光電測速裝置的設(shè)計(jì)word版本

1、目 錄第 1章 概 述 .11.1研究意義 .11.2發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用領(lǐng)域 .1第 2章 工作原理 .32.1設(shè)計(jì)思路 .32.2器件選擇 .32.3主控單元 .6第 3章 軟件設(shè)計(jì) .93.1語言的選用 .93.2程序設(shè)計(jì)流程圖 .9第 4章 仿真分析 .114.1仿真電路 .114.2程序編譯 .114.3仿真結(jié)果 .12結(jié) 論 .16參考文獻(xiàn) .17第1章概述1.1 研究意義一種量大面廣的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)中。而電機(jī)的生產(chǎn)王國正在由日本轉(zhuǎn)移到中國，尤其是浙江溫州和廣東珠三角地區(qū)。廣東省佛山市順德區(qū)就有大大小小的電機(jī)生產(chǎn)廠家上百家，每年生產(chǎn)上億臺電機(jī)，同時(shí)順德有許多家電生產(chǎn)廠

2、家，家電中也要大量用到電機(jī)，不管是電機(jī)生產(chǎn)廠家，還是將電機(jī)作為它們的產(chǎn)品中的零部件的廠家，要將它們的產(chǎn)品打到國際市場上，迫切需要 IS09002 認(rèn)證， IS09002 要求生產(chǎn)產(chǎn)品所用的零部件以及最終的產(chǎn)品都要經(jīng)過本單位的質(zhì)量檢測，也就是說，在順德，每年要檢測幾億個(gè)電機(jī)，對電機(jī)的測試儀的需求非常迫切。電機(jī)測試的參數(shù)主要有：效率、功率因數(shù)、定子輸入電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等，本課題主要研究轉(zhuǎn)速的測量。轉(zhuǎn)速是各類電機(jī)運(yùn)行中的一個(gè)重要物理量，如何準(zhǔn)確、快速而又方便地測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，極為重要。目前國內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)速測量方法有離心式轉(zhuǎn)速表測速法、測速發(fā)電機(jī)測速法、閃光測速法、光電碼盤測速法和霍爾元件測速法。在這五

3、種測速方法中，離心式轉(zhuǎn)速表測速法和測速發(fā)電機(jī)測速法所用的都是現(xiàn)成的測速儀表，容易得到。但轉(zhuǎn)速表或測速機(jī)都要與電機(jī)同軸連接，一方面增加了電機(jī)機(jī)組安裝難度，另一方面有些微電機(jī)功率很小，轉(zhuǎn)速表或測速機(jī)消耗的功率占了微電機(jī)大部分，更有甚者微電機(jī)甚至拖不動(dòng)這些儀表，所以對微電機(jī)的測速，這二種方法不適用?；魻栐y速法和光電碼盤測速法的測速方法基本類似，都是在轉(zhuǎn)軸上裝一個(gè)很輕巧的傳感器，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號通過磁 ( 霍爾元件 ) 或光 (光電碼盤 )轉(zhuǎn)換為電脈沖，從而通過計(jì)算電脈沖的個(gè)數(shù)來測速。閃光測速法目前實(shí)際應(yīng)用不廣泛，主要是光源的問題。本課題研究的是其中的光電碼盤測速法。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)速

4、是各類電機(jī)運(yùn)行中的一個(gè)重要物理量，如何準(zhǔn)確、快速而又方便地測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，極為重要。目前國內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)速測量方法有離心式轉(zhuǎn)速表測速法、測速發(fā)電機(jī)測速法、閃光測速法、光電碼盤測速法和霍爾元件測速法。(1)離心式轉(zhuǎn)速表測速法離心式轉(zhuǎn)速表是利用離心原理制成的測速儀表，可以直接讀出轉(zhuǎn)速。測轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速表的端頭要插入電機(jī)轉(zhuǎn)軸的中心孔內(nèi)，插入前，應(yīng)注意清除中心孔中的油污，并使轉(zhuǎn)速表的軸與電機(jī)的軸保持同心，不可上下左右偏斜，否則易將表軸扭壞，并影響準(zhǔn)確讀數(shù)，而且轉(zhuǎn)速表要間歇使用，以減少磨損和發(fā)熱。如果要改變量程，還要將轉(zhuǎn)速表取出停轉(zhuǎn)后再改變量程。(2)測速發(fā)電機(jī)測速法測速發(fā)電機(jī)測轉(zhuǎn)速時(shí)，測速發(fā)電機(jī)連接到被測電

