基于光電傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2025-08-14 23:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 模塊等。在硬件搭建前，先通過(guò) Proteus Pro 進(jìn)行硬件仿真實(shí)現(xiàn)。 光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì) 由于系統(tǒng)需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，因而需要使用光電傳 感器并設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，以得到符合要求的脈沖信號(hào)，送給單片機(jī) AT89C52 進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)得到計(jì)數(shù)的時(shí)間，由單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算以得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò) LM358 集成運(yùn)放整形驅(qū)動(dòng)，送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，從而測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 介紹一下 LM358,： LM358 里面包括有兩個(gè)高增益、獨(dú)立的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，它的應(yīng)用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)放的地方使用。 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖所示 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì) 由于 proteus 不能仿真光電傳感器，則用一個(gè)方波代替光電傳感器的將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的輸出。 如圖發(fā)現(xiàn)，方波電壓的幅值已經(jīng)被放大，將這個(gè)信號(hào)輸入單片機(jī)中作脈沖計(jì)數(shù)。 AT89C52基本性能 單片機(jī)我們選用 AT89C52（引腳圖如下） AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央 處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 AT89C52有 40個(gè)引腳， 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 3個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫(xiě)口線， AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本 。 AT89C52 引腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。 單片機(jī)工作時(shí)，從取指令到譯碼再進(jìn)行微 操作，必須在時(shí)鐘信號(hào)控制下才能有序地進(jìn)行，時(shí)鐘電路就是為單片機(jī)工作提供基本時(shí)鐘的。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式的原理電路如 下圖 所示。在單片機(jī) XTAL1和 XTAL2引腳上跨接上一個(gè)晶振和兩個(gè)穩(wěn)頻電容，可以與單片機(jī)片內(nèi)的電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。外接電容的作用是對(duì)振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率一致，同時(shí)起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用20~30pF 的瓷片電容 。復(fù)位電路是 利用電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在電源接通瞬間， RST 引腳上的電位是高電平（ Vcc），電源接通后對(duì)電容進(jìn)行快速充電，隨著充電的進(jìn)行， RST 引腳上的電位也會(huì)逐漸下降為低電平。 最小系統(tǒng)如圖所示 顯示電路設(shè)計(jì) led數(shù)碼管（ LED Segment Displays） 是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成 “8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。 led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn) ， led 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，了解 LED 的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌?lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已 。 內(nèi)部電路如下： 點(diǎn)亮 LED 顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示，二是動(dòng)態(tài)顯示。 動(dòng)態(tài)顯示，就一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描 ），對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。 本文采用 4 位 LED 動(dòng)態(tài)顯示電路如圖 圖 6 4 位動(dòng)態(tài) LED 顯示電路 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 的 復(fù) 位 、 晶 振 、 顯 示 電 路 電 路 ， 我 們 做 了 一 張 總 電 路 圖 。 程序設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)采用 89C52中 T0定時(shí)器和 T1計(jì)數(shù)器配合使用對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖定時(shí)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器 T1工作于計(jì)數(shù)狀態(tài)對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)； TO工作為定時(shí)器方式每次定時(shí) 50ms，采用 60次中斷，即在計(jì)數(shù)
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