【正文】 長　沙　學　院CHANGSHA UNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計（論文）資料設(shè)計（論文）題目： 基于AT89S52單片機的 光電開關(guān)測速系統(tǒng)設(shè)計 系　　　　部： 電子與通信工程系 專 業(yè)： 應用物理學 學 生 姓 名： 朱思 班 級： 一 班 學號 2006041109 指導教師姓名： 劉安玲 職稱 教 授 袁 媛 職稱 助 教 最終評定成績 長沙學院教務處二○○七年十月制目 錄第一部分 設(shè)計說明書一、設(shè)計說明書第二部分 外文資料翻譯一、外文資料原文二、外文資料翻譯第三部分 過程管理資料一、 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務書二、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告三、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告四、 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師評閱表五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱表六、 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯評審表2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）資料第一部分 設(shè)計說明書　　（2010屆）本科生畢業(yè)設(shè)計說明書基于AT89S52單片機的光電開關(guān)測速系統(tǒng)設(shè)計系 部： 電子與通信工程系 專 業(yè)： 應用物理學 學 生 姓 名： 朱思 班 級： 一班 學號 2006041109 指導教師姓名： 劉安玲 職稱 教授 袁 媛 職稱 助教 最終評定成績 2010年 5月 長沙學院本科生畢業(yè)設(shè)計基于AT89S52單片機的光電開關(guān)測速系統(tǒng)設(shè)計系 （部）： 電子與通信工程系專 業(yè)： 應 用 物 理 學 號： 2006041109 學生姓名： 朱思 指導教師： 劉安玲 教 授 袁媛 助 教2010年5月 長沙學院畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要 轉(zhuǎn)速是各類電機運行過程中的一個重要監(jiān)測量，目前國內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)速測量方法有離心式轉(zhuǎn)速表測速法、閃光測速法、光電碼盤測速法和霍爾元件測速法等。通過對現(xiàn)行電機測速方法的研究發(fā)現(xiàn)離心式轉(zhuǎn)速表由于要直接與電機轉(zhuǎn)軸連接，且測速儀為電機的負載，電機功耗較大，甚至有些電機根本帶不動轉(zhuǎn)速表，所以在電機的測速中使用受到限制。本文介紹了一種基于AT89S52單片機的光電開關(guān)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計。系統(tǒng)采用對射式光電開關(guān)產(chǎn)生與齒輪相對應的脈沖信號，使用AT89S52單片機采樣脈沖信號并計算每分鐘內(nèi)脈沖信號的數(shù)目，即電機對應的轉(zhuǎn)速值，最終系統(tǒng)通過數(shù)碼管實時顯示電機的轉(zhuǎn)速值。經(jīng)過仿真測試和軟硬件系統(tǒng)的搭建，本系統(tǒng)滿足設(shè)計要求，且結(jié)構(gòu)簡單、實用。系統(tǒng)在降低測速器成本，提高測速穩(wěn)定性及可靠性等方面有一定價值，具有廣泛的應用前景。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)速測量，單片機，光電開關(guān) V 長沙學院畢業(yè)設(shè)計（論文）ABSTRACT Rotational Speed is an important parameter for motor. Nowadays, the centrifugal tachometer, flashlight，opticalelectrical encoder, Hall sensor are used in revmeasuring. Through the research into the existing measuring methods, it is found that the micromotors consumpts too much power and even some of them can not run the tachometer by using the centrifugal tachometer which attached to the motor directly. So it is limited in the use of revmeasuring of motor.A photoelectric switch speed