实验技术与信号采集分析

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1、考试科目：实验技术与信号采集分析题冃：出租车计价器的信号采集和控制出租车计价器的信号采集和控制0、设计意义及目的出租车计价器是顾客与出租车司机双方的交易衡量标准，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车屮最重要的计量工具。具有良好性能的计价器无论是对广人出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。现在已经使用的出租车计价器是用8位单片机实现的，而16位单片机集成度更高，抗干扰能力更强,所以提出了用16位单片机为核心的岀租车计价器的研制。在里程信号的采集屮提岀了使用更加精确、廉价、实用的霍尔式传感器。1出租车计价器设计原理、元

2、器件组成出租车计价器通过传感器与行驶车辆的车轮连接，传感器测岀与车轮转数成比例的脉冲数，根据脉冲数可以计算出里程,而出租车的营运金额是营运里程与价格的函数（等候时间一般折算成一定比例的里程来计算）。I©图1是出租车计价器的基本组成原理图。—税控存储器非易失杵存储器复位保护显示器图1出租车计价器的基木组成原理图3出租车计价器硬件组成出租车计价器主要有MCS-51单片机、里程传感器模块、数据显示模块、掉屯存储模块及按键等组成。出租车计数器硬件实现过程如图2o如图2出租车计数器硬件实现过程3.1MCS-51单片机选用本电路的

3、核心部件使用AT89C51单片机⑴。AT89C51D单片机如图3,此芯片是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，具有丰富的内部资源:4kB闪存、12813RAM、32根1/0口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25〜5.50V的电压工作范围和0〜24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。另一主要部件是DAC0832,此芯片是8位分辨率D/A转换集成芯片，与处理器完全兼容，其价格低廉，接口简单,转换控制容易等优点，因此在单片机应用系统中得

4、到了广泛的应用。KA324是四路独立的集成差分放大器。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPD(RXD)P3.0(TXD)P3.1(IHT0)P3,2(IHTf)P3.3(T0)P3.4(T1)P3.5(WR)P3.6CRD}P3.7XTAL2XTAL1Vss202345678910111213141516181989C5140393837363533323130292827262524232221VccP0.0(AD0)P0.1(ADI)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.

5、4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)EA/Vppale/pkogPSEMP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(*13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)图3AT89C51D单片机3.2里程信号的采集设计原理出租车中需要一个能准确获得车轮转动即路程计量信号的装置，以得到标准的脉冲信号送入单片机的定时/计数器T1即P3.5引脚，利用单片机的T1的计数功能完成100次的计数后产生一个中断来完成路程的测屋。为了使行车数据的精确度和稳定性做

6、到很高，本系统在信号采集元件上使用霍尔传感器⑵。霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点。图4给出了一些霍尔式位移传感器的工作原理图。图(a)是磁场强度相同的两块永久磁铁，同极性相对地放置，霍尔元件处在两块磁铁的中间。由于磁铁中间的磁感应强度B二0,因此霍尔元件输出的霍尔电势UH也等于零，此时位移Ax二0。若霍尔元件在两磁铁中产生相对位移，霍尔元件感受到的磁感应强度也随之改变，这时UH不为零，其量值大小反映出霍尔元件与磁铁之间相对位置的变化量。(b)所示是一种结构简单的霍尔位移传感器，曲一块永久磁铁组成磁

7、路的传感器，在Ax=0时，霍尔电压不会等于零。图(c)是一个由两个结构相同的磁路组成的霍尔式位移传感器，为了获得较好的线性分布，在磁极端面装有极靴，霍尔元件调整好初始位置时，可以使霍尔电压UII二0由此可知图Q)结构的传感器，其动态范闌可达5mm,分辨率为0.001mm。图(b)和图(c)这两种传感器灵敏度很高，但它所能检测的位移屋较小，适合于微位移屋及振动的测屋編尔元件(a)榦元件後尔元件(b)(c)图4霍尔式位移传感器的丁•作原理图所以大多霍尔式转速传感器是根据图(a)结构原理设计制作的，•其使用磁性转盘的输入轴与

8、被测转轴相连，当被测转轴转动时，磁性转盘随Z转动，固定在磁性转盘附近的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。磁性转盘上小磁铁数目的多少决定了传感器测量转速的分辨率。图5是几种不同结构的霍尔式转速传感器2(d>1—输入轴：2—转盘：3—小磁铁：4—霍尔传感器图5儿种霍尔转