5、機(jī)的軸端，將被測電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號輸出 E=CeFn，在輸出端接一個(gè)刻度以轉(zhuǎn)速為單位的電壓表，即可讀出轉(zhuǎn)速。(3)閃光測速法閃光測速法是利用可調(diào)脈沖頻率的專用電源施加于閃光燈上，將閃光燈的燈光照到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分 (可在電機(jī)端軸上粘貼一張標(biāo)記紙片 )，當(dāng)調(diào)整脈沖頻率使黑色扇形片靜止不動(dòng)時(shí)，此時(shí)脈沖的頻率是與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速是同步的。若脈沖頻率為 f，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n=60f(rmin) 。(4)光電碼盤測速法光電碼盤測速法是通過測出轉(zhuǎn)速信號的頻率或周期來測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種無接觸測速法。光電碼盤安裝在轉(zhuǎn)子端軸上，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如果有一個(gè)固定光源照射在碼盤上，則可利

6、用光敏元件來接收到的光的次數(shù)就是碼盤的編碼數(shù)。若編碼數(shù)為 60，測量時(shí)間為 t，測量到的脈沖數(shù)為 N，則 n=N/t 。(5)霍爾元件測速法霍爾元件測速法是利用霍爾開關(guān)元件測轉(zhuǎn)速的?；魻栭_關(guān)元件內(nèi)含穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生器、 放大器、施密特觸發(fā)器和輸出電路。 輸出電平與 TTL 電平兼容，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上裝一個(gè)圓盤，圓盤上裝若干對小磁鋼，小磁鋼越多，分辨率越高，霍爾開關(guān)固定在小磁鋼附近，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)一個(gè)小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾開關(guān)，霍爾開關(guān)便輸出一個(gè)脈沖，計(jì)算出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，即可確定旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。在這五種測速方法中，離心式轉(zhuǎn)速表測速法和測速發(fā)電機(jī)測速法所用的都是現(xiàn)成的測速儀表，容易得到。但轉(zhuǎn)速表或

7、測速機(jī)都要與電機(jī)同軸連接，一方面增加了電機(jī)機(jī)組安裝難度，另一方面有些微電機(jī)功率很小，轉(zhuǎn)速表或測速機(jī)消耗的功率占了微電機(jī)大部分，更有甚者微電機(jī)甚至拖不動(dòng)這些儀表，所以對微電機(jī)的測速，這二種方法不適用。霍爾元件測速法和光電碼盤測速法的測速方法基本類似，都是在轉(zhuǎn)軸上裝一個(gè)很輕巧的傳感器，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號通過磁 ( 霍爾元件 ) 或光 (光電碼盤 )轉(zhuǎn)換為電脈沖，從而通過計(jì)算電脈沖的個(gè)數(shù)來測速。閃光測速法目前實(shí)際應(yīng)用不廣泛，主要是光源的問題。本課題研究的是其中的光電碼盤測速法。第 2章 工作原理2.1 設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)主要由 AT89S52 單片機(jī)處理系統(tǒng)、電機(jī)、傳感器檢測單元、信號處理單元和顯示系統(tǒng)等幾

8、個(gè)部分組成如圖 2-1 所示。信單號片轉(zhuǎn)采機(jī)顯集處動(dòng)示系及理電統(tǒng)其電路處路理圖 2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2 器件選擇2.2.1 信號采集及其處理單元本設(shè)計(jì)中采用對射式光電傳感器測量電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)， 開關(guān)管關(guān)斷，反之打開?？梢灾谱饕粋€(gè)遮光葉片如圖 2-3 所示，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號。當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)脈沖信號。假設(shè)系統(tǒng)采用 10 個(gè)葉片，在一秒鐘的內(nèi)產(chǎn)生了 100 脈沖，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速就為 10r/s。圖 2-2 傳感器圖 2-3 轉(zhuǎn)盤2.2.2 轉(zhuǎn)速測量原理本設(shè)計(jì)采用頻率測量法，其測量原理為，在固定的測量時(shí)間內(nèi)，計(jì)

