個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用光電信息技術(shù)研究性教案報(bào)告題目：汽車(chē)測(cè)速系統(tǒng)目錄一、摘要2二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 21、系統(tǒng)框圖 22、光電傳感器 3三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 41、傳感器42、調(diào)理電路設(shè)計(jì) 53、單片機(jī)64、顯示設(shè)備 75|、軟件設(shè)計(jì) 8四、體會(huì)心得 8五、參考文獻(xiàn) 8一、摘要社會(huì)時(shí)代的快速發(fā)展，汽車(chē)在人們?nèi)粘Ｉ钪性絹?lái)越重要，隨著汽車(chē)的日益普及，由于碰撞而引起的事故也越來(lái)越多，其中倒車(chē)碰撞、超速碰撞占碰撞0/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用事故的大部分。為了盡量防止超速等問(wèn)題、提高安全性。本文設(shè)計(jì)了一種測(cè)速器系統(tǒng)，方便司機(jī)根據(jù)車(chē)速安全行車(chē)。b5E2RGbCAP轉(zhuǎn)速測(cè)量方法轉(zhuǎn)速是指作圓周運(yùn)動(dòng)的物體在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù),其大小及變化往往意味著機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的正常與否,因此,轉(zhuǎn)速測(cè)量一直是工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)重要問(wèn)題。按照不同的理論方法,先后產(chǎn)生過(guò)模擬測(cè)速法(如離心式轉(zhuǎn)速表>、同步測(cè)速法(如機(jī)械式或閃光式頻閃測(cè)速儀>以及計(jì)數(shù)測(cè)速法。計(jì)數(shù)測(cè)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。對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量實(shí)際上是對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)引起的周期脈沖信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。p1EanqFDPw在頻率的工程測(cè)量中 ,電子式定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)量頻率的方法一般有三種 :①測(cè)頻率法:在一定時(shí)間間隔ｔ內(nèi) ,計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)Ｎ ,則被測(cè)信號(hào)的頻率ｆｘ 可表示為ｆｘ=Ｎｔ<1）；② 測(cè)周期法:在被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi) ,計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖數(shù)ｍ0,則被測(cè)信號(hào)頻率ｆｘ=ｆｃ/ｍ0,其中,ｆｃ為時(shí)鐘脈沖信號(hào)頻率；DXDiTa9E3d③ 多周期測(cè)頻法:在被測(cè)信號(hào)ｍ1個(gè)周期內(nèi),計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖數(shù)ｍ2,從而得到被測(cè)信號(hào)頻率ｆｘ,則ｆｘ可以表示為ｆｘ=ｍ1ｆｃｍ2,ｍ1由測(cè)量準(zhǔn)確度確定。RTCrpUDGiT二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)框圖各部分模塊的功能：①傳感器：用來(lái)對(duì)信號(hào)的采樣。②放大、整形電路：對(duì)傳感器送過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行放大和整形，在送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)換。1/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用④片機(jī)：對(duì)處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速的實(shí)際值，送入 LED⑤LED顯示：用來(lái)對(duì)所測(cè)量到的轉(zhuǎn)速進(jìn)行顯示。光電式轉(zhuǎn)速傳感器：光電式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，再通過(guò)光電器件把光信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。它具有頻譜寬、不易受電磁干擾的影響、非接觸式測(cè)量、響應(yīng)快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 5PCzVD7HxA整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的組成框圖如圖 3.3所示。從圖中可見(jiàn),轉(zhuǎn)子由一直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速。轉(zhuǎn)速信號(hào)由光電傳感器拾取 ,使用時(shí)應(yīng)先在轉(zhuǎn)子上做好光電標(biāo)記 ,具體辦法可以是:將轉(zhuǎn)子表面擦干凈后用黑漆 (或黑色膠布>全部涂黑,再將一塊反光材料貼在其上作為光電標(biāo)記 ,然后將光電傳感器(光電頭>固定在正對(duì)光電標(biāo)記的某一適當(dāng)距離處。光電頭采用低功耗高亮度LED,光源為高可靠性可見(jiàn)紅光 ,無(wú)論黑夜還是白天,或是背景光強(qiáng)有大范圍改變都不影響接收效果。光電頭包含有前置電路，輸出 0—5V的脈沖信號(hào)。接到單片機(jī)89C51的相應(yīng)管腳上，通過(guò)89C51內(nèi)部定時(shí)/計(jì)時(shí)器T0、T1及相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，組成一個(gè)數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。jLBHrnAILg3.3光電測(cè)量系統(tǒng)組織框圖三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、傳感器選用的傳感器型號(hào)為 SZGB-3<單向）2/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用SZGB-3,20電源電壓為12VDCSZGB-3型傳感器主要性能介紹如下：1>供單向計(jì)數(shù)器使用，測(cè)量轉(zhuǎn)速和線速度 .2>采用密封結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定 .3）光源用紅外發(fā)光管，功耗小，壽命長(zhǎng) .4>SZGB-3,20電源電壓為 12VDCSZGB-3型傳感器主要性能介紹如下：SZGB-3.型光電轉(zhuǎn)速傳感器，使用時(shí)通過(guò)連軸節(jié)與被測(cè)轉(zhuǎn)軸連接，當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，將轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，供二次儀表計(jì)數(shù)使用。 xHAQX74J0X(1>輸出脈沖數(shù)：60脈沖<每一轉(zhuǎn)）(2>輸出信號(hào)幅值：50r/min時(shí)300mV(3>測(cè)速范圍:50---5000r/min(4>使用時(shí)間:可連續(xù)使用,使用中勿需加潤(rùn)滑油 5>工作環(huán)境:溫度-10～40℃,相對(duì)濕度≤85%無(wú)腐蝕性氣體 LDAYtRyKfE2、 調(diào)理電路設(shè)計(jì)濾波電路轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路包括信號(hào)放大電路、整形及三極管整形電路。由于產(chǎn)生的電壓信號(hào)很小，所以要進(jìn)行放大處理，一般要放大至少

