基于光電傳感器的奔跑速度檢測系統設計(已修改)

　

【正文】 單位代碼 01 學　　號 090119012 分 類 號 密 級 畢業設計說明書奔跑速度檢測系統電路設計 院（系）名稱信息工程學院 專業名稱測控技術與儀器 學生姓名 指導教師 2013年 5 月 10 日 黃河科技學院畢業設計說明書 第32頁 奔跑速度檢測系統電路設計摘 要隨著信息技術的不斷發展，單片機在測量系統中得到了廣泛的應用。速度是一個系統經常需要測量、控制和保持的量，速度是否達到要求，決定著生產及工業過程是否產生相應的效果。速度的測量方法有許多種，但在不同的應用環境下，相應的測量方法有它自己的特點和誤差。因此對單片機速度測量系統的研究有著重要的目的和意義。本設計采用AT89C51單片機作為主要控制核心，應用光電傳感器采集信號，經過單片機定時計數并運用一個算法測量出奔跑物體的行駛速度，最終用4位LED數碼管顯示其測量結果，硬件電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高，成本低等特點，充分發揮了單片機的控制功能，與所學知識緊密結合，學以致用，有很高的的使用價值。關鍵詞：單片機，速度測量，光電傳感器，LEDRunning Speed Measurement System DesignAuthor: Li qinhaiTutor:Yang quanjiu AbstractWith the continuous development of information technology, singlechip microputer has been widely used in the measurement system. Speed is a systems often need to measure, control and maintain, Speed whether meet the requirements, determine the production and industrial processes produce corresponding results.Speed measurement method has many kinds, but in different application environment, the corresponding measurement method has its own characteristics and error. So the study of microcontroller velocity measurement system has important purpose and meaning. This design USES AT89C51 as the main control core, using photoelectric sensors to collect signal, through single chip microputer timer counter and use an algorithm to measure the car speed, eventually with four LED digital tube display the measurement results, has high practical value. This article is give full play to the advantages of the performance of the single chip microputer, introduces the basic principle of the speed measuring method, implementation steps and the hardware and software design, hardware circuit is simple, software function is perfect, fast measurement speed, high precision, low cost etc.Key words: single chip microputer。 Velocity measurement。 Photoelectric sensor。 The LED目 錄1 緒論 1 奔跑速度檢測系統的發展背景及現狀 1 本課題的目的和意義 2 本課題設計的主要內容 32 奔跑速度檢測系統原理 43 系統方案提出和論證 54 系統的硬件設計 5 光電傳感器介紹 5 光電傳感器工作原理 5 光電傳感器 5 光電傳感器的類型及工作方式 5 PM12光電傳感器 5 信號處理電路的設計 5 單片機AT89C51介紹 5 最小系統的設計 5 復位電路 5 晶振電路 5 LED顯示部分電路設計 5 LED基本結構 5 LED顯示器的選擇 5 LED譯碼方式 5 LED顯示器與單片機接口設計 55 系統軟件設計 5 主程序初始化 5 主程序流程圖程序流程圖 5總結 5致謝 5參考文獻 5附錄 5附錄A 系統總電路圖 5附錄B 系統總程序清單 51 緒論 奔跑速度檢測系統的發展背景及現狀從人類開始研究物體運動，速度就成為人們測量的對象。隨著科學技術的不斷發展，測量速度的科技手段也在日新月異，為人類的研究自然帶來更大的自由。速度是物理學中的一個重要的概念。在運動學中速度是描述物體運動快慢的物理量，定義為位移隨著時間的變化率。通過對平均速度和瞬時速度的測定，可以了解物體的運動狀態和運動規律。在傳統的測速方法中，多基于對奔跑物體電機的轉速進行測量，并由一定的公式轉換出奔跑物體的速度，這里面按照不同的理論方法，先后產生過模擬測速法(如離心式轉速表、用電機轉矩或者電機電樞電動勢計算所得)、同步測速法(如機械式或閃光式頻閃測速儀)以及計數測速法。計數測速法又可分為機械式定時計數法和電子式定時計數法。傳統的電機轉速檢測多采用測速發電機或光電數字脈沖編碼器[1]，也有采用電磁式(利用電磁感應原理或可變磁阻的霍爾元件等)、電容式(對高頻振蕩進行幅值調制或頻率調制)等，還有一些特殊的測速器是利用置于旋轉體內的放射性材料來發生脈沖信號。其中應用最廣的是光電式，光電式測系統具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優點．加之激光[2]光源、光柵、光學碼盤、CCD器件、光導纖維等的相繼出現和成功應用，使得光電傳感器在檢測和控制領域得到了廣泛的應用。本課題中采用技術成熟的光電傳感器來直接測量奔跑物體的奔跑速度，采用光電傳感器進行奔跑速度測量，準確度高、采樣速度快、測量范圍寬和測量精度與被測轉速無關等優點，具有廣闊的應用前景。速度測量目前主要運用在汽車行業，如今的汽車工業正是朝著智能化，數字化發展，人們享受速度所帶來的高效率同時，卻要面對安全的巨大陰影，甚至有些人對汽車產生恐懼，在高速行駛的汽車上，什么事情都有可能發生。超速，簡言之，速度的控制成為汽車智能化控制的關鍵，真正的“主動型安全裝置”應該是對速度的檢測，據說英法兩國已經研究出一種電子儀器，能夠接收速度檢測信號，從而使汽車保持在一定的安全速度之下，已經成功地運用在一些家庭轎車和出租車上。在20世紀60年代，汽車上僅有機油壓力傳感器、油量傳感器和水溫傳感器，它們與儀表或指示燈連接。進入70年代后，為了治理排放，又增加了一些傳感器來幫助控制汽車的動力系統，因為同期出現的催化轉換器、電子點火和燃油噴射裝置需要這些傳感器來維持一定的空燃比以控制排放。目前見到的許多關于汽車車速與控制類文獻中，以研究無刷直流電機較多，采用光電式傳感器電機的重要元件。霍爾傳感器的車速檢測裝置由CD板控制[3]，能夠做出電機加速，減速的動作，還能夠精確測速電機的轉速，來控制電機的工作情況等多種功