【正文】 長(zhǎng)　沙　學(xué)　院CHANGSHA UNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于AT89S52單片機(jī)的 光電開關(guān)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系　　　　部： 電子與通信工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用物理學(xué) 學(xué) 生 姓 名： 朱思 班 級(jí)： 一 班 學(xué)號(hào) 2006041109 指導(dǎo)教師姓名： 劉安玲 職稱 教 授 袁 媛 職稱 助 教 最終評(píng)定成績(jī) 長(zhǎng)沙學(xué)院教務(wù)處二○○七年十月制目 錄第一部分 設(shè)計(jì)說明書一、設(shè)計(jì)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(jì)（論文）課題任務(wù)書二、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告三、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告四、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱表五、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱表六、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)審表2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料第一部分 設(shè)計(jì)說明書　　（2010屆）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于AT89S52單片機(jī)的光電開關(guān)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 部： 電子與通信工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用物理學(xué) 學(xué) 生 姓 名： 朱思 班 級(jí)： 一班 學(xué)號(hào) 2006041109 指導(dǎo)教師姓名： 劉安玲 職稱 教授 袁 媛 職稱 助教 最終評(píng)定成績(jī) 2010年 5月 長(zhǎng)沙學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于AT89S52單片機(jī)的光電開關(guān)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 （部）： 電子與通信工程系專 業(yè)： 應(yīng) 用 物 理 學(xué) 號(hào)： 2006041109 學(xué)生姓名： 朱思 指導(dǎo)教師： 劉安玲 教 授 袁媛 助 教2010年5月 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要 轉(zhuǎn)速是各類電機(jī)運(yùn)行過程中的一個(gè)重要監(jiān)測(cè)量，目前國(guó)內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有離心式轉(zhuǎn)速表測(cè)速法、閃光測(cè)速法、光電碼盤測(cè)速法和霍爾元件測(cè)速法等。通過對(duì)現(xiàn)行電機(jī)測(cè)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(jī)轉(zhuǎn)軸連接，且測(cè)速儀為電機(jī)的負(fù)載，電機(jī)功耗較大，甚至有些電機(jī)根本帶不動(dòng)轉(zhuǎn)速表，所以在電機(jī)的測(cè)速中使用受到限制。本文介紹了一種基于AT89S52單片機(jī)的光電開關(guān)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用對(duì)射式光電開關(guān)產(chǎn)生與齒輪相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，使用AT89S52單片機(jī)采樣脈沖信號(hào)并計(jì)算每分鐘內(nèi)脈沖信號(hào)的數(shù)目，即電機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值，最終系統(tǒng)通過數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。經(jīng)過仿真測(cè)試和軟硬件系統(tǒng)的搭建，本系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用。系統(tǒng)在降低測(cè)速器成本，提高測(cè)速穩(wěn)定性及可靠性等方面有一定價(jià)值，具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)速測(cè)量，單片機(jī)，光電開關(guān) V 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(guó)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(jì)原理 4 AT89S52單片機(jī)介紹 4 主要性能 4 引腳功能 5 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 7 定時(shí)/計(jì)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(diǎn) 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(jì) 14 測(cè)速信號(hào)采集及其處理 14 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理 14 檢測(cè)裝置安裝 15 信號(hào)處理電路 15 單片機(jī)處理電路設(shè)計(jì) 16 時(shí)鐘電路 17 復(fù)位電路 17 定時(shí)與計(jì)數(shù)設(shè)計(jì) 18 顯示部分 19第4章 軟件設(shè)計(jì) 21 語(yǔ)言的選用 21 程序設(shè)計(jì)流程圖 21 原程序代碼 24第5章 系統(tǒng)仿真與電路實(shí)現(xiàn) 28 系統(tǒng)仿真 28 程序編譯 28 電路仿真 28 電路實(shí)現(xiàn) 29結(jié) 論 31參考文獻(xiàn) 32致 謝 33 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論 課題背景 電機(jī)作為一種量大面廣的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)中。而電機(jī)的生產(chǎn)王國(guó)正在由日本轉(zhuǎn)移到中國(guó)，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(jī)生產(chǎn)廠家上百家，每年生產(chǎn)上億臺(tái)電機(jī)，同時(shí)順德有許多家電生產(chǎn)廠家，家電中也要大量用到電機(jī)，不管是電機(jī)生產(chǎn)廠家，還是將電機(jī)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(guó)際市場(chǎng)上，迫切需要IS09002認(rèn)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(cè)，也就是說，在順德，每年要檢測(cè)幾億個(gè)電機(jī)，對(duì)電機(jī)的測(cè)試儀的需求非常迫切。電機(jī)測(cè)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(cè)量。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況轉(zhuǎn)速是各類電機(jī)運(yùn)行中的一個(gè)重要物理量，如何準(zhǔn)確、快速而又方便地測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，極為重要。