基于光电传感器转速测量电路的设计及研制【字数：7267】
2019年 5月 5 日摘 要随科学技术的发展,尤其是单片机技术的应用,已经在各个行业中使用非常广泛，比如家电等治具机器。并且基于单片机的数字转速测量的使用率也在逐渐攀升。本次设计将采用CD40110和CD40106两种芯片一起完成转速测量功能，其中CD40110，它是加减计数、驱动和译码锁存专用芯片。在逻辑上可以实现十进制加一，十进制减一的功能，本设计就使用十进制加一。然后将计数值转译为十进制的LED显示码，并设计了单片机的光电传感电路、信号放大电路、信号整形电路、电源电路、数码管及显示电路，最终将芯片各部分连接起来完成设计。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 1
1 系统工作原理介绍 2
1.1 系统组成以及工作过程 2
2 系统硬件设计 5
2.1主要芯片及相关软件简介 3
2.1.1 CD40106 3
2.1.2 CD40110 4
2.1.3 光电传感器 5
2.2 系统硬件电路设计 6
2.2.1 系统的硬件结构原理结构框图 7
2.2.2 转速取样算法 8
2.2.3 计数器电路 9
2.2.4 译码驱动电路 9
2.2.5 数码管显示电路 10
2.2.6 显示器 10
2.2.9 供电电源电路 11
2.3.1 装配及完成..........................................................................................................11
2.3.2 电路板调试..........................................................................................................12
3 系统软件设计...................................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
............................................................14
3.1 主程序设计 15
3.2 显示子程序设计 16
结 论 17
参 考 文 献........................................................................................................................18
致 谢 19
前 言
在当下21世纪，计算机IT等全自动化技术已经开始变得非常成熟，国内许多代工厂已经开始使用全自动机器代替人工作业，而单片机作为其中关键技术，其发展速度也变得非常迅速，使得国内一些精度不高，功能单一，样式普通且体积笨拙的转速表淘汰，技术上也不停更新变得更加强悍。
目前，转速表在市场上有很多形式，依据霍尔效应的电磁式、机电式、机械式一级本课题研究的光电式，它们大部分的特点就是尽管测量精度不错，误差不大并且容易操作，但是它们的功能十分单一。同样现在市面上还存在许多不带微型单片机的转速测量，该电路复杂且不带转速测量方法自动变化，十分落后。
现在全世界都在不停实验努力提高并优化转速表的功能与性能，但是和国外相比，现在国内的产品的耐久与质量相差较大，技术水平低，成品效果不够良好且样式单调不美观。
单片机的出现以及发展，让检测仪表能够回复青春。单片机能够使转速表的功能变多效果更好，而且单片机的性价比高，耗能少，尺寸小不占地方。 更加难得的是单片机作为芯片还能够拥有更加优秀的储存数据的能力，它控制着转速表，具有更加强悍的运算能力，并且只要通过添加芯片或者其他手段就可以能够将测量范围扩大，
转速表的工作特性是在车轮上放置磁化装置，当轮轴转动时产生高低电平脉冲信号，信号通过传感器传递给主控制器。转速表还具有显示当前转速、还可以通过添加芯片和共阴显示器来达到测量更大转速的要求。
在本次设计中，系统的设计是由我根据自己所学知识，再加上网上查阅资料一步步完成的，因为我自己所学的知识只是仅限于自己所学的书本，但是这些远远不够，还需要更多更强的专业知识。通过对本设计的研究，我学习到了CD4000系列芯片的用处，作为单片机里一个系列芯片，CD4000系列只不过是一个很小的分支，但是把这个芯片作为学习的起点，我学习到了很多关于清零、计数、整形、译码等芯片功能。对我以后学习单片机有很大的启发意义，也激发了我对单片机学习的热情与喜爱，在以后的工作生活中，我也会同样的钻研单片机，这是一个无止境的学习过程。
1 系统工作原理
1.1 系统组成及工作
本设计的转速测量系统分为光电传感器/转速取样算法/计数器电路/译码驱动电路/显示器/可调转速产生器等组成本次设计的最大优点就是，在转速测量中加入单片机，这样就让转速表从一个低效普通的转速表转变为一个效率非常高的智能化仪器。。
本次设计转速测量系统采用的是光电传感器，转盘转动后光电传感器通过盘的通孔感应到的光信号经过限幅放大（信号整形）经过CD40106后输入到CD40110后计数。本次采用了门控计数法，根据转速变化后采用中断计数法。对ALE的4分拼信号进行计数，计算得来的脉冲信号需要经过相关的软件控制，转变成显示部分可以接收的信号，然后经过串行口送到显示部分显示。
