基于51单片机的红外反射式光电传感器测速仪设计

基于51单片机的红外反射式光电传感器测速仪设计

一、选题简介、意义

在工程实践中，经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，在很多运动系统的测控中，都需要对电机的转速进行测量，不论是直流调速系统还是交流调速系统，只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。迄今为止，测速可以分为二大类：模拟电路测速和数字电路测速。

随着微电子技术的发展，计算机技术的广泛应用，出现了电子技术为核心的测速装置。这样的速度测量装置测量范围宽、工作方式灵活多变、适应面广，具有普通数字测速装置不可比拟的快速性、精确性和优越性。

为了能够适用于不同的测速环境，方便工程利用。所有本课题选择设计一个反射式红外测试仪。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）课题研究

转速测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方技术已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。随着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量得到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字量系统越来越普及，转速测量系统也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。

（二）主要研究内容、要解决的问题

在电子技术化的领域应用时代，由于平台和技术的多样化，红外测速仪的系统也变的多样化。本次设计以单片机和传感器为核心的反射式红外测试仪，能够显示测试的速度以及距离。

（1）选择合适的单片机芯片和传感器

（2）熟悉了解相关原理，做到产品设计的最好化

（三）预期目标

（1）完成硬件设计

（2）完成软件设计

（2）做出实物

（4）完成论文撰写

（四）研究步骤

（1）研究国内外对反射式红外测试仪这方面的一些设计制作及研究成果，吸收各方面的方法和经验，取长补短，做到对于整体课题设计有一个整体的把握，使设计思路论文的编写思路清晰，有较强的逻辑性。

（2）查阅相关书籍来确定本设计所需的理论支持，并提取老师的相关意见，让理论指导实践有序的进行。

（3）利用相关软件设计原理图并进行仿真调试，改进不足之处。优化设计并完成实物制作及毕业论文的修改及充实，完成设计终篇。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

（一）设计体系

系统分为硬件设计和软件设计

（1）单片机系统硬件电路设计，包括最小系统电路、复位电路、时钟电路、电源电路等。

本系统的核心是中心控制模块即为单片机控制模块和传感器接收模块。负责处理数据、交换、信号放大和信号转换等功能。

（2）系统软件设计

采用单片机C语言来编程，借助Keil C51软件进行整个程序的编辑、编译、调试、仿真等。

（二）系统功能结构

反射式红外线测试仪整体设计结构图

整个控制系统的原理分析，反射式红外测速仪以单片机为整个电路的控制系统。该系统可实现反射式红外测试仪的硬件控制，光电传感器收集到的信号反馈至单片机通过LCD显示出来。

1：系统硬件电路设计（单片机主控系统，电源模块）

2：系统软件设计（系统主程序，外部中断程序）

3：实验结果

4：结论

第一章绪论 5

1.1课题背景及其意义 5

1.2 国内外的研究状况 5

1.3本文的主要研究内容及论文结构安排 6

第二章方案的设计与论证 7

2.1控制方案的确定 7

2.2控制方式的选择 7

2.2.1 单片机芯片的选择 7

2.2.2显示方案的选择 7

2.2.3测速模块的选择 8

第三章硬件电路的设计 10

3.1系统的功能分析及体系结构设计 10

3.1.1系统功能分析 10

3.1.2系统总体结构 10

3.2 模块电路的设计 10

3.2.1 STC89C52单片机核心系统电路的设计 10

3.2.2 5V电源电路设计 14

3.2.3 LCD1602液晶显示电路设计 14

3.2.4反射式红外测速模块电路设计 17

3.2.5 5V直流电机调速电路设计 19

4.1 编程语言选择 21

4.2 keil软件设计思想 21

4.3 程序流程图 22

第五章系统焊接与调试 23

5.1 电路焊接 23

5.2 系统调试 23

5.3 实物测试 24

致谢 26

参考文献 27

附录1 28

附录2 36

第一章绪论

1.1课题背景及其意义

在技术实践中经常满足各种需求, 测量电机、电机、卷扬机、机床主轴旋转装置的测试、操作和控制等速度, 经常需要测量和显示,速度和电流速度。要加速, 首先要解决抽样问题。将模具技术应用到车速表时, 通常测量发电机的方法、发电机和轴的转轴转速, 速度反映发电机电压, 速度高低。为了准确测量速度, 有必要, 测量实时测量, 以确保和电流速度法。这使得测试的速度非常重要。

现代工业、航空和航天技术的发展与电机和机电一体化技术在许多领域的发展和应用有着密不可分的联系, 特别是在一些军事、空中和空间, 以及精密制造, 发动机转速提出了更高要求。所以，精准测量电机转速显得尤为重要。目前，可通过多种有效方对电机转速进行实时测量，如机械测速、光电测速、频闪速度测量和磁传感器测量 (包括磁敏、磁 Elektrische 和霍尔)。虽然很快, 但小, 成本低, 功能强大, 其高销售额的增长决定了单片机的出现提高了其效率, 应用越来越广泛。这使得用单片机作为控制。由于结构坚固, 光线障碍小, 重量轻, 寿命长, 安装方便, 不怕污垢, 水蒸气和盐雾, 抗震动。而电机的工作环境通常比较复杂, 光电池本身适合于更复杂的环境, 从而使光电传感器的设计。此外, 在实际应用中, 需求在报警功能上有很多机会, 使系统具有报警功能。达到电机控制的速度。项目的实际需要。

1.2 国内外的研究状况

随着技术提高超大集成电路、单片机应用技术等,其强大的廉价特点完全数字转速测量系统得以广泛应用。由于单片机的转速测量具有体积小,性能强,成本低,性质都与业务用户、质朴。应用非常广泛,转速设计参数之一,其大维度,收集和处理模拟建模的主要方法是测量转速,已不能适应现代测量技术发展的要求,科学技术在测量范围和测量精度,已经不能满足大多数系统。随着集成电路技术快速发展与更新，以及数字测量系统的广泛普及与应用，借助单片机的特点广泛脉冲数字信号处理功能强大,完全数字系统越来越普及,其转数测量系统还可以使用完全的数字化。在测量范围和测量精度方面有显著提高。

本文是转速测量系统的硬件和软件系统设计。使用51系列单片机组成的全数字化设计系统,提高测速精确程度分析的角度考虑,讨论它存在可能原因,结果错误。同时在硬件电路出发,分析电路工作,根据具体情况设计解决方案和更改。

1.3本文的主要研究内容及论文结构安排

.主要介绍本设计的课题背景及国内外研究状况；

.主要说明系统方案的选择；

.主要介绍硬件电路的组成及使用方法；

.主要介绍软件设计；

.主要介绍硬件调试；

参考文献

[1] 赵小兰,胡征,王培坤,林晓欢,庄衍竖,黄维沛. 多功能自行车码表设计[J]. 电子测试,2013,(20):1-2.

[2] 孙宝元、杨宝清.传感器及其应用手册．北京.

[3] 郑人杰. 计算机软件测试技术. 北京: 清华大学出版社, 1992.

[4] 胡汉才. 单片机原理及系统设计. 北京:清华大学出版社, 2002.