基于單片機(jī)的激光測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第卷第期年月激光技術(shù)，文章編號(hào)：（）基于單片機(jī)的激光測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)馮榮彪，王國(guó)良，駱明兒（紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院，紹興）摘要：為了研究一種精確測(cè)量公路機(jī)動(dòng)車(chē)行駛速度的新方法，避免交通管理部門(mén)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員的錯(cuò)罰和漏罰，以為控制核心、以激光二極管為傳感器，設(shè)計(jì)了一套測(cè)速系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和理論誤差分析，得到了其測(cè)速相對(duì)誤差達(dá)到數(shù)量級(jí)的結(jié)果。結(jié)果表明，這將為交通管理部門(mén)提供一種新的、精確的公路機(jī)動(dòng)車(chē)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速裝置，也可為雷達(dá)測(cè)速儀和反射式激光測(cè)速試驗(yàn)裝置等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速儀器提供一種精確的校準(zhǔn)裝置。關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù)；測(cè)速儀；單片機(jī)；高精度；誤差中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：，汛（：，），：；引言近年來(lái)，隨著

2、我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)每年以的速速系統(tǒng)，先論述了其測(cè)速原理、硬件的組成和主程序的框圖，然后進(jìn)行了誤差分析，其測(cè)速相對(duì)誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)定檢定規(guī)程要求的測(cè)速精度，因而具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。度遞增，越來(lái)越多的機(jī)動(dòng)車(chē)在道路上行駛，由此帶來(lái)了諸多交通安全隱患，其中之一就是超速行駛。因此，交通管理部門(mén)為了有效遏制因超速而引發(fā)的交通事故，在道路限速區(qū)和移動(dòng)測(cè)速中紛紛啟用了機(jī)動(dòng)車(chē)超速自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，但是機(jī)動(dòng)車(chē)超速自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是否準(zhǔn)確，機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員是否會(huì)被錯(cuò)罰，又成為了公眾和新聞媒體所關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題【。目前，交通管理部門(mén)最常用的機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速系統(tǒng)測(cè)速誤差達(dá)到舊，雖然其誤差已經(jīng)符合了（機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)走_(dá)測(cè)速儀檢定規(guī)程和機(jī)動(dòng)車(chē)超速自動(dòng)監(jiān)測(cè)系

3、統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，但是，還是需要一種精度更高的機(jī)動(dòng)車(chē)測(cè)速系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行檢定，本文中提出了一種新的激光測(cè)基金項(xiàng)目：浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督系統(tǒng)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目（）作者簡(jiǎn)介：馮榮彪（），男，工程師，主要從事機(jī)電產(chǎn)品的檢測(cè)及技術(shù)研究。：硬件設(shè)計(jì)本文中研究的激光測(cè)速系統(tǒng)如圖所示，由單園一圓一一巡冒三器三日三圈片機(jī)系統(tǒng)和兩套相同的傳感器組成，每一套傳感器由一個(gè)半導(dǎo)體激光發(fā)射器、一個(gè)激光接收器構(gòu)成。將兩個(gè)激光發(fā)射器安裝在一定距離的位置上，發(fā)出兩條相互平行的激光束。當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)通過(guò)測(cè)量區(qū)域時(shí)，先后阻擋兩只激光接收器的接收激光束，從而觸發(fā)單片機(jī)的計(jì)時(shí)開(kāi)始與結(jié)束瞪，因此，通過(guò)執(zhí)行事先燒錄在單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序就已經(jīng)精確測(cè)量到機(jī)

