2022年光电传感器测速.docx

精品学习资源滨江学院题目:光电传感器测速院系: 电 子工 程系专业:电子科学与技术:20212321007成员： 2021232101020212321053指导老师 :2021 年 11 月 15 日欢迎下载精品学习资源目 录引言 1设计思路 2所需模块 2.1光电传感器部分2.1.1LM339工作原理及管脚图 2.1.2整体连线图 3单片机部分 3.1单片机外部连线图3.2单片机内部主程序流程图4测速原理 5所需器件6总结 附录 1整体电路图附录 2源程序代码附录 3实物图 参考文献 27欢迎下载精品学习资源引 言在工程实践中 , 常常会遇到各种需要测量转速的场合；转速是电动机极为重要的一个状态参数 , 在许多运动系统的测控中 , 都需要对电机的转速进行测量 , 不管是直流调速系统仍是沟通调速系统 , 只有转速的高精度检测才能得到高精度的掌握系统；迄今为止 , 测速可分为两类 : 模拟电路测速和数字电路测速； 随着微电子技术的进展 , 电脑技术的广泛应用 , 显现了以电脑为核心的数字测速装置； 这样的速度测量装置测量范畴宽、工作方式敏捷多变、适应面广, 具有一般数字测速装置不行比拟的快速性、精确性和优越性；1：设计思路用一个红外发光二极管和一个接受红外光的二极管组成一套光电管；当检测到物外表为黑色时， 反射光很弱， 接收端检测到的光线可以忽视， 使接收端出现一种状态，例如开关管截止；当被检测物外表为白色时，反射光剧烈，发射端发 射的红外线被接收端全部接收， 使接收端出现另一种相反的状态， 例如开关管开通；这两种相反的状态表现在电路中，就是高低电平组成的脉冲信号；由此，我想到用一个比较器来比较两种接受到的信号， 从而输出“ 0”“1”两种高低电平， 并把两种信号传给单片机进行统计， 然后利用设定算法进行运算， 最终通过数码显示管显示运算结果；2：所需模块本测速系统共有两个模块构成， 一个为光电传感器部分， 用于接收光信号并转换为电信号， 即高低电平信号； 另一个为单片机部分， 用于接收高低电平信号并通过内部运算，然后再通过数码显示管显示测出的结果；光电传感器部分2.1.1 LM339 工作原理及管脚图：LM339类似于增益不行调的运算放大器； 每个比较器有两个输入端和一个输出端；欢迎下载精品学习资源两个输入端中的一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“ - ”表示；当用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压也称为门限电平，它可挑选LM339输入共模范畴的任何一点 ，另一端加一个待比较的信号电压，当“ +”端电压高于“ - ”端时，输出管截止，相当于输出端开路；当“ - ”端电压高于“ +”端时，输出管饱和，相当于输出端接高电位；两个输入端电压差异大于10mV就能确保输出能从一种状态牢靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较抱负的；LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻称为上拉电阻，选3-15K；选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值； 由于当输出晶体三极管截止时， 它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值；以下图1a给出了一个 LM399的基本单限比较器； 输入信号 Uin 为待比较电压，把它加到同相输入端，在反相输入端接一个参考电压门限电平Ur；当输入电压 Uin>Ur 时，输出为高电平 UOH；图1b为其传输特性； 图1c为 LM339的管脚图；c图1LM339工作原理图及管脚图欢迎下载精品学习资源2.1.2 整体连线图：如以下图 2所示：图2 比较型光电传感器整体电路图在上图中， LED 灯相当于一个红外线发射管， JP1 是红外线接收管， 接收光强在上面转换成电流， 在 R上成为电压信号； 当光线照耀到白色面上时， 光线反射剧烈，光线照耀到黑色面上时， 光线反射较弱；因此当光照在不同颜色面上时， 阻值会发生明显的变化；将阻值的变化值与RA1的标准值进行比较，就可以从LM339输出规律电平给单片机；3 单片机部分单片机外部连线图：如以下图3所示欢迎下载精品学习资源ecececec40dddd20dpdpdpdp10RXD0C2C3C4C11T XDDPY4-L ED3029AL EPSEN6892102P12P2P3LED5V61 51 41 31 21 1 019U1P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16P1712345678R1KP10 P11 P12 P13 P14 P15 P16P17P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06P073938373635343332P00P01P02 P03 P04 P05 P06P071 2 3 4 5 6 7 80 1 2 3 4 5 6 7P P P P P P P P0 1 2 3 4 5 6 7INT 113INT 012INT 1INT 0T 1T 0P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26P272122232425262728P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26P270P 0P 0P 0P 0P 0P 0P 0P17 4 2 1015 3T 1T 0151489C52abc d e fg dpDPYaaaa31E A/VPfgbfgbfgbfgb1918X1X29RE