【文章內(nèi)容簡介】 輸。線速度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單可靠，不用外加電源穩(wěn)壓器，頻率響應(yīng)好，輸出靈敏度高，測量范圍大，抗干擾力強等優(yōu)點。轉(zhuǎn)速度傳感器是將物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器，屬于間接式測量裝置。按信號形式的不同，轉(zhuǎn)速傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。前者的輸出信號值是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù)，后者的輸出信號頻率與轉(zhuǎn)速成正比。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式等。在實際測量中要測量車輪的轉(zhuǎn)速，要輸出方波信號，不加電源穩(wěn)壓器，由此選擇轉(zhuǎn)速度傳感器。在測速傳感器中，旋轉(zhuǎn)運動速度測量較多，而且直線運動速度也經(jīng)常通過旋轉(zhuǎn)速度間接測量。目前廣泛使用的測速傳感器是直流測速發(fā)電機，可以將旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)變成電信號。測速機要求輸出電壓與轉(zhuǎn)速間保持線性關(guān)系，并要求輸出電壓陡度大，時間及溫度穩(wěn)定性好。測速機一般可分為直流式和交流式兩種。直流式測速機的勵磁方式可分為他勵式和永磁式兩種，電樞結(jié)構(gòu)有帶槽的、空心的、盤式印刷電路等形式，其中帶槽式最為常用。其中，由于磁電式傳感器具有易于計算等特點，故我們選擇了磁電式傳感器。磁電式傳感器有時也稱作感應(yīng)式傳感器，也稱電動式傳感器。它把被測物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動勢，是一種機電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍（一般為101000Hz），適用于振動、轉(zhuǎn)速、扭矩等測量。按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動圈式傳感器和磁阻式傳感器。 磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，磁路中的工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。其運動部件可以使線圈（動圈式），也可以是磁鐵（動鐵式），動圈式和動鐵式的工作原理都是完全相同的。當(dāng)殼體隨被測振動體一起振動時，當(dāng)振動頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率）時，運動部件慣性 很大，來不及隨振動體一起振動，近乎靜止不動，振動能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈的相對運動速度接近振動體振動速度，磁鐵與線圈的相對運動切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。線圈相對磁場運動的速度v或角速度ω表示，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 e=NBLv e=NBLSω 式中，N表示線圈在工作磁場中的匝數(shù)；L表示每匝線圈的平均長度；B表示線圈所在磁場的磁感應(yīng)強度；S表示每匝線圈的平均截面積。 在傳感器中當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，B、L、N、S均為定值，感應(yīng)電動勢e與線圈相對磁場的運動速度（v或ω）成正比，所以這類傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測量線速度或角速度。如果在其測量電路中接入積分電路或微分電路，那么還可以用來測量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器只適用于動態(tài)測量。變磁通式又稱（變）磁阻式或變氣隙式，常用來測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。線圈和磁鐵靜止不動，測量齒輪（導(dǎo)磁材料制成）每轉(zhuǎn)過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化頻率等于測量齒輪1上齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積。圖31 車速傳感器結(jié)構(gòu)車速傳感器由一個舌簧開關(guān)盒一個帶有4對磁極的塑料環(huán)構(gòu)成，如圖31所示。后者安裝在變速器左輸出軸上，與軸一同旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場。舌簧開關(guān)管安裝在靠近塑料環(huán)的變速器殼體上，它是在一個玻璃管內(nèi)裝有2個細(xì)長的觸頭構(gòu)成的開關(guān)元件，其觸頭由磁性材料制成。舌簧開關(guān)管與塑料環(huán)間具有很小的間隙，當(dāng)塑料環(huán)旋轉(zhuǎn)時，舌簧開關(guān)管內(nèi)觸點接近塑料極時閉合，離開塑料極時斷開，由此得到與汽車行駛速度相對應(yīng)的方波信號,如圖32所示。 電壓U/V 時間t/ms 100 200 300 400 500圖32 汽車車速信號圖形汽車超速報警器的工作原理：汽車在行駛過程中，車輪每轉(zhuǎn)一圈，車速傳感器產(chǎn)生8個脈沖。對已知車型可知其車輪直徑為D，例如規(guī)格為185/70R14的輪胎，185表示輪胎兩邊側(cè)面之間的寬度為185mm，70代表輪胎高/寬比為70，14表示輪胎直徑為14英尺，R代表單詞RADIAL，表示子午輪胎。據(jù)此可計算出輪胎直徑D=2+14=根據(jù)汽車的速度，可計算車輪在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)：n=V/πD。產(chǎn)生脈沖數(shù)f0=8n。若ff0，則車速報警器發(fā)出聲光報警；反之，車速報警器將執(zhí)行下一個比較任務(wù)。本系統(tǒng)采用MCS51系列的8051單片機作為控制核心[1]。MCS51系列單片機是美國Intel公司于1980年推出的一種8位單片機系列。8051的片內(nèi)程序存儲器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去。8051抗干擾性好，適用于惡劣環(huán)境的場合。8051CPU的工作頻率采用12MHZ，方便系統(tǒng)對速度傳感器的計數(shù)脈沖進(jìn)行快速的處理。8051的輸入，輸出引腳具有32根I/O線?？梢赃B接存儲器、LED顯示器、速度傳感器等各種外部器件。8051具有低功耗和低電壓工作模式的特點，可以利用電池對系統(tǒng)供電。但8051內(nèi)部只有256B的數(shù)據(jù)存儲器，系統(tǒng)可以外接RAM芯片以滿足系統(tǒng)的需求[2]。圖33 8051單片機引腳圖8051單片機引腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每腳可接收8TTL門電流。當(dāng)P1的管腳第一次寫入1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管教寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫入1是，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管教被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帯內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入后，他們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口也可作為輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表31所示：表31 單片機各管腳功能口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1 (外部中斷1) T0 (計時器0外部輸入)