最新光电传感器课程设计汽车测速系统精品版
传感器测转速课程设计
传感器测转速课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解传感器的基本原理，掌握测速传感器的种类、工作原理及其在工程中的应用。
2. 学生能够解释转速的概念，掌握转速的测量方法和计算公式。
3. 学生能了解影响传感器测量精度的因素，并能分析在实际应用中如何优化传感器布局和使用条件。
技能目标：1. 学生能够正确操作传感器设备，进行简单的转速测量实验，并准确记录数据。
2. 学生通过实验和数据分析，能够解决实际转速测量中遇到的问题，提高问题解决能力。
3. 学生能够设计简单的转速测量电路，运用所学的知识对测量系统进行初步的设计和优化。
情感态度价值观目标：1. 学生通过实践操作，培养对物理现象的好奇心和探索精神，增强学习物理的兴趣。
2. 学生在学习过程中，形成合作意识，提高团队协作能力，尊重团队成员的不同意见。
3. 学生能够认识到科学技术在工业生产中的重要性，增强将科学技术应用于实际生活的责任感。
二、教学内容本课程以《物理》教材中关于传感器及其应用的相关章节为基础，结合以下内容进行教学：1. 传感器原理：介绍传感器的基本概念、工作原理及分类，重点讲解测速传感器（如霍尔传感器、光电传感器）的原理和特点。
2. 转速测量：讲解转速的定义、测量方法，包括直接测量法和间接测量法，以及相应的计算公式。
3. 实验操作：指导学生进行传感器测转速的实验操作，包括设备连接、参数设置、数据采集和处理。
4. 影响因素分析：讨论影响传感器测量精度的因素，如环境、传感器布局、电路设计等，并提出相应的优化措施。
5. 教学案例：引入实际工程案例，分析传感器在转速测量中的应用和优化方法。
教学内容安排如下：第1课时：传感器原理及分类介绍第2课时：转速测量方法及计算公式第3课时：实验操作指导与实践第4课时：影响传感器测量精度的因素分析第5课时：教学案例分析及讨论三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以充分激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：通过系统的讲解，使学生掌握传感器基本原理、转速测量方法及计算公式等理论知识。
光电传感器课程设计汽车测速系统
光电信息技术研究性教学报告题目：汽车测速系统学院机械与电子控制工程学院专业测控技术与仪器目录一、摘要 (2)二、系统整体方案设计 (2)1、系统框图 (2)2、光电传感器 .................................... 错误！未定义书签。
三、系统结构 (4)1、传感器 (4)2、调理电路设计 (5)3、单片机 (6)4、显示设备 (7)5|、软件设计 (8)四、体会心得 (11)五、参考文献 (11)一、摘要社会时代的快速发展，汽车在人们日常生活中越来越重要，随着汽车的日益普及，由于碰撞而引起的事故也越来越多，其中倒车碰撞、超速碰撞占碰撞事故的大部分。
为了尽量防止超速等问题、提高安全性。
本文设计了一种测速器系统，方便司机根据车速安全行车。
转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数 ,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否 ,因此 ,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。
按照不同的理论方法 ,先后产生过模拟测速法 (如离心式转速表 )、同步测速法 (如机械式或闪光式频闪测速仪 )以及计数测速法。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。
在频率的工程测量中 ,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种 :①测频率法 :在一定时间间隔ｔ内 ,计数被测信号的重复变化次数Ｎ ,则被测信号的频率ｆｘ可表示为ｆｘ =Ｎｔ（1）；②测周期法 :在被测信号的一个周期内 ,计数时钟脉冲数ｍ0 ,则被测信号频率ｆｘ=ｆｃ/ｍ0 ,其中 ,ｆｃ为时钟脉冲信号频率；③多周期测频法 :在被测信号ｍ1个周期内 ,计数时钟脉冲数ｍ2 ,从而得到被测信号频率ｆｘ,则ｆｘ可以表示为ｆｘ=ｍ1ｆｃｍ2,ｍ1由测量准确度确定。
二、系统整体方案设计1、系统框图各部分模块的功能：①传感器：用来对信号的采样。
②放大、整形电路：对传感器送过来的信号进行放大和整形，在送入单片机进行数据的处理转换。
大学汽车测速仪课程设计
大学汽车测速仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握汽车测速仪的基本原理，理解测速仪在汽车工程中的应用。
2. 学习并掌握测速仪的组成部分、工作方式和测量方法。
3. 了解不同类型汽车测速仪的技术特点和使用要求。
技能目标：1. 能够正确使用汽车测速仪进行速度测试，并准确读取、记录数据。
2. 学会分析测速仪测试数据，解决实际汽车工程中的速度相关问题。
3. 培养学生动手操作、团队协作及解决问题的综合能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对汽车工程技术的兴趣，激发学生探索新技术的热情。
2. 增强学生的实践意识，使学生认识到理论联系实际的重要性。
3. 培养学生严谨、负责任的工作态度，提高学生的职业素养。
课程性质：本课程为专业实践课程，强调理论联系实际，注重培养学生的动手操作能力和实际应用能力。
学生特点：大学年级学生已具备一定的理论基础，求知欲强，善于探索，对实践操作有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，采用讲授、演示、实践操作相结合的教学方法，以学生为主体，充分调动学生的积极性，提高教学效果。
通过课程学习，使学生达到预定的学习目标，为后续专业课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 汽车测速仪基本原理：介绍测速仪的工作原理，包括雷达测速、激光测速、地磁测速等技术，并分析其优缺点。
2. 测速仪的组成与分类：详细讲解测速仪的各个组成部分，如传感器、数据处理单元、显示装置等；介绍各类测速仪的特点及应用场景。
3. 测速仪的使用方法：教授测速仪的正确操作步骤，包括设备校准、测量距离、数据处理等，并结合实际案例进行分析。