4、動(dòng)車(chē)通過(guò)兩激光束的時(shí)間值，然后通過(guò)執(zhí)行帶有公式的計(jì)算程序精確算出機(jī)動(dòng)車(chē)的速度，最后，單片機(jī)的顯示程序會(huì)把速度顯示在位段數(shù)碼顯示管上。收稿日期：；收到修改稿日期：激光技術(shù)年月傳感器電路設(shè)計(jì)作者研究的激光測(cè)速系統(tǒng)是選用紅外半導(dǎo)體激光器作為激光發(fā)射器，激光二極管（，）電路激光編碼調(diào)制采用集成電路（，）實(shí)現(xiàn)，在激光器的發(fā)射驅(qū)動(dòng)電源電路中，使用自動(dòng)功率控制（單片機(jī)系統(tǒng)，）電路來(lái)保證激光二輸入接口電路原理圖如圖所示，在機(jī)動(dòng)車(chē)極管輸出恒定的光功率。激光接收器選用接收紅光波段靈敏度高、響應(yīng)速度快的元件，其中包括激光接收器、放大檢波器及解調(diào)解碼輸出部分，激光接收器與檢波放大均采用電路模塊設(shè)計(jì)，解調(diào)解碼芯片的地址

5、設(shè)置和發(fā)射地址一致，激光接收器輸出與光路是否遮攔相對(duì)應(yīng)的數(shù)字電平信號(hào)。激光發(fā)射器、接收器模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。礦通過(guò)測(cè)量區(qū)域時(shí)，阻擋。激光接收器（刪）接收到激光束，驅(qū)動(dòng)管（。）輸出電壓由低變高，光電隔離器（塒）輸出電壓由高變低，觸發(fā)單片機(jī)（，）計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；接著機(jī)動(dòng)車(chē)又阻擋激光接收器（。）接收到激光束，驅(qū)動(dòng)管（捌）輸出電壓也由低變高，光電隔離器（刪）輸出電壓也由高變低，觸發(fā)單片機(jī)（。）計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束。贏磊暮舢礦惑一艘。碑廳輸出接口將的和口作為顯示接口，用程序掃描的方法進(jìn)行顯示輸出。此時(shí)，。口作為字段口，選用三極管作為。一，字位口的驅(qū)動(dòng)管。復(fù)位電路和時(shí)鐘振蕩電路系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩電路由晶振和電容，：

6、組成，電容。，：起到幫助起振的作用；電阻尺，、電容。和按鈕開(kāi)關(guān)，組成了系統(tǒng)復(fù)位電路，用于系統(tǒng)的上電復(fù)位和強(qiáng)制復(fù)位。軟件設(shè)計(jì)本測(cè)速試驗(yàn)裝置的主程序的框圖如圖所示，主要是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化、調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序和顯示子程序等。初始化主要是設(shè)置各個(gè)參量的初始值、清緩沖區(qū)，設(shè)置，外部中斷下降沿觸發(fā)有效，以及設(shè)置，。外部中斷與時(shí)鐘中斷的中斷優(yōu)第卷第期馮榮彪基于單片機(jī)的激光測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)妻墨：鍪孥譬凳三凳童妻苧墨謦磐雪蘭當(dāng)警妻！量宴的值計(jì)算出機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛速度，計(jì)算結(jié)果送顯示緩沖區(qū)。顯示子程序主要是將顯示緩沖區(qū)的值顯示在段數(shù)碼管上。中斷服務(wù)子程序由中斷子程序、，中斷子程序和中斷子程序組成，外部中斷主要是觸發(fā)計(jì)時(shí)器

7、計(jì)時(shí)開(kāi)始，。外部中斷主要是觸發(fā)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，中斷子程序主要是每溢出一次其溢出次數(shù)寄存器加，結(jié)果送數(shù)據(jù)處理子程序。實(shí)驗(yàn)及誤差分析一實(shí)驗(yàn)在環(huán)境溫度為。、濕度為的條件下，激光測(cè)速系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量出機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛速度，與此同時(shí)記錄下德國(guó)考休斯達(dá)特朗公司生產(chǎn)的型非接觸式測(cè)速儀顯示的速度，兩者數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)口，其實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表，其絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差的折線圖見(jiàn)圖和圖。一（一）（一）一（一）收器間的距離（）；是機(jī)動(dòng)車(chē)通過(guò)兩個(gè)激光接收器間。弋。的時(shí)間間隔（）；是單片機(jī)的定時(shí)器周期（）是單片機(jī)的主頻率（）；是單片機(jī)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)次數(shù)。由（）式可得測(cè)速誤差為：鄭石對(duì)去（壽畝一）（）式中，為晶振頻率，為單片機(jī)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)次數(shù)，

