。
（3） 抗电磁干扰能力强，由于输出信号在整个轮速范围内不变，而且幅值较高，所以抗电磁干扰能力很强。
2 ：放大部分
传感器的输出只有毫伏级电压，这样的信号必须有处理电路进行放大才能输入处理器。另外霍尔传感器的输出为近似的正弦波，需要调整成标准的脉冲信号，所以这部分兼具放大和整形的作用。
一 放大器的设计要求
放大器的设计要求由单片机（8031）的T0决定，因为放大后的信号直接进入计数器T0.
(1)由于霍尔元件传感器输出mv 级正弦波，要经过放大为v 级的电压，因此明显的增益要求为1000倍。
(2)信号为单端信号，故前一级op07的正端接地。
二 放大芯片op07的介绍
这种放大器的主要特征是增益和共模抑制比很高（一般为100db ）而其失调电压和失调电流，温漂以及噪声又很小，为一种具有低失调电压，低失调电流和低漂移的超低失调运算放大器，其广泛的应用和稳定积分精密加法，比较，阈值电压检测，微弱信号精确放大等场合，是一种通用性极强的运算放大器。Op07电源电压范围为±3-±18, 输入电压范围为0—±14V
3 中央处理单元CPU （8031）
8031的运算和处理能力为8位二进制数码，故称为8位CPU 。8031内部无程序存储器。具有128个字节的数据存储单元，在它的芯片内部，包括以下部件（及功能）。
振荡器和时钟电路。
32条借口口线。
2个16位定时器/计数器。
1个全双工串行接口。
128字节内部RAM 和21个特殊功能寄存器。
8031具有以下特点 ：
（1） 集成度高。在芯片中除中央处理器外，还有存储器，I/O接口电路，定时 器/计数器等部件，因此集成度高，在几至几十平方毫米的芯片上可制作上万个晶体管电路。
（2） 结构经济，可靠性高。把各功能部件集成在一块芯片上，采用内部总线结 构，减少了多片机中各芯片的连线，大大提高了单片机的抗干扰能力。另外，单片机超小型化，结构紧凑，体积小，对于磁场环境易于采取屏蔽措施，因而抗干扰能力强，可靠性高。适于在一些恶劣环境中工作。 （3） 数据处理能力强，速度快。单片机除了具有一般微机处理器的数据处理能
力外，在指令系统中，增加了除法指令以及布尔处理机功能，提高了数据处理能力。同时，由于中央处理器与存储器在同一芯片上，因而减少了多片之间数据传送所需时间。
（4） 功耗小，成本低。数据传送路径短，所需功耗小；内部采用准静态RAM 结构与动态RAM 相似，但不需要刷新，可是功耗下降。
4 ：存储器的扩展
单片机内部虽然设置了一定容量的存储器，但是这种存储器一般容量很小，远远不能满足实际需求，因此需要从外部扩展。 一 程序存储器的扩展
8031内部无ROM ，必须扩展程序存储器，用扩展程序存储器的器件是EPROM,EEPROM. 二 数据存储器的扩展
8031单片机内部有128个字节RAM 寄存器。CPU 对内部的RAM 具有丰富的操作指令。但用于实际数据采集和处理时，仅靠片内提供的128个字节的数据是远远不够的，在这种情况下，可以用MCS-51的扩展功能，扩展外部数据存储器。 5： 显示部分
为了有效的直观的判断汽车车速表是不是合格，很有必要在系统中设置显示部分，在本系统中，采用显示方式来判断车速表是不是合乎要求。
（1） 用BCD 拨盘直接显示车速表当前指示速度。
（2） 用七段BCD 数码管直接显示所测的实际速度的大小。
（3） 用报警灯显示车速表是不是合格。
考虑到系统实际需要和经济性，用键盘输入的当前车速表显示速度为较低且不含小数部分，故选用单片BCD 拨盘显示。当车速表不合格，使用报警灯显示，
简易直观。
6： 开关量的接口
所谓开关信号，是指来自开关器件或者CPU 输出，一个开关信号需要一位二进制数就可以表示其两个状态（开或关）。开关量的输入与输出，从原理上讲十分简单。CPU 只要通过输入信息分析是“0”还是“1”即可知道所设开关是开还是关。同时只需输出“0”或者“1”，就可以控制末执行机构。但是由于工业现场存在着电，磁，震动等各种干扰因素，所以在借口电路中需要增加各种缓冲，驱动与隔离措施，并且相应使用不同的元器件。
在本系统中，用到开关量主要有以下几个
（1） 判断汽车到来没有。
（2） 控制举升器的上升与下降。
光电耦合开关
将发光二极管与光敏晶体管或光敏电阻封在一起即可构成光电耦合开关，又叫最佳隔离开关。这种开关由于采用光电转化方式进行信号转换，所以速度和工作效率属于中等，但是其控制端与信号通道的隔离较好，耐高压。由于利用晶体管的导通和截止来实现开关的通与断，因此也存在残留失调电压和单向导电情况，如果以光敏电阻代替光敏三极管，则可实现双向传递，但是光敏电阻的阻值分散性大，反应速度也较低，因此这类开关多要求采用隔离情况较好的但传输精度不高的场合，也常用于输出通道中需要通道隔离的场合。
光电耦合器的结构见图：