4. 测速仪的维护与保养：介绍测速仪的日常维护、保养方法，以及常见故障处理。
5. 测速数据的应用：分析测速数据在汽车工程领域的应用，如车辆安全性评估、行驶性能分析等。
教学大纲安排：1. 第1周：汽车测速仪基本原理及分类2. 第2周：测速仪的组成与工作方式3. 第3周：测速仪的使用方法及实践操作4. 第4周：测速仪的维护与保养5. 第5周：测速数据的应用与分析教材章节：1. 汽车测速仪原理与分类（第3章）2. 汽车测速仪的使用与维护（第4章）3. 测速数据在汽车工程中的应用（第5章）教学内容注重科学性和系统性，结合实际应用，使学生掌握汽车测速仪的相关知识和技能。
车速传感器课程设计
车速传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解车速传感器的工作原理，掌握传感器的类型及其在汽车上的应用。
2. 学生能够描述车速传感器与汽车电子控制单元（ECU）的通信方式，及其数据处理过程。
3. 学生能够解释车速传感器在智能交通系统中的作用及其对行车安全的影响。
技能目标：1. 学生通过实际操作，学会使用工具进行车速传感器的检测与更换。
2. 学生能够运用物理知识分析车速传感器产生的信号，并解读相关数据。
3. 学生能够设计简单的实验，验证车速传感器数据的准确性。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对汽车工程技术的兴趣，激发其探究汽车电子设备的热情。
2. 通过小组合作，培养学生的团队协作能力和问题解决能力。
3. 强化学生的安全意识，使其认识到准确车速数据对行车安全的重要性。
分析：本课程针对高年级工程技术类学科学生设计，结合当前汽车电子技术发展趋势，注重理论知识与实践技能的结合。
课程性质偏向应用技术与工程实践，旨在通过车速传感器这一具体实例，加深学生对传感器技术及其在汽车领域应用的理解。
学生具备一定的物理和电子基础知识，课程要求学生在掌握理论知识的基础上，能够动手操作，解决实际问题，同时培养对现代汽车技术的好奇心和探究精神。
通过明确的学习成果分解，教师可进行有效的教学设计和后续学习效果的评估。
二、教学内容1. 车速传感器基础知识- 传感器的定义与分类- 车速传感器的工作原理- 车速传感器在汽车上的应用2. 车速传感器技术参数与选型- 车速传感器的技术参数- 车速传感器的选型依据- 车速传感器与ECU的连接方式3. 车速传感器检测与更换- 车速传感器的检测方法- 车速传感器的更换步骤- 故障诊断与排除方法4. 车速传感器在智能交通系统中的应用- 智能交通系统简介- 车速传感器在智能交通系统中的作用- 车速传感器数据在行车安全中的应用5. 实践教学环节- 实验一：车速传感器检测与数据读取- 实验二：车速传感器更换操作- 实验三：设计简单的车速传感器数据验证实验教学内容按照教学大纲安排，结合课本相关章节，从基础知识到实践应用，确保学生能够系统性地掌握车速传感器相关知识。
基于光电传感器自动循迹的智能车系统设计
第一章绪论1.1智能小车的意义和作用自第一台工业机器人诞生以来，机器人的开展已经普及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。
人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。
随着科学技术的开展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当兴旺，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些构造化环境简单的目标。
视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。
但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。
机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。
避障控制系统是基于自动导引小车〔AVG—auto-guide vehicle〕系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。
使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。
它可以分为三大组成局部：传感器检测局部、执行局部、CPU。
机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。
可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。
基于上述要求，传感检测局部考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。
智能小车的执行局部，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。
单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现准确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以准确调速，但单片机型号的选择余地较大。
毕业设计---基于光电传感器的自动循迹智能车系统设计
摘要新一代汽车研究与开发将集中表现在信息技术、微电子技术、计算机技术、智能自动化技术、人工智能技术、网络技术、通信技术在汽车上的应用。
智能汽车是是现代汽车发展的方向。
大学生智能车比赛是智能汽车设计的一个实践平台，光电传感器的自动循迹智能车系统，采用光电传感器作为道路信息的采集传感器，单片机为控制系统的核心来处理信号和控制小车行驶。
MC9S12系列单片机在汽车电子控制领域得到广泛应用。
本课题就是利用Freescale的MC9S12XS128微控制器对智能车系统进行设计。
智能车系统设计包括硬件电路和控制软件系统的设计。
硬件系统使用专门软件Altium Designer设计。
硬件电路系统主要包括freescale单片机最小系统、电源管理系统、路径识别与检测系统、电机驱动系统。
而控制系统软件的设计主要包括单片机的初始化、PID控制算法、路径识别算法、舵机控制算法、速度控制算法。
软件设计是用Freescale公司的Codewarrior软件作为软件开发和仿真下载的平台。
最后完成了整个自动循迹智能车系统设计。
关键字：智能车；光电传感器；自动循迹；控制算法；PID;I基于光电传感器的自动循迹智能车系统设计ABSTRACTThe design of autoguiding smartcar system based onphotoelectric sensorN ew generation automobile development and researched focus on information technology, microelectronic technology, computer technology, intelligent automation technology, artificial intelligence technology, networking technology, communication technology and so on. The intelligent automobile is the direction in which the modern automobile developed.The university students intelligence vehicle competition is a practice platform in which intelligence automobile designed , we use the photoelectric sensor as gathering sensor to take path information , The microcontroller is used as the control system core ,and process the signal, and controls car to run . signal-chip microcomputer MC9S12 series be widespread utilized in the automobile electronic control domain. I use the Freescale microcontroller MC9S12XS128 to design the intelligent vehicle system. The design of intelligent vehicle system including hardware circuit and control software system. I adopt the software of electronics design Altium Designer to complete designing the hardware . Hardware circuit system mainly includes the freescale ’s Single-chip Microcomputer smallest system, the power source management system , the way recognition and the detecting system, the motor-driven system. But the control software system mainly includes Single-chip Microcomputer 's initialization, the PID control algorithm, the way recognition algorithm, the steering engine control algorithm, the speed control algorithm . It uses Freescale Corporation's Codewarrior as the software development ,the simulation and downloading…s platform in the software designing . Finally The design of auto track smartcar system based on photoelectric sensor is completed.Key words: Intelligent vehicle; photoelectric Sensor; auto track; Control algorithm ;PID；II摘要 (I)ABSTRACT ........................................................................................................................ I I 插图清单 (I)第1章绪论................................................................................................................. - 1 -1.1 毕业设计（论文）内容及研究意义（价值）............................................. - 1 -1.2 毕业设计（论文）研究现状和发展趋势..................................................... - 2 -第2章控制系统整体方案设计................................................................................... - 3 -2.1 整体设计方案概述........................................................................................... - 3 -2.2 控制系统整体方案设计................................................................................. - 4 -2.2.1 模型车硬件整体方案设计...................................................................... - 4 -2.2.2 系统软件模块分析 ................................................................................. - 7 -2.2.3 控制算法设计方案 ................................................................................. - 8 -第3章单片机最小系统模块....................................................................................... - 9 -3.1 单片机以及最小系统简介............................................................................... - 9 -3.2 MC9S12XS128最小系统设计 ...................................................................... - 9 - 第4章电源管理模块................................................................................................. - 11 -第5章路径识别模块和测速检测模块..................................................................... - 13 -5.1 路径识别模块................................................................................................. - 13 -5.1.1 光电传感器 ........................................................................................... - 13 -5.1.2 光电传感器发射与接收电路设计 ....................................................... - 13 -5.1.3 路径识别传感器布局设计 ................................................................... - 14 -5.2 测速检测模块 .......................................................................................... - 16 -第6章电机驱动模块................................................................................................. - 19 -6.1 直流电机驱动模块......................................................................................... - 19 -6.1.1 电机的工作原理 ................................................................................... - 19 -6.1.2 MC33886介绍....................................................................................... - 21 -6.1.3 PWM信号控制电机的转速.................................................................. - 22 -6.2 舵机驱动模块............................................................................................... - 23 -第7章智能车软件的设计......................................................................................... - 29 -7.1 单片机初始化................................................................................................. - 30 -7.2 PID控制算法 ............................................................................................... - 32 -7.3 路径识别算法............................................................................................... - 34 -7.4 舵机控制算法............................................................................................... - 34 -7.5 速度控制算法............................................................................................... - 36 -I基于光电传感器的自动循迹智能车系统设计第8章开发制作与调试............................................................................................. - 38 -8.1 CodewarriorV4.7软件及其应用.................................................................. - 38 -8.2 BDM for S12的使用.................................................................................... - 43 -结论和展望................................................................................................................... - 44 - 致谢........................................................................................................................... - 45 - 参考文献....................................................................................................................... - 46 - 主要参考文献摘要....................................................................................................... - 48 - 附录A ........................................................................................................................... - 50 -II插图清单图2-1 系统信息的控制流程图....................................... - 4 - 图2-2 智能车控制系统整体结构图................................... - 5 - 图2-3 系统硬件结构图............................................. - 6 - 图2-4 系统软件结构............................................... - 7 - 图3-1 最小系统原理图和PCB图.................................... - 10 - 图4-1 电源系统结构框图.......................................... - 11 - 图4-2 LM7805电路图.............................................. - 12 - 图4-3 LM7806电路图.............................................. - 12 - 图5-1 光电传感器的基本组成...................................... - 13 - 图5-2 单对红外传感器电路图...................................... - 14 - 图5-3 红外探测布局的PCB图...................................... - 16 - 图5-4 霍尔原理.................................................. - 17 - 图5-5 霍尔测速电路图............................................ - 18 - 图6-1 H桥式电机驱动电路......................................... - 20 - 图6-2 H桥电路驱动电机顺时针转动................................. - 20 - 图6-3 H桥电路驱动电机逆时针转动................................. - 21 - 图6-4 MC33886电机驱动原理图..................................... - 22 - 图6-5 舵机工作原理示意图........................................ - 24 - 图6-6 舵机输出转角与控制信号脉宽之间关系........................ - 25 - 图6-7 不同占空比的PWM波形控制的转向伺服电机状态图.............. - 26 - 图6-8 转向伺服电机控制方法图.................................... - 27 - 图6-9 舵机转角控制模块程序流程图................................ - 28 - 图7-1 光电传感器方案主程序流程图................................ - 29 - 图7-2 典型PID控制结构.......................................... - 33 - 图7-3 舵机控制流程图............................................ - 35 - 图7-4 速度控制流程图............................................ - 37 - 图8-1 CodearrierV4.7 创建新的工程窗口........................... - 40 - 图8-2 CodearrierV4.7的工程的初始设置窗口........................ - 41 - 图8-3 CodearrierV4.7的编译窗口.................................. - 42 -图8-4 BDM的PCB原理图........................................... - 43 -I第1章绪论自动循迹智能车是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统。
测速系统课程设计
测速系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解测速系统的基本原理，掌握速度的计算公式。
2. 学生能够识别并描述不同类型的测速仪器，了解其工作原理及应用场景。
3. 学生能够掌握物理中速度、加速度等基本概念，并运用相关知识解决实际问题。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的测速实验，并正确操作仪器进行数据采集。
2. 学生能够运用数据处理软件，对测速数据进行处理和分析，得出准确的结果。
3. 学生能够通过小组合作，共同探讨测速问题，提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够对物理学产生兴趣，认识到科学知识在实际生活中的重要性。
2. 学生能够培养勇于探究、积极思考的科学精神，形成良好的学习习惯。
3. 学生能够关注交通安全，提高遵守交通规则的意识，树立正确的价值观。
本课程针对中学生设计，结合学生好奇心强、求知欲旺盛的特点，以实际生活中的测速问题为切入点，激发学生的学习兴趣。
课程注重理论与实践相结合，通过实验、数据处理和小组讨论等形式，提高学生的动手操作能力和团队合作能力。
课程目标旨在培养学生掌握测速相关知识，提高科学素养，同时关注交通安全，树立正确的价值观。
为实现课程目标，后续教学设计和评估将围绕具体学习成果展开。
二、教学内容1. 测速系统的基本原理- 速度、加速度的定义与计算公式- 速度与加速度的关系2. 常见测速仪器的认识- 轮速传感器- 雷达测速仪- 激光测速仪- GPS测速仪3. 测速实验与数据处理- 实验设计：设计简单的测速实验，如小车加速直线运动测速- 数据采集：使用轮速传感器等仪器收集数据- 数据处理：运用Excel等软件进行数据处理，计算速度、加速度等4. 实际应用与案例分析- 交通测速：介绍交通测速仪器的应用场景，分析实际案例- 运动测速：如体育比赛中速度测量，了解运动速度分析5. 小组讨论与展示- 分组讨论：针对测速问题进行小组讨论，分析不同测速方法的优缺点- 展示成果：各小组展示实验过程和结论，交流学习心得教学内容根据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。
汽车测速传感器检测系统设计
汽车车速传感器检测系统设计目前，随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对生活质量舒适度的要求。
汽车在中国普遍作为代步工具。
而在国外，汽车却是一项十分受欢迎的交通方式。
因此爱好汽车人十分学要一款能测速的装置，以知道自己的运行情况。
并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳的运行效果。
因此需要寻找一种装置与方法进行对训练中各种参数的测定记录。
本文讲详细的具体的讨论这些方法在汽车上的应用。
汽车要实现测速必须满足以下这些要求：⒈对汽车进行实时速度的测量。
显示出速度值。
⒉能针对不同的车型进行选择。
从而采用不同的模块进行测量。
⒊能测量出当前的环境，以供使用者决定是否适宜出行。
⒋显示当前日期时间，可以任意设定当前工作时间。
⒌显示行车里程，运动时间。
⒍可以自行设定采样频率⒎记录一段时间内的定时采样速度，存入制定单元。
通过与PC机进行通讯，将数据传送到PC机中用如见进行处理，分析。
得出运动或训练的情况。
8. 可以进入系统休眠方式以节省电能，并随时激活唤醒系统重新进行工作。
可以调节液晶对比度，可以打开背景灯显示。
系统框图通过传感器对外部物理量进行测量，再将物理信号转换为电信号，输入单片机，单片机对所输入的电信号进行处理，最后输出显示，并可以通过与上位机通讯将数据采集到电脑中。
其中传感器元件用霍尔传感器，霍尔传感器外形图和与磁场的作用关系如右图所示。
磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
霍尔传感器检测转速示意图如下。
在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。
圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。
通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。
提醒：当没有信号产生时，可以改变一下磁钢的方向，霍尔对磁钢方向有要求。
没有磁钢时输出高电平，有磁钢时输出低电平。
被测量对象 传感器 单片机系统数据处理并显示PC 机通信处理转动轴霍尔传感器主要应用在测量车轮的转速；检测脉冲产生模块如图2所示，将电机的转动轴上装上小磁钢，每当小磁钢经过霍尔传感器时，就会引起传感器输出电压发生变化。
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2020年光电传感器课程设计汽车测速系统精品版光电信息技术研究性教学报告题目：汽车测速系统目录No table of contents entries found.一、摘要社会时代的快速发展，汽车在人们日常生活中越来越重要，随着汽车的日益普及，由于碰撞而引起的事故也越来越多，其中倒车碰撞、超速碰撞占碰撞事故的大部分。
为了尽量防止超速等问题、提高安全性。
本文设计了一种测速器系统，方便司机根据车速安全行车。
转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数 ,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否 ,因此 ,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。
按照不同的理论方法 ,先后产生过模拟测速法 (如离心式转速表 )、同步测速法 (如机械式或闪光式频闪测速仪 )以及计数测速法。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。
在频率的工程测量中 ,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种 :①测频率法 :在一定时间间隔ｔ内 ,计数被测信号的重复变化次数Ｎ ,则被测信号的频率ｆｘ可表示为ｆｘ =Ｎｔ（1）；②测周期法 :在被测信号的一个周期内 ,计数时钟脉冲数ｍ0 ,则被测信号频率ｆｘ=ｆｃ/ｍ0 ,其中 ,ｆｃ为时钟脉冲信号频率；③多周期测频法 :在被测信号ｍ1个周期内 ,计数时钟脉冲数ｍ2 ,从而得到被测信号频率ｆｘ,则ｆｘ可以表示为ｆｘ=ｍ1ｆｃｍ2,ｍ1由测量准确度确定。
二、系统整体方案设计1、系统框图各部分模块的功能：①传感器：用来对信号的采样。
②放大、整形电路：对传感器送过来的信号进行放大和整形，在送入单片机进行数据的处理转换。
④片机：对处理过的信号进行转换成转速的实际值，送入LED⑤LED显示：用来对所测量到的转速进行显示。
2光电式转速传感器：光电式传感器是将被测量的变化转换成光信号的变化，再通过光电器件把光信号的变化转换成电信号的一种传感器。
它具有频谱宽、不易受电磁干扰的影响、非接触式测量、响应快、可靠性高等优点。
整个测量系统的组成框图如图3.3所示。
从图中可见,转子由一直流调速电机驱动,可实现大转速范围内的无级调速。
转速信号由光电传感器拾取,使用时应先在转子上做好光电标记,具体办法可以是:将转子表面擦干净后用黑漆(或黑色胶布)全部涂黑,再将一块反光材料贴在其上作为光电标记,然后将光电传感器(光电头)固定在正对光电标记的某一适当距离处。
光电头采用低功耗高亮度LED ,光源为高可靠性可见红光,无论黑夜还是白天,或是背景光强有大范围改变都不影响接收效果。
光电头包含有前置电路，输出0—5V的脉冲信号。
接到单片机89C51的相应管脚上，通过89C51内部定时/计时器T0、T1及相应的程序设计，组成一个数字式转速测量系统。
3.3光电测量系统组织框图三、系统结构1、传感器选用的传感器型号为SZGB-3（单向）SZGB-3, 20电源电压为12V DCSZGB-3型传感器主要性能介绍如下：1)供单向计数器使用，测量转速和线速度.2)采用密封结构性能稳定.3）光源用红外发光管，功耗小，寿命长.4) SZGB-3, 20电源电压为12V DCSZGB-3型传感器主要性能介绍如下：SZGB-3.型光电转速传感器，使用时通过连轴节与被测转轴连接，当转轴旋转时，将转角位移转换成电脉冲信号，供二次仪表计数使用。
(1)输出脉冲数：60脉冲（每一转）(2)输出信号幅值：50r/min时300mV(3)测速范围:50---5000r/min(4)使用时间:可连续使用,使用中勿需加润滑油5)工作环境:温度-10～40℃,相对湿度≤85%无腐蚀性气体2、调理电路设计滤波电路转速信号处理电路包括信号放大电路、整形及三极管整形电路。
由于产生的电压信号很小，所以要进行放大处理，一般要放大至少1000倍（≥60dB），然后在进行信号处理工作。
信号放大装置选用运算放大器TL084作为放大电压放大元件，采用两级放大电路，每一级都采用反响比例运算电路如图，设计的电压放大倍数为3000倍。
其中第一级放大倍数为30，第二级放大倍数为100.放大后电压变化范围为0～4.8V。
TL084采用12V双电源供电，由于电源的供电电压在一定范围内有副值上的波动，形成干扰信号。
为起到消除干扰，实现滤波作用，故供电电源两端需接10UF的电容接地。
一次整形后的信号基本上为±5V的电平的脉冲信号，在脉冲计数时，常用的是+5V的脉冲信号。
如果直接采用-5V的脉冲计数，会增加电路的复杂性，故一般不直接使用，而是先进行二次整形。
第二次用三极管整形电路，当输出为-5V的信号时，三极管VT2（8050）的基-射极和电阻R18组成并联电路电流经过R18.R17,三极管VT2处于反向偏置状态，所以，VT2的集-射极未接通，故处于截止状态。
电源回路由R19，三极管VT2的集-射极组成，采用单电源+12V供电，由于集射极截止，处于断路状态，故输出电压U0为V。
当第一次整形输出为+5V的信号时，三极管VT2基-射极处于正向偏置状态，有电流I通过，故此时三极管的集-射极处于通路状态。
电源电流流经电阻R19，三极管的集-射极到地端，由于集-射极导通时的电阻很小，可以忽略不计。
电源电压主要在R19上，其输出电压约为0V。
综上所述，三极管整形的电路的输入关系是：信号为-5V时，U0=+12V；信号为+5V时，U0=0V。
3、单片机（1）单片机AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）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。
AT89C51单片机的功能：1、主要特性：◆与MCS-51 兼容◆4K字节可编程闪烁存储器◆寿命：1000写/擦循环◆数据保留时间：10年◆全静态工作：0Hz-24Hz◆三级程序存储器锁定◆128*8位内部RAM◆32可编程I/O线◆两个16位定时器/计数器◆5个中断源◆可编程串行通道◆低功耗的闲置和掉电模式◆片内振荡器和时钟电路2、管脚说明：●VCC：供电电压，●GND：接地。
●P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
●P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
●P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
（2）单片机程序流程图4、显示设备共阴级14脚4位带时间显示数码管5、软件设计①主程序流程图5.1②显示子程序流程图5.2③定时计数子程序流程图5.3（3）动态显示仿真动态显示程序：#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint mm=1234;uchar jj;uchar code table[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,}; delay(uint m){ uint i,j;for(i=m;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}xian_shi(){ uchar qian,bei,shi,ge;qian=mm/1000;bei=mm%1000/100;shi=mm%100/10;ge=mm%10;P2=0x80;P0=table[qian];delay(50);P2=0;P2=0x40;P0=table[bei];delay(50);P2=0;P2=0x20;P0=table[shi];delay(50);P2=0;P2=0x10;P0=table[ge];delay(50);P2=0;四、体会心得通过这次研究性教学，让我们深入了解了光电传感器的原理及其应用，提高了我们的创新能力，扩展了我们的想象、设计能力。
我们通过借鉴期刊、论文、报告，完成了此次研究性教学。
虽然在设计和书写过程中遇到了很多的问题，但是我们都努力突破。
当然，我们的设计系统仍存在很多不足，还有很多的地方需要创新或者新技术的改进。
但是，我们整个小组基本对此次研究性教学环节较为满意。
在学习过程中，组员之间的协作能力也同时得到了提高。
五、参考文献[1]赵战克,熊红云,鲁五一.单片机在移频信号频率检测中的应用[J].微计算机信息, 2004, (2).[2]陈敏.高精度转速表设计[J].仪表技术与传感器, 2001, (12).。