【正文】 射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上，再從被測物體表面反射 后投射到光電元件上；所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān)。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此 ， 光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非 常廣泛。 圖 脈沖發(fā)生源硬件結(jié)構(gòu)圖（左為正視圖，右為側(cè)視圖） 光電轉(zhuǎn)換及信號調(diào)理電路設(shè)計 由于系統(tǒng)需要將光信號轉(zhuǎn)換為電信號， 因而需要使用光電傳感器并設(shè)計相應(yīng)的信號調(diào)理電路，以得到符合要求的脈沖信號，送給單片機(jī) STC89C51進(jìn)行計數(shù)，同時得到計數(shù)的時間，由單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)計算以得到電動機(jī)轉(zhuǎn)速。設(shè)計中轉(zhuǎn)盤的圓孔的實(shí)際個數(shù)受到技術(shù)的限制。每當(dāng)轉(zhuǎn)盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。 圖 系統(tǒng)的原理框圖 信 號 放大器 LED 顯 示 數(shù)字存儲電路 波形變換 波形整形 單片機(jī) 鍵盤模塊 RS232 光電式轉(zhuǎn)速儀設(shè)計 2 第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計 設(shè)計采用了紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測。設(shè)固定的測量時間為 Tc（ min），計數(shù)器計取的脈沖個數(shù) m，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出 p個脈沖，對應(yīng)被測轉(zhuǎn)速為 N（ r/min），則 f=pN/60Hz；另在測量時間 Tc內(nèi)，計取轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖個數(shù) m應(yīng)為 m=Tcf ，所以，當(dāng)測得 m值時，就可算出實(shí)際轉(zhuǎn)速值 [1]： N=60m/pTc (r/min) （ 1） 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)由信號預(yù)處理電路、單片機(jī) STC 89C5系統(tǒng)化 LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲電路和系統(tǒng)軟件組成。 其優(yōu)點(diǎn)硬件是電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點(diǎn)。 本設(shè)計主要用 AT89C51 作為控制核心，由霍爾傳感器、 LED 數(shù)碼顯像管、 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換、 及 RS232構(gòu)成。隨著微型計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是高性能價格比的單片機(jī)的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測量普遍采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字式測量方法。 白城職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 光電式轉(zhuǎn)速儀設(shè)計 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 電氣自動化 指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期： 白 城 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 白城職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 I 摘 要 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，測量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。 本文便是運(yùn)用 AT89C51單片機(jī)控制的智能化轉(zhuǎn)速測量儀。詳細(xì)介紹了單片機(jī)的測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)及 PC 機(jī)與單片機(jī)之間的串行通訊。 關(guān)鍵字： MSC51（單片機(jī)）； 轉(zhuǎn)速； 傳感器 光電式轉(zhuǎn)速儀設(shè)計 II Abstract In the project practice, we will meet each kind to need frequently to survey the rotational speed the situation, the survey rotational speed method divides into the simulation type and the digital two kinds. The simulation type uses measured that the fast generator is the detecting element, obtains the signal simulates the quantity. Digital usually uses the electrooptical encoder, the Hall part and so on is the detecting element, obtains the signal is the signal impulse. Along with microputer39。其中信號預(yù)處理電路包含信號放大、波形變換和波形整形。當(dāng)有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時，傳感器將會輸出一個低電平，而當(dāng)沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。