基于单片机的旋转机械键相信号自适应跟踪电平信号处理电路设计【字数：10014】
摘 要自适应跟踪电平技术具有自动跟踪和调节输入信号电子水平等优点，光电传感器主要由红外接收器和发射机组成，红外辐射范围介于红光和微波之间，具有方向性、互不干扰、不易受空间电磁波干扰等特点。该光电传感器由红外线组成，具有制作方便、安装方便等特点。它用于工业测量和机电行业的旋转机械振动测试。但有些产品由于信号处理和机械结构上的某些缺陷，抗干扰能力差，辐照距离短。因此，这些产品的应用受到限制。针对上述问题，设计了信号处理中的自调节电路，改变了固定电平模式，可大大延长传感器的反射距离，提高抗干扰能力。同时，在光电发射度光学传感器的设计中，通过光与机器的统一，可以大大提高传感器的反射距离能力。本设计以光电传感器为主要研究对象，基于单片机的旋转机械键相信号自适应跟踪电平处理电路。从机器、光、电等方面分析了影响光电传感器的干扰因素。应用于单片机的开发软件KeilC，在STC实验的基础上对其软件部分进行了设计。
目 录
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1 课题研究目的和意义 1
1.2相关技术的国内研究现状 1
1.3 毕业设计任务和要求 2
1.4 论文结构 2
第二章 总体方案 3
第三章 自适应跟踪电平的电路设计 5
3.1 引言 5
3.2 动态电平跟踪电路原理 5
3.3 光学措施及机械结构设计 6
3.4 脉冲信号的处理 7
3.5 本章小结 9
第四章 基于单片机的自适应跟踪电平信号处理的硬件组成 10
4.1 硬件设计方案 10
4.1.1 单片机 10
4.1.2 红外发射接收传感器 19
4.1.3 AD转换 20
4.1.4 DA转换 22
4.1.5 比较器 24
4.2电路板设计 25
4.2.1 原理图的绘制 25
4.2.2 PCB板的生成 26
4.3本章小结 28
第五章 基于光电传感器的自适应跟踪电平信号处理的软件设计 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
5.1单片机编程环境Keil C介绍 29
5.1.1 系统概述 29
5.1.2 Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 30
5.1.3 Monitor51及其使用 30
5.1.4 集成开发环境(IDE)的使用 31
5.1.5 uVision for windows的使用 31
5.1.6 Keil C51 vs 标准C 34
5.2各个模块软件设计 34
5.2.1脉冲周期的测量 34
5.2.2 AD转换 36
5.2.3 DA转换 37
5.2.4 主程序 38
第六章 总结 39
致谢 40
参考文献 41
附录 42
整体电路图 42
实物图 42
第一章 绪论
课题研究目的和意义
自适应跟踪电平处理电路，它是利用被检测物体对光束的遮光或反射，由同步选通电路，从而检测物体的有无。其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可被检测。光电传感器是一种电量传感器，把电流或电压的变化以光电的方式传送出去。即进行电信号——光信号——电信号的转换。多数光电传感器选用的是接近可见光的红外线。
随着现代光电子技术的迅速发展,促进了光电式速度传感器的研究、开发和应用 ,为各种电机性能测试提供了方便、快捷、精确的检测手段。光电式速度传感器可以测量速度、加速度及位移等多种物理量 ,具有非接触、宽测速范围 ,高准确度、高分辨力、高可靠性和抗干扰能力强等优点 ,应用广泛。
科技飞速发展的今天，人们对转速测量的精确度要求越来越高。而在实际工程中，转速测量的方法是利用交流或直流测速发电机，与被测旋转体同轴安装，测速发电机的输出电压经整流滤波，由电位器滑动点传出信号，这种方法属于接触式直接转速测量，存在着易受电磁干扰、体积大、安装结构复杂等缺点。而光电型红外传感器发出红外线，具有指向性强，不易受空间电磁波干扰等特点，组成的红外传感器制作简单、安装方便、体积小、输出信号可以直接进行数字化处理，实现转速的非接触测量等优点。
不过红外传感器在使用时往往易受阳光和灯光等杂散光线的干扰，使转速测量准确度降低。而如果在信号处理设计时采用单片机应用技术和动态电平跟踪电路，并结合光学和机械方面的措施，集成为红外转速传感器，则可以解决这些问题。
1.2 相关技术的国内研究现状
江苏省东南大学国家火电机组振动工程研究中心黄石红、傅行军解放军理工大学工程兵工程学院机械工程系袁建虎编写了自适应电平跟踪技术在光电传感器中的应用。并指出如果将其应用于光电传感器的设计中并形成了产品、用于工程中的非接触式转速测量，测量范围1~30000转，误差小于1转。自适应电平跟踪技术设计的光电传感器较以前的传感器在接收信号距离上提高30~50mm，最大达到120mm。现已投入使用并取得较好的效果，满足了一般的工程需求。
1.3 毕业设计任务和要求
本课题结合电子线路和单片机技术，设计基于自适应电平跟踪的信号处理，通过智能处理的方式，达到提高检测距离及抗干扰的能力。
主要研究内容：
1、自适应跟踪电平处理电路、旋转机械键相信号，信号滤波。
2、STC单片机信号检测，AD、DA转换。
3、光电传感器的抗干扰研究。
4、提高反射式光电传感器检测距离的智能信号处理方法。
