光电式转速测量仪课程设计

光电测量转速系统的设计摘要本文介绍的是采用光电作为转速传感器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转速高精度测量的目的。

在测速系统中，重点以718转台为实验对象，在控制系统速度环开环的情况下，用光电编码器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转台转速高精度测量的目的，为进一步实现伺服系统的全数字化打下了坚实的基础。

本文的主要的研究工作如下：首先，在综合分析了影响模拟量和数字量测速的基础上，对基于数字脉冲计数的测速方法进行了全面的研究。

对最终确定用变M／T法在TMS320LF2407上实现对电机低速转速测量的实验方案，提供了理论依据，也为进一步提高测速精度和扩展测速范围提供了有利的保障。

其次以TMS320LF2407与CPLD为核心构成了测速系统，并完成了用变M／T法实现对电机低速转速的测量。

关键词：DSP，低转速，TMS320LF2407，光电编码器，变M／T法，转速传感器THE DESIGN OF PHOTOELECTRIC MEASUREMENTSPEEDABSTRACTThis article describes the optical encoder as a speed sensor, by means of the control system digital signal processor TMS320LF2407 speed algorithm-Variable M/T method, to achieve high-precision measurement of low speed and low angular velocity of the purpose of.Ln the speed—measuring system，taking the 718 gimbals model as an object，in The circumstance of open 1oop control system，this paper use the encoder to realize highly accurate measures for the speed of motor by means of the latest digital Signal processor(DSP) TMS320LF2407，and a some arithmetic—the methods of alterable M／T．This establishes a firm basement for the further realization of a total digitalized method in servo system•The main research contents are as follows：First,Influencing factors of analogue and digital speed—measuring are discussed in detail，the methods of measuring speed based on digital pulse counting are comprehensively studied，which provide theoretic bases for establishing experimental project used the methods of alterable M／T and position difference to realize low speed measuring for motor，and provide powerful guarantee for further improving the precision of speed—measuring and extending the range of speed—measuring。

课程名称光电转速表课程设计课程设计总评成绩学生专业班级10届电子信息系机电四班指导教师姓名康震群课程设计起止日期2012.07.21---2012.09.09一、课程设计项目名称光电式转速表二、项目设计目的及技术要求1. 设计目的:1．熟悉单片机最小系统及应用；2．结合选题要求，完成系统设计和调试，具有功能扩展和创新；3．根据设计的电路，画系统总体结构框图，用proteus工具画硬件电路图；4．用C语言完成系统的软件编程；5. 熟悉并学会使用keil编译器，对所编程序进行编译。

2. 技术要求:1.运用光电传感器,将光信号转换成电信号,设计相应的电路,输出脉冲波。

2.用按键控制直流电机，并对PWM设置不同的占空比控制直流电机的速度。

3.运用AT89C51单片机，结合用C语言编出频率计数的程序，能够直接计出输出的脉冲波。

4.通过单片机的串行接口通信，由LED数码管显示出频率计数值。

三、光电式转速表的发展前景及意义四、转速测量原理五、硬件电路1、信号采集电路该部分由光电传感器一个、300欧电阻一个、43K 电阻一个、1K 电阻一个、5.1K 电阻一个、9012三极管一个、发光LED 一个组成。

当码盘没有物体遮挡时OUT 输出高，有物体遮挡时输出低。

光电传感器信号采集电路仿真图如下所示。

光电传感器由一个放光管，一个光敏三极管组成，放置在一个槽型的器件两端，组成一个传感器。

在槽中放置一个圆盘，在盘的一周开20个孔。

当电路导通时，发光管发光，圆盘在槽转动，当光透过孔时，在连续的时间内，该器件输出一个连续的强弱明显的脉冲，将得到的脉冲经过处理后送入单片机，即可得到所测的转速。

当码盘遮住时，光电传感器内部的的三极管处于截至区，与光电传感器连接的PNP三极管处于放大区，集电极和发射极被导通，out端输出一个高电平，遮挡物移开之后，情况相反。

2、晶体振荡电路3、复位电路1、复位电路的作用复位电路的作用复位电路的作用复位电路的作用在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。

光电转速传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解光电转速传感器的基本原理，掌握其构造和功能。

