光电传感器转速测量系统设计

1、专业课程设置修订题目修正光电式传感器的转速测量设定院系：自动化学院专业班级：工作团队成员：指导人民教师：日期：2012年10月8日8-2012年10月19日1 .课程设定修订的说明以单片微型计算机、uln2003为主要老虎钳，设定、校正步进电机调速系统，实现电机速度的开环调整。2 .课程设置修订的具体要求1 .用牛鼻子选择速度2 .转速测量显示范围为09999转/秒。3 .检测并显示各段的速度。3 .主要零配件实验板(中号)一个步进电机一个STC89C52 1个电容器(30pF、10uF )各1个数字管(共阳、四位一体) 1个水晶振动(12MHz) 1个小按钮4个ULN2003 1个电阻数个发

2、光二极管1个4个晶体管(NPN) 4个电阻4 .原理说明4.1系统综述根据问题，最终修改了以下溶解热若用户从牛鼻子板输入控制指令(光开关)，则单片机接受该指令后改变输出的PWM波形，最终通过ULN2003的驱动，电动机运行速度发生变化。 用ST151传感器测量马达叶片的旋转状况，将旋转速度显示在数字气管上。在高速计程仪主周期实现牛鼻子扫描和转速显示，将计时器0作为计数器，计数ST151的下降沿，计算转速，发送至数字管显示。设定修订的思维方法：(1)将光电开关管作为电机旋转速度的信号拾取元件，在电机的旋转轴上安装圆盘，在圆盘上挖小孔，在小孔的上下分别对应发光和受光开关，圆盘旋转一周时，光电管导通

3、一次，在脉冲计数中需要该信号(2)对光电开关信号进行整流放大。(3)脉冲经由单片微型计算机内部的计数器和计时器进行计数和时间节点。(4)显示电路使用单片微型计算机进行动态显示。4.2转速的测量原理在此，采用尺频率测定，其测定原理为，在一定的测定时间内，对转速传感器产生的脉冲的个数进行计数，计算实际的转速。 设一定的测定时间为Tc(min )，计数器所取得的脉冲数m，脉冲发生器每旋转一周输出p个脉冲，如果根据被测定转速为N(r/min )，则设f=pN/60Hz。 另外，在校正测量时间Tc内，校正测量转速传感器输出的脉冲数m设为m=Tcf，因此当对m的值进行校正测量时，能够计算实际的转速值1。N

4、=60m/pTc (r/min)(1)4.3转速测量系统构成分块图所述系统包括信号预处理电路、单片微型计算机STC 89C51、系统LED显示模块、串行数据存储电路、和系统软件。 所述信号预处理电路包括信号放大、波形变换、波形整形。 放大测量信号的目的是减少对测量信号的振幅要求波形变换和波形整形电路通过设置用于将放大信号转换为可与单片微型计算机匹配的TTL信号的单片微型计算机的预计程仪编程， 内部计时器T0能够对输入脉冲进行计数，能够正确计算出在加上到T0大头针的单位时间内检测到的脉冲数。设定中的转速显示部分采用廉价且易于使用的LED模块，通过相关修正计算方法修正后的转速通过I2C男低音E2P

5、ROM备忘录节省了所需的单片微型计算机接口和外围零配件，简化了云同步上显示部分的软件计程仪编程。 系统的原理分块图如图2.1所示。波形整形波形变换信号灯放大器主板牛鼻子模块单板机数字存储电路RS232LED显示图2.1系统的原理分块图5 .系统硬件电路的设置修订在系统硬件部中包括输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。 在建构硬件之前，请在Proteus Pro 7.5中进行硬件仿真。5.1脉冲发生电路设定修订采用红外光电式传感器，设定为进行非接触检测。 当在红外线光致发光二极管与高灵敏度光晶体管之间夹入物体时，传感器输出低电平，当不夹入物体时输出高电平，形成脉冲。 系统在光电式传感器的收发

6、信端之间插入电滚子，在电滚子的旋转轴上安装回转盘。 在该回转盘的边缘挖掘多个圆形孔，将传感器的检测部置于圆孔的中心位置。 每当回转盘随着后轮转动，传感器就会向外侧输出一些脉冲。 通过将这些个的脉冲整形为能够由一系列的波形识别单片微型计算机的TTL电平，能够计算车轮的即时旋转速度。测量的精度由回转盘圆孔的个数决定，个数越多精度越高。 因此，可以获得每单位时间尽可能多的脉冲数，并且由于两个通孔之间的距离过大，因此可以在通孔之间或紧挨着下一个通孔之前停止，并且可以避免产生大的误差。 设定修订中的回转盘圆孔的实际个数受到技术限制。 为了达成预定的效果，在回转盘通孔的设定修正中采用了11个通孔，留下了1

7、0个同等的间距。 由此，能够在以后的软件设定修正中比较容易算出脉冲频率。 脉冲发生源的硬件构成图如图3.1所示。图3.1脉冲发生源的硬件结构图(左为主视图，右为侧视图)5.2光电转换及信号调整电路设定修正由于系统需要将光信号变换为电信号，所以使用光电式传感器，设定相应的信号调整电路，获得符合要求的脉冲信号，对单片微型计算机STC89C51进行计数，向云同步获得计数时间，单片传感器将电动机的转速信号变换为电信号， 该信号经由LM324集成商品发货整形驱动部，向单片微型计算机进行脉冲计数，测定马达的旋转速度。光电转换部和单片微型计算机之间的连接分块图如图3.2所示。LED查询密码管电子数字展示解码

