课程设计论文--光电车速测量系统的设计报告

《课程设计论文--光电车速测量系统的设计报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、课程设计报告题目：光电车速测量系统的设计报告姓名：学号：院系专业：指导老师：16目录课程设计报告I1设计目的及主要内容11.1设计目的和意义11.2本课题设计的主要内容12车速测量系统原理23系统方案选择34系统的硬件设计44.1光电传感器44.2信号处理电路的设计54.3单片机AT89C51介绍54.4系统设计74.4.1复位电路74.4.2晶振电路94.5LED显示部分电路设计104.5.1LED显示器选型104.5.2LED显示器与单片机接口设计105系统软件设计125.1主程序初始化125.2主程序流程图程序流程图12总结15参考文献16附录A系统

2、总电路图17161设计目的及主要内容1.1设计目的和意义在工业发展过程中，经常会遇到各种需要测量的速度的场合，例如在汽车、机床、传送机等设备运转和控制中，需要分时或连续的测量和显示其速度及瞬时速度情况。随着社会机械工业发展的趋势，对速度检测要求的精度越来越高，很多方面，速度的精确检测，关系到一系列系统的工业设计，所以这就需要设计一套速度检测系统。要测速，首先要解决信号采样的问题，采样效果的好坏关系到后续显示及控制，光电传感器由于其精度高、反应快、非接触性等优点，所以本课题设计中的中间环节就是光电式传感电路的设计；本课题主要采用嵌入式技术，由单片机和探测、信

3、号采集、模数转换、数据存储、数据显示、与通信等环节组成的电路构成整个光电传感电路系统。1.2本课题设计的主要内容本设计主要内容由以下三大部分组成：1、信号的采集。这部分主要是用光电传感器采集移动物体的信号，并将采集的信号传给单片机。2、单片机数据处理[4]。这部分主要是使用51系列单片机采用适当的算法来编程快速准确地对采集的数据进行相关运算并得出结果。此部分是本设计的重点和难点。3、LED数字显示。这部分主要是对测得的结果通过4位LED数码管显示给用户。本移动速检测系统有以下几个部分构成，如图1.1速度测量系统方框图所示。显示单片机信号调理电路光电传感器移

4、动物体图1.1速度检测系统方框图本系统的硬件主要由光电传感器、信号处理电路、单片机AT89C51、LED显示等组成。如图1.1，当移动物体通过光电传感器的时候，将会产生脉冲电信号，然后把信号送入三极管放大电路及CC40106芯片整形电路进行处理，将处理过的信号传给单片机，通过对单片机进行编程、运算，最后通过数码管显示其数值。162车速测量系统原理本系统中，两对光电对射管布置在移动物体通过的路径上，当移动物体经过光电管Q1，Q2时，则挡住了光线，光电管Q1，Q2产生一个上升或下降沿，以光电管Q1的上升沿或下降沿作为单片机计数器的启动脉冲，启动计时器开始计时，

5、光电管Q2的上升沿或下降沿作为单片机计数器的停止脉冲，计数器停止计时（本设计为高电平触发）。此时，得到计数器的计时值n。将值n传送处理中心，已知单片机的机器周期为T，可通过编程[5]计算出移动物体在定距离S内的平均速度V，为V=S/nT其中S为两个对射型光电管之间的距离。如图2.1所示移动物体光敏电阻单片机定时器启动定时器停止发光二极管Q2发光二极管Q1光敏电阻图2.1速度测量系统原理图163系统方案选择目前科研生产中采用的速度测量方法可以分为两类：直接测量法和间接测量法两大类。直接测量法是通过某种测量原理或效应直接获得速度量，如多普勒测速仪、空间滤波测速

6、等。这种方法最大的优点是反应快、可测量瞬时速度，但设备成本高，且易受外围环境的影响，比如大气物理环境限制。间接测量法是测量目标的移动距离和时间，通过计算得到速度量，如光电测速、光栅测速、磁栅测速和图像测速等，用于测量移动物体的速度。本课题设计中采用间接测量法，并提出两种方案：方案一以AT89C51[6]为核心的计数电路，使用AT89C51单片机，电路简单需要编写程序，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便，可实现数码显示和按键设定等多种功能。采用对射型光电传感器，将红外发光管与光电接收管相对安放，每当物体通过一次，

7、红外光就被遮挡一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的信号通过放大处理后形成计数脉冲，通过光电隔离耦合并行输入AT89C51，通过软件控制计算并用LED加以显示，便可实现对移动物体速度的测量。方案二以CD4518为核心的计数电路，采用CD4518组成8421同步十进制计数器，其计数是由光检测和接收电路检测到信号在传送到脉冲发生器CD4518，由D4518转化成电信号然后在分别传送到各个二—十进制计数器BCD码，由BCD码—七段译码器转换至数码管LED，而电源部分是由220V交流电经变压器T降压、桥式整流、电容滤波、7809稳压后为整个电路提供

8、+5V稳压工作电压。方案选择：选用方案一是因为方案二在控制方式上难