2. 学生能掌握光电转速传感器在工程测量中的应用，了解其优点和局限性。

3. 学生能运用物理知识，解释光电转速传感器测量转速的数学模型。

技能目标：1. 学生能够独立操作光电转速传感器，进行简单的转速测量实验。

2. 学生能够分析实验数据，解决实际测量中遇到的问题。

3. 学生能够运用科技手段，对光电转速传感器进行创新设计和改进。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的热爱，激发学生对工程测量的兴趣。

2. 培养学生的团队协作意识，提高学生在实际操作中的沟通能力。

3. 培养学生严谨的科学态度，使学生认识到科学技术在实际应用中的价值。

课程性质分析：本课程为物理学科选修课程，结合实际工程测量，强调理论联系实际。

学生特点分析：学生为高中生，具有一定的物理知识基础和实验操作能力。

教学要求：注重理论知识与实践操作相结合，提高学生的动手能力和创新能力。

通过课程目标分解，实现学生对光电转速传感器的深入理解和熟练运用。

二、教学内容1. 光电转速传感器基本原理：讲解光电效应，阐述光电转速传感器的工作原理。

教材章节：《物理选修3-4》第二章第5节2. 光电转速传感器结构与功能：介绍传感器的组成部分，分析各部分的作用。

教材章节：《物理选修3-4》第二章第6节3. 光电转速传感器在工程测量中的应用：举例说明光电转速传感器在实际工程中的应用。

教材章节：《物理选修3-4》第二章第7节4. 光电转速传感器优点与局限性：分析传感器的优势，探讨其可能存在的不足。

教材章节：《物理选修3-4》第二章第8节5. 转速测量数学模型：结合物理知识，推导光电转速传感器测量转速的数学模型。

教材章节：《物理选修3-4》第二章第9节6. 实践操作：指导学生进行光电转速传感器操作，进行简单的转速测量实验。

教材章节：《物理选修3-4》第二章实验部分7. 数据分析与问题解决：教授学生如何分析实验数据，解决实际测量中遇到的问题。

中国计量学院电机转速测量仪设计学生姓名：指导老师：学院: 现代科技学院专业班级：电气1112014 年 03 月06 日1.绪论2.1任务（1）采用霍尔或光电传感器设计一能测量电机转速的测量仪器。

（2）电机转速在100-3000转/分之间。

（3）动态实时显示，显示稳定，显示位数3位。

（4）可采用传感器结合单片机电路实现。

2.2要求（1）绘制系统框图及电路原理图各一份a.标明所有集成电路的型号、引脚序号、功能。

b.标明所有集成电路的电源电压。

c.标明所有元器件的数值或取值范围。

（2）叙述整个系统的工作原理。

（3）详细记录实施中所遇到的问题及问题产生的原因，是如何解决的。

（4）设计转速测试方案，记录测量结果，并进行适当的误差分析。

（5）调试合格后写出综合设计报告。

（6）你对本次课程设计有何体会、建议、和意见。

2.3方案的选择与论证方案一：霍尔元件测速法霍尔元件测速法是利用霍尔开关元件测转速的。

霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。

输出电平与TTL电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速，但由于现有材料的限制，放弃此方案。

方案二：采用反射式光电传感器在测速一端放置反射式红外传感器，当带有遮挡物的电转轴经过时，利用其对红外线的反射能力，接收端检测到信号。

但是电机的空间较小，传感器不能稳定的放置，对测量产生较强的干扰，故放弃此方案。

方案三：采用槽式光电开关采用槽式红外对射式光电开关，集成度高，体积小，功能齐全，电线引出式，电源内藏式具备继电器大功率输出，具备交直流通用型，电压范围宽，抗震性能好，速度检测非常稳定，精度较高，成本低，经过实验可发现槽式式红外光电开关能比较灵敏地测出电机转动的圈数。

利用测量一秒内转过的圈数可测得电机的转速。

基于光电传感器的转速测量系统设计
本文描述了一个基于光电传感器的转速测量系统的设计。

该系统使用红外光电传感器来检测旋转物体的旋转速度。

系统基于Arduino Uno开发板，通过编程实现。

系统中使用了两个红外光电传感器，一个计数器模块以及LCD显示模块。

传感器被安装在旋转物体的一侧，计数器模块根据传感器检测到的信号来计数，从而得到旋转速度。

LCD显示模块用于实时显示测量结果。

系统的设计主要包括硬件设计和软件设计。

硬件设计包括选择适当的传感器、计数器模块和LCD显示模块，以及将它们连接在一起。

软件设计包括编写控制程序以读取传感器信号并计算旋转速度，以及将结果显示在LCD上。

在软件设计中，编写了一个控制程序来读取传感器的信号并计算旋转速度。

在本系统中，使用Arduino IDE编程软件来编写控制程序。

程序首先读取两个传感器的状态，并将其与先前保存的状态进行比较。

如果传感器状态变化了，则程序会使用计数器模块来计数器，从而得到旋转速度。

程序然后将结果显示在连接的LCD显示模块上。

程序还包括了一些常规功能，例如设置LCD显示模块和串口通信。

该系统具有简单、低成本和易于操作的特点。

它可用于检测轮轴、飞轮、机械手等物体的转速。

当然，该系统也可以根据实际需要进行修改和扩展。

该系统具有广泛的应用前景，尤其是在机械制造、航空航天、汽车等行业中。

白城职业技术学院毕业设计说明书光电式转速仪设计学生姓名：专业班级：指导教师：职称：起止日期：白城职业技术学院白城职业技术学院毕业设计说明书摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。

模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。

数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。

随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。

本文便是运用AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。

电机在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。

本系统就是对电机转速进行测量，并可以和PC机进行通信，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状况。

本设计主要用AT89C51作为控制核心，由霍尔传感器、LED数码显像管、HIN232CPE电平转换、及RS232构成。

详细介绍了单片机的测量转速系统及PC机与单片机之间的串行通讯。

充分发挥了单片机的性能。

本文重点是测量速度并显示在5位LED数码管上。

其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。

关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器光电式转速仪设计AbstractIn the project practice, we will meet each kind to need frequently to survey the rotational speed the situation, the survey rotational speed method divides into the simulation type and the digital two kinds. The simulation type uses measured that the fast generator is the detecting element, obtains the signal simulates the quantity. Digital usually uses the electro-optical encoder, the Hall part and so on is the detecting element, obtains the signal is the signal impulse. Along with microcomputer's widespread application, specially high performance price compared to monolithic integrated circuit's appearance, the tachometric survey uses generally take the monolithic integrated circuit as the core digital measuring technique I graduated from the Design of the issue is control of the intelligent use of SCM speed measuring instrument. The system is the motor speed measurement, and PC and can communicate that the motor speed, and to observe the motor running the basic situation.The main design AT89C51 control as the core, by the Hall sensor, LED digital CRT, HIN232CPE-level conversion, and a RS232. Detailed measurements of the speed of the SCM system and PC and the serial communication between the microcontroller. Give full play to the performance of the SCM. This paper is to measure the speed and displayed in five LED digital pipe.The advantage of a simple hardware and software capabilities improve, measuring speed, high precision and control system reliable, cost-effective and so on.Keyword：MSC-51(One-chip computer)；sensor；Tachometer白城职业技术学院毕业设计说明书目录摘要 (I)Abstract (II)第一章系统组成及工作原理 (1)1.1 转速测量原理 (1)1.2 转速测量系统组成框图 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 脉冲产生电路设计 (2)2.2 光电转换及信号调理电路设计 (2)2.2.1 光电传感器简介 (3)2.2.2 光电转换及信号调理电路设计 (4)2.3 测量系统主机部分设计 (5)2.3.1 单片机 (5)2.3.2 键盘显示模块设计 (7)2.3.3 串行通信模块设计 (9)2.3.4 电源模块设计 (10)第三章系统软件设计 (12)3.1程序模块设计 (12)3.2 数据处理过程 (14)3.3 浮点数学运算程序 (15)第四章制作调试 (16)第五章结果分析 (18)总结 (19)参考文献 (20)附录一原理图 (21)附录二PCB图 (23)附录三程序清单 (24)致谢 (27)第一章1.1 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。

光电测速课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解光电测速的基本原理，掌握光电测速仪器的使用方法，培养学生运用光电测速技术解决实际问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：a.了解光电测速的基本原理；b.掌握光电测速仪器的主要部件及其作用；c.知道光电测速技术在实际中的应用。