8、器计数脉冲整形驱动LM324感应器STC 89C51足球俱乐部图3.2光电转换部和单片微型计算机的连接分块图5.3时钟电路系统由12M水晶振动和两个30pF电容构成振荡电路，连接STC89C52的XTAL1和XTAL2端子，为单片机提供时钟源5.4按钮电路4个按钮分别控制电机的不同转速，即控制PWM波高电平的占空比，实现电机的速度控制，采用开环系统方法，虽然不十分精确，但控制简单，容易实现，查询密码制作简单。5.5显示部系统采用4二进制位共阴极数码管实现转速显示。 数码管的二进制位选择端子14分别与STC89C52的P2.0P2.3管脚连接，端子选择端子AG和DP分别与STC89C52的P0.

9、0P0.7管脚连接。另外，实际焊接电路时，需要在数码管的二进制位选择端焊接晶体管。 否则，数码管的显示亮度会变得非常暗。5.6马达控制和驱动部电机的运行由PWM波控制。 PWM波通过STC89C52的P2.4通讯端口输出。说明：速度部分使用Motro-encode马达，实际上在ST151实现了速度，焊接电路如下图所示其中R1=510、R2=4.7KST内部电路：5.7其他电路重定径套电路如下所示完整的模拟电路图：6 .软件部分设置修订系统软件是用Keil集成开发环境开发的计程仪计划查询密码包括(带注释):包括号sbit P2_0=P20。 /数字气管选择定位sbit P2_1=P21。sbit

10、 P2_2=P22。sbit P2_3=P23。sbit P2_4=P24。 /电机控制位置比特密钥p0=p1 0； /电动机运行速度为0的控制键sbit密钥30=p1 1； /电动机运行速度30的控制键比特密钥60=p1 2； /电动机运行速度60的控制键比特密钥100=p1 3； /电动机运行速度100的控制键unsignedcharcodetable =0xc 0，0 x f 9，0 x a 4，0 XB 0，0 x 99，0 x 92，0x82、0xf8、0x80、0x90、0x88、0x83、0xc6、0xa1、0x86、0x8e；无缝发动机速度； /电动机运行速度无名朝格、十字、百

11、年、千年； /电动机运行速度motorspeed的各二进制位未指定计数器=0； /光电式传感器脉冲数无标记int PWM； /pwm工作比无标识号； /占空比设定值无标记号召唤； /设定多长时间来修正速度？void显示器()； /数字管显示电机速度void delay ()； /延迟函数void控制PWM ()； /控制电机工作比电话速度()； /修正电机速度，加入motorspeed变量void密钥()； /牛鼻子扫描void主机()。P2=P20x0f；mid=0；EA=1； /开放总中断EX0=1； /将外部中断0设为onIT0=1； /设定为下降沿触发方式TMOD=0x01； 将/计时

12、器0设置为模式1，即，16二进制位计数模式TH0=(65536-10000)/256； /计数时间为10msTL0=(65536-10000)%6ET0=1； /on定时器0中断TR0=1； /启动定时器0while(1)。keyscan ()；显示()；控制PWM ()；calspeed ()；是是void密钥()/关牛鼻子板扫描。密钥p0=0。delay ()； /防止延迟抖动密钥p0=0mid=0；是关键字30=0。delay ()；关键字30=0mid=1；是关键字60=0。delay ()；关键字60=0mid=3；是关键字100=0。delay ()；关键字100=0mid=5；是

13、是电话速度()。修正if(calsp=100)/100*10ms=1s一次电动机运行速度。摩托车速度=计数器/3； /转速除以时间计数器=0； /清除脉冲数calsp=0； /零清除标志是是void控制PWM ()。if (PWM=0PWM=迷你PWM 10 )。P2_4=0； /电机不加速是else pwm=0；是void _ time r0()中断1。TH0=(65536-10000)/256； /重新读取初始值，计数时间为10msTL0=(65536-10000)%6pwm；钙离子；是void _ int0()中断0。计数器； /接收脉冲数是void display()/查询密码管显示函

14、数。ge=摩托车速度；超速/10；白=摩托车速度/100；千年=摩托车速度/1000；P2_0=0；p0=表格；delay ()；P0=0xff；P2_0=1；P2_1=0；p0=表格；delay ()；P0=0xff；P2_1=1；P2_2=0；p0=表格；delay ()；P0=0xff；P2_2=1；P2_3=0；p0=表格；delay ()；P0=0xff；P2_3=1；是void delay()/延迟函数定。无符号茶叶I=10；威尔(I- )；是7 .系统测试测试方案：测试包括模拟测试和硬件测试两个部分。模拟测试是指使用Proteus Pro 7.5模拟系统。 主要测试系统电路的设置修订和验证程序逻辑的精准性。硬件测试是指在系统建构后硬件的电气性能测试。 主要测试各功能的完全性可靠性和系统电气性能的稳定性。 测试工具为示波器万用表等。模拟结果：在真正的测试中，系统工作正常，计程仪程序逻辑正确。 牛鼻子入口正常，数字管表示正确。P2.4大头针间输出PWM波正常。硬件测试结果：系统硬件建构完成后，进行硬件测试。接通系统电源后，振荡电路正常振荡，STC89C52在时钟源电路的驱动下正常动作。系统可通过重新定径套电路正常重新定径套