反射式红外线测速仪的设计
摘要：在工程实践中,常常会遇到各种需要测量转速的方面。转速在工业测试、水利、机械等方面是最重要的控制参数之一。尤其是在工业测试系统当中，大部分旋转仪器都需要测定实时的转速，对机械设备进行故障的预防。本文通过对红外线测速仪的现状的分析，然后以AT89C52单片机为核心，以A/D转换电路、电源电路、复位电路、报警电路、按键电路、显示电路等其他小电路作为辅佐电路设计制作而成的反射式红外线测速仪，从而准确的测量物体的转速。
关键词：反射式光电传感器；转速测量；超速报警
Reflective infrared velocimeter.
Abstract:In engineering practice, various aspects of speed measurement are often encountered. Rotational speed is one of the most important control parameters in industrial test, water conservancy, machinery and so on. Especially in the industrial testing system, most rotating instruments need to measure the real-time speed, and prevent the failure of mechanical equipment.Through the analysis of the current situation of the infrared tachometer, and then the reflection type red line speed meter designed and made by the A/D conversion circuit, the power circuit, the reset circuit, the alarm circuit, the key circuit, the display circuit and other small circuits, which is the core of the AT89C52 single chip, so that the object can be accurately measured. The speed of the speed.
Keywords：Reflection type photoelectric sensor; Speed measurement; Over speed alarm
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 课题的技术特点 2
1.4 课题研究主要内容 3
第二章 系统方案设计 4
2.1 课题设计要求 4
2.2 课题设计思路 4
2.3 课题方案设计 4
2.3.1 光电传感器的选择 5
2.3.2 设计方案的选择 7
2.4 系统方案组成 9
2.4.1 系统三大部分 9
第三章 硬件电路设计 9
3.1 AT89C52单片机简介 9
3.1.1 复位电路具体设计方法 10
3.1.2定时计数电路 12
3.1.3中断电路 12
3.2 ST168光电传感器电路设计 12
3.2.1 ST168光电传感器简介 12
3.3 报警电路设计 13
3.5 按键电路设计 14
3.6 串口通信电路设计 15
3.7 显示器电路设计 16
3.7.1 显示模块选型 16
3.7.2 显示模块LCD1602的简介 17
3.8 系统电源电路设计 18
第四章 软件电路设计 19
4.1 软件设计的重要性 19
4.1.1 主程序设计流程图 19
4.2 软件设计的子程序基本思想 20
4.2.1 中断流程图 20
4.2.3 LCD1602显示转换 21
第五章 系统调试 22
5.1软件调试 22
5.2 调试步骤 22
5.3 总体问题处理 23
5.4 调试结果 23
第六章 总结与致谢 23
参考文献 25
附录 A总体电路原理 26
附录 B主程序清单 27
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
当今社会在工程实践这一方面肯定会经常碰到不少须要测量物体转速的地方。转速的快慢是检测发动机质量的一个关键指标。动能测试过程中，其中转速是检测标准的重要参数，该项技术通用于直流和交流的调速系统中，想获取比较高的精度数据的控制系统，我们可以通过检测转速得到。迄今为止，测试速度电路主要分为两大类：模拟电路测速、数字电路测速。随着微电子技术的日益成熟，逐渐出现了以微型计算机为主导的数字测速装置。像上述测量速率的装置当中有以下优点:范围较广，灵活多变的工作方式、并且具有广泛的适用面。因此，该测速装置远优于大多数市面上常见的测速设备。数字测速数据的获取是依赖于传感器具有准确且快捷的两大特性。测速系统测量数据是否准确，与传感器的质量好坏有着直接的关系，传感器的质量好，测量的数据就比较准确。高效的辅助电路与测速系统的精确度是相辅相成的。
