【正文】 Laser, Rotational speed measurement, Handheld, Noncontact, MCU II 目錄 摘 要 ...............................................................................................................................I Abstract ...........................................................................................................................I 1 緒論 ............................................................................................................................. 1 課題研究的目的及意義 .................................................................................. 1 轉(zhuǎn)速測量在國內(nèi)的研究情況 .......................................................................... 1 主要內(nèi)容與問題 .............................................................................................. 2 研究的主要內(nèi)容 ................................................................................... 2 闡明的問題 ........................................................................................... 3 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案 ........................................................................................................ 4 電源方案的選擇與論證 .................................................................................. 4 顯示方案的選擇與論證 .................................................................................. 5 傳感器方案的選擇和論證 .............................................................................. 6 3 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量方法及原理 ........................................................................ 7 半導(dǎo)體激光二極管的工作原理和特點(diǎn) .......................................................... 7 半導(dǎo)體激光二極管的工作原理 ........................................................... 7 半導(dǎo)體激光二極管的常用參數(shù) ........................................................... 9 半導(dǎo)體激光二極管的特點(diǎn) ................................................................... 9 單片機(jī)測量轉(zhuǎn)速的方法 ................................................................................ 10 轉(zhuǎn)速測量原理 ................................................................................................ 11 測周期法“ T 法” ............................................................................. 11 測頻率法“ M 法” ............................................................................ 12 測頻測周期法“ M/T 法” ................................................................ 13 4 智能轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) ............................................................................... 16 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) ............................................................................................ 16 轉(zhuǎn)速信號發(fā)射與拾 取的結(jié)構(gòu) ............................................................. 16 ................................................................................. 18 復(fù)位功能的實(shí)現(xiàn) ................................................................................. 19 III 硬件電路中主要部件的介紹 ....................................................................... 20 STC89C52 介紹 .................................................................................. 20 1602 液晶顯示屏介紹 ........................................................................ 21 5 智能轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .............................................................................. 23 程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 23 工作方式及控制字設(shè)置 ..................................................................... 23 變量分配及程序的初始化 ................................................................. 25 顯示功能的實(shí)現(xiàn) ................................................................................. 25 液晶的顯示 ......................................................................................... 27 主程序流程 .................................................................................................... 28 開發(fā)平臺介紹 ................................................................................................ 29 keil C51 軟件集成開發(fā)環(huán)境 .............................................................. 29 單片機(jī)下載 ........................................................................................ 29 6 結(jié)論 ........................................................................................................................... 31 主要研究結(jié)論 ................................................................................................ 31 研究展望 ........................................................................................................ 31 致 謝 ............................................................................................錯誤 !未定義書簽。 并詳細(xì)敘述了測速原理、單片機(jī)系統(tǒng) 和測速誤差。 本設(shè)計(jì) 根據(jù)基于 STC89C52 單片機(jī)的 轉(zhuǎn)速測量電路， 設(shè)計(jì) 出 一種以半導(dǎo)體激光二極管作為傳感器的激光測速儀 ， 可同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理和顯示 。 在設(shè)計(jì)中測量方法 采用 M 法進(jìn)行測量， 單片機(jī)采用 C語言編程 。在測量范圍和測量精度方面都有極大的提高。 本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的 以 半導(dǎo)體 激光 二極管作 為光源的 全數(shù)字化測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，在工業(yè)控制和民用電器中都有較高使用價(jià)值。總之，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的研究是一件非常有意義的課題。前者在使用時(shí)必須與被測轉(zhuǎn)軸直接接觸，如離心式轉(zhuǎn)速表 、磁性轉(zhuǎn)速表與測速發(fā)電機(jī)等；后者在使用時(shí)不需要與被測轉(zhuǎn)軸接觸 ,如光電式轉(zhuǎn)速表 、 電子數(shù)字式轉(zhuǎn)速表 、 閃光測速儀等。過去曾經(jīng)使用過的接觸式測量儀表 , 如離心式轉(zhuǎn)速表 、 磁性轉(zhuǎn)速表 、 微型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速表 屬 定時(shí)轉(zhuǎn)速表，均已先后受到冷落；而利用已知頻率的閃光與被測軸轉(zhuǎn)速同步的方法來測速的閃光測速儀，雖屬非接觸式儀表，目前仍有應(yīng)用 ,但也退居次要地位。 主要內(nèi)容與問題 研究的主要內(nèi)容 半導(dǎo)體激光二極管的工作原理 ，并 對半導(dǎo)體激光二極管的 特點(diǎn) 進(jìn)行較 深入 的 研究 。同時(shí)分析接口電路，顯示轉(zhuǎn)速。 Keil C51 軟件的 μ Vision4 集成環(huán)境對系統(tǒng)對軟件進(jìn)行編譯、調(diào)試 , 進(jìn)行仿真。 從以上的方案調(diào)研論證中，分析比較各類轉(zhuǎn)速測量 相關(guān)產(chǎn)品 之間的優(yōu)劣，從而深入了解光學(xué)反射式轉(zhuǎn)速測量方法、電路組成及相關(guān)測速算法的特點(diǎn)，最終選擇采用激光反射式轉(zhuǎn)速測量方法，得出實(shí)用的、可行的總體設(shè)計(jì)方案。 本 文設(shè)計(jì) 中給出 了 傳感器 、顯示以及 電源 的選擇方案，經(jīng)過查資料、構(gòu)思和自己的設(shè)計(jì)，總體電路 給出了幾種 設(shè)計(jì)方案，部分重要模塊也考慮了其它設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過分析，從實(shí)現(xiàn)難度、熟悉程度、器件用量 以及價(jià)格 等方面綜合考慮，我們才最終選擇了一個(gè)方案。 （ 2）方案二：開關(guān)穩(wěn)壓源 開關(guān)穩(wěn)壓源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管通和斷開的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制 IC 和MOSFET 構(gòu)成。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。數(shù)碼管按段數(shù)可以分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，多個(gè)數(shù)碼管相互組合就可以作為 顯示屏 ，通過對數(shù)碼管不同的管腳輸入相對的電流，使得數(shù)碼管對應(yīng)的段的二極管發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時(shí)間、日期、 轉(zhuǎn)速 等所有可以用數(shù)字表示的參數(shù)。 （ 3）方案三： 1602 液晶屏顯示 1602 液晶顯示屏是一種字符型的液晶模塊。 （ 4）方案選擇 : 本文設(shè)計(jì)的 手持式激光轉(zhuǎn)速測量 儀要求顯示轉(zhuǎn)速這一數(shù)字量 。采用霍爾傳感器在信號采樣的時(shí)候， 由于其有滯回效應(yīng)， 會 導(dǎo)致采樣不精確，因?yàn)樗强看判愿袘?yīng)才采集脈沖的，使用時(shí)間長了會出現(xiàn)磁性變小，影響脈沖的采樣精度。接到單片機(jī) STC89C52 的相應(yīng)管腳上，通過 STC89C52 內(nèi)部定時(shí) /計(jì)時(shí)器 T0、 T1 及相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，組成一個(gè)數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。 圖 半導(dǎo)體二極管的基本結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體中的光發(fā)射通常起因于載流子的復(fù)合。如果注入電流足夠大，則會形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布，即粒子