G19转速测量仪

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1、转速测量仪（C题）摘要：本设计采用反射式光电传感器完成对转盘转速的测量。并用PIC单片机实时检测当前转速与功耗。电机的转速通过调节电压来改变。再将所得的信号经过NE555构成单稳态施密特触发器后可输出一个方波信号足够让PIC单片机I/O识别的信号。最后由PIC单片机的计数功能对当前频率进行计数。并在液晶上实时地显示出转速大小与传感器功耗。转向测量是由外部电路测量到以其相对应的脉冲信号。关键词：反射式光电传感器PIC单片机施密特触发器28目录1.系统设计要求………………………………………………………………………………12.传感器的设

2、计方案论证与选择………………………………………………………23．理论分析与计算…………………………………………………………………………34.控制模块的设计方案论证与选择…………………………………………………………45.硬件电路部分………………………………………………………4-76软件部分………………………………………………………8-27参考文献……………………………………………………………………………………27附录…………………………………………………………………………………………………28附录1、元器件明细表…………………………

3、……………………………………………28281.系统设计要求设计并制作一个低功耗转速传感器和数据处理与显示电路，两者构成一台转速测量仪。用该测量仪实时非接触测量一个转动圆盘的转速，转速范围为100~600转/分。圆盘用覆铜板（材质FR4，厚度1.5mm）制作，直径为50mm，圆盘保留一半覆铜，圆心处钻一个孔用于固定在直流电机的转轴上。圆盘表面与测速传感器的距离L可在2-10mm之间调整，转速测量仪示意如图1所示，圆盘测量结构如图2所示。50mm测速传感器数据处理与显示电路L2根信号线上输出脉冲信号电源线图1低功耗转速测量仪示意图图2

4、圆盘测量结构示意图2．传感器的设计方案论证与选择方案一：采用电容传感器的原理。将铜盘做为电容传感器的一极，当电机转动时会带着转盘上的铜一起转动。这样就可以构成一个时有电容，时无电容的变化，该变会产生一定的频率脉冲，再通过放大整形电路，送入单片机进行计数即可测得转速。该方案优点是功耗低，方案二：采用反射式光电传感器。利用转盘上的铜金属对光有着特殊作用即能反射大部分光线，那么反射回来的光的强也比较强。得到的脉冲幅值也随着增大。而没有铜面的那一半，反射回来光线的强度较弱，这样通过电路的整形可以得到一个矩形脉冲。波形可以反应出频率，也就是

5、转盘的转速。综上所述，选择方案二28利用反射光电传感器。由PIC单片机接收信号及对信号的个数进行计数。最终在液晶上显示出相对的计数脉冲值和功耗。3．理论分析与计算这里从反射式光电传感器做为测量部分。因为设计基本部分要求我们功耗应小于或是等于2ｍW，从反射式三极管的功耗方面考虑。只有加在电路中的电阻，或是减小电路中电源的电压。发射端功耗在所加的电压及电阻给定的情况下在发射端的功耗是固定不变的，即：P=U*U/R；而在接收端不仅与所加的电压的支路上串的电阻有关，还与接收的光的强度有关。我们这里不能用P=U*U/R来求。这是通过后面所接

6、的三极管发射极上的电阻来求出这一条支路的电流，进而求出P（P=u*i）。从多次实验，我们得出一个功耗相对较小的电流值与电压值。（下表是在接收加2.9伏、5伏时的电流大小）接收1接收2发送1发送1电流ma0.160.142.33.7电压v2.92.955表2.1从表上可知当我们电压在2.9时，流过的电流相对较小。此时的功率为P=P接收+P发送=0.16ｍＡ＊２．９Ｖ＋２．３mA*5v=11.964mW(接收功耗求法P=[（2.9-V0）]/15K*2.9)4．控制模块的设计方案论证与选择方案一：利用单片机控制集成芯片AT89C51，

7、这里还要读取电路中某点的电压。但是由于所采用单片机只有没有自带A/D，这样就增加了外围电路。液晶就需要直十几个端口。再加上A/D数值。就有三十几个，资源紧张，需增加I/O口，使外围电路变得复杂，抗干扰性降低，可靠性及精度不高。方案二：利用PIC来控制。PIC的运行速度快，资源丰富，使用方便灵活，易于进行功能扩展。自带十位的A/D。还有可以设置看门狗电路。使整个系统稳定、快速。综上所述，选择方案二，采用PIC构成控制部分。5．硬件电路5．1．1反射式光电传感器检测电路与输出信号整形电路如下图所示28图5.1.1反射式光电传感器与信号

8、处理上图中，通过反射式光电传感器做为一个测速传感器。该传感器一端发射红外光由传感器的接收端获取一个光信号，再将所测得的脉冲信号通过三极管转变后做为传感器输出方波脉冲。通过示波器观测发现该脉冲信号带有较大的负直流分量（由示波器观测到）。于是我们用一个