数字式光电转速计的设计论

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1、沈阳航空航天大学课程设计（论文）题目数字式光电转速计的设计班级24070101学号2012040701026学生姓名汤志超指导教师刘利秋沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称智能仪器课程设计院（系）自动化学院专业测试技术与仪器班级24070101学号2012040701026姓名汤志超课程设计题目数字式光电转速计的设计课程设计时间:2015年7月6日至2015年7月17日课程设计的内容及要求：1.内容设计采用单片机、光电传感器的数字式光电转速计。实现转速的实时测量和LED显示，键盘设定转速上限值，并能给出转速超标报警提示。2.技

2、术指标（1）测量范围：0~50转/秒（r/s）。（2）LED显示：××r/s。（3）键盘设定上限阈值。（4）能给出转速超标的声、光报警提示。3.要求（1）制定设计方案，并绘制出系统工作框图。（2）绘制电路原理图，并将传感器、单片机试验箱、电源等硬件正确可靠的连接。（3）用单片机实验箱进行程序设计与系统调试。（4）撰写一篇6000字到8000字的课程设计报告。指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日目录0前言11总体方案设计22硬件电路设计32.1光电传感器32.2放大电路42.3单片机系统52.4LED数码管显示62.5键盘和

3、报警电路73软件设计93.1频率测量103.2显示程序设计103.3键盘程序设计114调试分析135结论及进一步设想13参考文献13课设体会14附录1电路原理图15附录2程序清单16沈阳航空航天大学课程设计论文数字式光电转速计的设计数字式光电转速计的设计汤志超沈阳航空航天大学自动化学院摘要：本文设计了由单片机控制的数字式光电转速计，由光电传感器、单片机、键盘设置报警和LED数码显示组成。主要解决方案是利用光电传感器、单片机学习板等设计一个由LED显示物体转速的转速计。此转速计具有测量精度高，操作简单明了等优点。在选择设计方案时，

4、除了要考虑能否实现测速性能，还要考虑价格以及测量精度问题，通过对转速测量资料的查阅还有我们的构思和设计，从而经过分析和比较，从实现难度、对器材的熟悉程度、器件用量、价格等方面进行综合考虑，然后最终确定方案。关键词：光电传感器；AT89C52；LED数码显示。0前言在工程实践中，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、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者

5、电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式、电容式等，还有一些特殊的测速器是利用放在旋转体内的放射性材料来产生脉冲信号。其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、

6、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。这次设计的内容包含了多个方面，从脉冲信号的产生模块（即光电传感器部分）、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块入手，全面锻炼了我们信号采集，处理和分析的工作能力。本次用AT89C52单片机的两个定时器/计数器来实现转速测量，用单片机电子计数法测量频率有测量频率法和测周期法两种方法。单片机具有体积小、价格低廉、可靠性高、开发较为容易。测量频率主要是在单位定时时间里对被测信号脉冲进行计数。定时和计数功能最终都是通过计数来实现的，若周期的事件源是周期固定的脉

7、冲，则可以实现定时功能，否则只能实现计数功能。第20页沈阳航空航天大学课程设计论文数字式光电转速计的设计1总体方案设计对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量，在频率的工程测量中，电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：（1）测频率法：在一定时间间隔t内，对被测信号的重复变化次数N进行计数，则被测信号的频率可表示为：f(x)=Nt（1）（2）测周期法：在被测信号的一个周期内，计数时钟脉冲数m,则被测信号频率为：f(x)=fc/m（2）其中fc为时钟脉冲信号频率。针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计用

8、光电传感器进行电压脉冲频率的测量，将电压频率转化为模拟电信号，再用单片机学习板够成一个能显示转速的测量仪器。系统原理图如图1。光电转速测量报警单片机系统数值显示设置阈值图1系统原理图整个电路的工作原理是用光电传感器将光电传感器产生的脉冲信号经单片机控制送入LED