measuring system which based on the MCU of AT89S52 was designed in this paper. The oppositetype photoelectric switches were used to generate pulse signal corresponding to the gears. The AT89S52 was used to sample the pulse signal and calculate the amount of the pulse signal per minute which is the value of the motor speed. The value of the motor will be displayed realtime by numerical code tubes. Through the simulation test, the hardware and the software implementing, the system meets the design demands. It39。s simple and practical. It will have a broad prospects because of reducing the cost of the speed detector and improving the stability and reliability of measurement .Keywords: Speed Measurement ,SCM,Photoelectric switch 目錄摘 要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 課題背景 1 國內(nèi)外發(fā)展情況 1 系統(tǒng)研究的內(nèi)容及其組成 2第2章 系統(tǒng)設(shè)計原理 4 AT89S52單片機介紹 4 主要性能 4 引腳功能 5 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 7 定時/計數(shù)器的控制 7 9 光電傳感器 9 9 光電開關(guān)的分類 10 光電開關(guān)的特點 10 LED顯示接口技術(shù) 11 LED顯示器的結(jié)構(gòu) 11 12第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 14 測速信號采集及其處理 14 轉(zhuǎn)速測量原理 14 檢測裝置安裝 15 信號處理電路 15 單片機處理電路設(shè)計 16 時鐘電路 17 復位電路 17 定時與計數(shù)設(shè)計 18 顯示部分 19第4章 軟件設(shè)計 21 語言的選用 21 程序設(shè)計流程圖 21 原程序代碼 24第5章 系統(tǒng)仿真與電路實現(xiàn) 28 系統(tǒng)仿真 28 程序編譯 28 電路仿真 28 電路實現(xiàn) 29結(jié) 論 31參考文獻 32致 謝 33 長沙學院畢業(yè)設(shè)計（論文）第1章 緒論 課題背景 電機作為一種量大面廣的產(chǎn)品，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個行業(yè)中。而電機的生產(chǎn)王國正在由日本轉(zhuǎn)移到中國，尤其是浙江溫州和廣東珠三角地區(qū)。廣東省佛山市順德區(qū)就有大大小小的電機生產(chǎn)廠家上百家，每年生產(chǎn)上億臺電機，同時順德有許多家電生產(chǎn)廠家，家電中也要大量用到電機，不管是電機生產(chǎn)廠家，還是將電機作為它們的產(chǎn)品中的零部件的廠家，要將它們的產(chǎn)品打到國際市場上，迫切需要IS09002認證，IS09002要求生產(chǎn)產(chǎn)品所用的零部件以及最終的產(chǎn)品都要經(jīng)過本單位的質(zhì)量檢測，也就是說，在順德，每年要檢測幾億個電機，對電機的測試儀的需求非常迫切。電機測試的參數(shù)主要有：效率、功率因數(shù)、定子輸入電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等，本課題主要研究轉(zhuǎn)速的測量。 國內(nèi)外發(fā)展情況轉(zhuǎn)速是各類電機運行中的一個重要物理量，如何準確、快速而又方便地測量電機轉(zhuǎn)速，極為重要。目前國內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)速測量方法有離心式轉(zhuǎn)速表測速法、測速發(fā)電機測速法、閃光測速法、光電碼盤測速法和霍爾元件測速法[1]。(1)離心式轉(zhuǎn)速表測速法離心式轉(zhuǎn)速表是利用離心原理制成的測速儀表，可以直接讀出轉(zhuǎn)速。測轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速表的端頭要插入電機轉(zhuǎn)軸的中心孔內(nèi)，插入前，應注意清除中心孔中的油污，并使轉(zhuǎn)速表的軸與電機的軸保持同心，不可上下左右偏斜，否則易將表軸扭壞，并影響準確讀數(shù)，而且轉(zhuǎn)速表要間歇使用，以減少磨損和發(fā)熱。