传感器课程设计

11目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 1—课程设计任务和功能要求 1设计应用背景 1设计原理 1系统结构 2二传感器模块设计 3脉冲信号的获得 3霍尔传感器 3光电传感器 3光电编码器 4三套方案的选择与比较 4三.设计总结 5硬件连接 5实验程序及分析 6原理图 7PCB原理图 7四.设计总结 8五.参考文献 9六.成员及分工情况 9附录 9摘要中进行计数，即可获得转速的信息。关键词：拾取信号光电传感器霍尔传感器光电编码器转速—课程设计任务和功能要求任务：电机转速自动检测功能要求：请设计一种电机转速监控装置，能够提供电机转速的电量信息。设计应用背景60％以上。我国能源相对缺乏，优质能源严重短缺，同时巨大的能源消耗引设计原理利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一一圈即发光电管导通一次，利用此信号作为进行脉冲计数所需。计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必PAGEPAGE10以解决数码显示的逻辑混乱，还可以避免了数码显示的闪烁问题。对于脉冲记数，有测周和测频的两种方式。测周电路的测量精度主要升级为频率计使用，而测频方式对高频的精度还是很高的。较简单，所需元件易于购买。电路时钟是整个电路的关键，它是整个电路有效工作的核心，负责电系统结构本文主要针对电机的转速进行测量，然后用数码管把电机的转速显示出来。本装置主要有两部分构成：光电测速部分。测得的脉冲处理和显示部分。T180C51电机的转速。二传感器模块设计脉冲信号的获得冲信号。霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020CS30403端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用1CS3020、地和输出。图1CS3020外形图光电传感器光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如透射式、2开关管闭合，否则打开。为此，可以制作一个遮光叶片如图3图2光电传感器的原理图

图3遮光叶片4是某光电编码器的外形。图4成品光电编码器三套方案的选择与比较根据三套方案的原理与实施方法，对三种传感器在原理、优缺点、成本、功耗、稳定性方面进行了对比分析，如表2.4所示。表2.4 三种传感器传感器类别霍尔传感器光电传感器电容式传感器工作原理利用霍尔效应原理将被测物理量转换成电动势。一步将光量转换成电量。把被测非电量的变化转换为电容量变化。优点结构简单、体积小、重量轻、频带宽、动态特性好和寿命长。体积小、采样精确、采样速度快、敏感范围大、非接触。强振等恶劣条件的适应性强等。缺点转换率较低、温度影响大。输出有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂。成本相对较高相对较低高功耗低超低相对较低稳定性较稳定稳定长期稳定透法测量电机转速。光电传感器的原理上面有详细的介绍。当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管闭合，否则打开。为此，可以制作一个遮光叶片如图3所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。这里我们才用转10个孔的方式。在一分钟的时间内，假如产生了10000脉冲，则电机的转速就为1000r/min。三.设计总结硬件连接测量的一些原则同样适用于测速。通常，可以用计数法、测脉宽法和等精度法1用计数法来进行测试。图5仿真电路图5552，53T（P3.589C51P1实验程序及分析测量转速，使用光电传感器，被测电机带动纸片旋转，我们在纸片上开了101012（转/分）显示在数码管上。图6仿真电路55525555AT9C51P3.5P2.4P2.7，p1原理图用protelDXP画出原理图：PCB

图7protelDXP画出原理图根据原理图得到的PCB：四.

图8PCB89C51P1protelPCB电路图，可7001500r/min。五.参考文献徐科军等，传感器与检测技术，电子工业出版社[2]周杏鹏等，现代检测技术，高等教育出版社，2004[3]王幸之等，单片机应用系统抗干扰技术，北京航空航天大学出版社，2004六.成员及分工情况小组成员分工小组成员分工光电编码器资料整理实验程序如下：#include<REG52.H>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlong#defineLED_DATP1sbitLED_SEG0=P0^3;sbitLED_SEG1=P0^2;sbitLED_SEG2=P0^1;sbitLED_SEG3=P0^0;//sbitpin_SpeedSenser=P3^5;//光电传感器信号接在T1上#defineTIME_CYLC100//12M晶振，定时器10ms1秒计算//1000ms/10ms100#definePLUS_PER10//码盘的齿数，这里假定码盘上有10个齿，即传感器检测到10个脉冲，认为1圈#defineK 100.0 //校准系unsignedcharcode table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};uchardataDisbuf[4];//显示缓冲区uintTcounter0; //时间计数器bitFlag_Fresh0;//刷新标志bitFlag_clac0;//计算转速标志bitFlag_Err0;//超量程标志//在数码管上显示一个四位数voidDisplayFresh();//计算转速，并把结果放入数码管缓冲区voidClacSpeed();//初始化定时器T0voidinit_timer0();//voidinit_timer1();//延时函数voidDelay(uintms);voidit_timer0()interrupt1/*interruptaddressis0x000b*/{TF00; //d定时器T0用于数码管的动态刷新//TH0=0xC0; /*initvaluesTL0=0x00;Flag_Fresh=1;Tcounter++;if(Tcounter>TIME_CYLC){Flag_clac=1;//周期到，该重新计算转速了}}voidit_timer1()interrupt3/*interruptaddressis0x001b*/11{TF10; //T1用于单位时间内收到的脉冲数//要速度不是很快，T1永远不会益处r1; /如果速度很高，我们应考虑另外一种测速方法算转速}voidmain(void){Disbuf[0]=0;//开机时，初始化为0000Disbuf[1]=0;Disbuf[2]=0;Disbuf[3]=0;init_timer0();init_timer1();while(1){if(Flag_Fresh){Flag_Fresh=0;DisplayFresh(); //定时刷新数码管显示}if(Flag_clac){Flag_clac=0;ClacSpeed();//计算转速，并把结果放入数码管缓冲区Tcounter=0;//周期定时清零TH1=TL1=0x00;//脉冲计数清零}PAGEPAGE14if(Flag_Err) //超量程处理{//数码管显示字母'EEEE'Disbuf[0]=0x9e;//开机时，初始化为0000Disbuf[1]=0x9e;Disbuf[2]=0x9e;Disbuf[3]=0x9e;while(1){DisplayFresh();//不再测速等待复位i}}}}//在数码管上显示一个四位数voidDisplayFresh(){P2|=0xF0;LED_SEG0=0;LED_DAT=table[Disbuf[0]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG1=0;LED_DAT=table[Disbuf[1]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG2=0;LED_DAT=table[Disbuf[2]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG3=0;LED_DAT=table[Disbuf[3]];Delay(1);P2|=0xF0;}//计算转速，并把结果放入数码管缓冲区voidClacSpeed(){uintspeed;uintPlusCounter;PlusCounter=TH1*256+TL1;speed=K*(PlusCounter/PLUS_PER)/60;//K是校准系数，如速度不准，调节K的大小Disbuf[0]=(speed/1000)%10;Disbuf[1]=(speed/100)%10;Disbuf[2]=(speed/10)%10;Disbuf[3]=speed%10;}//初始化定时器T0voidinit_timer0(){TMOD&=0xf0;//定时10毫秒 /*Timer0mode1withsoftwaregate*/TMOD|=0x01; /*GATE0=0;C/T0#=0;M10=0;M00=1;*/TH0=0xC0; /*initvaluesTL0=0x00;ET0=1; /*enabletimer0interrupt*/EA=1; /*enableinterrupts*/TR0=1; /*timer0run*/}//延时函数voidDelay(uintms){uchari;while(ms--)for(i=0;i<100;i++);}//v