光电式数字测速仪 (2)

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1、光电式数字测速仪光电式数字测速仪摘要提出了一个用8031单片机和光电编码器组成的转速与转角测试方案，介绍其实现的基本原理和结构特点，给出了接口电路和软件设计方法。由于采用了单片机和光电传感器，该系统具有硬件电路简单、测量精度高、性能稳定可靠等优点，其适用于自动控制、自动检测及各种转速与方位角的测量与控制等领域。本文给出的智能转速与转角测试系统，采用了9位绝对式循环码光电编码器做传感器，具有无接触、高转速、高分辨率、高可靠性等优点。关键词：单片式计算机　测速仪　转速　转角17光电式数字测速仪前　　言在

2、工程实践中, 经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如, 在发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的实验、运转和控制中, 常需要分时或连续测量和显示其转速。有些场合对转速转速测量要求的精度一般化, 而有些场合却要求较高的测量精度。但目前国内使用的转速仪表在测试精度、测量范围、实现监控、性能价格比等方面均存在明显的缺陷。本文给出的智能转速与转角测试系统，采用了9位绝对式循环码光电编码器做传感器，具有无接触、高转速、高分辨率、高可靠性等优点。17光电式数字测速仪第一章　硬件设计1.1硬件组成光电式数字测速仪

3、的硬件，由输入电路、8031单片机、存储器、辨向电路、键盘与显示电路等组成，其结构框图如图1所示。1.2设计原理输入电路包括整形电路、码制变换电路和锁存器，由光电传感器提供输入信息。为消除脉冲波形中的高频干扰，加1级施密特整形电路；为减小制作和安装公差引起的测量误差，光电码盘一般均采用循环码码盘[1]。本设计采用的传感器，输出9位循环码，通过码制转换电路将其转换为二进制码。9位码盘输出9位信息，而8031为8位单片机，采用2次锁存来解决用8位机测9位信号的问题。在角度测量中，将第1～8位信息存入锁存

4、器1中，同时将第9位信息存入锁存器2中，用译码器1输出端提供锁存信号。首先从输入第1～8位信息,存入内存；再将第9位信息从锁存器2中取出，存入锁存器3中。接着，这第9位信息再从输入，存入紧接第8位的内存中。信息是一次锁存，分两次输入计算机的，由于8031时钟为3MHz，速度快，两次输入对测试与控制不会有影响。由单片机8031，芯片74LS373，2716，6116组成一个具有片外扩展存储器的小系统,键盘和显示信号由8031串行接口输出。使用串入、并出的移位寄存器74LS164作键盘中的8根列线。显示

5、器由MC14499[2]管理，其内部有BCD译码器、串行接口和锁存器，送入1帧数据后，这些数据保存在MC14499中，可靠地驱动4位LED显示器。如图1：系统在测试过程中向外发出角度控制、转速控制、圈数控制等各种控制信号。为了识别正、反转信号，从8，9码道输出信息，经过辨向电路[1]分别得到正转输出信号+和反转输出信号-，再接到1位多段LED显示器，分别显示+，-。17光电式数字测速仪第二章软件设计根据上述硬件结构和测转速、转角的功能要求，主程序主要识别键功能，判断是什么键按下，则调用相应子程序，完

6、成相应的测量功能。系统有键1～键5，即测转角键、测转速键、测圈数键、命令键和复位键，共5个功能键。2.1主程序主程序流程图如图2所示。接通电源后让系统各器件均复位。初始化是将系统中所有命令、状态及有关存储单元置成初始状态；自检是利用测试程序检查系统各主要部件工作是否正常。完成初始化和自检正常后，显示器显示正常标志H，等待键扫描；若自检不正常，可再次初始化、自检，或用复位键使系统强行复位。键扫描对测转角、测转速、测圈数3个功能键进行查询。无键按下时，继续显示提示符；有键按下时，就进入该键功能软件控制。

7、完成某个功能测试后，对测试数据进行查询，与存储器中的标准值比较，达到标准值或上限值就发出控制信号。之后，检查有无命令键或复位键输入，有命令输入就转至b等待转移；有复位键输入则转至c复位转移；否则转至a循环转移，17光电式数字测速仪实现某个功能键的循环操作。比如测转角，则采集、码制变换、运算、显示，几个功能不断循环，显示器则显示被测角度的数值。如图2：2.2子程序主要子程序有以下几个:系统自检子程序；键功能子程序1，2，3(其中1为测转角功能子程序、2为测转速功能子程序、3为测转动圈数功能子程序)；显

8、示功能子程序。本文主要阐述键功能子程序。2.2.1键功能子程序1　该程序用来测转角。实际要调用若干个子程序。两次采集将9位二进制码输入8031内存后，调用二进制码变十进制码子程序[3]，再调用运算子程序[2]完成(x为被测得的十进制数)。计算出角度再调用显示子程序[2]，显示被测的角度。2.2.2键功能子程序2　该程序用于测转速。从输入每转1周64个脉冲的信息(因为从第617光电式数字测速仪码道取信号)，利用8031的外部中断，测转速时，工作于计数方式,每当检测到被测