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1、 还要做演示报告 2020 4 4 1 第十一组 小型地面测速模拟装置 2020 4 4 2 1 设计过程 3 6周 学习单片机开发板相关知识并进行实践使用 7 8周 构思如何完成测速显示功能及如何使用光电传感器产生输入信号以及外部电路的初步设想 9周 模拟编程 用按键模拟光电传感器产生输入的信号进行 测速 实验 思考完善功能并进行模拟 例如双向测速及超速报警 这一过程主要实现了单片机模拟感应计时与计算速度并成功稳定输出到LCD段式液晶显示屏上的主要功能 另外根据要求与实际情况 经过较长时间的编程与模拟 完善并稳定模拟出了双向测速的功能 增加超过250Km h的速度后的报警功能 2020 4
2、4 3 1 设计过程 10 11周 外部电路 搜集元器件 搭建外部电路并进行实践测试试验 以便进一步完善不足之处 测试完成后将外部电路固定焊接到电路板上 最后进行后期的完善与改进 这一阶段将上一阶段的模拟实验实践化 通过试验把硬件检测基本平台在面包板上搭建出来并进行实验 然后通过相关同学的协助把电路固定焊接到了实验板上 由此完成了外部电路这第二大步 12周 撰写总结报告 准备演示报告 完善设计功能 2020 4 4 4 利用光电对射开关对物体 模拟火车 进行检测 若有物体挡住光电对射开关则将高电平输入单片机内进行相应响应 从而通过单片机内程序的运行计算操作后得出相对应的物体速度进而显示在LCD
3、段式液晶显示屏上 超速则进行相应报警等 2 设计方案 2020 4 4 5 2 设计方案 单片机测速程序 2020 4 4 6 2 设计方案 外部电路原理图如下 分析 如图所示 图中两个光电对射开关的红外发射管端分别通过限流电阻接电源VCC和接地 红外接收管两端也通过限流电阻接到VCC和接地 没有物体遮挡时红外接收管导通 IO1及IO2口输出低电平 有物体遮挡时红外接收管不导通 IO1和IO2口输出高电平 电平信号通过两个接口输入单片机P2 0和P2 1端口 接地及接电源VCC也通过引线接入单片机的VCC及GND端口 2020 4 4 7 3 实验报告 程序调试 在模拟实验中 经过程序的许多次
4、调试由最初的根本不能进行计时测速和显示 到能够测试出基本的速度 然后为了实现双向测速功能又是进行了长时间的思考以及更多次的尝试和编程模拟 最终也还是成功实现了基本的双向测速功能 然后紧接着面临的问题就是测试精度和准确度 这里要指出的是我自己想出来的提高测速准确度的办法 在程序中推导出来的有一段测速代码 单位Km h 是speed distance t 10 3600 1000 刚开始被本人简化speed distance t 3600 可想而知由于变量类型为int型 故取整之后得出的数据精度是很差的 于是经过思考后我把该表达式改成了speed distance 3600 t 这样一来先乘后除取
5、整之后得出的speed数据依然是比较精确的 而后为了提升测试精度 我把计时循环由0 1秒改成了0 01秒 故上表达式变成了speed diatance 36000 t 这样以来测试精度就提高了一个数量级 只不过显示出速度是要在speed这个整数中加一个小数点使之显示为带有一位小数 2020 4 4 8 3 实验报告 speed distance t 1000 10 3600 1000 精度问题 上式如何化简 2020 4 4 9 3 实验报告 准确度问题 编写一个测试函数 通过改变计时时间间隔 0 144秒 1秒 7 2秒三种情况 通过程序计算出所对应的速度 对比理论上应该得出的速度即可得知所
6、测试计算得出的速度准确与否 结果 模拟经过时间为0 1秒时所测速度为251 7km h 理论上应为250km h 为1秒时所测速度为36 0km h 理论上应为36 0km h 为10秒时所测速度为3 6km h 理论上应为3 6km h 初步得出测试速度在范围5 250km h范围内粗略达到要求 只不过测的速度越快准确度相对越差 2020 4 4 10 3 实验报告 结合硬件实现功能 初步搭建起外部电路连接到单片机给入信号后这一整体是不能实现任何功能的 又是经过较长时间的思考与实验 发现原因在于模拟试验时按下按键输入的信号是低电平 平时输入的是高电平 而硬件部分的光电对射开关平时输入的是低电
7、平 检测到物体时输入的是高电平 与模拟试验刚好相反 于是 经过程序中触发沿和控制电平的修改后 也能基本实现和模拟测速一样的功能了 这里要提出的一个小小的不足之处是 为了实现双向测速功能 由于水平原因只能采取下降触发沿触发计时和高电平停止计时的办法 而且显示出速度后有个短暂的延时 这样一来就导致了物体完全经过第一个光电对射开关后才开始计时 而刚到达第二个光电对射开关是就停止计时 总的来说就是被测物体本身长度越长则所测出的速度准确度越低 另外就是要测量多个物体的速度时两个相邻物体经过测速点的时间必须有一定的间隔 这些都是需要进一步完善的地方 2020 4 4 11 3 实验报告 实验结果 经过调试
8、 实验能够测试双向物体移动的速度 测速范围大于设计要求的5 250Km h 测度精度为约0 1Km h 超过250Km h时自动报警 更多设计功能等有待进一步完善 2020 4 4 12 3 实验报告 特点双向测速精度较高超速报警简练易用 2020 4 4 13 4 成本计算 本次设计本着节约的原则 单片机部分刚好能够利用学校发的 实验开发平台 电路元器件尽量利用以往剩余的元器件和在学校实验室能够找到的元器件和焊接工具等 两人前往电子元器件市场调查采购电子元器件两次 共计花费约2 元 2020 4 4 14 收获与体会 收获 对单片机编程能力有了很大的提升 对自己的逻辑思维能力等有很大的锻炼 对电子电路的搭建有了进一步了解和一定的实践能力的锻炼 对传感器的使用有了初步的认识 团队合作和安排处理事务的方面也有相应的提升 体会 做任何事都没想象中的那么复杂 万事开头难 只要肯开始 后面的问题都可以慢慢解决 2020 4 4 15 谢谢 2020 4 4 16