如果要改變量程，還要將轉(zhuǎn)速表取出停轉(zhuǎn)后再改變量程[2]。(2) 測速發(fā)電機測速法測速發(fā)電機測轉(zhuǎn)速時，測速發(fā)電機連接到被測電機的軸端，將被測電機的機械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號輸出E=CeFn，在輸出端接一個刻度以轉(zhuǎn)速為單位的電壓表，即可讀出轉(zhuǎn)速[3]。(3) 閃光測速法閃光測速法是利用可調(diào)脈沖頻率的專用電源施加于閃光燈上，將閃光燈的燈光照到電機轉(zhuǎn)動部分(可在電機端軸上粘貼一張標記紙片)，當調(diào)整脈沖頻率使黑色扇形片靜止不動時，此時脈沖的頻率是與電機轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速是同步的[4]。若脈沖頻率為f，則電機的轉(zhuǎn)速為n=60f(r／min) [5]。(4) 光電碼盤測速法光電碼盤測速法是通過測出轉(zhuǎn)速信號的頻率或周期來測量電機轉(zhuǎn)速的一種無接觸測速法。光電碼盤安裝在轉(zhuǎn)子端軸上，隨著電機的轉(zhuǎn)動，光電碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動，如果有一個固定光源照射在碼盤上，則可利用光敏元件來接收到的光的次數(shù)就是碼盤的編碼數(shù)[6]。若編碼數(shù)為60，測量時間為t，測量到的脈沖數(shù)為N，則n=N/t。(5) 霍爾元件測速法霍爾元件測速法是利用霍爾開關(guān)元件測轉(zhuǎn)速的。霍爾開關(guān)元件內(nèi)含穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生器、放大器、施密特觸發(fā)器和輸出電路。輸出電平與TTL電平兼容，在電機轉(zhuǎn)軸上裝一個圓盤，圓盤上裝若干對小磁鋼，小磁鋼越多，分辨率越高，霍爾開關(guān)固定在小磁鋼附近，當電機轉(zhuǎn)動時，每當一個小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾開關(guān)，霍爾開關(guān)便輸出一個脈沖，計算出單位時間的脈沖數(shù)，即可確定旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。在這五種測速方法中，離心式轉(zhuǎn)速表測速法和測速發(fā)電機測速法所用的都是現(xiàn)成的測速儀表，容易得到。但轉(zhuǎn)速表或測速機都要與電機同軸連接，一方面增加了電機機組安裝難度，另一方面有些微電機功率很小，轉(zhuǎn)速表或測速機消耗的功率占了微電機大部分，更有甚者微電機甚至拖不動這些儀表，所以對微特電機的測速，這二種方法不適用?；魻栐y速法和光電碼盤測速法的測速方法基本類似，都是在轉(zhuǎn)軸上裝一個很輕巧的傳感器，將電機的轉(zhuǎn)動信號通過磁(霍爾元件)或光(光電碼盤)轉(zhuǎn)換為電脈沖，從而通過計算電脈沖的個數(shù)來測速。閃光測速法目前實際應用不廣泛，主要是光源的問題。本課題研究的是其中的光電碼盤測速法。 系統(tǒng)研究的內(nèi)容及其組成本文針對電機的轉(zhuǎn)速進行測量，以單片機為核心對光電開關(guān)產(chǎn)生的數(shù)字信號進行運算，從而測得電機的轉(zhuǎn)速，然后用數(shù)碼管把電機的轉(zhuǎn)速顯示出來。即通過光電開關(guān)將電機的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成0，1的數(shù)字量，只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，并將脈沖送入單片機中進行計數(shù)和計算，就可獲得轉(zhuǎn)速的信息。系統(tǒng)主要由AT89S52單片機處理系統(tǒng)、電機、傳感器檢測單元、信號處理單元和顯示系統(tǒng)等幾個部分組成，:轉(zhuǎn)動系統(tǒng)信號采集及其處理顯示電路單片機處理電路 系統(tǒng)組成框圖32 長沙學院畢業(yè)設(shè)計（論文）第2章 系統(tǒng)設(shè)計原理 AT89S52單片機介紹　 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案[7]。 主要性能(1)與MCS51單片機產(chǎn)品兼容(2)8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器(3)1000次擦寫周期(4)全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz(5)三級加密程序存儲器(6)32個可編程I/O口線(7)三個16位定時器/計數(shù)器(8)八個中斷源(9)全雙工UART串行通道(10)低功耗空閑和掉電模式(11)掉電后中斷可喚醒(12)看門狗定時器(13)雙數(shù)據(jù)指針(14)掉電標識符 引腳功能 AT89S52引腳圖VCC : 電源GND : 地P0 口：P0口是一個