光电转速表课题设计.doc

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。 无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 基本的复位方式基本的复位方式基本的复位方式基本的复位方式 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位 1、手动按钮复位 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求 图1 2、上电复位 AT89C51的上电复位电路如图2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1F。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在图2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序