9、取轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)生的脈沖個(gè)數(shù) （即頻率），從而算出實(shí)際轉(zhuǎn)速。 設(shè)固定的測量時(shí)間 T（min ），計(jì)數(shù)器計(jì)取的脈沖個(gè)數(shù) m1，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出 p 個(gè)脈沖，對應(yīng)被測轉(zhuǎn)速為N（ r/min），就可算出實(shí)際轉(zhuǎn)速值 N=60m1/pT。2.2.3 檢測裝置安裝此檢測裝置按照發(fā)動(dòng)機(jī)上傳感器的實(shí)際安裝位置進(jìn)行安裝。如圖2-4，將信號盤固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，光電轉(zhuǎn)速傳感器正對著信號盤。光電轉(zhuǎn)速傳感器接有 4 根導(dǎo)線，用于連接發(fā)光二極管和光敏三極管，其中發(fā)光二極管的紅線連接其正極，綠線連接其負(fù)極，光敏三級管的紅線連接其集電極，綠線連接其發(fā)射極。測量頭由光電轉(zhuǎn)速傳感器組成，而且測量頭兩端的距離與信號盤的距離相

10、等。測量用器件封裝后，固定裝在貼近信號盤的位置，當(dāng)信號盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電元件即可輸出正負(fù)交替的周期性脈沖信號。信號盤旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)，等于其上的齒數(shù)。因此，脈沖信號的頻率大小就反映了信號盤轉(zhuǎn)速的高低。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是輸出信號的幅值與轉(zhuǎn)速無關(guān)，而且可測轉(zhuǎn)速范圍大，一般為1r/s 104 r/s 以上，精確度高。圖 2-4 轉(zhuǎn)速檢測裝置2.2.4 信號處理電路被測物理量經(jīng)過傳感器變換后，變?yōu)殡娮?、電流、電壓、電感等某種電參數(shù)的變化值。為了進(jìn)行信號的分析、處理、顯示和記錄，須對信號作放大、運(yùn)算、分析等處理， 這就引入了中間變化電路。 根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)了如圖 2-5 所示的中間變換電路。其中， R1、

11、R4 起限流作用， R2 起分流作用， R3 為輸出電阻。當(dāng)轉(zhuǎn)盤上的梯形孔旋轉(zhuǎn)至與光電開關(guān)的透光位置重合時(shí)，輸出低電平；當(dāng)通光孔被遮住時(shí)，輸出高電平。圖 2-5 電路圖目前，光電開關(guān)已被用作物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時(shí)、自動(dòng)門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。光電開關(guān)把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。光電傳感器具有線性度好

12、、分辨率高、噪音小和精度高、無觸點(diǎn)、無機(jī)械碰撞、響應(yīng)快、控制精度高，而且能識別色標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，在此我們選擇光電轉(zhuǎn)速傳感器來進(jìn)行轉(zhuǎn)速的檢測。2.3 主控單元2.3.1 單片機(jī)處理電路如下圖所示， X1 為 12MHz 的晶振， 9 口為復(fù)位接口，通過開關(guān)控制。用于測量轉(zhuǎn)速的脈沖通過 P3.5/T1 輸入單片機(jī)，用 AT89S52 的定時(shí)計(jì)數(shù)器 T1 對脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，用定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0 進(jìn)行定時(shí)，每 10ms 產(chǎn)生一個(gè)中斷對 1602LCD 液晶顯示屏進(jìn)行刷新，產(chǎn)生 100 個(gè)中斷后（即 1s），進(jìn)行一次轉(zhuǎn)速處理，再通過單片機(jī)對 T1 的脈沖數(shù)進(jìn)行運(yùn)算轉(zhuǎn)換后，用 1602LCD 液晶顯示屏顯示電機(jī)

