傳感器課程設(shè)計

11目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 1—課程設(shè)計任務(wù)和功能要求 1設(shè)計應(yīng)用背景 1設(shè)計原理 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2二傳感器模塊設(shè)計 3脈沖信號的獲得 3霍爾傳感器 3光電傳感器 3光電編碼器 4三套方案的選擇與比較 4三.設(shè)計總結(jié) 5硬件連接 5實驗程序及分析 6原理圖 7PCB原理圖 7四.設(shè)計總結(jié) 8五.參考文獻 9六.成員及分工情況 9附錄 9摘要中進行計數(shù)，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。關(guān)鍵詞：拾取信號光電傳感器霍爾傳感器光電編碼器轉(zhuǎn)速—課程設(shè)計任務(wù)和功能要求任務(wù)：電機轉(zhuǎn)速自動檢測功能要求：請設(shè)計一種電機轉(zhuǎn)速監(jiān)控裝置，能夠提供電機轉(zhuǎn)速的電量信息。設(shè)計應(yīng)用背景60％以上。我國能源相對缺乏，優(yōu)質(zhì)能源嚴(yán)重短缺，同時巨大的能源消耗引設(shè)計原理利用光電開關(guān)管做電機轉(zhuǎn)速的信號拾取元件，在電機的轉(zhuǎn)軸上安裝一一圈即發(fā)光電管導(dǎo)通一次，利用此信號作為進行脈沖計數(shù)所需。計數(shù)脈沖通過計數(shù)電路進行有效的計數(shù)，按照設(shè)計要求每一秒種都必PAGEPAGE10以解決數(shù)碼顯示的邏輯混亂，還可以避免了數(shù)碼顯示的閃爍問題。對于脈沖記數(shù)，有測周和測頻的兩種方式。測周電路的測量精度主要升級為頻率計使用，而測頻方式對高頻的精度還是很高的。較簡單，所需元件易于購買。電路時鐘是整個電路的關(guān)鍵，它是整個電路有效工作的核心，負(fù)責(zé)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本文主要針對電機的轉(zhuǎn)速進行測量，然后用數(shù)碼管把電機的轉(zhuǎn)速顯示出來。本裝置主要有兩部分構(gòu)成：光電測速部分。測得的脈沖處理和顯示部分。T180C51電機的轉(zhuǎn)速。二傳感器模塊設(shè)計脈沖信號的獲得沖信號。霍爾傳感器霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于開關(guān)信號采集的有CS3020CS30403端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，輸出通常是集電極開路（OC）門輸出，工作電壓范圍寬，使用1CS3020、地和輸出。圖1CS3020外形圖光電傳感器光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、2開關(guān)管閉合，否則打開。為此，可以制作一個遮光葉片如圖3圖2光電傳感器的原理圖

圖3遮光葉片4是某光電編碼器的外形。圖4成品光電編碼器三套方案的選擇與比較根據(jù)三套方案的原理與實施方法，對三種傳感器在原理、優(yōu)缺點、成本、功耗、穩(wěn)定性方面進行了對比分析，如表2.4所示。表2.4 三種傳感器傳感器類別霍爾傳感器光電傳感器電容式傳感器工作原理利用霍爾效應(yīng)原理將被測物理量轉(zhuǎn)換成電動勢。一步將光量轉(zhuǎn)換成電量。把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化。優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、頻帶寬、動態(tài)特性好和壽命長。體積小、采樣精確、采樣速度快、敏感范圍大、非接觸。強振等惡劣條件的適應(yīng)性強等。缺點轉(zhuǎn)換率較低、溫度影響大。輸出有非線性，寄生電容和分布電容對靈敏度和測量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復(fù)雜。成本相對較高相對較低高功耗低超低相對較低穩(wěn)定性較穩(wěn)定穩(wěn)定長期穩(wěn)定透法測量電機轉(zhuǎn)速。光電傳感器的原理上面有詳細(xì)的介紹。當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時，開關(guān)管閉合，否則打開。為此，可以制作一個遮光葉片如圖3所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過時，產(chǎn)生脈沖信號。當(dāng)葉片數(shù)較多時，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個脈沖信號。這里我們才用轉(zhuǎn)10個孔的方式。在一分鐘的時間內(nèi)，假如產(chǎn)生了10000脈沖，則電機的轉(zhuǎn)速就為1000r/min。三.設(shè)計總結(jié)硬件連接測量的一些原則同樣適用于測速。通常，可以用計數(shù)法、測脈寬法和等精度法1用計數(shù)法來進行測試。圖5仿真電路圖5552，53T（P3.589C51P1實驗程序及分析測量轉(zhuǎn)速，使用光電傳感器，被測電機帶動紙片旋轉(zhuǎn)，我們在紙片上開了101012（轉(zhuǎn)/分）顯示在數(shù)碼管上。圖6仿真電路55525555AT9C51P3.5P2.4P2.7，p1原理圖用protelDXP畫出原理圖：PCB

圖7protelDXP畫出原理圖根據(jù)原理圖得到的PCB：四.

