【正文】 /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 （ 20） PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編 程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 （ 8） P3 口管腳備選功能： （ 9） RXD（串行輸入口） （ 10） TXD（串行輸出口） （ 11） /INT0（外部中斷 0） （ 12） /INT1（外部中斷 1） （ 13） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） （ 14） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） （ 15） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （ 16） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） （ 17） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 （ 6） P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特 殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 （ 5） P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 AT89C51 單片機(jī)的功能： 主要特性： （ 1） 與 MCS51 兼容 （ 2） 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 （ 3） 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) （ 4） 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 （ 5） 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz （ 6） 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 （ 7） 128*8 位內(nèi)部 RAM （ 8） 32 可編程 I/O 線 （ 9） 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 10） 5 個(gè)中斷源 （ 11） 可編程串行通道 （ 12） 低功耗的閑置和掉電模式 （ 13） 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明 [10]（圖 ）： 圖 AT89C51 管腳分布 （ 1） VCC：供電電壓， （ 2） GND：接地。 圖 AT89C51 芯片 它有 40 個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有 20 個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時(shí)針方向依次為第 2 腳、第 3 腳 、 第 40 腳。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 單片機(jī) AT89C51 介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。計(jì)數(shù)值暫存于單片機(jī)寄存器內(nèi)，為后續(xù)處理提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 INT0 和 INT1 均設(shè)置下降沿觸發(fā)。因此，將光敏電阻接入電路中，就可使電路中的電流在光照前后有很大變化，根據(jù)光照變化量進(jìn)而引 起光敏電阻阻值變化，最終使輸出電壓發(fā)生變化，促使單片機(jī)作出相應(yīng)的動(dòng)作 。圖 中光電器件為光敏電阻，光敏電阻是一種均質(zhì)半導(dǎo)體光電器件，也稱光電管，其是用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的。 PM12 光電傳感器 PM12 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。當(dāng)檢測物通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。 擴(kuò)散反射型光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。 反光板型光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利 用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式 (或反射鏡反射式 )光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。 對射型光電傳感器 若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8頁 一次控制動(dòng)作。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。 激光 激光與普通光線相比具有能量高度集中，方向性好，頻率單純、相干性好等優(yōu)點(diǎn)，是很理想的光源。廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。 測 量 頭光 學(xué)系 統(tǒng)光 電元 件電 子 測量 電 路光源被 測 量 量光 信 號(hào)電 參 量信 號(hào)可 用信 號(hào) 圖 光電傳感器結(jié)構(gòu)圖 光電傳感器一般由三部分構(gòu)成，它 們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路 [8]，發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管 (LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光電傳感器一般由光源 ， 光學(xué)通路和光電元件三部分組成 。 除金屬外，多數(shù)絕緣體和半導(dǎo)體都有光電效應(yīng)，半導(dǎo)體尤為顯著。當(dāng)光照在半導(dǎo)體上是，若電子的能量大與半導(dǎo)體禁帶的能級(jí)寬度，則電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電子，同時(shí)，價(jià)帶留下相應(yīng)的空穴。 當(dāng)受到光照射時(shí)，吸收電子能量，其電阻率降低的導(dǎo)電現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)。由于不同材料具有不同的逸出功，因 此對每一種陰極材料，入射光都有一個(gè)確定的頻率限，當(dāng)入射光的頻率低于此頻率限時(shí)，不論光強(qiáng)多大，都不會(huì)產(chǎn)生光電子發(fā)射，此頻率限稱為 “紅限 ”。