【正文】 客不易察覺。該產(chǎn)品的開發(fā)成功，為建立自動化道路速度檢測控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。 本課題的目的和意義在工業(yè)發(fā)展過程中，經(jīng)常會遇到各種需要測量的速度的場合，例如在汽車、機床、傳送機等設(shè)備運轉(zhuǎn)和控制中，需要分時或連續(xù)的測量和顯示其速度及瞬時速度情況。要測速，首先要解決信號采樣的問題，采樣效果的好壞關(guān)系到后續(xù)顯示及控制，光電傳感器由于其精度高、反應(yīng)快、非接觸性等優(yōu)點，所以本課題設(shè)計中的中間環(huán)節(jié)就是光電式傳感電路的設(shè)計；本課題主要采用嵌入式技術(shù)，由單片機和探測、信號采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示、與通信等環(huán)節(jié)組成的電路構(gòu)成整個光電傳感電路系統(tǒng)。這部分主要是用光電傳感器采集奔跑物體的信號，并將采集的信號傳給單片機。這部分主要是使用51系列單片機采用適當?shù)乃惴▉砭幊炭焖贉蚀_地對采集的數(shù)據(jù)進行相關(guān)運算并得出結(jié)果。LED數(shù)字顯示。本奔跑速檢測系統(tǒng)有以下幾個部分構(gòu)成。當奔跑物體通過光電傳感器的時候，將會產(chǎn)生脈沖電信號，然后把信號送入三極管放大電路及CC40106芯片整形電路進行處理，將處理過的信號傳給單片機，通過對單片機進行編程、運算，最后通過數(shù)碼管顯示其數(shù)值。此時，得到計數(shù)器的計時值n。奔跑物體光敏電阻單片機定時器啟動定時器停止發(fā)光二極管Q2發(fā)光二極管Q1光敏電阻3 系統(tǒng)方案提出和論證目前科研生產(chǎn)中采用的速度測量方法可以分為兩類：直接測量法和間接測量法兩大類。這種方法最大的優(yōu)點是反應(yīng)快、可測量瞬時速度，但設(shè)備成本高，且易受外圍環(huán)境的影響，比如大氣物理環(huán)境限制。本課題設(shè)計中采用間接測量法，并提出兩種方案：方案一以AT89C51[6]為核心的計數(shù)電路，使用AT89C51單片機，電路簡單需要編寫程序，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便，可實現(xiàn)數(shù)碼顯示和按鍵設(shè)定等多種功能。方案二以CD4518為核心的計數(shù)電路，采用CD4518組成8421同步十進制計數(shù)器，其計數(shù)是由光檢測和接收電路檢測到信號在傳送到脈沖發(fā)生器CD4518，由D4518轉(zhuǎn)化成電信號然后在分別傳送到各個二—十進制計數(shù)器BCD碼，由BCD碼—七段譯碼器轉(zhuǎn)換至數(shù)碼管LED，而電源部分是由220 V交流電經(jīng)變壓器T降壓、橋式整流、電容濾波、7809穩(wěn)壓后為整個電路提供+5V穩(wěn)壓工作電壓。4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 光電傳感器介紹 光電傳感器工作原理光電傳感器的基本工作原理是光電效應(yīng)，光電效應(yīng)一般有外光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。假設(shè)光子的全部能量交給光子，電子能量將會增加，增加的能量一部分用于克服正離子的束縛，另一部分轉(zhuǎn)換成電子能量。由上式可知，要使光電子逸出陰極表面的必要條件是HvA。相應(yīng)的波長為式中，c為光速，A為逸出功。它屬于內(nèi)光電效應(yīng)。電子、空穴仍留在半導(dǎo)體內(nèi)，并參與導(dǎo)電在外電場作用下形成的電流。 光電傳感器光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的，它的基本結(jié)構(gòu)如下圖，它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電檢測方法具有精度高，反應(yīng)快，非接觸等優(yōu)點，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[7]和控制中應(yīng)用非常廣泛。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。光電傳感器是一種依靠被測物與光電元件和光源之間的關(guān)系，來達到測量目的的，因此光電傳感器的光源扮演著很重要的角色，光電傳感器的電源要是一個恒光源，電源穩(wěn)定性的設(shè)計至關(guān)重要，電源的穩(wěn)定性直接影響到測量的準確性，常用光源有以下幾種：發(fā)光二極管 是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。絲燈泡 這是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。 光電傳感器的類型及工作方式槽型光電傳感器把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。根據(jù)本設(shè)計的要求，本設(shè)計選擇使用對射型光電傳感器PM12。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。當沒有光照時，光敏電阻的阻值很大；當它受到紅外光照射時，其阻值急劇減小。 PM12光電傳感器 信號處理電路的設(shè)計光電對射管2分別接入AT89C51的外部中斷0和1引腳相連，Q1和Q2均為對射式光電管（無遮斷時導(dǎo)通，遮斷時截止）。在INT0中斷處理程序中，啟動AT89C51內(nèi)計數(shù)器T0開始計數(shù)，在INT1中斷處理程序中，計數(shù)器T0停止計數(shù)。： 整形放大電路圖如圖所示，當奔跑物體通過傳感器2時，傳感器將其產(chǎn)生的電壓信號傳給下級的三極管，然后通過三極管放大，經(jīng)過施密特觸發(fā)器CC40106芯片進行整形，產(chǎn)生一個矩形方波脈沖，傳給單片機計數(shù)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。[9]，型號為AT89C51，它將計算機的功能都集成到這個芯片內(nèi)部去了，就這么一個小小的芯片就能構(gòu)成一臺小型的電腦，因此叫做單片機。在40個管腳中，其中有32個腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這32個腳叫做單片機的“端口”，在單片機技術(shù)中，每個端口都有一個特定的名字，比如第一腳的那個端口叫做“”。（3） P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。（4） P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 （7） P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。（18） RST：復(fù)位輸入。（19） ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。（21） EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。（23） XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 最小系統(tǒng)的設(shè)計 復(fù)位電路MCS51單片機啟運運行時，都需要先復(fù)位，其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。但單片機本身是不能自動進行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實現(xiàn)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。