本次使用的光电传感器是开关型。它可以用于测量转速、转数等流速相关等速度让电机转动盘透光孔经过槽型光耦，用CD40106芯片将光电耦合器感应到的转动信号光信号转化整形为可以识别的电信号，加在CD40110芯片的加一计数端，CD40110输出信号到数码管显示转速。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 1
1 系统工作原理介绍 2
1.1 系统组成以及工作过程 2
2 系统硬件设计 5
2.1主要芯片及相关软件简介 3
2.1.1 CD40106 3
2.1.2 CD40110 4
2.1.3 光电传感器 5
2.2 系统硬件电路设计 6
2.2.1 系统的硬件结构原理结构框图 7
2.2.2 转速取样算法 8
2.2.3 计数器电路 9
2.2.4 译码驱动电路 9
2.2.5 数码管显示电路 10
2.2.6 显示器 10
2.2.9 供电电源电路 11
2.3.1 装配及完成..........................................................................................................11
2.3.2 电路板调试..........................................................................................................12
3 系统软件设计...................................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
............................................................14
3.1 主程序设计 15
3.2 显示子程序设计 16
结 论 17
参 考 文 献........................................................................................................................18
致 谢 19
前 言
在当下21世纪，计算机IT等全自动化技术已经开始变得非常成熟，国内许多代工厂已经开始使用全自动机器代替人工作业，而单片机作为其中关键技术，其发展速度也变得非常迅速，使得国内一些精度不高，功能单一，样式普通且体积笨拙的转速表淘汰，技术上也不停更新变得更加强悍。
目前，转速表在市场上有很多形式，依据霍尔效应的电磁式、机电式、机械式一级本课题研究的光电式，它们大部分的特点就是尽管测量精度不错，误差不大并且容易操作，但是它们的功能十分单一。同样现在市面上还存在许多不带微型单片机的转速测量，该电路复杂且不带转速测量方法自动变化，十分落后。
现在全世界都在不停实验努力提高并优化转速表的功能与性能，但是和国外相比，现在国内的产品的耐久与质量相差较大，技术水平低，成品效果不够良好且样式单调不美观。
单片机的出现以及发展，让检测仪表能够回复青春。单片机能够使转速表的功能变多效果更好，而且单片机的性价比高，耗能少，尺寸小不占地方。 更加难得的是单片机作为芯片还能够拥有更加优秀的储存数据的能力，它控制着转速表，具有更加强悍的运算能力，并且只要通过添加芯片或者其他手段就可以能够将测量范围扩大，
转速表的工作特性是在车轮上放置磁化装置，当轮轴转动时产生高低电平脉冲信号，信号通过传感器传递给主控制器。转速表还具有显示当前转速、还可以通过添加芯片和共阴显示器来达到测量更大转速的要求。
在本次设计中，系统的设计是由我根据自己所学知识，再加上网上查阅资料一步步完成的，因为我自己所学的知识只是仅限于自己所学的书本，但是这些远远不够，还需要更多更强的专业知识。通过对本设计的研究，我学习到了CD4000系列芯片的用处，作为单片机里一个系列芯片，CD4000系列只不过是一个很小的分支，但是把这个芯片作为学习的起点，我学习到了很多关于清零、计数、整形、译码等芯片功能。对我以后学习单片机有很大的启发意义，也激发了我对单片机学习的热情与喜爱，在以后的工作生活中，我也会同样的钻研单片机，这是一个无止境的学习过程。
1 系统工作原理
1.1 系统组成及工作
本设计的转速测量系统分为光电传感器/转速取样算法/计数器电路/译码驱动电路/显示器/可调转速产生器等组成本次设计的最大优点就是，在转速测量中加入单片机，这样就让转速表从一个低效普通的转速表转变为一个效率非常高的智能化仪器。。
本次设计转速测量系统采用的是光电传感器，转盘转动后光电传感器通过盘的通孔感应到的光信号经过限幅放大（信号整形）经过CD40106后输入到CD40110后计数。本次采用了门控计数法，根据转速变化后采用中断计数法。对ALE的4分拼信号进行计数，计算得来的脉冲信号需要经过相关的软件控制，转变成显示部分可以接收的信号，然后经过串行口送到显示部分显示。
本次使用的光电传感器是开关型。它可以用于测量转速、转数等流速相关等速度让电机转动盘透光孔经过槽型光耦，用CD40106芯片将光电耦合器感应到的转动信号光信号转化整形为可以识别的电信号，加在CD40110芯片的加一计数端，CD40110输出信号到数码管显示转速。
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