13、的轉(zhuǎn)速。如圖2-6 所示：圖 2-6 AT89S52 單片機(jī)處理電路2.3.2 時(shí)鐘電路單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 本設(shè)計(jì)中此采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖 2-7 所示，以石英晶體振蕩器和兩個(gè)片電容組成外部振蕩源。片內(nèi)的高增益反相放大器通過 XTAL1 、 XTAL2 外接，作為反饋元件的片外晶體振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的頻率取決于晶振的振蕩頻率，振蕩頻率范圍為1.2 12MHz 。工程應(yīng)用時(shí)通常采用6MHz 或

14、12MHz 。圖中X1 為 12MHz ，電容 C2、C4 為 33pF，它們一起構(gòu)成此單片機(jī)的自激振蕩器。圖 2-7 時(shí)鐘電路連接圖2.3.3 復(fù)位電路單片機(jī)的 RST 引腳為復(fù)位（ Reset）端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的低電平，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，使單片機(jī)回到初始狀態(tài)。如圖 10 所示，本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位，用一個(gè)電容與一個(gè)10K 電阻串聯(lián)組成，電阻接 VCC ，電容接地， RESET 腳接在它們中間， RC 選擇 10uF，按鍵與 200R 電阻串聯(lián)，在電容兩端并聯(lián)，就成了按鍵復(fù)位電路，未上電時(shí)， RST 端為高電平，只要按下這個(gè)按鍵， RST 端轉(zhuǎn)換為低電平

15、，經(jīng)過兩個(gè)機(jī)器周期后，單片機(jī)就能復(fù)位。圖 2-8 AT89S52 單片機(jī)處理電路2.3.4 雙耦合原理判斷電機(jī)的正反轉(zhuǎn)根據(jù)兩個(gè)光電傳感器輸出的相位（也就是兩個(gè)光線出現(xiàn)的先后）就可以判斷轉(zhuǎn)向。在增量編碼器內(nèi)部輸出就是使用這個(gè)理論來處理轉(zhuǎn)向的信息。2.3.5 液晶顯示模塊電路圖 2-9 是液晶模塊 LCD1602 與單片機(jī)的接口電路。液晶模塊的1 腳和 2 腳分別接入電源的地和電源。310 腳分別接單片機(jī)的8 個(gè) P2 口。 11、13 腳接單片機(jī)P3.0、P3.2， 12 腳接地，表示 LCD 的使能，是讀取還是寫入信號，是傳輸數(shù)據(jù)還是將指令由單片機(jī)內(nèi)部程序作用實(shí)現(xiàn)。 14 腳通過一個(gè) 10K

16、可調(diào)電阻接地，使得 LCD 的顯示的對比度適中，防止由于對比度過高產(chǎn)生“鬼影”。圖 2-9 1602 液晶顯示模塊電路原理圖第 3章 軟件設(shè)計(jì)3.1 語言的選用本設(shè)計(jì)中采用的處理器是 AT89S52 單片機(jī)，由此可采用面向 MCS-51 的程序設(shè)計(jì)語言， 包括 ASM51 匯編語言和 C51 高級語言， 這兩種語言各有特點(diǎn)。 匯編語言更接近機(jī)器語言， 常用來編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序， 如訪問 I/O 端口、中斷處理程序、實(shí)時(shí)控制程序、實(shí)時(shí)通信程序等；而數(shù)學(xué)運(yùn)算程序則適合用 C51 高級語言編寫，因?yàn)橛酶呒壵Z言編寫運(yùn)算程序可提高編程效率和應(yīng)用程序的可靠性。C 語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，

17、在國際上十分流行， 它即可用來編寫計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序，也可以用來編寫一般的應(yīng)用程序。以前計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件主要是用匯編語言編寫的，對于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來說更是如此。由于匯編語言程序的可讀性和可移植性都較差，采用匯編語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序的周期長，而且調(diào)試和排錯(cuò)也比較困難。 C 語言具有很好的可移植性和硬件控制能力， 表達(dá)和運(yùn)算能力也較強(qiáng)。3.2 程序設(shè)計(jì)流程圖本系統(tǒng)用計(jì)數(shù)程序采集信號脈沖，用定時(shí)器產(chǎn)生中斷，對1602LCD 液晶顯示屏刷新和緩沖區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，輔以 1602LCD 液晶顯示屏進(jìn)行顯示。計(jì)數(shù)程序流程說明：將定時(shí)器設(shè)置為方式 1，對外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并判斷 Flag_clac 的值。當(dāng) F

