基于光电传感器的转速测量系统设计单片机光电转速传感器转速测量数据处理doc

基于光电传感器的转速测量系统设计单片机光电转速传感器转速测量数据处理doc内容摘要：

需要的 脉冲信号。 不同的光电元件，所要求的测量电路也不相同 ，为此 设计时 必须详加考虑。 光电转换及信号调理电路设计 传感器将电机的转速信号转变成了电脉冲信号，该信号经 过 LM324集成运放整形驱动，送到单片机进行脉冲计数，从而测出电动机转速。 光电转换部分与单片机的连接框图如图。 图 光电转换部分与单片机的连接框图 LM324是四运放集成电路 ， 它采用 14脚双列直插塑料封装 ， 外形如图所示。 它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器 ， 除电源共用外 ， 四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图 所示的符号来表示 ， 它有 5个引出脚 ， 其中“ +”、“ ”为两个信号输入端 ， “ V+”、“ V”为正、负电源端 ， “ Vo”为输出端。 两个信号输入端中 ， Vi（ ）为反相输入端 ， 表示运放输出端 Vo的信号与该输入端的位相反。 Vi+（ +）为同相输入端 ，表示运放输出端 Vo的信号与该输入端的相位相同。 LM324的引脚排列见图 计数脉冲 传感器 整形驱动 LM324 STC 89C51 数码显示译码器 LED 数码管 xxx 毕业设计 6 图 图 引脚图 由于 LM324四运放电路具有电源电压范围宽 ， 静态功耗小 ， 可单电源使用 ， 价格低廉等优点 ， 因此被广泛应用在各种电路中。 本设计计划采用 高性能集成四运放 LM324来进行光电信号调理 电路设计。 电路 采用 两级 放大电路对 脉冲信号进行放大 ，防止信号脉冲太小以至对实验结果不产生影响。 此外， 还设计了 有源带通滤波器。 为了达到预定效果，对系统运用 MULTISIM 8进行模拟仿真 ， 并 利用 模拟仿真 结果 对有关元器件进行参数设定 ，以使电路满足要求。 如图 MULTISIM 进行电路模拟仿真示意图及其模拟仿真结果。 图 电路模拟仿真示意图及其模拟仿真结果 xxx 毕业设计 7 测量系统主机部分设计 单片机 单片机是单片微型计算机（ Single Chip Microputer）的简称 ， 是指在一块 芯片上集成了中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、程序存储器 ROM 或 EPROM、定时器 /计数器、中断控制器以及串行和并行 I/O 接口等部件，构成一个完整的微型计算机。 目前，新型单片机内还有 A/D 及 D/A 转换器、高速输入 /输出 等 部件。 由于它的结构和指令功能都是按工业控制要求设计的，特别适用于工业控制及其数据处理场合，因此，确切的称谓应是微控制器（ Microcontroller） . 系统使用的单片机是 STC 89C51 型单片机。 STC 89C51 单片机是基于 MCS51 单片机为内核的，其输入 /输出管脚以及指令系统 和 MCS51 单片机是完全兼容的。 其优越的性价比使其成为颇受欢迎的 8 位单片机。 如 图 是 STC 89C51 结构框图。 STC 89C51 单片机的特点： ⑴ 它内部有一个 8 位的 CPU，具有 4KB 的 EEPROM。 ⑵ 128 字节的 RAM 数据存储器， 21 个特殊功能寄存器 SFR。 ⑶ 4个 8位并行 I/O 口，其中 P0、 P2为地址 /数据线，可寻址 64KB ROM和 64KB RAM. ⑷ 一个可编程全双工串行口 ,具有 5 个中断源。 ⑸ 两个 16 位定时器 /计数 器。 计数脉冲输入 T0 T1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 中断输入 图 STC 89C51 结构 框图 图 STC 89C51 单片机引脚 分布 图。 由图我们可以看到，单片机的引脚除了电源、CPU 串行接口 并行 I/O 接口 中断系统 特殊功能寄存器SFR128 字节 RAM 4K ROM（ EPROM） （ 8031 无） 定时 /计数器 T0、 T1 时钟源 xxx 毕业设计 8 复位、时钟接入 、 用户 I/O口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。 这些引脚构成 MCS51单片机片外三总线结构，即： ① 地址总线（ AB）：地址总线宽为 16 位，因此，其外部存储器直接寻址为 64K 字节，16 位地址总线由 P0 口经地址锁存器提供 8 位地址（ A0 至 A7）； P2 口直接提供 8 位地址。 ② 数据总线（ DB）：数据总线宽度为 8位，由 P0 提供。 ③ 控制总线（ CB）：由 P3 口的第二功能状态和 4 根独立 控制线 RESET、 EA、 ALE、 PSEN组成。 图 STC89C51 管脚图 键盘显示模块设计 图 键盘 电路图 ， 按键功能 通过软件 编程 设置： 按 K0为清零、复位 ； 按 K1 显示计时时间 ； 按 K2 显示计数脉冲数 ； 此按键电路为低电平有效，当无按键按下时，单片机输入引脚 、 、 、 端口均为高电平。 当其中任一按键按下时，其对应的 P1 端口变为低电平，在软件中利用这 个低电平设计其功能。 软件中还设置了按键防抖动误触发功能，软件中设置定时器 1 50ms 中断一次，每次中断都对按键进行扫描，如果扫描到有按键按下，则延迟 10ms，再次进行键扫描，若仍有按键按下，则按键为真，并从 P1 口读取数据，低电平对应的即为有效按键。 xxx 毕业设计 9 图 按键电路图 显示部分采用价廉方便的 LED数码管， 图。 测量系统有 8位 共阳的 LED数码管，表 LED数码管的段代码表， 1代表对应的笔段亮， 0代表对应的笔段不亮。 若需要在最右边（ S0）显示“ 5”，只 要将从表中查得 相应 的段代码写入P0口，在将 ，。 图 数码管的引脚接线图 表 驱动 LED数码管的段代码表 数字 d p e c g b f a 十六进制 共阴 共阳 0 1 0 1 1 0 1 1 1 B7 48 1 0 0 0 1 0 1 0 0 14 EB 2 1 0 1 0 1 1 0 1 AD 52 3 1 0 0 1 1 1 0 1 9D 62 4 0 0 0 1 1 1 1 0 1E E1 5 1 0 0 1 1 0 1 1 9B 64 6 1 0 1 1 1 0 1 1 BB 44 7 0 0 0 1 0 1 0 1 15 EA 8 1 0 1 1 1 1 1 1 BF 40 9 1 0 0 1 1 1 1 1 9F 60 显示电路 如 图 ，其电路采用动态显示方式。 电机转速的 测量结果经过译码 ， 输出的 8位并行数据 通过 STC89C51 的并 行口 (P0 口 )输出 ，送至 7 段 LED ，同时 由 P2口输出位扫描信号以实现 测量数据 的动态 显示。 P0 口 和 P2 口都是准双向口，输出时需要接上拉电阻。 P0 内部没有上拉电阻， P2 口内部有弱。