圖8PCB89C51P1protelPCB電路圖，可7001500r/min。五.參考文獻徐科軍等，傳感器與檢測技術(shù)，電子工業(yè)出版社[2]周杏鵬等，現(xiàn)代檢測技術(shù)，高等教育出版社，2004[3]王幸之等，單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2004六.成員及分工情況小組成員分工小組成員分工光電編碼器資料整理實驗程序如下：#include<REG52.H>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlong#defineLED_DATP1sbitLED_SEG0=P0^3;sbitLED_SEG1=P0^2;sbitLED_SEG2=P0^1;sbitLED_SEG3=P0^0;//sbitpin_SpeedSenser=P3^5;//光電傳感器信號接在T1上#defineTIME_CYLC100//12M晶振，定時器10ms1秒計算//1000ms/10ms100#definePLUS_PER10//碼盤的齒數(shù)，這里假定碼盤上有10個齒，即傳感器檢測到10個脈沖，認(rèn)為1圈#defineK 100.0 //校準(zhǔn)系unsignedcharcode table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};uchardataDisbuf[4];//顯示緩沖區(qū)uintTcounter0; //時間計數(shù)器bitFlag_Fresh0;//刷新標(biāo)志bitFlag_clac0;//計算轉(zhuǎn)速標(biāo)志bitFlag_Err0;//超量程標(biāo)志//在數(shù)碼管上顯示一個四位數(shù)voidDisplayFresh();//計算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū)voidClacSpeed();//初始化定時器T0voidinit_timer0();//voidinit_timer1();//延時函數(shù)voidDelay(uintms);voidit_timer0()interrupt1/*interruptaddressis0x000b*/{TF00; //d定時器T0用于數(shù)碼管的動態(tài)刷新//TH0=0xC0; /*initvaluesTL0=0x00;Flag_Fresh=1;Tcounter++;if(Tcounter>TIME_CYLC){Flag_clac=1;//周期到，該重新計算轉(zhuǎn)速了}}voidit_timer1()interrupt3/*interruptaddressis0x001b*/11{TF10; //T1用于單位時間內(nèi)收到的脈沖數(shù)//要速度不是很快，T1永遠(yuǎn)不會益處r1; /如果速度很高，我們應(yīng)考慮另外一種測速方法算轉(zhuǎn)速}voidmain(void){Disbuf[0]=0;//開機時，初始化為0000Disbuf[1]=0;Disbuf[2]=0;Disbuf[3]=0;init_timer0();init_timer1();while(1){if(Flag_Fresh){Flag_Fresh=0;DisplayFresh(); //定時刷新數(shù)碼管顯示}if(Flag_clac){Flag_clac=0;ClacSpeed();//計算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū)Tcounter=0;//周期定時清零TH1=TL1=0x00;//脈沖計數(shù)清零}PAGEPAGE14if(Flag_Err) //超量程處理{//數(shù)碼管顯示字母'EEEE'Disbuf[0]=0x9e;//開機時，初始化為0000Disbuf[1]=0x9e;Disbuf[2]=0x9e;Disbuf[3]=0x9e;while(1){DisplayFresh();//不再測速等待復(fù)位i}}}}//在數(shù)碼管上顯示一個四位數(shù)voidDisplayFresh(){P2|=0xF0;LED_SEG0=0;LED_DAT=table[Disbuf[0]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG1=0;LED_DAT=table[Disbuf[1]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG2=0;LED_DAT=table[Disbuf[2]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG3=0;LED_DAT=table[Disbuf[3]];Delay(1);P2|=0xF0;}//計算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū)voidClacSpeed(){uintspeed;uintPlusCounter;PlusCounter=TH1*256+TL1;speed=K*(PlusCounter/PLUS_PER)/60;//K是校準(zhǔn)系數(shù)，如速度不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)K的大小Disbuf[0]=(speed/1000)%10;Disbuf[1]=(speed/100)%10;Disbuf[2]=(speed/10)%10;Disbuf[3]=speed%10;}//初始化定時器T0voidinit_timer0(){TMOD&=0xf0;//定時10毫秒 /*Timer0mode1withsoftwaregate*/TMOD|=0x01; /*GATE0=0;C/T0#=0;M10=0;M00=1;*/TH0=0xC0; /*initvaluesTL0=0x00;ET0=1; /*enabletimer0interrupt*/EA=1; /*enableinterrupts*/TR0=1; /*timer0run*/}//延時函數(shù)voidDelay(uintms){uchari;while(ms--)for(i=0;i<100;i++);}//v