把這些脈沖通過一系列的波形整形成單片機(jī)可以識別的 TTL電平，即可算出輪子即時的轉(zhuǎn)速。為了達(dá)到預(yù)定的效果設(shè)計在轉(zhuǎn)盤過孔的設(shè)計上采用 11個過孔，從而留下了 10 個同等的間距。 白城職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 光電傳感器簡介 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。 由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件 (光學(xué)測控系統(tǒng) )輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖 (開關(guān) )式光電傳感器。 光源是許多光電傳感器的重要組成部分，要使光電傳感器很好地工作，除了合理選用光電元件外，還必須配備合適的光源。 鎢絲燈泡 是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。 由光源、光學(xué)通路和光電器件組成的光電傳感器在用于光電檢測時，還必須配備適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)理電路。 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖 。兩個信號輸入端中，Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反 。電路采用兩級放大電路對脈沖信號進(jìn)行放大，防止信號脈沖太小以至對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不產(chǎn)生影響。 圖 電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果 測量系統(tǒng)主機(jī)部分設(shè)計 單片機(jī) 單片機(jī)是單片微型計算機(jī)（ Single Chip Microputer）的簡稱 ， 是指在一塊芯片上集成了中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲器 RAM、程序存儲器 ROM或 EPROM、定時器 /計數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行 I/O 接口等部件，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。其優(yōu)越的性價比使其成為頗受歡迎的 8 位單片機(jī)。 ⑶ 4個 8位并行 I/O口，其中 P0、 P2為地址 /數(shù)據(jù)線，可尋址 64KB ROM和 64KB RAM. ⑷ 一個可編程全雙工串行口 ,具有 5 個中斷源。這些引腳構(gòu)成 MCS51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即： ① 地址總線（ AB）：地址總線寬為 16 位，因此，其外部存儲器直接尋址為 64K字節(jié)，16位地址總線由 P0口經(jīng) 地址鎖存器提供 8位地址（ A0至 A7）； P2口直接提供 8位地址。當(dāng)其中任一按鍵按下時，其對應(yīng)的 P1 端口變?yōu)榈碗娖?，在軟件中利用這個低電平設(shè)計其功能。若需要在最右邊（ S0）顯示“ 5”，只要將從表中查得相應(yīng)的段代碼寫入 P0口，在將 ， 。 P0 內(nèi)部沒有上拉電阻， P2 口內(nèi)部有弱上拉 。 系統(tǒng)將定時把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)送出，在數(shù)碼管上顯示 。 光電式轉(zhuǎn)速儀設(shè)計 10 232電平轉(zhuǎn)換采用 MAX232芯片把 TTL電平轉(zhuǎn)換成 RS－ 232電平格式，可以 用于單片機(jī)與微機(jī)通信，以及單片機(jī)與單片機(jī)之間的通信，測量系統(tǒng)設(shè)計了兩個 DB9 的接口，其中一個用于 ISP 下載器模塊的程序下載接口，稱為“ ISP Interface”，另一個接口為單片機(jī)與其它具有 RS232接口的通信端口，稱為“ Common Port”。電源的設(shè)計有分立元件和 集成穩(wěn)壓器幾種方法，目前較常用的是用集成穩(wěn)壓器來設(shè)計穩(wěn)壓電源。其芯片內(nèi)有過熱和安全工作區(qū)保護(hù)，最大輸出電流為 。 白城職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 圖 5V電源模塊電路圖 177。 C1～ C4為濾波電容，濾除電壓中的高頻部分，使電壓趨于穩(wěn)定的直流電壓。通過對電位器 R R4的調(diào)節(jié)來獲得所需的電壓，即177。 數(shù)據(jù)處理完成對各種測量數(shù)據(jù)的處理，如各種數(shù)據(jù)的計算、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。定時器 1完成定時功能，定時 2Oms，并每隔 20ms 進(jìn)行一次顯示，每隔 1秒讀一次計數(shù)結(jié)果。運(yùn)算得到的是壓縮 BCD碼，需要將其轉(zhuǎn)換為非壓縮 BCD碼，從標(biāo)號 CBCD開始的一段程序即作了這樣的處理。 白城職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 圖 按鍵流程圖 圖 1服務(wù)子程序流程圖 中斷程序開始T1重裝初值保護(hù)現(xiàn)場定時單元 +1滿 1S讀取 TH 0恢復(fù)現(xiàn)場NY讀 P 1 口取反后取有效按鍵位延遲 10 ms 防抖再讀鍵判斷按鍵是否存在 ？P 1 . 0 = 0 ？P 1 . 1 = 0 ？P 1 . 0 = 1 ？返回設(shè)置修改項(xiàng)目相應(yīng)項(xiàng)目值的設(shè)定判斷有無鍵按下YYNYNNN光電式轉(zhuǎn)速儀設(shè)計 14 數(shù)據(jù)處理過程 在系統(tǒng)開始工作 ， 或者完成一次頻率測量 ， 系統(tǒng)軟件都 進(jìn)行測量初始化。計數(shù)閘門由軟件延時程序?qū)崿F(xiàn) ， 從計數(shù)閘門的最小值開始 ， 也就是從測量頻率的高量程開始。若該位為 0 ， 將計數(shù)閘門的寬度擴(kuò)大 10倍 ， 重新對待測信號的計數(shù) ， 直到滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求。然后判 斷待測信號的下跳沿是否到來 ， 待測信號的下跳沿到來后