用于智能交通中的汽车激光测速系统的设计

　　放大器的输入阻抗越大越好，输入阻抗越高，驱动这一放大器所需要的电流就越小；当输入阻抗非常高时，则几乎不会消耗信号电流就可以驱动这一级工作电路。由于能耗限制，低电流工作有利于降低功耗。

　　·放大倍数

　　放大倍数是由接收到的返回脉冲的能量决定的。而接收到的能量又取决于发射光的能量、大气损耗、反射面的反射特性、光斑大小、接收面的大小、光电探测器的转换效率等诸多因素。

　　根据上面3个因素，特选用美国德州仪器公司放大芯片Ua733M，它是有着微分输入和微分输出的单片放大器。它内部的串行反馈电路使它具有宽频带、低相位失真和极好的增益稳定性；射极跟随器输出使它可驱动容性负载，并且所有的极都通过电流源偏置来获得高的共模抑制比。如果没有外部元件，它可以实现10、100、400个挡位的放大。

　　通过改变连接在芯片引脚1A和1B之间电阻的大小，可实现放大倍数在10～400范围内连续变化。连接引脚1A和1B、2A和2B的差分输入连续可调放大倍数的连接图如图9所示。

　　通过对可调电阻Radj的调节，即可实现从10～400倍的放大。显然，放大倍数和输入信号的频率有很大的关系，信号的频率越高，可实现的最大放大倍数会相应地下降。但设计中的工作频率只有10kHz左右，因此对放大倍数几乎没有影响。    

 

图9、差分输入连续可调放大倍数的连接

　　②高速比较器MAX913

　　选用的高速比较器MAX913是MAXIM公司的一款高速、低耗TTL电平输出的比较器。它有着差分输入和补偿输出，极小的传输延时(10ns)，极低的供电电流和宽的共模输入范围(包括负向)，因而使MAX913成为低功耗、高速、单5V(或±5V)应用的理想选择。如V/F转换、开关调节等。

　　MAX913的输出在整个线性区保持稳定，这一特性消除了在使用低速输入信号驱动时高速比较器不稳定这一常见的问题。

　　一个比较器可以认为有2个部分：一个输入放大器与一个逻辑接口。这个输入放大器是完全的微分输入，常温下输入偏移电压小于2.0mV。并且，MAX913极小的传输延时(一般为10ns)，保证它具有极快的处理速度。MAX913的典型的连接电路如图10所示。图中，IN+是需要比较的电压信号输入，利用IN-的电位调节比较电平，其调节范围为-5V～Vcc。                              

 

图10、MAX913的典型的连接电路

　　比较器的上升沿和下降沿在常温时，可以有5mV的过载驱动能力，此时MAX913的最高时钟和信号速率为70MHz；在有20mV的过载驱动下，器件的最大传播延时为12ns，并且时钟和信号速率为85MHz。

　　对于高精度的计数，信噪比是必须要考虑的问题，高速比较器的作用就在于此。利用比较器需设定比较电平，而比较电平主要的参考是噪声信号的电压幅度，比较电平应高于噪声信号的电压幅度值而低于信号的电压电平。比较电平(门限)的设定要尽量小一点，这样可降低系统的功耗，但太小会滤除不了噪声，太大又会提取不出激光信号。由于噪声信号的强度和实际的背景光的强度有密切的关系，因背景光的强度越高，噪声电平越高。在经过比较滤波后，噪声得到了最大限度的抑制，背景光基本滤除。一般，通过设置门限来进行初步识别。但如何设置门限值，对于提取正确信号有着极大的影响。通常，在设置门限后，认为高于门限的值，都有可能为激光的回波信号。

　　③单片机STC89C51的应用

　　单片机在实际中应用非常广泛，设计使用单片机，通过串口用来传输数据。选择的单片机STC89C51可以使用串口下载程序，不用买比较贵的编译器而降低了成本，另外它的保密性也非常好。

　　STC89C51系列单片机片上有UART用于串行通信；有两个SBUF，一个用作发送缓冲器，一个用作接收缓冲器。在完成串口的初始化后，只要将数据送入发送SBUF，即可按设定好的波特率将数据发送出去，而在接收到数据后，可以从接收SBUF中读到接收到的数据。

　　(4)计算机接口模块芯片选择

　　由图 的计算机接口模块中可看出，主要是MAX232芯片。这是由于接收模块中的单片机STC89C51需要和PC机进行串口通讯。因为电脑串口RS232电平是-10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0 +5v，显然两者之间必须进行电平转换。而这个电平转换的接口模块，采用了专用芯片MAX232。

　　MAX232是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件是双通道RS232线性驱动/接收器，即

　　包含2个驱动器、2个接收器和一个电压发生器电路，以提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。

　　5、结束语

　　上面详细介绍了用于智能交通中的汽车激光测速系统的设计，硬件电路的组成，主要芯片的选择等，可供智能交通与电子警察技术人员研发及管理人员选用参考。

　　实践证明，所设计的汽车激光测速系统，不仅技术先进、测速精度高、性价比高，且结构简单，使用灵活方便，实用性强，不久将会获得广泛的应用。
 

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