数字式光电转速控制系统的设计(附件)
摘 要随着社会的发展，超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以其功能强大，价格低的显著特点越来越受到人们的喜爱，人们对一些参数监控的要求也是要求的越高，现在随着智能话的要求，一些测速的装置也是与时俱进，转速是工程上应用广泛的参数，比如说汽车上的测速装置，他的要求就是稳定性特别的好，不仅要求低能耗而且测量的准确度非常的高。否则，汽车很容易就会出现超速的危险状况。综上所述，本次设计的是一个转速测量装置。本次设计采用的是51单片机STC89C52，使用红外对管采集电机转速，由于红外对管会受到电机码盘的影响，利用单片机的外部中断，可以把每个脉冲的时间收集，这样就可以计算出转速，另外有独立按键可以手动设置转速的上下限值当超过上下限值系统就会自动报警。本文系统的叙述了系统软件、硬件的设计方法。系统的硬件电路主要分为控制电路、复位电路、LCD液晶显示电路以及按键输入电路等。软件设计主要包括主程序、ICD显示子程序、红外检测子程序等最后，对设计系统进行了测试，结果显示该系统能够实现对转速的测量并具有自动报警功能，该系统还具有体积小，操作简单等优点。
目 录
1绪论 1
1.1 转速测量的发展 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 本次设计的主要内容 2
2系统总体方案设计 4
2.1 系统的结构设计 4
2.2 系统工作原理 4
3硬件设计 6
3.1 单片机的最小系统 6
3.2 晶振电路 7
3.3 复位电路 8
3.4 液晶显示电路 9
3.5 按键输入电路 10
3.6 蜂鸣器驱动电路 10
3.7 红外对管接口电路 11
3.8 滤波电路的设计 12
3.9 PWM控制电路设计 12
4软件设计 14
4.1 软件设计的总流程图 14
4.2 红外检测子程序 15
4.3 LCD显示子程序 16
4.4 按键电路子程序 17
4.5 复位电路子程序 17
4.6 PWM控制电路子程序 19
5系统的调试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
与分析 20
5.1 硬件电路的调试 20
5.2 软件调试 20
6展望与总结 21
参考文献 22
致 谢 23
附录 25
1绪论
1.1 转速测量的发展
在高速发展的现在社会，人们对转速测量准确的意识也是越来越高，因为很多东西都是转速这个参数息息相关的，比如说人们的里程表，没有了转速这个参数，人们对速度这个概念就会模糊起来，从而使人们的事故率大大增加，比如说水表的测量，电动机，机床主轴的测量[1]。因此一款好的，成本低，准确度高的转速测量是很有必要的随着科学技术的发展，单片机也走向了一个新的高度，单片机具有稳定性好，成本低，精度高的特点。特别是单片机对数字脉冲的处理，可以使用定时器加上外部中断的方法就可以实现对外部信号的捕捉和测量，这样就能够实现单片机对电机转速的测量[2]。于是，想到了红外对管可以实现对光线的捕捉，进而转化为高低电平，可以把电机上装上一个码盘，再加上这个红外对管，这样就可以把转速转化为红外对管的高低电平，当电机转速快的时候，红外对管的波形的频率会变高，只要把这个频率测试出来就能够反推出来电机的转速。另外，加上了一个上限报警，这样就能让用户按照自己的要求实现报警。传统的转速测量一般都是处理模拟信号，但是在处理信号的时候，有很大成都的畸变，这样，就会影响到对数据的处理的准确度，大大增加了测量误差。但是，随着数字化的发展，普通的模拟信号的测量，已经不能满足要求，现在更愿意尝试数字信号处理，这样就能避免了模拟信号的处理的时候模拟信号的失真情况，这样就能有效的减小了系统的误差，从而实现系统的准确性能。
随着科学技术的发展，单片机也走向了一个新的高度，单片机具有稳定性好，成本低，精度高的特点。特别是单片机对数字脉冲的处理，可以使用定时器加上外部中断的方法就可以实现对外部信号的捕捉和测量[3]。这样可以把电机的转速都转化为相应的脉冲。完成转速的测量。于是，想到了红外对管可以实现对光线的捕捉，进而转化为高低电平，可以把电机上装上一个码盘，再加上这个红外对管，这样就可以把转速转化为红外对管的高低电平，当电机转速快的时候，红外对管的波形的频率会变高，只要把这个频率测试出来就能够反推出来电机的转速。另外，加上了一个上下限报警，这样就能让用户按照自己的要求来输入上下限值，当超过设置的值之后就可以实现报警。整个系统都是使用了数字信号，因此整个系统的准确性还是很高的[4]。