18、lag_calc=1 時(shí)，將脈沖的數(shù)值由十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，按轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換后，載入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。定時(shí)器程序說明：定時(shí)器設(shè)置為方式 1，定時(shí) 10ms。當(dāng)定時(shí)達(dá)到 10ms 時(shí)，產(chǎn)生中斷，對 1602LCD 液晶顯示屏進(jìn)行刷新， 顯示轉(zhuǎn)速， 并使時(shí)間計(jì)數(shù)標(biāo)志 T 加 1。當(dāng)時(shí)間計(jì)數(shù)標(biāo)志 T=500 時(shí)，使 Flag_calc 置 1，取出計(jì)數(shù)器在此時(shí)間內(nèi)計(jì)算的脈沖數(shù)，通過轉(zhuǎn)速計(jì)算程序計(jì)算得出轉(zhuǎn)速值后，存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，供 1602LCD 液晶顯示屏顯示使用。開始初始化定時(shí)N數(shù)據(jù)緩沖Y 10ms？產(chǎn)生定時(shí)中斷顯示時(shí)間計(jì)數(shù)時(shí)間計(jì)數(shù) T+清零 T=0T=500？Flag_clac=1圖 3-1 定時(shí)

19、顯示程序流程圖第 4章 仿真分析4.1 仿真電路U3VCC5VU2CDVDD140CVNSW 76543210P1B0T2VCCVCG ERRDDDDD DDD239C3R33P1B1T2EXP0B0AD038GNDP1B2P0B1AD15V4375P1B3P0B2AD23610kP1B4P0B3AD310F635P1B5MOSIP0B4AD47P1B6MISOP0B5AD5348P1B7SCKP0B6AD6339RSTP0B7AD7321031P3B0RXDEAVPP1130C1P3B1TXDALEPROG1229P3B2INT0PSEN1328P3B3INT1P2B7A151427P3B4

20、T0P2B6A141526P3B5T1P2B5A1330pF1625P3B6WRP2B4A12U41724P3B7RDP2B3A111823XTAL2P2B2A10CRYSTAL_VIRTUAL19P2B1A92220XTAL121C2GNDP2B0A8805230pFVCC5VR4200 R76k1U1423R9TLP521-11.8k R1R86k2kOPAMP_3T_VIRTUALU1R1018k圖 4- 1 電機(jī)測轉(zhuǎn)速電路圖4.2 程序編譯與以往的 80C51 單片機(jī)不同， AT89S52 具有在線調(diào)試和下載功能，它由支持 AT89S52 的開發(fā)工具包 Keil uVersion4.0

21、 開發(fā)系統(tǒng)來提供。也就是說，在用戶系統(tǒng)保留 AT89S52 的情況下，通過開發(fā)系統(tǒng)與AT89S52 的串行接口通信， 直接對用戶系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并在調(diào)試完成后將調(diào)試好的程序下載到AT89S52中。 KeiluVersion4.0開發(fā)系統(tǒng)提供四項(xiàng)功能：編譯、下載、調(diào)試和模擬，分別由KeiluVersion4.0提供的編譯器、在線串行下載器、調(diào)試器和模擬器來實(shí)現(xiàn)。KeiluVersion4.0 編譯器可在 Windows 操作系統(tǒng)下直接使用，編譯C 語言源程序， 并生成 16 進(jìn)制文件和列表文件。調(diào)試器采用 Windows 系統(tǒng)，允許用戶使用AT89S52的 UART 串行接口在芯片上調(diào)試代碼執(zhí)行。

22、在典型調(diào)試對話中，調(diào)試器提供對片內(nèi)所有外圍設(shè)備的訪問、單步和設(shè)置斷點(diǎn)的代碼執(zhí)行控制方式。模擬器采用Windows 系統(tǒng)，能完全模擬 AT89S52 的所有功能。模擬器使用簡單，結(jié)合了許多標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試特征，包括多斷點(diǎn)、單步以及代碼執(zhí)行跟蹤等能力。4.3 仿真結(jié)果4.3.1 光電耦合電路仿真用脈沖電壓源實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的有頻率的亮暗，實(shí)現(xiàn)電機(jī)上轉(zhuǎn)盤遮擋光線的效果。仿真電路如下：V1-1V1VVCC0.5msec 1msec5VXSC1R4200 Ext Trig+_AB_+U11423TLP521-1R16k圖 4-2 光電耦合電路仿真結(jié)果為：圖 4-3 光電耦合電路仿真結(jié)果可見電路可以正常輸出一個(gè)方波

23、。4.3.2 放大電路仿真此放大電路的 R1=2k、R2=1.8k、R3=18k。由 Uo=（1+R3/R1）Ui =10Ui 可得次放大倍數(shù)應(yīng)為 10。此仿真由函數(shù)信號發(fā)生器輸出一個(gè)頻率為 100Hz、占空比為50%、振幅為 10Vp 的方波，最后由示波器輸出結(jié)果。仿真電路圖如下：XSC1XFG1Ext Trig+_AB+_+_R21.8k R12kOPAMP_3T_VIRTUALU1R318k 圖 4-4 放大電路仿真后的結(jié)果為圖4-5。圖 4-5 仿真波形從仿真結(jié)果圖 4-5 可以看出，當(dāng)輸入的電壓值為 505.197mV 時(shí)，輸出結(jié)果為5.051V，可得放大倍數(shù)約等于 10 與預(yù)設(shè)值相

24、同。4.3.3 耦合和放大電路仿真將耦合電路和放大電路連在一起后，同樣用脈沖電壓源實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤遮光效果，然后用示波器顯示結(jié)果。電路圖如下：V2-1V1VXSC1Ext Trig+_AB+_+_VCC0.5msec 1msec10VR2200 R912U2TLP521-1431.8k R82kOPAMP_3T_VIRTUALU1R36kR1018k圖 4-6 耦合和放大電路和在一起的電路圖仿真結(jié)果為：圖 4-7 耦合和放大電路和在一起的電路的仿真結(jié)果從圖可以看出耦合電路產(chǎn)生的方波被放大電路正常放大。4.3.4 單片機(jī)調(diào)試通過葉片在對射式傳感器間轉(zhuǎn)動(dòng)，得到光電開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號，再經(jīng)過脈沖信號處理電路，

25、 輸入單片機(jī)的 T1 外部脈沖計(jì)數(shù)口（即 P3.5 口），由單片機(jī)處理得出轉(zhuǎn)速后，連接 1602LCD 液晶顯示屏顯示轉(zhuǎn)速。對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，以單片機(jī)為核心對光電開關(guān)產(chǎn)生的數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算，從而測得電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后用 1602LCD 液晶顯示屏把電機(jī)的轉(zhuǎn)速顯示出來。即通過光電開關(guān)將電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成 0，1 的數(shù)字量，只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個(gè)或固定的多個(gè)脈沖，并將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)數(shù)和計(jì)算，就可獲得轉(zhuǎn)速的信息，實(shí)物圖如下。圖 4-8 未測速時(shí)圖 4-9 測速時(shí)結(jié) 論本設(shè)計(jì)利用對射式光電開關(guān)采集轉(zhuǎn)速信號，通過信號處理電路得到適合的脈沖后，輸入單片機(jī)進(jìn)行處理、計(jì)算，得出實(shí)際的轉(zhuǎn)速值，輔以 1602LCD 液晶顯示屏顯示。本設(shè)計(jì)存在的問題：（1）系統(tǒng)選擇位數(shù)最多的定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式1（為 16 位），但仍有其局限性。此計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)脈沖數(shù)為63336（216），若每秒鐘計(jì)算一次，則當(dāng)1秒內(nèi)外部脈沖的輸入數(shù)超過65536 個(gè)時(shí)，計(jì)數(shù)器會溢出，從而產(chǎn)生中斷，使得測出的轉(zhuǎn)速值小于實(shí)際的轉(zhuǎn)速值。根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算方法（若轉(zhuǎn)盤齒數(shù)為10），Vmax=65536*60s/（ 10*1） =39321r/min，所以本系統(tǒng)不能測量范圍不能超過此值。（2）通過 T1 計(jì)數(shù)時(shí)，單片機(jī)每讀取一個(gè)脈沖至少需要3 個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間來完成。本系統(tǒng)采用的晶振為