基于红外线的转速测量仪设计
红外线数字转速表的设计-9页文档资料
上饶职业技术学院电子工程系课程设计课程名称：电子技术应用模题目名称：红外线数字转速表的设计年级：学生专业：应用电子技术学生学号：指导教师：学生姓名：技术职称：高级工程师2008年5月30日课程设计任务书1 课程名称电子技术应用模拟2 课程性质必选专业课3 适用年级 06电子4 适用专业应用电子5 设计题目红外线数字转速表的设计6 实验要求选开7 选题要求最多组数3组每组最多人数2人8 指导老师吴国辉职称高级工程师9 设计目的9.1 进一步掌握摸拟电子技术，数字电子技术等课堂知识在本课程设计中的应用；9.2 熟悉电路的设计过程及设计方法；9.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法。
10 设计要求10.1 设计一个红外线数字转速表；10.2测量范围0～999转／分，采用红外发光二极管；10.3采用DC－12V电源。
11 课程设计的进度安排11.1 2008年5月9日到17日、完成初稿；11.2 2008年5月18日到30日，上交课程设计报告及实验样品。
12 参考书目12.1 黄定永主编电子线路实验与课程设计北京机械工业出版社201912.2 高吉祥和全国大学生电子设计竞赛培训系列教程北京电子工业出200013 任务书下达时间 2008年04月28日课程设计评分标准（选开实验）姓名: 年级：专业：应用电子技术班级：电1 班总分：课程设计评分标准（选开实验）姓名: 年级：专业：应用电子技术班级：电1 班总分：课程设计报告年级06级专业应用电子技术班级1班姓名江国军许莉娟指导老师吴国辉职称高级工程师课程名称电子技术应用模拟课程性质必选专业课设计项目红外线数字转速表的设计实验要求选开1 设计目的1.1 进一步掌握摸拟电子技术，数字电子技术等使课堂知识在本课程设计用；1.2 熟悉电路的设计过程及设计方法；1.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法。
2 设计要求2.1设计一个红外线数字转速表；2.2 测量范围0～999转／分，采用红外发光二极管；2.3采用DC－12V电源。
红外光电传感器在转速测量仪上的应用
红外光电传感器在转速测量仪上的应用【摘要】：介绍一种用于转子速度测量的红外光电转速测量装置，系统的硬件电路简单，测量转速范围较宽，且具有较高的测量精度，对于低转速的测量也有相当高的精度，可用于各行业转速的非接触式检测和控制中。
【关键词】：红外光电传感器；转速测量在物理实验和工业生产中，转速的测量是一个很重要也很复杂的问题。
有关测量转子速度的方法比较多，但要求测量仪器的制造成本低、测量精度高、线性度好的却很少。
介绍一种安装方便、测量精度高的新型转速测量仪，它的系统硬件电路简单，测量转速范围较宽，且具有较高的测量精度，对于低转速的测量也有相当高的精度，可用于各行业转速的非接触式检测和控制中。
1. 测试系统结构设计光电转速测量仪由红外光电传感器和信号处理电路、单片机以及数字显示部分组成。
其工作过程如下：当齿盘旋转时，由于轮齿的遮挡，红外发射管与接收管之间的红外线光路时断时续，信号处理电路将此变化的光信号转换为电脉冲信号，一个脉冲信号即表示齿盘转过一个齿。
单片机对脉冲进行计数，同时通过其内部的计时器对接收一定数目的脉冲计时，根据脉冲数目及所用时间就可计算出齿盘的转速，最后通过数字显示部分将转速显示出来。
如下图：1.1 红外光电传感器红外光电传感器利用高灵敏度的光电探测器作为检测元件，包括光学成像系统及前置放大电路两部分。
⑴光学成像系统红外光电传感器发出的光，聚焦到被测的旋转轴上，光由转轴反射后，再聚焦到传感器光电探测器的光敏面上。
聚焦在旋转轴上的光斑的大小直接影响到测量的灵敏度，在旋转速度一定时如果光斑比较小，那么光斑渡越矩形反射区间的时间很快，反应到脉冲波形上，上升沿将会比较陡。
如果光斑比较大，那么光斑渡越矩形反射区间的时间相对慢一些，因而其输出的脉冲信号的上升沿将会有一定的坡度。
对于频率测量来说，脉冲信号的上升沿越陡，频率测量分辨率越高。
⑵前置放大电路选用的探测器件是高灵敏度的光电二极管探测器，其敏感波长恰在0.94μm 附近。
智能转速测量器利用红外线测量转速系统的设计方案
智能转速测量器利用红外线测量转速系统的设计方案第1章绪论1.1 本课题设计的背景和意义在我们的工程实践中和日常生活中,时常会见到到各种需要测量转速的地方, 比如在电动机、发动机、卷扬机、机床主轴等设备的测试、运行和操控中,不断地需要分时或者连续测量及显示其转速和其瞬时转速值。
伴随着电力电子技术和现代控制技术的飞速发展，对微电机的测速和控制技术的要求越来越高。
转速是各类电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地测量电机转速，极为重要，这就要求我们从简单、实用、经济等方面来研究和解决我们生活中所遇到的各种需要测量转速的问题。
而本课题的提出就是针对于这方面而做出的步探索和研究1.2 电机转速测量在国外的发展情况随着现代科学技术的高速发展，现代军事、工业生产以及民用自动化设备越来越多，需要检测转速的速度的设备应用也越来越广泛，这也推动了转速传感器的研究与发展。
比如直流测速机和光电式速度传感器、磁电式速度传感器以及霍尔速度传感器。
其中由于光电式速度传感器的具有众多优点在现代设备中广泛应用。
美国是研究光电传感器起步最早、水平最高的国家之一，在军事和民用领域的应用发展得十分迅速。
美国的邦纳公司拥有世界最健全的光电系列产品线。
并且拥有行业最齐全的标准光纤和定制光纤产品。
西欧以及日本各国也非重视并投资大量的经费来开发展光电相应的产品。
上世纪九十年代，由日本电气，东芝等15家研究机构和公司，研究并开发出了多种具有一流先进水平的民用的光电传感器，电器产品在日本以价格适中质量好而闻名全球。
西方各国的大公司和型企业也主动参与了光电传感器的开发和市场的争夺。
由于光电式传感器在现代工业占据着重要位置，所以我国在这一块涉及得也比较早，目前国应该有上百个单位在光电技术与检测方面展开研究了。
到现在为止，光电技术应用在检测上已经非常全面了，特别是应用在速度、加速度、位移等检测上。
目前转速检测对于自动化生产以及汽车控制等方面有着重要作用，同时对转速检测要求精度和稳定性方面越来越高，这也加强了对光电传感器在转速领域的研究。
智能转速测量器——利用红外线测量转速系统的设计
论文题目：智能转速测量器——利用红外线测量转速系统的设计专业：测控技术与仪器本科生：任宏伟（签名）＿＿＿＿＿指导教师：陈文燕（签名）＿＿＿＿摘要随着科学技术的飞速发展，电机的应用渗透到社会的方方面面，特别是对于现代工业的发展有着重大的意义。
而转速是各类电机运行中的一个重要物理量，因而准确、快速而又方便地测量电机转速显得极为重要。
本文设计了一种基于STC89C52单片机最小系统之上，应用红外线光电开关的转速测量系统。
该系统利用反射式光电开关产生与电机齿轮转速相对应的脉冲信号，由STC89C52单片机对此脉冲信号进行一定时间内计数，利用其计数值与电机转速的对应关系，可以算出电机对应的转速值，最终通过LED显示屏实时显示电机的转速值。
设计了系统硬件和软件，再通过proutus7.8仿真软件和keil的相互配合，完成软件仿真的测试，进行软硬件系统的联调，并进行实验验证，最终的实验结果表明满足设计要求。
本设计的结构简单，实用性很强，在降低成本等方面有一定的参考价值，具有广泛的实际应用前景。
关键词：电机转速，单片机STC89C52，红外反射，光电传感器Subject:The design of TachometerMajor : Measuring & Control Technology and InstrumentationsName: Ren hongwei (signature) ＿＿＿＿＿Instructor: Chen wenyan (signature) ＿＿＿＿＿ABSTRACTWith the rapid development of science and technology, the application of the motor infiltrate to every aspect of society. particular, motor is of great significance for the development of modern industry. Speed is an important physical quantities of the various types of motor operation, thus accurately, quickly and easily measure the motor speed is extremely important.This article was designed above a minimum system of STC89C52 microcontroller-based speed measurement system for the application of infrared photoelectric switch. The system uses reflective photoelectric switch to generate the pulse signal corresponding to speed with the motor gear, then microcontroller STC89C52 count this pulse signal within a fixed time, use the correspondence between the count value and the motor speed, you can calculate the motor speed value, the ultimate shows the value of the motor speed real-timely in an LED display. This article designs hardware and software of the system, and through proutus7.8 simulation software and keil, complete the testing of the software simulation, then FBI hardware and software of the systems. With the experimental validation, finally, experimental results meet the design requirements.The structure of the design is simple and very practical, there is a certain reference value at lower cost, and has wide range of practical applications.KEY WORDS：Motor speed，Single-chip Micro Computer STC89C52，Infrared reflectance，Photoelectric sensors目录第1章绪论 (1)1.1 本课题设计的背景和意义 (1)1.2 电机转速测量在国内外的发展情况 (1)第2 章系统设计方案 (2)2.1设计的任务和要求 (2)2.2 目前常用的测速方法 (2)2.2.1 离心式转速表测速法 (2)2.2.2 测速发电机测速法 (2)2.2.3 闪光测速法 (2)2.2.4光电测速法 (3)2.2.5 霍尔元件测速法 (3)2.3 测速系统方案的选择 (3)2.3.1 方案一：霍尔传感器测量方案 (4)2.3.2 方案二：光电传感器方案 (5)2.4系统设计总体框图 (6)第3章系统硬件设计 (7)3.1 转速测量原理 (7)3.2 光电传感器部分 (7)3.2.1光电传感器原理 (7)3.2.2 红外传感器的工作原理 (8)3.2.3 传感器型号的选定---TCRT5000 (9)3.3 信号采信电路 (11)3.4 信号处理电路 (13)3.4.1 信号处理电路的核心——STC89C52单片机 (13)3.4.2 信号处理的主控单元——单片机最小系统 (20)3.4.3 信号处理电路 (24)3.5 LED显示电路 (24)3.5.1 LED显示原理 (24)3.5.2 LED的段码表 (26)3.5.3 LED动态显示电路连接图 (27)3.6 电机的转动系统 (27)3.6.1 电机装置的安装 (28)3.6.2 电机转速的控制 (28)第4章软件设计 (30)4.1 软件编程的目的和要求： (30)4.2 软件编程语言的选择 (30)4.3 软件程序设计流程图 (31)第5章系统仿真与电路调试 (33)5.1 系统仿真工具 (33)5.1.1 keil简介 (33)5.1.2 protues简介 (34)5.2 程序编译和电路调试 (35)5.3 电路仿真效果 (35)第6章实验和结果分析 (36)6.1 实物连接运行效果 (36)6.2 结果分析和处理： (36)6.2.1 设计过程中出现的问题： (37)6.2.2 问题的处理措施和设计改进： (37)6.3 总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录一系统原理框图 (41)附录二DM6234P+转速表 (42)附录三源程序 (43)第1章绪论1.1 本课题设计的背景和意义在我们的工程实践中和日常生活中,时常会见到到各种需要测量转速的地方, 比如在电动机、发动机、卷扬机、机床主轴等设备的测试、运行和操控中,不断地需要分时或者连续测量及显示其转速和其瞬时转速值。
基于光电传感器的转速测量系统设计
基于光电传感器的转速测量系统设计
本文描述了一个基于光电传感器的转速测量系统的设计。
该系统使用红外光电传感器来检测旋转物体的旋转速度。
系统基于Arduino Uno开发板，通过编程实现。
系统中使用了两个红外光电传感器，一个计数器模块以及LCD显示模块。
传感器被安装在旋转物体的一侧，计数器模块根据传感器检测到的信号来计数，从而得到旋转速度。
LCD显示模块用于实时显示测量结果。
系统的设计主要包括硬件设计和软件设计。
硬件设计包括选择适当的传感器、计数器模块和LCD显示模块，以及将它们连接在一起。
软件设计包括编写控制程序以读取传感器信号并计算旋转速度，以及将结果显示在LCD上。
在软件设计中，编写了一个控制程序来读取传感器的信号并计算旋转速度。
在本系统中，使用Arduino IDE编程软件来编写控制程序。
程序首先读取两个传感器的状态，并将其与先前保存的状态进行比较。
如果传感器状态变化了，则程序会使用计数器模块来计数器，从而得到旋转速度。
程序然后将结果显示在连接的LCD显示模块上。
程序还包括了一些常规功能，例如设置LCD显示模块和串口通信。
该系统具有简单、低成本和易于操作的特点。
它可用于检测轮轴、飞轮、机械手等物体的转速。
当然，该系统也可以根据实际需要进行修改和扩展。
该系统具有广泛的应用前景，尤其是在机械制造、航空航天、汽车等行业中。
红外转速计的设计与制作
０／／ＥＸ０
１：
，，ｉ为每秒转的圈数，ｃｏｕｎｔ为 ０．５秒时间内ｉｎｔＯ的下降沿个数
ｉｎｔ
｛
ｃｏｕｎｔ＋＋：
Ｐ１＝０ｘｅｂ：
ｂｒｅａｋ；
ｆａｎ—ｃｏｕｎｔ＝１：
｝
ｖｏｉｄ
Ｃａｓｅ
２：
｜｝风赢选数
Ｏｈａｒ ｉａ＝１００；
ＥＴｌ一ｉｎｔ（ｖｏｉｄ）
Ｐ１＝０ｘ３１： ｂｒｅａｋ；
ｃａｓｅ
ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ３／／Ｔ１
Ｐ１＝０ｘ２０； ｂｒｅａｋ；
ＴＲ０＝０１：／／激活定时器
Ｏ
ｓｅｇ＝ｉ％１０：，／取个位
ｃａｓｅ
９：
Ｐ０＝Ｏｘｆ７；／／显示个位
Ｐ１＝０ｘａ０；
ＴＦｌ＝Ｏ：／／计数器１标志位清零 ＴＲｌ＝１：／／激活定时器１７ ｗｈｉｌｅ（１）： ｝
ｖｏｉｄ ＥＸｌ一ｉｎｔ（ｖｏｉｄ）ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ２｜｜ＥＸ、
电子制作 ELECTRONICS DIY 2010(11)
本文链接：/Periodical_dzzz201011009.aspx
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红外转速计的设计与制作
一、系统概述
１．系统组成
所设计的转速计测量范围由１转／秒到 ９９９９转／秒，采用四位数码管显示。转速计由 测量模块、显示模块、计算模块和软件程序组成 如图１示。
二、测量模块
本模块设计采用鑫科畅达有限公司的Ｅ１８一 Ｄ８０ＮＫ型回归式红外传感器，该型号红外传感 器有效距离为３—８０ｃｍ。额定电压为５ｖ，使用 环境温度为一２５—５５摄氏度。为正确使用该传感 器，笔者用万用表和电子游标卡尺对传感器的信
～一Ｎ
图３
Ｈ／１Ｎ矿Ｓ口Ｆ，Ｒ口哐ＣＴＳ＿
平逻辑转换一下即可。 为限制电流，保护数码 管，需在阴极加一保护 电阻，据经验选用４７０ 欧姆电阻串于数码管 阴极与单片机引脚间。 经实验测试数码管能 够正常显示，此方法相 比传统的采用三极管 放大电路提高输出电 流的方法更加简便、稳 定、可靠。 为使四位数码管 能够同时显示四个不 同的数字。需采用动态 扫描法。动态扫描法原 理为：每隔一定的周
红外线测转速课程设计
红外线测转速课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解红外线的基本概念，掌握红外线测转速的原理；2. 学生能运用物理知识，分析红外线传感器在测转速中的应用；3. 学生了解影响红外线测转速精度的因素，并能进行初步分析。
技能目标：1. 学生能操作红外线测转速实验设备，进行数据采集；2. 学生能运用数据处理软件，对实验数据进行处理和分析；3. 学生能运用所学的知识，设计简单的红外线测转速系统。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理现象的好奇心，提高探索科学技术的兴趣；2. 学生通过实践操作，培养团队协作和问题解决的能力；3. 学生认识到科学技术在实际应用中的价值，增强学以致用的意识。
课程性质：本课程为物理学科选修课程，以实验和实践为主，结合理论教学。
学生特点：学生为高中生，具备一定的物理知识基础，具有较强的动手能力和探究欲望。
教学要求：课程要求学生在理解红外线测转速原理的基础上，能进行实际操作，并运用所学知识分析和解决实际问题。
通过本课程的学习，使学生将理论知识与实际应用相结合，提高综合运用知识的能力。
二、教学内容1. 红外线基础知识：红外线的定义、性质、发射与接收原理；2. 红外线传感器：传感器的工作原理、种类及其在测转速中的应用；3. 测量原理：红外线测转速的原理、方法及其优缺点；4. 影响因素：分析影响红外线测转速精度的因素，如环境、传感器性能等；5. 实验操作：学生分组进行红外线测转速实验，操作步骤、注意事项；6. 数据处理：采集数据、运用数据处理软件进行数据分析；7. 实际应用：设计简单的红外线测转速系统，探讨其在现实生活中的应用；8. 教学大纲安排：共8课时，第1-2课时学习红外线基础知识，第3-4课时学习红外线传感器及其在测转速中的应用，第5-6课时进行实验操作与数据处理，第7-8课时进行实际应用设计与讨论。
教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于传感器、光学测量等章节相关，结合教材内容，使学生能够系统地学习和掌握红外线测转速的相关知识。
红外线数字转速表的设计
红外线数字转速表的设计摘要红外线数字转速表是一种代替机械转速表、用来测量转动速率的计量仪表。
红外线数字转速表采用的红外探头有直射式和反射式两种。
从原理上讲，任何一种电子数字式速度表都可以视为一个频率计，可用一只频率计先测出某一信号的频率，然后用此频率计测量该信号的频率，调节电位器使被测信号频率与标准频率计所测频率数一致。
若找不到标准频率计可采用交流电源变压器。
红外数字转速表可由频率计，秒脉冲电路以及计数控制门等组成。
本文介绍了一种基于AT89C51 单片机平台，采用光电传感器实施电机转速测量的方法，硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理和显示模块，并采用C 语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。
介绍了该测速法的基本原理、实现步骤和软硬件设计。
关键词：转速测量，单片机，光电传感器，电机ABSTRACTInfrared digital tachometer is an alternative which replaces mechanical tachometer and is used to measure the rotation rate. Infrared digital tachometer uses direct or reflective infrared probe .To principle，any kind of electronic digitalspeedometer can be regarded as a frequency meter，and frequency meter can be used afirst measured the frequency of a signal，and then measuring the frequency of thesignal in this frequency adjustment potentiometer which allows the signal frequency and thestandard frequency meter to accord with the frequency number.Once unable to find a standardfrequency meter，AC power adapter can be used . Infrared digital tachometer construct contain the frequency meter circuit ，the second pulse and count control gate ，etc.This article describes microcontroller platform which is based on AT89C51，and uses aphotoelectric sensor to motor speed ，consists of the pulse signal，pulse signal processing and display module，and using the C programming language. The results show a lot of advantages，such as，simple method ，high precision，good stability . Introduces the basic principles of the speed law，procedures and hardware and software design.Keywords: speed measurement，microcontroller，photoelectric sensors，motor目录前言 (1)第1章概述 (3)1.1 数字电子技术发展现状 (3)1.2 转速检测计量技术的发展现状与存在的问题 (3)1.2.1 转速概述 (3)1.2.2 转速表的类型和检测技术 (3)1.2.3 国内转速计量技术存在的问题 (4)1.3 选择红外数字转速仪设计的意义 (5)1.4 设计红外数字转速仪所做的工作 (6)第2章转速测量系统的原理 (7)2.1 转速测量方法 (7)2.2 转速测量原理 (8)2.3 总体思路 (9)2.4 系统组成 (9)2.5 转速测量的方案 (10)2.6 红外光电传感器ST188介绍 (10)2.6.1 ST188介绍实物图 (10)2.6.2 极限参数 (11)2.6.3 光电特性 (12)2.6.4 常用电路 (12)2.6.5 原理说明 (13)第3章系统硬件设计 (14)3.1 单片机AT89C51介绍 (14)3.1.1 主要特性 (14)3.1.2 管脚说明 (15)3.1.3 振荡器特性 (18)3.1.4 芯片擦除 (18)3.1.5 最小系统的设计 (18)3.2 转速信号采集 (21)3.3 转速信号处理电路设计 (22)3.4 显示部分设计 (23)3.4.1 LED数码管介绍 (23)3.4.2 显示电路 (25)第4章系统软件设计 (26)4.1 主程序初始化 (26)4.1.1 定时器的初始化 (26)4.1.2 中断允许控制 (27)4.2 主程序流程图程序流程图 (27)第5章系统调试 (30)5.1 软件模拟仿真 (30)5.2 硬件调试 (30)第6章总结 (31)参考文献 (32)致谢 (34)附录Ⅰ系统总电路图 (35)附录Ⅱ实物图 (36)附录Ⅲ系统总程序清单 (37)前言单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。
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基于红外线的转速测量仪设计
引言
本文以传统的电磁式系统为基础，研制一种使用红外辐射技术的新型转速测量仪，安装方便，对周围环境要求不高，可以很容易地完成转速的测量。
具有较宽的动态测量范围，测量精度较高。
2 系统设计
测速系统总体结构如图1所示，主要包括红外测速传感器(由红外发射与接收电路和齿盘组成)、信号处理电路、单片机以及数字显示部分。
其工作过程如下：当齿盘旋转时，由于轮齿的遮挡，红外发射管与接收管之间的红外线光路时断时续，信号处理电路将此变化的光信号转换为电脉冲信号，一个脉冲信号即表示齿盘转过一个齿。
单片机对脉冲进行计数，同时通过其内部的计时器对接收一定数目的脉冲计时，根据脉冲数目及所用时间就可计算出齿盘的转速，最后通过数字显示部分将转速显示出来。