光电传感器转速测量系统设计方案.doc

毕 业 设 计 学生姓名 Xxx 学 号 170302041 院 (系) 电子与电气工程 专 业 Xxx 题 目 基于光电传感器的转速测量系统设计 指导教师 年 月 摘 要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。目前常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电传感器的转速测量系统。详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。 关键词光电转速传感器，转速测量，数据处理 Abstract：The rotate speed is one of the important parameter engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. At present there are many methods for the tachometric survey measurement. After analyze various rotate speed measurement methods, the photoelectric sensor tachometric survey system is presented. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The whole system has the bigger promotion application value. Key words：single-chip computerphotoelectric sensor，rotate speed measurement，data processing 目 录 1 引 言 4 2 系统组成及工作原理 4 2.1转速测量原理 4 2.2转速测量系统组成框图 4 3 系统硬件电路的设计 5 3.1 脉冲产生电路设计 5 3.2 光电转换及信号调理电路设计 6 3.2.1 光电传感器简介 6 3.2.2 光电转换及信号调理电路设计 7 3.3 测量系统主机部分设计 8 3.3.1 单片机 8 3.3.2 键盘显示模块设计 10 3.3.3 串行通信模块设计 12 3.3.4 电源模块设计 13 4 系统软件设计 14 4.1 主程序设计 14 4.2 数据处理过程 16 4.3 浮点数学运算程序 17 5 制作调试 17 6 结果分析 19 结 论 20 参考文献 21 致 谢 22 1引 言 转速测量是社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。进行转速测量的检测控制，可以使用多种传感器。由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容 2 系统组成及工作原理 2.1 转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 2.2 转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机的TTL信号；通过单片机的设置可使内部定时器对输入脉冲进行，这样能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中采用LED模块，通过得的I2C