完整版基于单片机的光电开关的转速测量装置毕业设计论文.docx

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完整版基于单片机的光电开关的转速测量装置毕业设计论文

毕业论文（设计）材料

题目：

基于单片机的光电开关的转速测量装置设计

学生姓名：

共产党

学生学号：

系别：

电气信息工程学院

专业：

自动化

届别：

2012届

指导教师：

国民党

填写说明

1、本材料包括淮南师范学院本科毕业论文（设计）任务书、开题报告以及毕业论文（设计）评审表三部分内容。

2、本材料填写顺序依次为：

（1）指导教师下达毕业论文（设计）任务书；

（2）学生根据毕业论文（设计）任务书的要求，在文献查阅的基础上撰写开题报告，送交指导教师审阅并签字认可；

（3）毕业论文（设计）工作后期，学生填写毕业论文（设计）主要内容，连同毕业论文（设计）全文一并送交指导教师审阅，指导教师根据学生实际完成的论文（设计）质量进行评价；

（4）指导教师将此表连同学生毕业论文（设计）全文一并送交评阅教师评阅。

3、指导教师、评阅教师对学生毕业论文（设计）的成绩评定均采用百分制。

4、毕业论文（设计）答辩记录不包括在此表中。

一、毕业论文（设计）任务书

要求完成的主要任务及达到的目标

论文（设计）的主要任务：

1.给出单片机的光电开关的转速测量装置的总体方案设计。

2.选择传感器，将选择的传感器与AD转换芯片相连，并通过单片机采集其数据。

3.设计显示模块：

由led显示当前转速值，画出电路方框图，叙述主要模块的功能及他们之间的控制关系。

4.绘制软件流程图，并对软件进行调试。

5.利用protel进行原理图绘制，并利用Proteus进行仿真。

论文（设计）达到的目标：

1.通过本设计注重培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。

2.熟悉和掌握单片机的结构和工作原理。

3.通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

4.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，为今后从事相关工作打下基础。

工作进度要求

1．111118：

毕业论文选题，审题；

2．111215：

查阅并整理资料，完成开题报告初稿；

3．111231：

修改开题报告，定稿后按统一表格打印并上交；

4．120415：

根据自己掌握的知识完成论文初稿，并按淮南师范学院毕业论文格式进行排版；

5．120516：

学生在教师指导下修改、完善毕业论文（设计），并将定稿后的论文（设计）按统一格式打印；

6．120527：

完成论文答辩；

指导教师签名：

年月日

二、毕业论文（设计）开题报告

课题研究目的

在工程实际应用中，经常遇到各种需要测量转速的场合，如机床主轴、发动机、电动机、卷扬机等旋转设备的测试、运转和控制中，测速环境和精度要求不同，相应的测量方法也不同。

对某一些问题，转速测量的精确度要求不高；而对另一些问题，除了要求能精确的测得转速外，还要保证测量实时性，要求能测得瞬时转速。

转速是电动机极为重要的一个状态参数，其测量精度将直接影响电动机其他参数的特性的测试以及故障检测与诊断的准确性。

因此，转速的测量具有重要的意义。

本文提出了一种新的数字式转速测量法，基于AT89C51单片机，利用红外线检测传感器装置实现脉冲的采集。

通过定时计数算法程序，将转速结果用LED显示出来。

可以直接对测试的各种参数进行调整，而不用去修改程序。

这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和协调。

全面了解单片机和信号放大的具体内容。

进一步锻炼我们在信号采集、处理、显示方面的实际工作能力。

课题研究计划

1.论文设计计划

1）—:

搜集参考资料，研究毕业设计课题，熟悉设计内容

2）—：

进行方案论证并确定最终的设计方案

3）120415：

根据自己掌握的知识完成论文初稿，并按淮南师范学院毕业论文格式进行排版

4）120516：

在教师指导下修改、完善毕业论文（设计），并将定稿后的论文（设计）按统一格式打印

2.论文提纲设计计划

第1章绪论

1.1转速测量系统的发展背景

1.2当前发展状况

1.3系统研究的内容及其组成

第2章转速测量系统设计原理

2.1AT89C51单片机介绍

2.1.1单片机结构

2.1.2单片机的引脚及其功能

2.1.3单片机存储器

2.1.4单片机时钟电路与时序

2.1.5中断控制器

2.2光电传感器

2.2.1光电传感器的工作原理

2.2.2光电传感器的结构形式与类型

2.2.3光电传感器的应用

第3章硬件系统设计

3.1测速信号采集及其处理

3.2单片机处理电路设计

3.3显示部分设计

第4章软件设计

4.1程序设计流程图

4.2程序代码

第5章系统仿真

5.1系统仿真

总结与展望

参考文献

致谢

本课题研究现状（需附适量参考文献）

1.光电开关的应用特点和研究状况

1）光电传感器应用特点：

光电式传感器是将光信号转化为电信号的传感器，具有非接触、高精度、反应快，可靠性好、分辨率高等特点。

因此,光电式传感器在检测和控制领域中应用非常广泛。

常用的光电传感器有光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。

利用这些传感器各自的特点加上巧妙的设计,光电传感器几乎被应用于生活的各个方面。

2）光电传感器研究状况:

（1）检测距离长。

如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段（磁性、超声波等）无法离检测。

（2）对检测物体的限制很少。

由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。

（3）响应时间短。

光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。

（4）分辨率高。

能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。

也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

（5）可实现非接触的检测。

可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。

因此,传感器能长期使用。

（6）可实现颜色判别。

通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。

利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。

（7）便于调整。

在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。

2.AT89C51单片机的性能介绍及其应用状况　

1）AT89C51介绍：

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

它有40个管脚，分成两排，每一排各有20个脚，其中左下角标有箭头的为第1脚，然后按逆时针方向依次为第2脚、第3脚……第40脚。

在40个管脚中，其中有32个脚可用于各种控制，比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等，这32个脚叫做单片机的“端口”，在单片机技术中，每个端口都有一个特定的名字，比如第一脚的那个端口叫做“P10”。

2）AT89C51应用状况：

随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以及功能强大，价格低廉的显著特点，使全数字化测量转速系统得到广泛应用。

出于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。

对测量转速系统的硬件和编程进行研究，本文介绍了一种基于AT89C51单片机的光电开关转速测量系统的设计。

经过仿真测试和软硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、实用。

系统在降低测速器成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定价值，具有广泛的应用前景。

3.本系统设计的基本内容

本设计针对电机的转速进行测量以单片机为核心对光电开关产生的数字信号进行运算，从而测得电机的转速，然后用LED液晶显示屏把电机的转速显示出来。

即通过光电开关将电机的转速换成0,1的数字量，只要转轴每旋转一周，产生一个或者固定多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数和计算，就可得到转速的信息。

如图

（1）。

图

（1）

主要参考文献：

[1]郭爱芳，王恒迪。

传感器原理及应用[M].西安电子科技大学出版社，2007

[2]侯玉宝，陈忠平，李成群。

基于proteus的51系列单片机设计与仿真[M].电子工业出版社，2007

[3]卿太泉，郭明琼。

最新传感器选用手册[M].中国电力出版社，2008

[4]余永权，ATMEL89系列单片机应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2003

[5]徐煜明，韩燕.单片机原理及接口技术[M].北京：

电子工业出版社，2005

[6]兰吉昌.51单片机应用设计百例[M].北京化学工业出版社，2008

[7]陈照章，朱湘临.光电测速传感器及其信号调理电路[J].传感技术.2002

[8]王福瑞．单片微机测控系统设计大全[M]．北京航空航天大学出版社，1999

[9]余永权，汪明慧，黄英．单片机在控制系统中的应用[M]．电子工业出版社，2003

[10]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版社，2002

[11]李刚，林凌.新概念单片机教程[M].天津大学出版社，2007

[12]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社，2003

[13]雷思孝，冯育长．单片机系统设计及工程应用[M].西安电子科技大学出版社

[14]李广弟，朱月秀.单片机基础[M]（第二版）.北京航空航天大学出版社，2001

[15]中国计量出版社.新编电子电路大全（第二卷通用模拟电路）[M].北京计量出版社，2001

[16]雷玉堂.光电检测技术（第2版）[M].中国计量出版社，2009

[17]郭培源，付扬.光电检测技术与应用[M].北京航空航天大学出版，2006

[18]马忠梅，籍顺心等．单片机的C语言应用程序设计（第4版）[M].北京航天航空大学出版社，2007．

[19]王福瑞．单片微机测控系统设计大全[M]．北京航空航天大学出版社，1999

[20]张勇．电机拖动与控制[M]．机械工业出版社，2001

[21]Burr-BrownApplicationHandbook（1994）,USA

[22]DataTransmissionDesignSeminar（1998）,ReferenceManual,TexasInstruments,USA

学生签名：

　　　　　　　　　　年月日

指导教师意见

指导教师签字：

年月日

三、毕业论文（设计）评审表

毕业论文（设计）主要内容

指导教师评语

成绩

评定

指导教师签字：

年月日

评阅教师评语

成绩

评定

评阅教师签字：

年月日

系论文工作小组意见

成绩

评定

系主任签字（盖章）：

年月日