【正文】 置位，打開 T1，開始定時，經(jīng)運行判斷后，打開 TR0。 （ 4） 定時 /計數(shù)控制寄存器 TCON TCON 地址 88H，可進行位尋址，復(fù)位值 00H。 C/T=1，工作于計數(shù)器方式； C/T=0 工作于定時器方式。由 GATE、軟件控制位 TR0/1 和 INT0/1 共同決定定時 /計數(shù)器 0/1 的打開或關(guān)閉。 （ 3） 定時 /計數(shù)器的方式控制字 定時 /計數(shù)器的方式控制字 TMOD，其地址為 89H，復(fù)位值 00H，不可位尋址。要使 T0 設(shè)定正確的定時時間，首先要計算其初值，定時時間為： T = (216T0 的初值 )晶振周期 12 （ ） 定時時間 10ms: 10ms = (216T0 的初值 ) 1/12*106 12 則： T0 的初值 = 216104 因此， TH0=D8， TH0 = F0； 確定了定時 /計數(shù)器 T0 的定時時間以后，就要計算定時初值，本系統(tǒng)用了12M 的晶振，恰好是一個機器周期為 1μ s，因此， 1ms 定時時間意味著只要計數(shù) 24 1000 次即可，由于定時 /計數(shù)器 T0 是向上計數(shù)，因此，要化為 16 進制，并分別送入 T0 的高 8位和低 8 位。 工作方式及控制字設(shè)置 （ 1） 定時 /計數(shù)器 T1 本系統(tǒng)設(shè)計中， T1 被用于計數(shù)， 由于采用“ M”法測速，所以要求 計 數(shù)量越大越好，這樣 可以獲得較大的測量范圍，因此， T1 選定為工作方式 1（ 16 位的計數(shù)方式）。 YB1602A 采用了 先進的 工藝制作，使得液晶模塊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、使用壽命長和功耗低。 STC89C52 各個管腳的功能，如表 。 STC89C52 單片機的 RST端通過 10kΩ電阻接地， 10μ 電容直接和一個接有按鍵的 200Ω電阻并聯(lián)接入電源端， 組成 上電按鈕復(fù)位電路。 測速轉(zhuǎn)盤 光電傳感器 信號處理 單片機 顯示 鍵盤 半導(dǎo)體激光器 17 圖 轉(zhuǎn)速 信號發(fā)射與接收 電路圖 T11234567 891011121314J P 174 L S 04123J P 2發(fā)射管123J P 3接收管75R 11R e s 21KR 13R e s 21KR 12R e s 2D S 1激光管D S 2L E D 0V C CV C CV C CV C CC8C a pV C C 18 本 設(shè)計中 采用 LCD1602 液晶顯示器作為顯示部分， P0 口的 ～ 口作為液晶顯示器的段驅(qū)動， 使用一片 10K的上拉排阻 ，增強驅(qū)動能力 。 轉(zhuǎn)速信號 發(fā)射與 拾取的結(jié)構(gòu) 本設(shè)計中采集信號部分是通過光電傳感器來實現(xiàn)，利用測速轉(zhuǎn)盤將激光信號轉(zhuǎn)變成單片機能夠處理的電信號。 16 4 智能轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 本轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)有以下幾個部分構(gòu)成，如圖 。保證其測量精度的途徑是增大定時時間 T，或提高時基脈沖的頻率 fc。單位：（轉(zhuǎn) /分）； fc晶體震蕩頻率：單位（ Hz）； m1輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角； m2時基脈沖數(shù)。該法在高速及低速時都具有相對較高的精度。設(shè)置的時間過長， 雖然 可以提高精度，但在轉(zhuǎn)速較快的情況下，所計的脈沖數(shù)增大 （碼盤孔數(shù)已經(jīng)確定的 情況下） ，限制了轉(zhuǎn)速測量的量程。 測頻率法“ M 法” 在一定測量時間 T 內(nèi)，測量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈 沖數(shù) m1來測量轉(zhuǎn)速，如圖 “ M”法測量轉(zhuǎn)速脈沖所示，設(shè)在時間 T 內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)為 Xτ ，則轉(zhuǎn)速 n 可由下式表示： 13 n=60Xτ /2π T () 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù) Xτ 可用下式所示 Xτ =2π m1/p () 圖 “ M”法測量轉(zhuǎn)速脈沖 將（ 36）式代入（ 35）式得 轉(zhuǎn)速 n的表達式為： n=60m1/TP () n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分）； T定時時間單位：（秒）。