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基于单片机的反射式红外测速仪的设计 
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 基于单片机的反射式红外测速仪的设计

摘要:测量速度有很多种方法,但转速测量方面,通常以模拟量采集、模拟处理为主,在时间推移之下,已无法适应大部分系统实用要求。伴同大规模与超大规模集成电路技能不断完善,数字化衡量标准遭到人们广泛关心,加上单片机可有效处置脉冲数字信号,进一步促使全数字量系统生长与进高。为满足不计数器测量需求,便于工程应用。所有的受试者都选择设计一个反射式红外测速仪。
关键词:转速;电机;单片机
 
Reflective infrared tachometer
Abstract: There are many ways to measure speed, and analog data acquisition and simulation are always the main methods of rotational speed measurement. This measurement method can not meet the needs of most systems. With the development of large-scale and ultra large scale integrated circuit technology, digital system measurement is widely used, especially the powerful processing ability of single chip microcomputer to pulse digital signal, which makes the full digital system more and more popular. In order to adapt to the wide range of non counter measurement, it is convenient for engineering application. All subjects chose to design a reflective infrared velocimeter.
Key words:speed; motor; single chip microcompute
 
 
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 速度测量在国内外的研究及趋势 1
1.3 研究的主要内容 2
第二章 整体设计方案与选择 3
2.1 电路的选择 3
2.1.1 显示部分电路选择 3
2.1.2 计数电路选择 4
2.2 转速测量的一般方法 5
2.3 系统结构图 6
2.4 硬件设计总体方案 6
2.5 软件设计方案 7
第三章 系统硬件的设计 8
3.1 单片机的最小应用系统 8
3.1.1单片机发展过程 8
3.1.2 AT89C51单片机简介 8
3.1.3 复位电路 8
3.1.4 振荡电路 9
3.1.5 管脚说明 9
3.1.6 电源模块 11
3.2红外传感器 11
3.2.1红外传感器概述 11
3.2.2红外传感器的优点 11
3.3 红外发射接收电路 12
3.3.1 红外线特点 12
3.3.2 红外线发射与接收装置 12
3.3.3 发射接收电路组成 13
3.4显示电路 15
3.4.1 液晶显示器 15
3.4.2 LCD1602液晶显示器 15
3.4.3 74LS164显示接口芯片 19
3.5转速测量原理 19
3.5.1 测频法“M法” 19
3.5.2 测周期法“T法” 19
3.5.3 测频测周法“M/T法” 20
3.5.4 转速测量系统中应用的方法 21
第四章 系统软件的设计 22
4.1  程序设计 22
4.2  子程序设计 23
4.2.1 单片机转速计算程序 23
4.2.2 二—十进制转换程序 23
4.2.3 显示程序 24
第五章 总结与展望 27
第六章 致谢 28
参考文献 29
附录一 电路原理图 30
附录二 程序 31
 
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
随着科技水平不断提高,单片机功能越来越成熟,价格也越来越低,给全数字测速系统大范围推广奠定了基础。联合近况来看,速率衡量有着很多方式,但多数以模拟量采集、模拟处理为主。从测量精度进行分析,这种方法难以解决大部分系统应用需求。伴随集成电路技术日益进步,数字化测量受到人们广泛关注,加之单片机可有效处理脉冲数字信号,如此一来,进一步推动数字系统发展。将数字处理应用于速度测量领域,无论在精度还是范围方面,均有明显提升与改进。
本文重点讨论速度测量系统软/硬件设计。通过51单片机与传感器实现全数字测速系统。由测量精度出发,分析误差形成的原因。此外,阐明硬件电路工作原理,按设计要求制定修改及解决方案,全面提高系统应用价值及实用性。
基于单片机和传感器的全数字测速系统的设计在工业控制和家用电器方面具有很高的应用价值。不但能应用在工业控制领域,如电机转速检测与控制等,还能利用自身全数字结构优势,与工业控制机稳定相连,真正做到远程管控,加快现代化发展进程。事实上,它能作为一款独立产品执行相关任务,相比之下,整个处理过程更加稳定。综上所述,无线转速测量系统值得研究与重视,随着其不断完善,能够给社会发展带来更多助力。
1.2 速度测量在国内外的研究及趋势
速度是一个重要的特征参数的性能测试电力设备和电力机械,由于动力机械大部分特性参数和转速间存在函数关系,比如压缩机排气量、轴功率等。除此之外,动机机械振动、部件磨损情况等也受其影响,所以,转速测量意义重大,必须引起重视,促使结果更加准确、有效。
测量速度有很多方法,测量仪器的种类也不同。适用范围、测量精度同样会有差异。按照测量方式进行划分,主要包括接触式、非接触式两种转速测量仪表。从字面上进行理解,前者需要和被测对象接触,如离心式、磁性转速表以及测速发电机等;后者无须和被测对象接触,如光电式、电子数字式等转速表,而光电式则是发动机转速测量早期方法之一。用这种方法测量时,既要在发动机转动轴上粘贴光标纸,它还要求测量师在一个非常近的范围内控制转速表和游标纸的距离。这是很不方便测量的。伴随科技水平不断提高,这类测量仪表也随之实现快速发展,取得一系列重大突破,现阶段正朝现代化、电子化方向发展。在此以前,接触式测量仪表使用更加普遍,如微型发电机转速表及钟表(定时转速表),而测量轴是一种非接触式仪表,尽管它仍在使用中。但它也是一个次要的位置。而不是接触电子和数字速度计。它的优点是体积小、重量轻、读数准确、使用方便等。计算机屏幕显示和打印输出很容易实现。它可以连续地反映速度的变化。它不仅可以测量发动机在稳态下的平均速度,而且还可以确定在一定条件下的足够时间间隔的起始点,机器的瞬时速度。
目前,在世界各国,电子速度传感器被用来测量车辆在道路行驶当中是否超速了。从现状来看,转速测量系统普遍存在,如工业生产、民用电器等方面都能发现它的身影,通常情况下,可视作相关产品或控制系统基本组成。根据应用情况来看,其参数设置并不一致,需要结合实际来考虑,然而,速度测量系统对国家和人民经济的发展具有重要的意义。
1.3 研究的主要内容
本文主要设计并实现单片机红外测速仪,由此确定车辆行车速度。以下是主要内容:
(1)系统硬件电路的详细设计。完成各单元电路设计,结合实际功能选用对应器件。重点是芯片、元器件类型,芯片间、单品机引脚连接方式等。上述内容会在第二章给出详细说明。
(2)系统软件详细设计。通过软件结构细分,完成各功能模块设计,绘制各模块程序框图,最终完成各程序有机整合,由此建立完整系统。
参考文献
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[2] 童诗白, 华成英. 模拟电子技术基础(第三版)[M].  高等教育出版社, 2005,35-89.
[3] 马忠梅. 单片机的C语言应用程序设计[M].  北京航空航天大学出版社, 1999,43-50.
[4] 夏继强. 单片机实验与实践教程[M].  北京航空航天大学出版社, 2001,21-32.
[5] 王煜东 传感器应用电路400例[M].  北京:中国电力出版社.  2008
[6]刘保录 基于单片机的电机综合参数测试仪设计[J]. 仪器仪表学报 2002.21(2):7~9
[7]冯夏勇, 宾鸿赞 微机转速测量常用方法与精度分析[J].  电子与自动化1995.46(2):32~33
[8].孙涵芳, 徐爱卿 单片机原理及应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社. 1996.4
[9] 王知平 基于89C51的转速测量系统设计[A]. 东南大学硕士论文. 2005
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