无论在机械测试还是重型工业亦或水利工程转速都是检测要素的重中之重。特别是在重型工业的测试中，为了快速应对机械设备问题的出现，大多数旋转型的仪器设备都需要测量转速。因此，目前工业测控系统务必处理的一个重要问题是先进的数字技术以及计算机技术应当怎样用来改造以往落后的工业技术。从而全面提高监控体系的准确性，安全性以及便捷性等。检测转速的方法多种多样，然而采集模拟数据转化为常用的数字数据是比较常用的采集方法。然而如今这类测量技术已不能够顺应当今时代科技发展的要求，在范围的测量以及精确度的测量上，已然不可以支撑大部分系统的使用。伴随着电子科学技术的不断成长，红外线测速系统已经得到了很广泛的使用。由于大规模和超大规模集成电路技术的成长，红外线测速体系已经得到了较为普遍的使用。全数字量系统越来越普及要归功于单片机对脉冲数字信号有着极为强大的处理功能，事实上速度的测量系统还可以全数字化。
在如今社会的测速系统当中，普遍运用的技术是通过检测红外线以此来获取速度。在很多科研发明中都用到了该技术，虽然该技术应用普遍，但该技术还是有很多的局限性，比如容易受到强烈太阳光的干扰，严重影响我们速度数据的获取。
1.2 国内外研究现状
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随着微型计算机的诞生，微型计算机的性能稳定性的不断提高，然而价格却持续走低，再加上单片机的技术不断成熟，这让微型计算机成了热门，并且该芯片在生活生产方面都有较普遍的用处。但是测速应用装置在生活中的方面仍然是非常少。
红外线测量车速具有非接触的特性，是一种通过测量光转换成电信号的测量仪器，它可以取代传统的机械转速装置，通常由以下几部分构成：光、光电盘、光敏电阻、信号采集放大电路、显示装置。其中随着转轴一起转动的是光电盘，光信号能够转换成电信号是源于光敏二极管的特性，再通过检测数字脉冲技术检测脉冲频率，我们就能够在显示装置上读取转轴滚动是数据信息，这项技术在很多电气设备当中都有应用，尽管我们最近在速度测量技术上有很大成就，但与发达国家的差距还是比较明显的。在我国质量监督文件中有提到，目前我国速度测量方面精度普遍可以达到0.1%左右，在发达国家速度测量却能够达到0.05%的测量精度。?
因为需要利用红外测速仪光电传感器的领域很多比如说生活中常见的汽车、电机、手机和电脑等物品都已经利用了该器件来制作，而且这些市场在未来几年的增长速率极为稳定，而其他一些新兴起的应用市场又不能够与上面所提到的几个市场相比较，由此在全球总的市场份额中光电传感器的销售额是很稳定的，每年的增长率几乎都保证在5%-10%之间。在中国的市场中，国外厂商为了降低制作成本，慢慢的将零部件拿到中国进行设计以及生产，中国市场中光电传感器的使用量也在日益剧增。由于消费市场上测速仪应用愈来愈广，在不久的将来厂商面对的问题将是怎么控制功耗和本钱。现在国内外都有红外测速仪的销售，大多性能比较单一，也有少数比较复杂的红外测速仪除具有简单的测读和计里程两大功能之外还兼具其他功能。还集成了GPS全球定位系统、平均速度、时钟、等功能。通过技术的不断发展，让仪器增加MP3、收发短信、收听新闻、语音通信，未来会使该仪器更人性化、现代化、更加贴近生活。相信将来的测速仪能够得到更多人的喜欢，也能够成为人类社会生活中的必需品。
1.3 课题的技术特点
本测速系统包含两个功能模块，1、光电传感器：用于接收被测的旋转物体发出的光信号信息并将其转变为电脉冲信号数据信息。通过粘有黑白反射纸物体的旋转，光电传感器部分将会产生高低电平信号并将其传送给单片机进行信号处理；第二模块是单片机模块，用来接收高低电平信号且经过内部的处理来计算出物体的转速，然后再发送给数码管通过数码显示管显示测出的转速结果。第三个为报警系统。当转速超过3000r时系统启动报警系统。
技术部分：硬件设计、及软件设计
（1）单片机系统硬件电路设计：最小系统电路、复位电路、时钟电路、电源电路等。
a.单片机负责数据的处理以及交换等功能是本系统的核心控制模块。中心控制芯片拟采用 AT89 系列的单片机，其具有大内存，高可靠性，速度快等多种优点。b.数据采集模块采用红外线光电传感器装置。c.显示模块使用 LCD1602 液晶显示器件。d.按键电路采用 4*4 矩阵薄膜键盘。
(2)系统软件设计，采用单片机 C 语言来编程，使用 Visual C++ 6.0软件进行整个程序的编辑、编译、调试、仿真等。系统软件设计的关键由下列几部分构成：主程序、显示电路（LCD1602）、报警电路、信号处理模块。