定時器對時基脈沖 (頻率為 fc)進行計數(shù)定時，在 TP內(nèi)計數(shù)值若為 m2，則 計算公式為： n = 60/PTp （ ） 即： n = 60fc/Pm2 （ ） P — 為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)； fc— 為硬件產(chǎn)生的基準時鐘脈沖頻率：單位（ Hz）； n — 轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分）； m2— 時基脈沖。用以采集數(shù)據(jù)的碼盤，可以是 單片機 顯示接口芯片 鍵盤 整形和放大 驅(qū)動電路 顯示 轉(zhuǎn)速信號拾取 12 單孔或多孔，對于單孔碼盤測量兩次脈沖間的時間，就可測出轉(zhuǎn)述數(shù)據(jù)， TP也可以用時鐘脈沖數(shù)來表示。在本系統(tǒng)中考慮到計數(shù)的范圍、使用的定時 /計數(shù)器的個數(shù)及 I/O 口線，選用 STC89C52 單片機。 11 一般轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)有以下幾個部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)速測量框圖如圖 所示。 單片機測量轉(zhuǎn)速的 方法 轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個參數(shù)，早期模擬量的模擬處理一直是作為轉(zhuǎn)速測量的主要方法，這種測量方法在測量范圍和測量精度上，已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。因此，在作周界報警的光電發(fā)射傳感器時，宜選用無 “ 紅暴現(xiàn)象 ” 的 910nm、 980nm 激光器，以免暴露目標。 （ 3）適應(yīng)不同使用要求，有多種波長的激光光源可供選用 近一、二十年來，半導(dǎo)體激光技術(shù)取得長足的發(fā)展，業(yè)已商品化的半導(dǎo)體激光管在可見光波段有波長為 635nm、 650nm、 670nm、 690nm 四種類型，在近紅外波段則有 780nm、 810nm、 830nm、 850nm、 860nm、 910nm、 980nm 等幾種。同時，采用功率較大的激光管則容易實現(xiàn)數(shù)公里遠的目標探測。 （ 6）監(jiān)控電流 Im ：即激光管在額定輸出功率時，在 PIN 管上流過的電流。 （ 2）閾值電流 Ith ：即激光管開始產(chǎn)生激光振蕩的電流，對一般小功率激光管而言，其值約在數(shù)十毫安，具有應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)的激光管閾值電流可低至 10mA以下。 值得一提的是，將準直后的激光束通過柱面光學(xué)透鏡后，可以射出一條直線光，其線寬可做到 ，如圖 所示。當有源層內(nèi)的載流子在大量反轉(zhuǎn)情況下，少量自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子由于諧振腔兩端面往復(fù)反射而產(chǎn)生感應(yīng)輻射，造成選頻諧振正反饋，或者說對某一頻率具有增益。當半導(dǎo)體的 PN 結(jié)加有正向電壓時，會削弱 PN結(jié)勢壘，迫使電子從 N區(qū)經(jīng) PN 結(jié)注入 P 區(qū)，空穴從 P區(qū)經(jīng)過PN 結(jié)注入 N 區(qū)，這些注入 PN 結(jié)附近的非平衡電子和空穴將會發(fā)生復(fù)合，從而發(fā)射出波長為 λ 的光子，其公式如下： λ = h C/Eg 8 () 式中： h — 普朗克常數(shù)； C — 光速； Eg — 半導(dǎo)體的禁帶寬度。 （ 3）方案選擇 綜合考慮 ， 光電轉(zhuǎn)速傳感器具有采樣精確，采樣速度快，范圍廣的特點 ，關(guān)鍵是無需固定 ， 所以選用方案二。 （ 2）方案二：光電傳感器 轉(zhuǎn)速信號由光電傳感器拾取 ,使用時應(yīng)先在轉(zhuǎn)子上做好光電標記 ,具體辦法可以是 :將轉(zhuǎn)子表面擦干凈后用黑漆 (或黑色膠布 )全部涂黑 ,再將一塊反光材料貼在其上作為光電標記 ,然后將光電傳感器 (光電頭 )固定在正對光電標記的某一適當距離處。 數(shù)碼管 的 顯示方案焊接電路復(fù)雜，占用單片機管腳較多，顯示效果沒有液晶屏的顯示效果好 ，而且耗電量大，干電池的電量長時間無法滿足其供電要求 ； 1602 液晶顯示電路連接簡單，可顯示字符和數(shù)字， 功耗低，價格便宜 ； 12864 液晶顯示電路連接簡單，可顯示漢字、字符和數(shù)字， 功耗低，但價格高出 1602 一倍左右 。它具有字符發(fā)生器 ROM： 192 種5 8 點字體字符， 64 種 5 10 點字體字符；具有字符發(fā)生器 RAM： 8種 5 8 點字體字符， 4 種 5 10 點字體字符；它可以顯示 2行 16個字符，每個字符都是由 5 8 點陣組成的字符塊集。 （ 2）方案二： 12864 液晶屏顯示 12864 液晶顯示屏是 128*64 點陣 液晶模塊，帶中文字庫的 12864 液晶顯示屏是一種具有 4 位或 8位并行、 2線或 3線串行的多種接口方式，它內(nèi)部包含有國家標準的一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形；其顯示的分辨率是 128 64, 它內(nèi)部有 8192 個 16*16 點漢字和 128 個 16 8點 ASCII 字符集，可以顯示 8 4 行16 16 點陣的漢字。