2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)----------------------------------------------------------------------------------------------3

3、獲取脈沖信號(hào)的方法----------------------------------------------------------------------------4

3、1霍爾傳感器-------------------------------------------------------------4

3、2 光電傳感器-------------------------------------------------------------5

4、硬件連接圖及原理------------------------------------------------------------------------------6

5、實(shí)驗(yàn)程序及分析-----------------------------------------------------------------------------------8

11、參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------------------------------------------18

測(cè)速是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，學(xué)會(huì)使用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)測(cè)速儀表具有很重要的意義。
     要測(cè)速，首先要解決是采樣的問(wèn)題。在使用模擬技術(shù)制作測(cè)速表時(shí)，常用測(cè)速發(fā)電機(jī)的方法，即將測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與待測(cè)軸相連，測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓高低反映了轉(zhuǎn)速的高低。使用單片機(jī)進(jìn)行測(cè)速，可以使用簡(jiǎn)單的脈沖計(jì)數(shù)法。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個(gè)或固定的多個(gè)脈沖，并將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。

本文主要針對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，然后用數(shù)碼管把電機(jī)的轉(zhuǎn)速顯示出來(lái)！

本裝置主要有兩部分構(gòu)成。1光電測(cè)速部分。2測(cè)得的脈沖處理處理和顯示部分！

光電測(cè)速部分主要由光電傳感器構(gòu)成！脈沖處理部分主要經(jīng)施密特觸發(fā)器對(duì)接收到的脈沖進(jìn)行波形校正，由單片機(jī)的T1口輸入，經(jīng)80C51處理后顯示輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)速

下面我們來(lái)了解一下光電測(cè)速部分！

。

3、脈沖信號(hào)的獲得
     可以有多種方式來(lái)獲得脈沖信號(hào)，這些方法有各自的應(yīng)用場(chǎng)合。下面逐一進(jìn)行分析。

3．1霍爾傳感器
     霍爾傳感器是對(duì)磁敏感的傳感元件，常用于開(kāi)關(guān)信號(hào)采集的有CS3020、CS3040等，這種傳感器是一個(gè)3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，輸出通常是集電極開(kāi)路（OC）門(mén)輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。如圖1所示是CS3020的外形圖，將有字面對(duì)準(zhǔn)自己，三根引腳從左向右分別是Vcc，地，輸出。


   圖1 CS3020外形圖
     使用霍爾傳感器獲得脈沖信號(hào)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡(jiǎn)單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開(kāi)關(guān)靠近磁鋼，就有信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸出。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對(duì)磁場(chǎng)方向敏感，粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感器，如果沒(méi)有信號(hào)輸出，可以換一個(gè)方向再試。 這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。

3.2．光電傳感器
     光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時(shí)，接收管導(dǎo)通，反之關(guān)斷。以透射式為例，如圖2所示，當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，否則打開(kāi)。為此，可以制作一個(gè)遮光葉片如圖3所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過(guò)時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)。當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)脈沖信號(hào)。

圖2光電傳感器的原理圖


圖3遮光葉片

3.3．光電編碼器
     光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過(guò)它已將光電傳感器、電子電路、碼盤(pán)等做成一個(gè)整體，只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉(zhuǎn)軸相連，就能獲得多種輸出信號(hào)。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中。如圖4所示，是某光電編碼器的外形。



圖4 成品光電編碼器

這次課設(shè)我選的是光電傳感器，采用穿透法測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。光電傳感器的原理上面有詳細(xì)的介紹。

當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，否則打開(kāi)。為此，可以制作一個(gè)遮光葉片如圖3所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過(guò)時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)。當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)脈沖信號(hào)。 這里我們才用轉(zhuǎn)10個(gè)孔的方式！在一分鐘的時(shí)間內(nèi)，假如產(chǎn)生了10000脈沖，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速就為1000r/min.

4、硬件連接
     測(cè)速的方法決定了測(cè)速信號(hào)的硬件連接，測(cè)速實(shí)際上就是測(cè)頻，因此，頻率測(cè)量的一些原則同樣適用于測(cè)速。
     通常，可以用計(jì)數(shù)法、測(cè)脈寬法和等精度法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。所謂計(jì)數(shù)法，就是給定一個(gè)閘門(mén)時(shí)間，在閘門(mén)時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)輸入的脈沖個(gè)數(shù)；測(cè)脈寬法是利用待測(cè)信號(hào)的脈寬來(lái)控制計(jì)數(shù)門(mén)，對(duì)一個(gè)高精度的高頻計(jì)數(shù)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于閘門(mén)與被測(cè)信號(hào)不能同步，因此，這兩種方法都存在±1誤差的問(wèn)題，第一種方法適用于信號(hào)頻率高時(shí)使用，第二種方法則在信號(hào)頻率低時(shí)使用。等精度法則對(duì)高、低頻信號(hào)都有很好的適應(yīng)性。
     這里為簡(jiǎn)化討論，僅采用計(jì)數(shù)法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

如上圖：因?yàn)楣怆妭鞲衅鞑缓梅抡妫�這里我們采用了555芯片構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器，由光電傳感器得到的脈沖由2，5腳輸入，經(jīng)3腳輸出接到單片機(jī)的T1（P3.5）.。經(jīng)89C51編程處理后由P1口輸出通過(guò)數(shù)碼管顯示出轉(zhuǎn)速！

5、實(shí)驗(yàn)程序及分析
     測(cè)量轉(zhuǎn)速，使用光電傳感器，被測(cè)電機(jī)帶動(dòng)紙片旋轉(zhuǎn)，我們?cè)诩埰�上開(kāi)了10小孔，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周就會(huì)產(chǎn)生10個(gè)脈沖，產(chǎn)生12個(gè)脈沖，要求將轉(zhuǎn)速值（轉(zhuǎn)/分）顯示在數(shù)碼管上。

實(shí)驗(yàn)程序如下：

#include <REG52.H>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define ulong unsigned long

#define LED_DAT P1

sbit LED_SEG0 = P0^3;

sbit LED_SEG1 = P0^2;

sbit LED_SEG2 = P0^1;

sbit LED_SEG3 = P0^0;

//sbit pin_SpeedSenser = P3^5; //光電傳感器信號(hào)接在T1上

#define TIME_CYLC 100 //12M晶振，定時(shí)器10ms 中斷一次 我們1秒計(jì)算一次轉(zhuǎn)速 // 1000ms/10ms = 100

#define PLUS_PER 10 //碼盤(pán)的齒數(shù) ，這里假定碼盤(pán)上有10個(gè)齒，即傳感器檢測(cè)到10個(gè)脈沖，認(rèn)為1圈

#define K         100.0   //校準(zhǔn)系數(shù)

unsigned char code  table[]=

                        {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

   

uchar data Disbuf[4];// 顯示緩沖區(qū)

uint Tcounter = 0;   //時(shí)間計(jì)數(shù)器

bit Flag_Fresh = 0; // 刷新標(biāo)志

bit Flag_clac = 0; //計(jì)算轉(zhuǎn)速標(biāo)志

bit Flag_Err = 0; //超量程標(biāo)志

//在數(shù)碼管上顯示一個(gè)四位數(shù)

void DisplayFresh();

//計(jì)算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū)

void ClacSpeed();

//初始化定時(shí)器T0

void init_timer0();

//初始化定時(shí)器T1

void init_timer1();

//延時(shí)函數(shù)

void Delay(uint ms);

void it_timer0() interrupt 1 /* interrupt address is 0x000b */

{

TF0 = 0;       //d定時(shí)器 T0用于數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)刷新

         //

TH0 = 0xC0;            /* init values */

TL0 = 0x00;

Flag_Fresh = 1;

Tcounter++;

if(Tcounter>TIME_CYLC)

{ Flag_clac = 1;//周期到，該重新計(jì)算轉(zhuǎn)速了

}

}

void it_timer1() interrupt 3 /* interrupt address is 0x001b */

{

TF1 = 0;   //定時(shí)器T1用于單位時(shí)間內(nèi)收到的脈沖數(shù)

                 //要速度不是很快，T1永遠(yuǎn)不會(huì)溢出

Flag_Err = 1;   //如果速度很高，我們應(yīng)考慮另外一種測(cè)速方法，：脈沖寬度算轉(zhuǎn)速

     

}

void main(void)

{

Disbuf[0] = 0; //開(kāi)機(jī)時(shí)，初始化為0000

Disbuf[1] = 0;

Disbuf[2] = 0;

Disbuf[3] = 0;

init_timer0();

init_timer1();

while(1)

{  

if(Flag_Fresh)

   { Flag_Fresh = 0;

    DisplayFresh();    // 定時(shí)刷新數(shù)碼管顯示

   }

if(Flag_clac)

   { Flag_clac = 0;

    ClacSpeed(); //計(jì)算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū)  

    Tcounter = 0;//周期定時(shí) 清零

    TH1=TL1 = 0x00;//脈沖計(jì)數(shù)清零

   

   }

   if(Flag_Err)        //超量程處理

   {

      //數(shù)碼管顯示字母'EEEE'

    Disbuf[0] = 0x9e; //開(kāi)機(jī)時(shí)，初始化為0000

    Disbuf[1] = 0x9e;

    Disbuf[2] = 0x9e;

    Disbuf[3] = 0x9e;

    while(1)

    { DisplayFresh();//不再測(cè)速 等待復(fù)位i

    }

   }

}

}

//在數(shù)碼管上顯示一個(gè)四位數(shù)

void DisplayFresh()

{

P2 |= 0xF0;

LED_SEG0 = 0;

LED_DAT = table[Disbuf[0]];

Delay(1);

P2 |= 0xF0;

LED_SEG1 = 0;

LED_DAT = table[Disbuf[1]];

Delay(1);

P2 |= 0xF0;

LED_SEG2 = 0;

LED_DAT = table[Disbuf[2]];

Delay(1);

P2 |= 0xF0;

LED_SEG3 = 0;

LED_DAT = table[Disbuf[3]];

Delay(1);

P2 |= 0xF0;

}

//計(jì)算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū)

void ClacSpeed()

{

uint speed ;

uint PlusCounter;

PlusCounter = TH1*256 + TL1;

speed = K*(PlusCounter/PLUS_PER)/60;//K是校準(zhǔn)系數(shù)，如速度不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)K的大小

Disbuf[0] = (speed/1000)%10;  

Disbuf[1] = (speed/100)%10;

Disbuf[2] = (speed/10)%10;

Disbuf[3] = speed%10;

}

//初始化定時(shí)器T0

void init_timer0()

{

TMOD &= 0xf0; //定時(shí)10毫秒         /* Timer 0 mode 1 with software gate */

TMOD |= 0x01;              /* GATE0=0; C/T0#=0; M10=0; M00=1; */

TH0 = 0xC0;            /* init values */

TL0 = 0x00;  

ET0=1;                     /* enable timer0 interrupt */

EA=1;                /* enable interrupts */

TR0=1;               /* timer0 run */

}

//延時(shí)函數(shù)

void Delay(uint ms)

{

uchar i;

while(ms--)

   for(i=0;i<100;i++);

}

//初始化定時(shí)器T1

void init_timer1()

{

TMOD &= 0x0F;         /* Counter 1 mode 1 with software gate */

TMOD |= 0x50;              /* GATE0=0; C/T0#=1; M10=0; M00=1; */

TH1 = 0x00;            /* init values */

TL1 = 0x00;  

ET1=1;                     /* enable timer1 interrupt */

EA=1;                /* enable interrupts */

TR1=1;               /* timer1 run */

}

6.軟件仿真：

如上圖：光電傳感器測(cè)得脈沖由555的2或5腳輸入，由555的三腳輸出，接入AT9C51的P3.5口。P2.4---P2.7為數(shù)碼管的位選端口，p1為數(shù)據(jù)端口。

這次課程設(shè)計(jì)，主要對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)速，在電機(jī)的碼盤(pán)上轉(zhuǎn)了10個(gè)孔，

沒(méi)10ms 對(duì)電機(jī)測(cè)量一次轉(zhuǎn)速！由于工具不太足，做硬件的時(shí)候遇到了不少的困難！

總體來(lái)說(shuō)能夠?qū)崿F(xiàn)其基本功能！電機(jī)轉(zhuǎn)速700---1500r/min.