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基于速度补偿算法的激光测速传感器的设计与实现

作　者: 张以诚
导　师: 李丽宏
学　校: 太原理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 汽车测速速度补偿算法激光光幕单片机传感器
分类号: TP212.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着交通运输业的飞速发展,汽车超载现象也日益严重。目前,我国道路运输车辆超载现象极为普遍,在严重地区,几乎所有的货运车辆都存在不同程度的超载行为。车辆超限超载运输对交通安全、运输市场、车辆生产秩序及路桥基础设施造成了极大危害。有效的抑制超限超载的重要手段就是实现对车辆的计重收费,而计重收费的关键技术就是车辆的动态称重。因此研究汽车动态称重技术不仅有较高的学术价值,而且具有较大的社会价值和经济价值。汽车动态称重系统为超限运输治理工作提供了相当大的便利,但其测量精度一直是值得研究的课题。本文主要的研究工作就是提出了一种提高动态称重系统测量精度的速度补偿算法,并且按照此算法设计了一种与动态称重系统配合使用的测速传感器,它的主要作用是为动态称重系统提供车辆速度和速度补偿值,并以此来提高整个系统的测量精度。该测速传感器应用了光幕原理和单片机控制技术,它的外部感应装置主要采用了由激光发射接收部件组成的光幕,控制电路部分使用了技术成熟的AT89S52芯片。本文首先对动态称重技术的应用和发展现状做了简单的介绍,以此说明提高动态称重精度的重大意义和作用,引出了本课题的理论研究背景和现实选题意义。其次分析和提出了能够提高动态称重精度的速度补偿算法,并以此算法为理论依据设计了与动态称重系统配合使用的汽车激光测速传感器,详细介绍了该测速传感器的工作原理和功能结构。接下来根据实际需求设计制作了硬件电路,其中包括发射模块、接收模块、单片机外围控制模块、数据显示和通信模块五个部分,对测速系统硬件电路中各部分功能进行了详细的叙述,并说明了它们在该硬件电路中的工作原理和性能参数。最后对设计的测速传感器进行了系统的测试和分析。从目前对试验结果的分析来看,本文所提出的算法和设计的汽车测速传感器基本达到了设计需求。当然,汽车动态称重系统涉及到多方面、多学科的知识,目前的研究工作还有许多困难,离完全的商业化应用有较大差距,但是相信该汽车测速传感器的研究还具有更广阔的前景。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第1章. 绪论  11-19
  1.1 选题的背景与意义  11-14
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 研究意义  12-14
  1.2 相关技术的发展情况  14-17
    1.2.1 国内外研究背景  14-15
    1.2.2 国内外技术发展现状  15-17
  1.3 本文的主要内容介绍  17-19
第2章. 测速传感器的理论依据与工作原理  19-37
  2.1 测速传感器的理论依据  19-29
    2.1.1 速度大小引起的称重误差分析  19-22
    2.1.2 速度变化引起的称重误差分析  22-23
    2.1.3 测速传感器的数学模型  23-28
    2.1.4 速度补偿算法  28-29
  2.2 测速传感器工作原理  29-34
    2.2.1 组成结构  30-31
    2.2.2 测速原理  31-34
    2.2.3 测量精度分析  34
  2.3 本章小结  34-37
第3章. 测速传感器硬件电路  37-55
  3.1 激光发射接收电路  37-41
    3.1.1 激光发射管的选择  38
    3.1.2 激光接收器的选择  38-40
    3.1.3 激光发射电路  40
    3.1.4 激光接收电路  40-41
  3.2 单片机处理和控制电路  41-46
    3.2.1 中央处理器  42-44
    3.2.2 编码器  44-45
    3.2.3 数据存储器  45-46
  3.3 键盘显示电路  46-49
    3.3.1 显示电路  46-48
    3.3.2 键盘按键电路  48-49
  3.4 数据传输电路  49-52
    3.4.1 串行通信协议  49-50
    3.4.2 接口标准选择与设计  50-52
  3.5 系统电源电路  52-53
  3.6 本章小结  53-55
第4章. 测速传感器软件设计  55-69
  4.1 系统初始化  55-56
  4.2 数据处理程序  56-60
  4.3 按键处理程序  60-62
  4.4 数码显示程序  62-65
  4.5 通信程序  65-68
  4.6 本章小结  68-69
第5章. 系统测试与总结  69-75
  5.1 激光器驱动电路试验  69-70
  5.2 光电探测器接收测试实验  70-72
  5.3 测速模拟实验与结果  72-75
第6章. 结论与展望  75-77
参考文献  77-79
附录  79-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的论文  82

基于速度补偿算法的激光测速传感器的设计与实现

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