2.技能目标：a.能够正确使用光电测速仪器进行测量；b.能够分析测量数据，得出合理结论；c.能够运用光电测速技术解决实际问题。

3.情感态度价值观目标：a.培养学生的动手能力，提高学生对科学的兴趣；b.培养学生团队合作精神，提高学生沟通协作能力；c.培养学生关注社会热点，提高学生的社会责任意识。

二、教学内容本课程主要内容包括光电测速的基本原理、光电测速仪器的主要部件及其作用、光电测速技术的应用等。

具体安排如下：1.第一课时：光电测速的基本原理a.光的传播速度；b.光电效应及其应用；c.光电测速的原理。

2.第二课时：光电测速仪器的主要部件及其作用b.光敏元件；c.信号处理电路；d.显示与输出装置。

3.第三课时：光电测速技术的应用a.运动物体速度的测量；b.生产过程中的速度监控；c.光电测速技术在其他领域的应用。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、实验法等。

具体安排如下：1.讲授法：用于讲解光电测速的基本原理、光电测速仪器的主要部件及其作用等理论知识。

2.讨论法：通过小组讨论，让学生分享对光电测速技术应用的看法，培养学生的沟通协作能力。

3.实验法：让学生动手操作光电测速仪器，培养学生的动手能力，提高学生对科学的兴趣。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《光电测速技术与应用》；2.参考书：光电测速技术相关论文和专著；3.多媒体资料：光电测速仪器操作演示视频；4.实验设备：光电测速仪器、实验器材等。

通过以上教学资源，为学生提供丰富的学习体验，帮助学生更好地掌握光电测速知识。

转速测量仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解转速测量仪表的基本原理，掌握其工作方式和应用场景。

2. 学生能掌握转速测量仪表的关键部件及其功能，了解不同类型的转速仪表特点。

3. 学生能运用物理知识，解释转速测量仪表测量过程中的基本物理现象。

技能目标：1. 学生能够正确操作转速测量仪表，进行简单的转速测量实验。

2. 学生能够通过分析实验数据，解决实际测量中遇到的问题，具备一定的数据分析和处理能力。

3. 学生能够运用所学知识，设计简单的转速测量方案，具备初步的工程实践能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对转速测量仪表的兴趣，激发学习物理、工程技术的热情。

2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验操作的规范性和数据的准确性。

3. 培养学生的团队协作意识，鼓励学生在实验过程中相互交流、共同进步。

课程性质：本课程为实践性较强的物理课程，结合实际应用，培养学生的动手能力和实际问题解决能力。

学生特点：学生具备一定的物理基础知识，对实际应用有较高的兴趣，但可能缺乏实践操作经验。

教学要求：注重理论与实践相结合，通过实际操作，提高学生的物理素养和工程实践能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 理论知识：- 转速测量仪表的基本原理- 转速测量仪表的分类及特点- 转速测量仪表的关键部件及功能- 转速测量过程中的基本物理现象2. 实践操作：- 转速测量仪表的正确操作方法- 简单转速测量实验的设计与实施- 实验数据的收集、分析和处理- 转速测量方案的设计与应用3. 教学大纲：- 第一周：转速测量仪表的基本原理及分类- 第二周：转速测量仪表的关键部件及功能- 第三周：转速测量过程中的基本物理现象- 第四周：实际操作，转速测量仪表的正确操作与简单实验- 第五周：实验数据分析与处理，转速测量方案设计4. 教材章节：- 第三章：测速仪表- 3.1 测速仪表概述- 3.2 电磁式转速表- 3.3 光电式转速表- 3.4 霍尔效应转速表教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

课程名称光电转速表课程设计课程设计总评成绩学生专业班级10届电子信息系机电四班指导教师姓名康震群课程设计起止日期2012.07.21---2012.09.09一、课程设计项目名称光电式转速表二、项目设计目的及技术要求1. 设计目的:1．熟悉单片机最小系统及应用；2．结合选题要求，完成系统设计和调试，具有功能扩展和创新；3．根据设计的电路，画系统总体结构框图，用proteus工具画硬件电路图；4．用C语言完成系统的软件编程；5. 熟悉并学会使用keil编译器，对所编程序进行编译。

2. 技术要求:1.运用光电传感器,将光信号转换成电信号,设计相应的电路,输出脉冲波。

2.用按键控制直流电机，并对PWM设置不同的占空比控制直流电机的速度。

3.运用AT89C51单片机，结合用C语言编出频率计数的程序，能够直接计出输出的脉冲波。

4.通过单片机的串行接口通信，由LED数码管显示出频率计数值。

三、光电式转速表的发展前景及意义四、转速测量原理五、硬件电路1、信号采集电路该部分由光电传感器一个、300欧电阻一个、43K 电阻一个、1K 电阻一个、5.1K 电阻一个、9012三极管一个、发光LED 一个组成。

当码盘没有物体遮挡时OUT 输出高，有物体遮挡时输出低。

光电传感器信号采集电路仿真图如下所示。

光电传感器由一个放光管，一个光敏三极管组成，放置在一个槽型的器件两端，组成一个传感器。

在槽中放置一个圆盘，在盘的一周开20个孔。

当电路导通时，发光管发光，圆盘在槽转动，当光透过孔时，在连续的时间内，该器件输出一个连续的强弱明显的脉冲，将得到的脉冲经过处理后送入单片机，即可得到所测的转速。

当码盘遮住时，光电传感器内部的的三极管处于截至区，与光电传感器连接的PNP三极管处于放大区，集电极和发射极被导通，out端输出一个高电平，遮挡物移开之后，情况相反。

2、晶体振荡电路3、复位电路1、复位电路的作用复位电路的作用复位电路的作用复位电路的作用在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。

光电式传感器测转速实验报告——传感器与检测技术班级：1321202专业：测控技术与仪器学号：2姓名：林建宇1.实验目的：1）掌握利用光电传感器进行非接触式转速测量的方法；2）掌握测量和显示电路的设计方法；3）了解光电式传感器以及示波器的使用方法。

2.实验基本原理：光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示ｆ，即可得到转速ｎ=10f。

实验原理框图如下图所示。

光耦测转速实验原理框图需用器件与单元：主机箱中的直流稳压电源、示波器、电压表、频率\转速表；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。

4.实验步骤：（1）、按图1所示接线，并且接上示波器，将直流稳压电源调到10V档。

图1、光电传感器测速实验接线示意图（2）、检查接线无误后，合上主机箱电源开关，调节电机控制旋钮，F/V表以及示波器就会显示相应的频率f，计算转速为n=10f。

实验完毕，关闭主、副电源。

实验结论与总结组数 1 2 3 4 5 6仪器频率108 2 373示波器频率106.083 134.913 167.949 188.170 232.125 373.892 转速 1平均误差`△ =S△i/6 (i=6)`△≈0.855 s≈1.070总结：通过计算可知标准差较小，仪器准确率较高。

由仪器和示波器所测的两种频率，其中示波器所显示的为标准值。

根据上面实验观察到的波形，由于孔所占比例小，所以方波的高电平比低电平要宽。

光电式传感器测转速方法简单，易于实现。

光电测速装置课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解光电测速装置的基本原理，掌握光电传感器的工作方式及其在速度测量中的应用。

2. 引导学生掌握速度计算公式，并能够运用物理知识解释测速过程中相关现象。

3. 使学生了解影响光电测速精确度的因素，并能够分析这些因素对测量结果的具体影响。

技能目标：1. 培养学生能够独立操作光电测速装置进行速度测量的能力。

2. 培养学生运用数据分析、处理测量结果，并能进行误差评估的能力。

3. 提高学生将理论知识应用于实际问题的解决能力，通过小组合作完成实际的测速任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣和热情，增强其探究未知世界的积极性。

2. 培养学生的团队合作精神，使其在合作中学会相互尊重、支持和学习。

3. 引导学生认识到科技在生活中的重要作用，培养其创新意识和实践能力。

课程性质：本课程为物理学科实验课程，注重理论与实践相结合，强调学生的动手操作和实际应用。

学生特点：学生为九年级学生，具备一定的物理知识基础，思维活跃，好奇心强，喜欢探索和实践。

教学要求：教师需提供直观的实验演示，结合理论讲解，引导学生主动参与实验操作，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

在教学过程中，关注学生个体差异，提供个性化的指导与帮助。

通过课程目标的实现，评估学生在知识掌握、技能运用和情感态度价值观形成方面的具体学习成果。

二、教学内容1. 光电传感器原理：讲解光电效应，介绍光电传感器的工作原理及其在测速中的应用。

- 教材章节：第三章第四节《光电效应及其应用》- 内容列举：光电传感器结构、工作原理、光电池、光电管、光敏二极管等。

2. 速度计算公式：复习速度的定义，引出速度计算公式，并通过实例讲解公式的应用。

- 教材章节：第二章第二节《速度与加速度》- 内容列举：速度定义、速度计算公式、平均速度与瞬时速度。

3. 光电测速装置操作：介绍光电测速装置的组成，讲解操作步骤，指导学生进行实际操作。

课程设计说明书学生姓名：学号：学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：光电转速计的设计2011 年 12 月 19 日目录一、关键字 (1)二、项目设计目的及技术要求 (1)1）设计目的 (1)2）技术要求 (1)三、项目设计方案论证 (2)1）方案结构图 (3)2）方案论证 (3)3）程序流程 (5)4）电路图 (6)四、项目设计结果分析 (8)1）系统调试 (9)2）实验结果分析 (9)3）元件清单 (9)五、程序清单 (10)六、参考文献 (13)一、关键字光电转速计 51单片机光电传感器二、项目设计目的及技术要求1）设计目的：1．熟悉掌握AT89C51系列单片微型计算机的工作原理；2. 掌握利用MCU创建工程项目，并可用于实际项目；3．理解51系列单片机的信号采集，及其数据处理的过程；4．了解光电传感器的工作原理及其使用方法。

2）技术要求：1.光电转速计要求：1）.设计完整的转速计智能产品；2）.利用光电传感器采集数据；3）.利用AT89C52作为MCU，处理数据，并显示转速。

2.扩展部分要求：1）.使用LCD1602显示信息；2）.扩展计算里程功能，计算产品运行的距离；3）.扩展外部存储器EEPROM，记录总行程。

3.报告要求：1）．根据设计的电路，用protel工具，画出完整的硬件电路图及PCB板图；2）．熟悉C51语言，用C51完成系统的软件编程，完成交通灯的控制程序；3）.按要求撰写课程设计报告。

三、项目设计方案论证1）方案结构图：2）方案论证：1．电源供电模块为使模块稳定工作，须有可靠电源。

我们考虑了两种电源方案方案一：采用独立的稳压电源。

此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。

方案二：采用单片机控制模块提供电源。

改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。

综上所述，我们选择第二种方案。

基于光电效应的转速测量仪设计摘要随着电子技术、通信技术、计算机技术的发展，数字化的智能仪表是当代的发展趋势。

单片机与工业控制行业也有了紧密的联系，通过单片机实现控制过程的自动化，也是现代工业的重要标志。

单片机微处理器体积小、功能强、功耗小、性价比高的突出优点，表现出了强有力的生命力，越来越受各行业的青睐。

顺应形势，本文设计了一种基于AT89C51的全数字式转速测量仪。

本文首先介绍了单片机测量转速的系统构成以及转速测量的“M”法（测频法），并介绍了其测量上的特点、计算和误差分析。

其次，针对测量环境，设计了一种基于AT89C51单片机的全数字式测速系统，它是由光电传感器、LM324运算放大器、74HC14整形芯片、AT89C51单片机、键盘电路、显示接口电路等组成，实现了全数字的测速功能。

该仪器操作方便，测量精确度高。

另外，简单的阐述了测速系统的工作原理以及数字测速仪机械原理。

本文是运用固定在旋转设备壳体上的发光二极管发光，通过与高速转轴同步的带孔圆盘，照射到集成电路板上的光电转换元件，通过引线引出，与外部的单片机、LED显示器相接。

该测速系统精确度为0.1min/r，全量程的测速误差达到0.005%，并且是一种便携式测速仪器，使用操作方便简单，抗干扰能力强。

关键词：AT89C51单片机；转速；测量精度The design of speed measuring instrument based onphotoelectric effectAbstractWith the development of electronic technology, communication technology and computer technology, digital intelligent instrument is the contemporary trends. SCM and industrial control industry have also had close contact, Microprocessor control of process automation is the core sign of modern industry. Microprocessor is with these outstanding merits of small size, strong function, power consumption and cost-effective, showing a strong vitality and more favored by the industry. Conform to the situation, the paper designs a fully digital speed measuring instrument based on AT89C51.This paper introduces the structure of SCM speed measurement system and the "M" method (frequency measurement method), and describes the characteristics of the measurement, calculation and error analysis. Second, for the measurement environment, designing an all-digital speed system based on AT89C51 microcontroller, which consists of a photoelectric sensor (optical pulse encoder), LM324 Amplifiers, 74HC14 Plastic chips, AT89C51 microcontroller, keyboard circuits, display interface circuit and other components to achieve the fully digital speed function, the instrument is with easy operation, high accuracy. And the paper exposes of the principle of the system and the mechanical principle of digital speed measuring instrument simply, the paper makes use of the photodiode light fixed on the shell of rotating equipment , synchronized with thehigh-speed shaft hole disc, exposure to the photoelectric conversion device of the integrated circuit board, the wire leads and connects the external SCM and LED display.Speed system’s accuracy is 0.1min/r, the full error measuring is to 0.005%, and it is a portable instrument which is with easy operation and strong anti-interference.Key words: AT89C51 microcontroller; Speed ; Accuracy目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 转速测量的目的和意义 (1)1.2 国内外转速测量方法与技术 (1)1.2.1 国内外转速测量方法 (1)1.2.2 国内外转速测量技术发展状况 (4)1.3 单片机在智能仪表中的应用 (5)1.4 本设计的主要任务 (7)2 光电转速测量仪的构成 (8)2.1 光电转速测量仪的电气线路 (8)2.2 光电转速测量仪的机械原理 (9)3 转速测量方案选择与分析 (11)3.1 “M”（测频法）、“T”（测周法）、“TM/”方法的比较 (11)3.2 “M”法的转速测量原理 (12)3.3 误差分析 (13)4 光电转速测量仪的硬件电路设计 (14)4.1 传感器的设计 (14)4.1.1 光电传感器及信号的放大整形 (16)4.1.2 光电脉冲编码器 (20)4.1.3 反光式光电转速测量 (24)4.2 单片机芯片的选择 (25)4.2.1 AT89C51的介绍 (25)4.2.2 单片机低功耗工作模式 (33)4.3 键盘显示模块设计 (35)4.4 显示器接口技术与显示技术 (36)4.4.1 LED显示器 (36)4.4.2 8255接口芯片与74LS244缓冲芯片 (41)4.5 单片机系统抗干扰技术 (45)5 光电转速测量仪的软件设计 (47)5.1 转速测量的主流程图设计 (47)5.2 6个数码管逐个显示的程序设计 (48)5.3 固定时间为1s的计数器中断子程序 (50)5.4 转速测量的误差分析 (51)6 结论 (53)谢辞 (54)参考文献 (55)基于光电效应的转速测量仪设计1 绪论1.1 转速测量的目的和意义工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发电机、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和瞬时转速。

专业课程设计题目光电传感器的转速测量设计院系:专业班级:小组成员：指导教师:日期:自动化学院2012 年10 月8---2012 年10 月19一．课程设计描述采用单片机、uln2003 为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。

．课程设计具体要求1 、通过按键选择速度；2 、转速测量显示范围为0~9999转/ 秒3、检测并显示各档速度。

实验板（中号）1个步进电机1个STC89C521个电容（30pF、10uF）各1个数码管（共阳、四位一体）1个晶振（1 2MHz）1个小按键4个ULN2003 1个电阻若干发光二极管1个三极管（NPN）4个排阻1个四．原理阐述4.1 系统简述按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案：用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003勺驱动下电机转速发生改变。

通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。

在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0 作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。

设计思路：（1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1 小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1 次，利用此信号做为脉冲计数所需。

（2）对光电开关信号整流放大。

（3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。

（4）显示电路采用单片机动态显示。

主要元器件4.2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 )，贝Uf=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⑴：N=60m/pTc (r/mi n) (1)4.3转速测量系统组成框图系统由信号预处理电路、单片机STC89C51系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。

光信息科学与技术课程设计报告设计题目：光电转速计设计专业：光信息科学与技术班级：学号：学生姓名：指导老师：设计时间：2012年下学期页脚内容12012年7月1日目录一、系统方案设计 (3)1.1 概述 (3)1.2 系统方案图 (4)二、工作原理 (4)2.1 电动机控制模块设计 (5)2.1.1 电机控制系统电路原理 (5)2.1.2 控制单元主要元器件的选择 (5)2.2光电检测模块设计 (6)2.2.1 光电耦合器 (6)2.2.2 光电耦合开关 (8)2.3 数据处理及显示模块 (9)2.3.1 数据处理及显示模块原理 (9)页脚内容22.3.2 主要元器件的介绍 (10)三、实验测试过程及结果 (13)3.1 实验过程 (13)3.2 实验结果 (14)四、课程设计心得体会 (14)五、参考文献 (15)一、系统方案设计1.1 概述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、高页脚内容3页脚内容4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。

1.2 系统方案图图1 系统方案框图图2 系统方案实物图 二、工作原理单片机处电机调速系显示单元页脚内容5本转速计系统主要包含电动机控制模块、光电检测模块、数据处理及显示三大模块，通过对信号的采集、A/D 转换、信号滤波、整流、稳压、放大等一系列的处理，使其转换为可以被单片机识别处理的高低电平脉冲信号，利用AT89S51单片机以及ICL7109 A/D 转换芯片完成对信号的计数及显示处理，使LED 数码显示管能够直接显示出电机的转速。

光电传感器测量转速 一、 概述 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。

目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。

其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。

加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。

而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。

这次设计的内容包含了多个方面，从脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块入手，全面锻炼了我们信号采集，处理和分析的工作能力。

二、 选用器材 AT89C51单片机，4位数码管，9013三极管4个，9014三极管一个，按钮一个，12M 晶振1个，30pF 电容3个，180、3.3K 、4.7K 、20K 、10K 欧电阻各1个，马达1个，光电门一个。

三、转速测量系统的原理1、转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数，其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否，因此，转速测量一直是工业领域的一个重要问题。

按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。

本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统，其转速测量方法采用的就是电子…………………………装………………………………订………………………………线………………………………………………………………式定时计数法。

电机转速仪设计本文将设计一种基于光电测量原理的电机转速仪。

此仪器能够自动采集电机转速，并将数据传输至中控系统中进行记录和处理。

通过该转速仪仪器，我们可以及时、准确地了解电机转速的变化，有助于及时发现电机故障并进行处理。

1. 总体原理电机转速仪的设计基于光电测量原理。

仪器内置一台激光发射器和一组光敏元件。

激光发射器能够向旋转的电机表面发射出一束光束，光敏元件能够感受电机表面反射回来的光信号，并转化为电信号。

利用这些信号，我们可以计算出电机的转速值。

2. 电机转速检测模块为实现自动检测电机转速的功能，我们需要设计一个能够自动采集电机转速的模块。

该模块的主要功能是感知电机表面反射回来的光信号，并将信号转化为数字信号输出给中控系统。

该模块主要由激光发射器、光敏元件、信号放大器和数据转换电路组成。

其中，激光发射器和光敏元件被放置在一起，形成一个检测头，以感测电机表面反射回来的光信号。

信号放大器能够放大感测到的信号，数据转换电路将放大后的信号转化成数字信号，并传送至中控系统中。

具体来说，激光发射器发射出的激光光束会被反射回来，产生一定的光强度变化。

这些光强度变化被光敏元件感测到，并产生电压输出。

这个电压信号被放大器放大后，经过带通滤波器滤波，并通过单片机进行数字化处理，最终转化为数字信号输出。

3. 中控系统中控系统是电机转速仪的核心部分，其主要功能是负责接收、处理和记录采集到的电机转速数据。

该系统由一个单片机控制器以及一块显示器组成。

控制器采用32位ARM处理器，并带有存储器。

该微处理器能够执行一系列算法，将从转速检测模块获取的数据进行处理，并输出到显示器上。

同时，中控器还可以将数据存储在内存中，以备查看。

显示器用于显示电机转速的数值。

用户可以通过该显示器查看电机的实时转速和历史转速曲线。

同时，用户也可以通过该显示器设置电机转速报警值，以便在转速超过该值时，自动报警并进行相应的措施。

4. 结论。