1000

倍<≥60dB），然后在進(jìn)行信號(hào)處理工作。信號(hào)放大裝置選用運(yùn)算放大器

TL084

作為放大電壓放大元件，采用兩級(jí)放大電路，每一級(jí)都采用反響比例運(yùn)算電路如圖，設(shè)計(jì)的電壓放大倍數(shù)為 3000倍。其中第一級(jí)放大倍數(shù)為 30，第二級(jí)放大倍數(shù)為 100.放大后電壓變化范圍為 0～4.8V。TL084采用12V雙電源供電，由于電源的供電3/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用電壓在一定范圍內(nèi)有副值上的波動(dòng)，形成干擾信號(hào)。為起到消除干擾，實(shí)現(xiàn)濾波作用，故供電電源兩端需接10UF的電容接地。Zzz6ZB2Ltk一次整形后的信號(hào)基本上為± 5V的電平的脈沖信號(hào)，在脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，常用的是+5V的脈沖信號(hào)。如果直接采用 -5V的脈沖計(jì)數(shù)，會(huì)增加電路的復(fù)雜性，故一般不直接使用，而是先進(jìn)行二次整形。 dvzfvkwMI1第二次用三極管整形電路，當(dāng)輸出為 -5V的信號(hào)時(shí)，三極管 VT2<8050）的基-射極和電阻R18組成并聯(lián)電路電流經(jīng)過(guò) R18.R17,三極管VT2處于反向偏置狀態(tài)，所以，

VT2

的集-射極未接通，故處于截止?fàn)顟B(tài)。電源回路由

R19，三極管

VT2

的集-射極組成，采用單電源

+12V

供電，由于集射極截止，處于斷路狀態(tài)，故輸出電壓 U0為V。當(dāng)?shù)谝淮握屋敵鰹?+5V的信號(hào)時(shí)，三極管 VT2基-射極處于正向偏置狀態(tài)，有電流I通過(guò)，故此時(shí)三極管的集-射極處于通路狀態(tài)。電源電流流經(jīng)電阻R19，三極管的集-射極到地端，由于集-射極導(dǎo)通時(shí)的電阻很小，可以忽略不計(jì)。電源電壓主要在 R19上，其輸出電壓約為 0V。綜上所述，三極管整形的電路的輸入關(guān)系是：信號(hào)為 -5V時(shí)，U0=+12V；信號(hào)為+5V時(shí)，U0=0V。rqyn14ZNXI3、單片機(jī)<1）單片機(jī)AT89C51AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 <FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的

MCS-51

指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功4/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用能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。EmxvxOtOcoAT89C51單片機(jī)的功能：1、主要特性：◆與MCS-51兼容◆4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器◆壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)◆數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年◆全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz◆三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM◆32可編程I/O線◆兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器◆5個(gè)中斷源◆可編程串行通道◆低功耗的閑置和掉電模式◆片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2、管腳說(shuō)明：●VCC：供電電壓，●GND：接地。5/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用●P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。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。SixE2yXPq5●P1口：P1口是一個(gè)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(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)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FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。6ewMyirQFL●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(mén)電流，當(dāng) P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 kavU42VRUs<2）單片機(jī)程序流程圖4、顯示設(shè)備共陰級(jí)14腳4位帶時(shí)間顯示數(shù)碼管5、軟件設(shè)計(jì)①主程序流程圖 5.16/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用②顯示子程序流程圖 5.2③定時(shí)計(jì)數(shù)子程序流程圖 5.37/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<3）動(dòng)態(tài)顯示仿真動(dòng)態(tài)顯示程序 ：#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuintmm=1234。ucharjj。ucharcodetable[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,}。y6v3ALoS89delay(uintm>{uinti,j。8/10個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用for(i=m。i>0。i-->for(j=110。j>0。j-->。}xian_shi(>{ucharqian,bei,shi,ge。qian=mm/1000。bei=mm%1000/100。shi=mm%100/10。ge=mm%10。P2=0x80。P0=table[qian]。delay(50>。P2=0。P2=0x40。P0=table[bei]。delay(50>。P2=0。P2=0x20。P0=table[shi]。delay(50>。P2=0。P2=0x10。P0=table[ge]。delay(50>。P2=0。四、體會(huì)心得通過(guò)這次研究性教案，讓我們深入了解了光電傳感器的原理及其應(yīng)用，提高了我們的創(chuàng)新能力，擴(kuò)展了我們的想象、設(shè)計(jì)能力。我們通過(guò)借鑒期刊、論文、報(bào)告，完成了此次研究性教案。雖然在設(shè)計(jì)和書(shū)寫(xiě)過(guò)程