目前國(guó)內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有離心式轉(zhuǎn)速表測(cè)速法、測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速法、閃光測(cè)速法、光電碼盤測(cè)速法和霍爾元件測(cè)速法[1]。(1)離心式轉(zhuǎn)速表測(cè)速法離心式轉(zhuǎn)速表是利用離心原理制成的測(cè)速儀表，可以直接讀出轉(zhuǎn)速。測(cè)轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速表的端頭要插入電機(jī)轉(zhuǎn)軸的中心孔內(nèi)，插入前，應(yīng)注意清除中心孔中的油污，并使轉(zhuǎn)速表的軸與電機(jī)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(zhǔn)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(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速法測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)轉(zhuǎn)速時(shí)，測(cè)速發(fā)電機(jī)連接到被測(cè)電機(jī)的軸端，將被測(cè)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)輸出E=CeFn，在輸出端接一個(gè)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(cè)速法閃光測(cè)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分(可在電機(jī)端軸上粘貼一張標(biāo)記紙片)，當(dāng)調(diào)整脈沖頻率使黑色扇形片靜止不動(dòng)時(shí)，此時(shí)脈沖的頻率是與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速是同步的[4]。若脈沖頻率為f，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n=60f(r／min) [5]。(4) 光電碼盤測(cè)速法光電碼盤測(cè)速法是通過測(cè)出轉(zhuǎn)速信號(hào)的頻率或周期來測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種無接觸測(cè)速法。光電碼盤安裝在轉(zhuǎn)子端軸上，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如果有一個(gè)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(cè)量時(shí)間為t，測(cè)量到的脈沖數(shù)為N，則n=N/t。(5) 霍爾元件測(cè)速法霍爾元件測(cè)速法是利用霍爾開關(guān)元件測(cè)轉(zhuǎn)速的?；魻栭_關(guān)元件內(nèi)含穩(wěn)壓電路、霍爾電勢(shì)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(jī)轉(zhuǎn)軸上裝一個(gè)圓盤，圓盤上裝若干對(duì)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(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)一個(gè)小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾開關(guān)，霍爾開關(guān)便輸出一個(gè)脈沖，計(jì)算出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，即可確定旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。在這五種測(cè)速方法中，離心式轉(zhuǎn)速表測(cè)速法和測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速法所用的都是現(xiàn)成的測(cè)速儀表，容易得到。但轉(zhuǎn)速表或測(cè)速機(jī)都要與電機(jī)同軸連接，一方面增加了電機(jī)機(jī)組安裝難度，另一方面有些微電機(jī)功率很小，轉(zhuǎn)速表或測(cè)速機(jī)消耗的功率占了微電機(jī)大部分，更有甚者微電機(jī)甚至拖不動(dòng)這些儀表，所以對(duì)微特電機(jī)的測(cè)速，這二種方法不適用。霍爾元件測(cè)速法和光電碼盤測(cè)速法的測(cè)速方法基本類似，都是在轉(zhuǎn)軸上裝一個(gè)很輕巧的傳感器，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)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(jì)算電脈沖的個(gè)數(shù)來測(cè)速。閃光測(cè)速法目前實(shí)際應(yīng)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(cè)速法。 系統(tǒng)研究的內(nèi)容及其組成本文針對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，以單片機(jī)為核心對(duì)光電開關(guān)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，從而測(cè)得電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后用數(shù)碼管把電機(jī)的轉(zhuǎn)速顯示出來。即通過光電開關(guān)將電機(jī)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(gè)或固定的多個(gè)脈沖，并將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)數(shù)和計(jì)算，就可獲得轉(zhuǎn)速的信息。系統(tǒng)主要由AT89S52單片機(jī)處理系統(tǒng)、電機(jī)、傳感器檢測(cè)單元、信號(hào)處理單元和顯示系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成，:轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)信號(hào)采集及其處理顯示電路單片機(jī)處理電路 系統(tǒng)組成框圖32 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 AT89S52單片機(jī)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(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(yīng)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(jī)產(chǎn)品兼容(2)8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器(3)1000次擦寫周期(4)全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz(5)三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器(6)32個(gè)可編程I/O口線(7)三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8)八個(gè)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(shí)器(13)雙數(shù)據(jù)指針(14)掉電標(biāo)識(shí)符 引腳功能 AT89S52引腳圖VCC : 電源GND : 地P0 口：P0口是一個(gè)