基于光電傳感器的奔跑速度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 的穩(wěn)定性直接影響到測量的準(zhǔn)確性，常用光源有以下幾種：發(fā)光二極管 是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。絲燈泡 這是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。激光 激光與普通光線相比具有能量高度集中，方向性好，頻率單純、相干性好等優(yōu)點(diǎn)，是很理想的光源。 光電傳感器的類型及工作方式槽型光電傳感器把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。對(duì)射型光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對(duì)射分離式光電開關(guān)，簡稱對(duì)射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。反光板型光電開關(guān)把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。擴(kuò)散反射型光電開關(guān)它的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測物通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)選擇使用對(duì)射型光電傳感器PM12。 PM12光電傳感器PM12光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。，光敏電阻是一種均質(zhì)半導(dǎo)體光電器件，也稱光電管，其是用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的。當(dāng)沒有光照時(shí)，光敏電阻的阻值很大；當(dāng)它受到紅外光照射時(shí)，其阻值急劇減小。因此，將光敏電阻接入電路中，就可使電路中的電流在光照前后有很大變化，根據(jù)光照變化量進(jìn)而引起光敏電阻阻值變化，最終使輸出電壓發(fā)生變化，促使單片機(jī)作出相應(yīng)的動(dòng)作。 PM12光電傳感器 信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)光電對(duì)射管QQ2分別接入AT89C51的外部中斷0和1引腳相連，Q1和Q2均為對(duì)射式光電管（無遮斷時(shí)導(dǎo)通，遮斷時(shí)截止）。INT0和INT1均設(shè)置下降沿觸發(fā)。在INT0中斷處理程序中，啟動(dòng)AT89C51內(nèi)計(jì)數(shù)器T0開始計(jì)數(shù)，在INT1中斷處理程序中，計(jì)數(shù)器T0停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值暫存于單片機(jī)寄存器內(nèi)，為后續(xù)處理提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。： 整形放大電路圖如圖所示，當(dāng)奔跑物體通過傳感器QQ2時(shí)，傳感器將其產(chǎn)生的電壓信號(hào)傳給下級(jí)的三極管，然后通過三極管放大，經(jīng)過施密特觸發(fā)器CC40106芯片進(jìn)行整形，產(chǎn)生一個(gè)矩形方波脈沖，傳給單片機(jī)計(jì)數(shù)。 單片機(jī)AT89C51介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。[9]，型號(hào)為AT89C51，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺(tái)小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。 AT89C51芯片它有40個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有20個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第1腳，然后按逆時(shí)針方向依次為第2腳、第3腳、、第40腳。在40個(gè)管腳中，其中有32個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這32個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“”。AT89C51單片機(jī)的功能：主要特性：（1） 與MCS51 兼容 （2） 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 （3） 壽命：1000寫/擦循環(huán)（4） 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年（5） 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz（6） 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定（7） 128*8位內(nèi)部RAM（8） 32可編程I/O線（9） 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（10） 5個(gè)中斷源 （11） 可編程串行通道（12） 低功耗的閑置和掉電模式（13） 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明[10]（）： AT89C51管腳分布（1） VCC：供電電壓，（2） GND：接地。（3） P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。（4） P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 （5） P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 （6） P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 （7） P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。（8） P3口管腳備選功能：（9） RXD（串行輸入口）（10） TXD（串行輸出口）（11） /INT0（外部中斷0）（12） /INT1（外部中斷1）（13） T0（記時(shí)器0外部輸入）（14） T1（記時(shí)器1外部輸入）（15） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）（16） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）（17） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。（18） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。（19） ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。（20） PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。（21） EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，