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。與線性電源相比， PWM 開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入 電壓幅值的脈沖電壓來實現(xiàn)的。 電源方案的選擇與論證 （ 1） 方案一 ：干電池 干電池又叫一次性電池，是電源家族中最原始的成員。 根據(jù)總體設(shè)計方案，對基于激光反射原理的手持式轉(zhuǎn)速測量儀進行硬件設(shè)計、軟件設(shè)計，并制作硬件實物。 闡明的問題 針對現(xiàn)行轉(zhuǎn)速測量 相關(guān)產(chǎn)品及關(guān)鍵技術(shù) 進行調(diào)研，重點放在非接觸式轉(zhuǎn)速測量儀、光學(xué)反射式轉(zhuǎn)速測量方法的研究上。 /計數(shù)器進行設(shè)置，設(shè)計和說明定時 /計數(shù)器在“ M”法測量中的作用和使用方法，討論測量精度的問題 。 ， 對轉(zhuǎn)速的周期測量法“ T”法、頻率測量法“ M”法以及周期頻率“ M/T”測量法，三種具體測量方法的轉(zhuǎn)速計算、各自的測量精度和誤差進行闡述。代之而起的是非接觸式的電子與數(shù)字化的測速儀表。測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速的傳統(tǒng)方法是使用 光電式轉(zhuǎn)速表測量。 轉(zhuǎn)速測量在國內(nèi)的研究情況 轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動力機械性能測試中的一個重要的特性參量，因為動力機械的許多特性參數(shù)是根據(jù)它們與轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系來確定的， 例如壓縮機的排氣量 、 軸功率 、內(nèi)燃機的輸出功率 等等，而且動力機械的振動 、 管道氣流脈動 、 各 2 種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。一方面它可以應(yīng)用 于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機轉(zhuǎn)速檢測和控制 、 水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測來進行控制的許多場合，如車輛的里程表 、 車速表等。 常用的檢測方式有機械式 、 光電式 、 霍爾式 、 頻閃法 、 高壓油管應(yīng)變法等，本課題主要是針對智能轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的 激光信號采集和 軟件系統(tǒng)的設(shè)計。 關(guān)鍵詞： 激光 ； 轉(zhuǎn)速測量 ； 手持 ； 非接觸式 ； 單片機 Abstract In this paper, the understanding of the theory and master of rotational speed measurement based on the principle of MCU, the system program design, to build software systems, piler, in order to achieve intelligent Rotational speed measurement and display functions. In this paper, according to the tachometric survey system based on the MCU of STC89C52, I designed the laser velocity meter which using laser diode as sensor. The velocity features realtime data acquisition, data processing and display functions. The principle of velocity measurement and them measurement error of the single chip puter are described. I set up them using the software of The Keil μVision4. At last, the builded system is setted up through circuit. The measured index were analysed and pared and the improved programmes were proposed. M method was adopt in the measuring and the language of C was adopt to puter. Key words: