完整版光电转速计毕业课程设计 李明威Word下载.docx

完整版光电转速计毕业课程设计 李明威Word下载.docx

《完整版光电转速计毕业课程设计 李明威Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整版光电转速计毕业课程设计 李明威Word下载.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

满分

评分

1

工作态度

遵守纪律，学习认真；

作风严谨，踏实肯干。

5分

2

工作量

按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合要求。

20分

3

出勤情况

全勤：

得10分

10分

有迟到、早退、请假现象：

得8分

旷课1天：

得5分

旷课2天：

得2分

旷课超过2天：

得0分

4

设计、实验方案

能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识，有独特见解，设计有一定应用价值。

30分

5

实验技能

动手能力强，能独立完成安装、调试等实际操作，能解决设计及实验过程中出现的问题。

6

小组表现

注重团队合作，在小组中表现突出，对设计方案的制定及选取起主要作用，在实验操作过程中，承担主要执行者。

7

设计报告质量

报告结构严谨合理；

文理通顺，技术用语准确，符合规范；

图表完备、正确，绘图准确、符合国家标准；

。

合计

评语：

等级：

（优秀、良好、中等、及格、不及格）

评阅人：

职称：

日期：

年月日

1引言1

1.1课程设计的目的与意义1

1.2本设计的主要工作1

2设计方案2

2.1方案结构图2

2.2单片机控制模块2

2.3信号采集模块5

2.4信号输出显示模块6

2.5报警模块6

3硬件电路7

4软件设计7

4.1Keil软件编写程序7

4.2Protues进行硬件电路仿真8

5调试8

5.1LCD显示初始化测试8

5.2系统测试8

6课程设计体会9

参考文献10

附录11

1引言

在工业生产和科学实验中，转速的测量是一个很重要的问题。

有关测量转子速度的方法有很多，但大部分比较复杂。

物体运动的速度可分为线速度和加速度。

随着生产过程自动化程度的提高，开发出了各种各样的检测线速度和角速度的方法，如磁电式速度计、光电速度计、测速发动机等。

由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和响应快等优点，加之激光光源、光栅、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，以及电子技术、数字化的智能仪表的迅速发展，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。

常用的检测方法有机械式，光电式，霍尔式，频闪法，高压油管应变法等，本课题主要是针对转速测量系统的硬件和软件系统的设计。

运用51系列单片机设计一种全数字化测速系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误差的可能原因。

同时从实际硬件电路出发，分析电路的工作原理，根据设计具体情况提出修改方案和解决办法。

1.1课程设计的目的与意义

本次课程设计的目的是完成以单片机为核心的光电式转速测量系统。

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。

要测速，首先要解决是采样问题。

在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。

为了能精确地测量转速外，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速方法。

因此转速的测试具有重要的意义。

1.2本设计的主要工作

首先在学校的电子图书馆搜集相关资料，通过比较，选出最合适的设计方案。

依照已选择的设计方案用proteus画图，通过keil软件编写程序，导入单片机后调试程序，开始仿真，直至仿真结果正确，然后在焊接实验室进行焊接，将元器件焊接完成后，最后调试电路，使其达到预期设计效果。

2设计方案

2.1方案结构图

图1课程设计方案结构图

2.2单片机控制模块

单片机的最小系统包括晶振电路，复位电路，和单片机本身。

a.时钟电路

时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。

MCS-51单片机允许的时钟频率是因型号而异的典型值为12MHZ。

MCS-51内部都有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件以后就组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件。

AT89C51是属于CMOS8位微处理器，它的时钟电路在结构上有别于NMOS型的单片机。

CMOS型单片机内部（如AT89C51）有一个可控的负反馈反相放大器，外接晶振（或陶瓷谐振器）和电容组成振荡器，图4－2为CMOS型单片机时钟电路框图。

振荡器工作受PD端控制，由软件置“1”PD（即特殊功能寄存器PCON.1）使PD＝0，振荡器停止工作，整个单片机也就停止工作，以达到节电目的。

清“0”PD，使振荡器工作产生时钟，单片机便正常运行。

图中SYS为晶振或陶瓷谐振器，振荡器产生的时钟频率主要由SYS参数确定（晶振上标明的频率）。

电容C1和C2的作用有两个：

其一是使振荡器起振，其二是对振荡器的频率f起微调作用（C1、C2大，f变小），其典型值为30pF。

电路图如图2所示。

图2时钟电路

b.复位电路

计算机在启动运行时都需要复位，使中央处理器CPU和系统中的其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

AT89C51单片机有一个复位引脚RST，它是史密特触发输入（对于CHMOS单片机，RST引脚的内部有一个拉低电阻），当振荡器起振后该引脚上出现2个机器周期（即24个时钟周期）以上的高电平，使器件复位，只要RST保持高电平，AT89C51保持复位状态。

此时ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都输出高电平。

RST变为低电平后，退出复位，CPU从初始状态开始工作。

在加电瞬间，电容通过电阻充电，就在RST端出现一定时间的高电平，只要高电平时间足够长，就可以使AT89C51有效的复位。

RST端在加电时应保持的高电平时间包括VCC的上升时间和振荡器起振的时间，Vss上升时间若为10ms，振荡器起振的时间和频率有关。

10MHZ时约为1ms，1MHZ时约为10ms，所以一般为了可靠的复位，RST在上电应保持20ms以上的高电平。

RC时间常数越大，上电RST端保持高电平的时间越长。

若复位电路失效，加电后CPU从一个随机的状态开始工作，系统就不能正常运转。

复位电路如图3所示。

图3复位电路

c.51单片机

单片机我们采用AT89C51，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存贮器的低电压，高性能8位微处理器。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案[1]。

AT89C51的引脚图如图4。

图4AT89C51引脚图

2.3信号采集模块

a光电传感器部分

本设计使用分离式红外对管。

如图5。

图5红外对管

红外光电管有两种，一种是无色透明的LED，此为发射管，它通电后能够产生人眼不可见红外光，另一部分为黑色的接收部分，它内部的电阻会随着接收到红外光的多少而变化。

无论是一体式还是分离式，其检测原理都相同，由于黑色吸光，当红外发射管照射在黑色物体上时反射回来的光就较少，接收管接收到的红外光就较少，表现为电阻大，通过外接电路就可以读出检测的状态；

同理，当照射在白色表面时发射的红外线就比较多，表现为接收管的电阻较小，此时通过外接电路就可以读出另外一种状态，如用电平的高低来描述上面两种现象就会出现高低电平之分，也就是会出现所谓的0和1两种状态，此时再将此送到单片机的IO口，单片机就可以判断是黑白路面，进而完成相应的功能，如循迹、避障等。

b信号整形部分

本设计采用555定时芯片,使用555定时器构成一个施密特触发器，对信号进行整形，得到一个较好的脉冲信号，以便于单片机识别信号。

另外，加一个电容进行滤波。

2.4信号输出显示模块

显示模块是输出设备，是人机交互的重要环节。

显示电路采用LCD液晶显示,即LCD1602，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。

它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。

显示的内容为16X2字符,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

液晶如图6所示。

图6液晶

2.5报警模块

该模块就是一个和单片机相连的蜂鸣器，当输出信号超过程序设置的上下限时，就会发出声音来报警。

蜂鸣器连接如图7。

图7蜂鸣器连接示意图

3硬件电路

根据所选方案，突出系统电路原理图，如图8。

图8系统电路原理图

4软件设计

软件设计包括在Keil中编写程序和Protues中进行硬件电路的仿真。

4.1Keil软件编写程序

a新建工程：

在“菜单栏”－“Project”－“New”－“μvisionProject”－输入要保存的工程名。

根据单片机的型号选择CPU,然后点击“确定”。

b新建文件并保存：

文件名要带扩展名。

用C语言编写的程序，扩展名为“.c”,点击“保存”。

c添加文件到工程：

在工程管理器中，用鼠标右键点击“SourceGroup1”,选择“AddFiletoGroup‘SourceGroutp1"

d编写、编译程序。

e生成hex文件。

4.2Protues进行硬件电路仿真

启动已安装软件Protues的ISIS，在弹出窗口的菜单栏中单击“文件”→“新设计”→选择“项目摸板”→“确定”，绘制电路图。

绘制电路图时，单击元器件窗口上方的“P”按钮，在、窗口上方的“关键字”处键入所需器件型号或名称，窗口中间的“结果”栏将显示元器件库中所有同系列的器件，选择所需元件。

如图9所示。

图9Protuse元器件选择窗口

把所需的元器件放到编辑界面中，单片机、晶振、电阻、电容、开关、LCD、蜂鸣器等，调整元件摆放位置和放置方向，进行电路连接，编辑修改元件参数，完成电路设计。

借助Keil程序设计与汇编平台，结合课本实例，完成针对硬件电路的程序设计、编译注意汇编后产生的“.HEX”文件的存储路径。

5调试

5.1LCD显示初始化测试

搭建完成LCD1602，下载程序，调试结果。

在LCD上从左到右显示“ZHUANSUJI”显示完毕后清屏，显示出示的转速。

初始化完毕。

5.2系统测试

连接电路，下载程序，单片机上电，进行系统测试。

初始化完成后，光电对管对检测盘进行检测，引入INT1引脚中，进行信号采集及其处理，显示转速信息。

6课程设计体会

整个课程设计过程是对自己大学三年所学知识归纳总结和应用，也就是把理论知识用到实践之中去。

让理论和实践相结合，以此产生实际的成果。

而这正是我们学习理论知识的目的之所在。

除此之外，我们要在拥有扎实的专业知识的前提条件下，在整个设计与调试过程中要有信心和耐心，对自己有信心，相信自己能够很好的完成本次设计任务。

在调试中不断发现问题进而解决问题，这是一个再学习的过程，其本身就是对自己的一次锻炼，培养了自己独立思考，动手解决问题的能力。

从而从各个方面得到提高与完善了自己，使自己的各个方面提高到一个新的台阶，同时为以后的工作打下基础。

通过这次课程设计，