1.2国内外发展现状
转速在很多领域都有应用，比如航天；军事和一些相关领域。因此，能够准确的测量电机的转速对于这些领域的发展有着很大帮助，电机转速的测量方法很多，一般分为机械转速测量、光电转速测量、频闪转速测量和磁性传感器测量[5]。单片机的发展时间虽短，但其显著的优点决定了其高增长的销售额，应用领域也越来越多，在诸多领域都有应用，因此把单片机作为了控制元件。光电传感器可以适应多种场合。它结构牢固，轻巧方便，而且抗震能力极强，很适合在一些恶劣的环境使用，因此选择光电传感器作为传感元件，这样就可以让系统适应很多场合，在一些特殊的环境下也可以正常的使用，不会受到环境的影响，在生活中，往往需要提示功能来提醒人们，因此系统增加了报警功能，当超出了开始设置的警戒值之后，系统就会及时报警来提醒人们，这样就能够满足人们的实际需要，可以放心的使用[6]。
1.3 本次设计的主要内容
本次设计的论文主要讲诉本次设计的一些原理、背景、意义以及设计过程中的一些东西。本次设计中主要有总体方案的设计，这要求要在图书馆和网上查阅大量的资料，通过对比前人一些方案，然后进行论证，类比，找出他们的优点和不足的地方，为自己的方案提供一些铺垫，然后，通过这些方案的不足和优点提出来自己的方案。然后根据自己方案的特点，设计单元电路，当然电路是一个很复杂的东西，为了减少再设计过程中发生的错误，应该对单元电路进行仿真和实验，进而完善整个模块电路和系统电路。完成原理图后，就行该就根据原理图制做实物，在焊接实物的时候也是有很大的讲究的，这里并不是用烙铁简简单单的把应该接在一起的线路接在一起就行了，而是要对照原理图，根据电路图一步步完成焊接，只有这样才不容易出错，确保之后的工作能够顺利的进行。电磁波的产生又会影响电路的稳定性，因此一款好的设计不仅在外观上看起来舒服，而且还要经得起干扰的考验。焊接完成了实物图，就需要对单片机进行程序的编写，首先应该去学习单片机，了解单片机的运行，和C语言的语法，这是一个漫长的过程，同时也是提高自我的过程。程序的编写不是一下就能完成的，这中间是很多次和硬件接口磨合阶段，直到最后系统能够进行脱机运行，然后还要同过老化测试。只有通过了最终的测试，才能说明设计很好的完成。这就需要我们足够的细心和认真。
2系统总体方案设计
2.1 系统的结构设计
目 录
1绪论 1
1.1 转速测量的发展 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 本次设计的主要内容 2
2系统总体方案设计 4
2.1 系统的结构设计 4
2.2 系统工作原理 4
3硬件设计 6
3.1 单片机的最小系统 6
3.2 晶振电路 7
3.3 复位电路 8
3.4 液晶显示电路 9
3.5 按键输入电路 10
3.6 蜂鸣器驱动电路 10
3.7 红外对管接口电路 11
3.8 滤波电路的设计 12
3.9 PWM控制电路设计 12
4软件设计 14
4.1 软件设计的总流程图 14
4.2 红外检测子程序 15
4.3 LCD显示子程序 16
4.4 按键电路子程序 17
4.5 复位电路子程序 17
4.6 PWM控制电路子程序 19
5系统的调试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
与分析 20
5.1 硬件电路的调试 20
5.2 软件调试 20
6展望与总结 21
参考文献 22
致 谢 23
附录 25
1绪论
1.1 转速测量的发展