根據(jù)能量守恒定律： AHMV ?? ?221 （ ） 式中， M 為電子質(zhì)量 ， v 為電子逸出的初速度 ， A 微電子所做的功。 光照在照在光電材料上，材料表面的電子吸收的能量，若電子吸收的能量足夠大是，電子會(huì)克服束縛脫離材料表面而進(jìn)入外界空間，從而改變光電子材料的導(dǎo)電性，這種現(xiàn)象成為外光電效應(yīng) 根據(jù)愛因斯坦的光電子效應(yīng)，光子是運(yùn)動(dòng)著的粒子流，每種光子的能量為 hv，由此可見不同頻率的光子具有不同的能量，光波頻 率越高，光子能量越大。 方案選擇： 選用方案一是因?yàn)榉桨付诳刂品绞缴想y以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制過程， 而且在其計(jì)數(shù)顯示部分就需要幾個(gè)芯片，還需要采用 CD4543 驅(qū)動(dòng) LED 的配接電路，而方案一的基于AT89C51 單片機(jī) 電路簡單，其軟硬件實(shí)現(xiàn)起來較為容易，而且 可實(shí)現(xiàn)多種功能。采用對射型光電傳感器，將紅外發(fā)光管與光電接收管相對安放，每當(dāng)物體通過一次，紅外光就被遮擋一次，光電接收管的輸出電壓就發(fā)生一次變化，這個(gè)變化的信號(hào)通過放大處理后形成計(jì)數(shù)脈沖，通過光電隔離耦合并行輸入 AT89C51，通過軟件控制計(jì)算并用 LED 加以顯示，便可實(shí)現(xiàn)對奔跑物體速度的測量。間接測量法是測量目標(biāo)的移動(dòng)距離和時(shí)間，通過計(jì)算得到速度量，如光電測速、光柵測速、磁柵測速和圖像測速等，用于測量奔跑物體的速度。直接測量法是通過某種測量原理或效應(yīng)直接獲得速度量，如多普勒測速儀、空間濾波測速等。將值 n 傳送處理中心，已知單片機(jī)的機(jī)器周期為 T，可通過編程 [5]計(jì)算出奔跑物體在定距離 S 內(nèi)的平均速度 V，為 V=S/nT 其中 S 為兩個(gè)對射型光電管之間的距離 。 光電傳感器 信號(hào)調(diào)理 電路 單片機(jī) 顯示 奔跑物體 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4頁 2 奔跑速度檢測 系統(tǒng)原理 本系 統(tǒng)中，兩對光電對射管布置在奔跑物體通過的路徑上 ，當(dāng)奔 跑物體經(jīng)過光電管Q1， Q2 時(shí)，則擋住了光線，光電管 Q1， Q2 產(chǎn)生一個(gè)上升或下降沿，以光電管 Q1 的上升 沿或下降沿作為單片機(jī)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)脈沖，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，光電管 Q2 的上升沿或下降沿作為單片機(jī)計(jì)數(shù)器的停止脈沖，計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí) （本設(shè)計(jì)為高電平觸發(fā)） 。 圖 速度檢測 系統(tǒng)方框圖 本系統(tǒng)的硬件主要由光電傳感器、信號(hào)處理電路、單片機(jī) AT89C5 LED 顯示等組成。這部分主要是對測得的結(jié)果通過 4 位 LED 數(shù)碼管顯示給用戶 。此部分是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 單片機(jī)數(shù)據(jù)處理 [4]。 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容由以下三大部分組成： 信號(hào)的采集。隨著社會(huì)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的趨勢，對速度檢測要求的精度越來越高， 很多方面，奔跑速度的精確檢測 ， 關(guān)系到一系列系統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)，所以這就需要設(shè)計(jì)一套奔跑速度檢測系統(tǒng)。 目前，速度檢測系統(tǒng)已經(jīng)在汽車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，預(yù)計(jì)今后的智能控制系統(tǒng)會(huì)朝著更可靠、性能更穩(wěn)定、更高端的 方向發(fā)展。汽車智能速度控制器的安裝十分巧妙，除了機(jī)械手的鋼絲位置固定在油門踩板上以外，機(jī)械手和控制儀可以隱蔽安裝而且做到不打洞安裝。設(shè)置控制儀的限制值，可以用程序設(shè) 定也可以用 IC 卡設(shè)； 可以只設(shè)定一個(gè)值，也可以根據(jù)不同的路況，有多個(gè)檔位供設(shè)定；還可以接受信號(hào)切換設(shè)定（即接受道路速度無線信號(hào)切換或電子地圖信號(hào)切換） 。當(dāng)你想繼續(xù)加速時(shí)，由于油門位置被限制， 你無法踩動(dòng)，使汽車速度被控制汽車由于慣性速度保持在臨界值?？梢酝ㄟ^微電腦控制儀來事先設(shè)定速度，比如在高架上 ， 先設(shè)定最高速度為 60 公里。 在 2020 年上海大眾智能設(shè)備有限公司也推出一種汽車智能速度檢測系統(tǒng)，管理者可以用事先設(shè)定的方法強(qiáng)制約束汽車只能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)行駛。目前見到的許多關(guān)于汽車車速與控制類文獻(xiàn)中，以研究無刷直流電機(jī)較多，采用光電式傳感器電機(jī)的重要元件。 在 20 世紀(jì) 60 年代，汽車上僅有機(jī)油壓力傳感器、油量傳感器和水溫傳感器，它們與儀表或指示燈連接。 速度測量目前主要運(yùn)用在汽車行業(yè)，如今的汽車 工業(yè)正是朝著智能化，數(shù)字化發(fā)展，人們享受速度所帶來的高效率同時(shí)，卻要面對安全的巨大陰影，甚至有些人對汽車產(chǎn)生恐懼，在高速行駛的汽車上，什么事情都有可能發(fā)生。其中應(yīng)用最廣的是光電式，光電式測系統(tǒng)具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優(yōu)點(diǎn)．加之激光 [2]光源、光柵、光學(xué)碼盤、 CCD 器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)數(shù)測速法又可分為機(jī)械式定時(shí)計(jì)數(shù)法和電子式定時(shí)計(jì)數(shù)法。通過對平均 速度和瞬時(shí)速度的測定，可以了解物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 速度是物理學(xué)中的一個(gè)重要的概念。 The LED 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 III 頁 目 錄