本课题要求我独立完成整个系统的硬件和软件设计。利用Protel完成电路原理图和PCB图设计，运用KEIL C开发平台进行单片机的软件开发，自行完成系统的制作，实现预期功能。
通过毕业设计，可以有利于掌握初步单片机原理与应用技术、电路设计基本知识等，本题目涉及电、光、计算机技术，是一个综合性较强的课题。
在设计过程中，学会并熟练使用常用仪器设备以及常用的软件开发工具，为今后的工作和进一步的学习打基础。
目 录
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1 课题研究目的和意义 1
1.2相关技术的国内研究现状 1
1.3 毕业设计任务和要求 2
1.4 论文结构 2
第二章 总体方案 3
第三章 自适应跟踪电平的电路设计 5
3.1 引言 5
3.2 动态电平跟踪电路原理 5
3.3 光学措施及机械结构设计 6
3.4 脉冲信号的处理 7
3.5 本章小结 9
第四章 基于单片机的自适应跟踪电平信号处理的硬件组成 10
4.1 硬件设计方案 10
4.1.1 单片机 10
4.1.2 红外发射接收传感器 19
4.1.3 AD转换 20
4.1.4 DA转换 22
4.1.5 比较器 24
4.2电路板设计 25
4.2.1 原理图的绘制 25
4.2.2 PCB板的生成 26
4.3本章小结 28
第五章 基于光电传感器的自适应跟踪电平信号处理的软件设计 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
5.1单片机编程环境Keil C介绍 29
5.1.1 系统概述 29
5.1.2 Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 30
5.1.3 Monitor51及其使用 30
5.1.4 集成开发环境(IDE)的使用 31
5.1.5 uVision for windows的使用 31
5.1.6 Keil C51 vs 标准C 34
5.2各个模块软件设计 34
5.2.1脉冲周期的测量 34
5.2.2 AD转换 36
5.2.3 DA转换 37
5.2.4 主程序 38
第六章 总结 39
致谢 40
参考文献 41
附录 42
整体电路图 42
实物图 42
第一章 绪论
课题研究目的和意义
自适应跟踪电平处理电路，它是利用被检测物体对光束的遮光或反射，由同步选通电路，从而检测物体的有无。其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可被检测。光电传感器是一种电量传感器，把电流或电压的变化以光电的方式传送出去。即进行电信号——光信号——电信号的转换。多数光电传感器选用的是接近可见光的红外线。
随着现代光电子技术的迅速发展,促进了光电式速度传感器的研究、开发和应用 ,为各种电机性能测试提供了方便、快捷、精确的检测手段。光电式速度传感器可以测量速度、加速度及位移等多种物理量 ,具有非接触、宽测速范围 ,高准确度、高分辨力、高可靠性和抗干扰能力强等优点 ,应用广泛。
科技飞速发展的今天，人们对转速测量的精确度要求越来越高。而在实际工程中，转速测量的方法是利用交流或直流测速发电机，与被测旋转体同轴安装，测速发电机的输出电压经整流滤波，由电位器滑动点传出信号，这种方法属于接触式直接转速测量，存在着易受电磁干扰、体积大、安装结构复杂等缺点。而光电型红外传感器发出红外线，具有指向性强，不易受空间电磁波干扰等特点，组成的红外传感器制作简单、安装方便、体积小、输出信号可以直接进行数字化处理，实现转速的非接触测量等优点。
不过红外传感器在使用时往往易受阳光和灯光等杂散光线的干扰，使转速测量准确度降低。而如果在信号处理设计时采用单片机应用技术和动态电平跟踪电路，并结合光学和机械方面的措施，集成为红外转速传感器，则可以解决这些问题。
1.2 相关技术的国内研究现状
江苏省东南大学国家火电机组振动工程研究中心黄石红、傅行军解放军理工大学工程兵工程学院机械工程系袁建虎编写了自适应电平跟踪技术在光电传感器中的应用。并指出如果将其应用于光电传感器的设计中并形成了产品、用于工程中的非接触式转速测量，测量范围1~30000转，误差小于1转。自适应电平跟踪技术设计的光电传感器较以前的传感器在接收信号距离上提高30~50mm，最大达到120mm。现已投入使用并取得较好的效果，满足了一般的工程需求。
1.3 毕业设计任务和要求
本课题结合电子线路和单片机技术，设计基于自适应电平跟踪的信号处理，通过智能处理的方式，达到提高检测距离及抗干扰的能力。
主要研究内容：
1、自适应跟踪电平处理电路、旋转机械键相信号，信号滤波。
2、STC单片机信号检测，AD、DA转换。
3、光电传感器的抗干扰研究。
4、提高反射式光电传感器检测距离的智能信号处理方法。
本课题要求我独立完成整个系统的硬件和软件设计。利用Protel完成电路原理图和PCB图设计，运用KEIL C开发平台进行单片机的软件开发，自行完成系统的制作，实现预期功能。
通过毕业设计，可以有利于掌握初步单片机原理与应用技术、电路设计基本知识等，本题目涉及电、光、计算机技术，是一个综合性较强的课题。
在设计过程中，学会并熟练使用常用仪器设备以及常用的软件开发工具，为今后的工作和进一步的学习打基础。
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