在高速发展的现在社会，人们对转速测量准确的意识也是越来越高，因为很多东西都是转速这个参数息息相关的，比如说人们的里程表，没有了转速这个参数，人们对速度这个概念就会模糊起来，从而使人们的事故率大大增加，比如说水表的测量，电动机，机床主轴的测量[1]。因此一款好的，成本低，准确度高的转速测量是很有必要的随着科学技术的发展，单片机也走向了一个新的高度，单片机具有稳定性好，成本低，精度高的特点。特别是单片机对数字脉冲的处理，可以使用定时器加上外部中断的方法就可以实现对外部信号的捕捉和测量，这样就能够实现单片机对电机转速的测量[2]。于是，想到了红外对管可以实现对光线的捕捉，进而转化为高低电平，可以把电机上装上一个码盘，再加上这个红外对管，这样就可以把转速转化为红外对管的高低电平，当电机转速快的时候，红外对管的波形的频率会变高，只要把这个频率测试出来就能够反推出来电机的转速。另外，加上了一个上限报警，这样就能让用户按照自己的要求实现报警。传统的转速测量一般都是处理模拟信号，但是在处理信号的时候，有很大成都的畸变，这样，就会影响到对数据的处理的准确度，大大增加了测量误差。但是，随着数字化的发展，普通的模拟信号的测量，已经不能满足要求，现在更愿意尝试数字信号处理，这样就能避免了模拟信号的处理的时候模拟信号的失真情况，这样就能有效的减小了系统的误差，从而实现系统的准确性能。
随着科学技术的发展，单片机也走向了一个新的高度，单片机具有稳定性好，成本低，精度高的特点。特别是单片机对数字脉冲的处理，可以使用定时器加上外部中断的方法就可以实现对外部信号的捕捉和测量[3]。这样可以把电机的转速都转化为相应的脉冲。完成转速的测量。于是，想到了红外对管可以实现对光线的捕捉，进而转化为高低电平，可以把电机上装上一个码盘，再加上这个红外对管，这样就可以把转速转化为红外对管的高低电平，当电机转速快的时候，红外对管的波形的频率会变高，只要把这个频率测试出来就能够反推出来电机的转速。另外，加上了一个上下限报警，这样就能让用户按照自己的要求来输入上下限值，当超过设置的值之后就可以实现报警。整个系统都是使用了数字信号，因此整个系统的准确性还是很高的[4]。
1.2国内外发展现状
转速在很多领域都有应用，比如航天；军事和一些相关领域。因此，能够准确的测量电机的转速对于这些领域的发展有着很大帮助，电机转速的测量方法很多，一般分为机械转速测量、光电转速测量、频闪转速测量和磁性传感器测量[5]。单片机的发展时间虽短，但其显著的优点决定了其高增长的销售额，应用领域也越来越多，在诸多领域都有应用，因此把单片机作为了控制元件。光电传感器可以适应多种场合。它结构牢固，轻巧方便，而且抗震能力极强，很适合在一些恶劣的环境使用，因此选择光电传感器作为传感元件，这样就可以让系统适应很多场合，在一些特殊的环境下也可以正常的使用，不会受到环境的影响，在生活中，往往需要提示功能来提醒人们，因此系统增加了报警功能，当超出了开始设置的警戒值之后，系统就会及时报警来提醒人们，这样就能够满足人们的实际需要，可以放心的使用[6]。
1.3 本次设计的主要内容
本次设计的论文主要讲诉本次设计的一些原理、背景、意义以及设计过程中的一些东西。本次设计中主要有总体方案的设计，这要求要在图书馆和网上查阅大量的资料，通过对比前人一些方案，然后进行论证，类比，找出他们的优点和不足的地方，为自己的方案提供一些铺垫，然后，通过这些方案的不足和优点提出来自己的方案。然后根据自己方案的特点，设计单元电路，当然电路是一个很复杂的东西，为了减少再设计过程中发生的错误，应该对单元电路进行仿真和实验，进而完善整个模块电路和系统电路。完成原理图后，就行该就根据原理图制做实物，在焊接实物的时候也是有很大的讲究的，这里并不是用烙铁简简单单的把应该接在一起的线路接在一起就行了，而是要对照原理图，根据电路图一步步完成焊接，只有这样才不容易出错，确保之后的工作能够顺利的进行。电磁波的产生又会影响电路的稳定性，因此一款好的设计不仅在外观上看起来舒服，而且还要经得起干扰的考验。焊接完成了实物图，就需要对单片机进行程序的编写，首先应该去学习单片机，了解单片机的运行，和C语言的语法，这是一个漫长的过程，同时也是提高自我的过程。程序的编写不是一下就能完成的，这中间是很多次和硬件接口磨合阶段，直到最后系统能够进行脱机运行，然后还要同过老化测试。只有通过了最终的测试，才能说明设计很好的完成。这就需要我们足够的细心和认真。
2系统总体方案设计
2.1 系统的结构设计
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