8、為誤差，正、負(fù)是隨機(jī)的，故取上式中第項(xiàng)為正值。產(chǎn)、誤差結(jié)果分析如表所示。廣慕，善（一）（一、望！生！竺蘭絲竺：！旦：！旦旦：?。海√m旦：旦：墜根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，機(jī)動(dòng)車(chē)行駛速度在（）時(shí)，該激光測(cè)速系統(tǒng)的測(cè)速誤差均在的數(shù)量級(jí)之內(nèi)。根據(jù)實(shí)測(cè)的比對(duì)結(jié)果，該激光測(cè)速系統(tǒng)與達(dá)特朗型非接觸式測(cè)速儀的測(cè)速最大絕對(duì)誤差為，最大相對(duì)誤差為，次測(cè)速平均絕對(duì)誤差，平均相對(duì)誤差為。誤差分析激光測(cè)速系統(tǒng)的測(cè)速計(jì)算公式為：結(jié)束語(yǔ)激光測(cè)速系統(tǒng)采用作為傳感器，實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車(chē)行駛速度的實(shí)時(shí)測(cè)量，具有精度高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性高和可全天候測(cè)速的特點(diǎn)，有效測(cè)速范圍覆蓋了機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)走_(dá)測(cè)速儀檢定規(guī)程要求的測(cè)速范圍（），和穢南（）穢了麗

9、，【】（）機(jī)動(dòng)車(chē)超速自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀“速度范圍（）”的要求，因此，將會(huì)成為一種新型交通管理的工具，既可用于公路機(jī)動(dòng)車(chē)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速，也可以作為感線圈測(cè)速系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)和傳統(tǒng)激光測(cè)速系統(tǒng)【等測(cè)速儀器選擇單片機(jī)的定時(shí)器周期為個(gè)機(jī)器周期，故了），代入（）式得：穢雨箍（）穢西蕊）（），的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速校準(zhǔn)裝置，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）式中，穢是機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛速率（）；是兩個(gè)激光接激光技術(shù)年月（上接第頁(yè)），（）：輯（參考文獻(xiàn)），（）：（，（）：（）：，。，：（），（）：（】，），（）：，。以（），。（）：（）：，：（）。，（）：，。：（），（：），（）：】（） 基于單片

10、機(jī)的激光測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次數(shù)：馮榮彪， 王國(guó)良， 駱明兒紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院,紹興,312071激光技術(shù)LASER TECHNOLOGY2010，34(50次參考文獻(xiàn)(12條1. CUI Y M,LI T,LENG J,et al.Adjustment method and device of the laser velocimeterJ.ChinaMetrology,2008(4:75-76 (in Chinese.2. CUI Y M,LI T,LENG J,et al.Calibration research of laser speed

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16、軸承異步電機(jī)因其易于弱磁、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)，成為研究最早、最多的類(lèi)型之一。當(dāng)無(wú)軸承異步電機(jī)在高速、超高速運(yùn)行時(shí)，采用普通測(cè)速儀器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量時(shí)存在較大的困難，在一定程度上影響了電機(jī)的高性能矢量控制。采用無(wú)速度傳感器技術(shù)替代普通測(cè)速儀器成為了電機(jī)高速、超高速運(yùn)行時(shí)獲得轉(zhuǎn)速信息的一條有效途徑。但目前無(wú)速度傳感器技術(shù)的研究多集中在低速情況下，電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，存在很多不確定因素將影響無(wú)速度傳感器技術(shù)的應(yīng)用。因此，本文的重點(diǎn)將集中在無(wú)軸承異步電機(jī)的無(wú)速度傳感器技術(shù)的研究。 本文闡述了無(wú)軸承異步電機(jī)的基本工作原理，并建立了無(wú)軸承異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，分析了無(wú)軸承異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，論文對(duì)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速估計(jì)器法和模型參考自適應(yīng)法這兩種無(wú)速度傳感器技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。論文推導(dǎo)了兩種方法的轉(zhuǎn)速估計(jì)算法公式，研究了兩種