SETRD17W R 16RDW RVCC GND RXD T XDAL E /PPSEN2P图3单片机连线图在上接线图中，可在数码管与单片机之间接上一个分压电阻，起到爱护作用；单片机型号选 89C51或 89C52都行；在试验板上把图 1中的 2 管脚规律电平输出管脚和图 2中的 12 管脚中断输入管脚连接，即可构成整个测速系统；3.2单片机内部主程序流程图主程序是掌握单片机系统根据预定的操作方式运转, 它完成人机对话和各种掌握功能 , 是单片机系统程序的框架；主程序的主要任务是完成系统自检、初始化、处理键盘命令等功能；在本试验中，未涉及到键盘命令；本系统的主程序流程如以下图4所示；欢迎下载精品学习资源图4主程序流程图图5外部中断 0 中断程序流程图在该测速系统的程序中 , 主程序执行的过程中共执行了 3 个中断程序 , 即外部中断 0 中断、外部脉冲计数 0 中断和定时器 1 中断；图 5所示为外部中断 0 中断程序流程图；外部中断 0 中断程序主要用于测速起始；当测速开头时 , 执行外部中断 0 中断, 外部脉冲计数加 1，并判定 T0、T1 是否开启，假设没有开启就开启，再判定 1S 定时到了没有，假设1S 定时到运算转速，并关 INT0、T0、T1 软件清零；图6为 T0 中断程序流程图； T0 对内部时钟脉冲计数， T0 为 8 位定时器， 1S 定时的内部时钟脉冲超过了 T0 上限，故采纳软件延时计数；图 7为T1 中断程序流程图， T1 定时 1S, 当一秒定时到，就置位标志位；欢迎下载精品学习资源图6T0 中断程序流程图图7T1 中断程序流程图4：测速原理第一，选一小型直流电机， 在其轴上固定一张圆形硬纸片， 以此来代替被测物；其次把此圆形纸片平均分成 6等分，并把其中的三块涂黑详细见实物 ；再次，用光电管正对圆形纸片；最终，启动整个系统就可以进行测速了；由于当红外线照到面黑色时，反射光很弱，接收端检测到的光线可以忽视， 当照到白色面时， 反射光剧烈， 发射端发射的红外线几乎被接收端全部接收，因此，检测到的信号经过比较电路输出后，会给单片机输入高低两种电平；所以，在编程中，假定在 1S 时间内共检测到 n 个低电平信号，那么此电机的转速为；四：整体电路图及实物图见附一图所示；欢迎下载精品学习资源5：所需器件名称型号个数价格51单片机STC89C51RC1件9元光电管1套5元四电压比较器LM3391件四位数码显示管12管脚1件5元1/4 电阻0.47K,1K,3.3K,10K,各10个备用电位器10310K2个1元瓷片电容22PF,104100nF各10个备用2元万用版1块3元电池盒1个1元PIC座20,40 脚2+1个1元排针40PIN2排1元晶振12M1个1元复位开关1个LED灯5个共计：6：总结本设计的光电传感器测速机能够快速检测到电机横截面上的黑白相间的面， 并通过单片机编写测速程序， 用数码管显示； 但本设计的测速系统的整体性能只能满意一般小型电机和一些要求不高的测速， 并且在其测速时， 仍需要在被测物上安装一个黑白相间的圆盘， 这对某些被测物体来说是不太好实现的， 即其是存在肯定的局限性的；除此之外，其精确度也不尽完善；但整体来说， 此测速系统仍是具有可行性的； 当我们需要知道某电机的转速而又缺少测速装置时， 就可以用此套系统来进行测速； 它的简洁性， 便利性和快捷性也是某些测速装置不行比拟的；至于其缺点， 由于设计者水平目前有限， 暂不能完善解决， 只待以后对此方面有较多懂得后在解决， 同时也期望对此熟知的师生赐予指点，从而进行改良测速方法，提高整个系统的测速性能；欢迎下载精品学习资源附一：整体电路图附录 2 ：程序源代码#include<reg52.h> #define uint unsigned intuint temp,qian,bai,shi,ge,aa,n; sbit dula=P0;sbit wela=P1;sbit zd=P32; uint codetable=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void displayuint qian,uint bai,uint shi,uint ge; void delay uint z;void init;void mainEA=1;/ 开总中断EX0=1;/ 开外部中断 0 init;/初始化子程序while1displayqian,bai,shi,ge;void delayuint z欢迎下载精品学习资源uint x,y; forx=z;x>0;x-fory=110;y>0;y-;void displayuint qian,uint bai,uint shi,uint geP0=tableqian;P1=0xf7;delay1;P0=tablebai; P1=0xfb; delay1;P0=tableshi; P1=0xfd; delay1;P0=tablege; P1=0xfe; delay1;void exter0 interrupt 0n+;whilezd=0;欢迎下载精品学习资源void initwela=0; dula=0; temp=0; TMOD=0x01; TCON|=0X04;TH0=65536-50000/256; TL0=65536-50000%256; EA=1;ET0=1;TR0=1;timer0 interrupt 1TH0=65536-50000/256; TL0=65536-50000%256;aa+;ifaa=20aa=0; temp=20*n; n = 0;qian=temp/1000; bai=temp%1000/100; shi=temp%100/10;欢迎下载精品学习资源ge=temp%10;附录 3：参考文献：激光原理及应用 其次版陈家璧，彭润玲电子工业出版社光电子技术第三版安敏英，刘继芳，李庆辉，冯哲珺电子工艺出版社单片机基础第三版李广弟北京航空航天高校出版社欢迎下载