光電式速度計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目 光電式速度計(jì) </p><p>　　二級(jí)學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) </p>&

2、lt;p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師

3、 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　光電式傳感器，是基于光電效應(yīng)的傳感器，在受到可見光照射后即產(chǎn)生光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。它除能測(cè)量光強(qiáng)之外，還能利用光線的透射、遮擋、反射、干涉等測(cè)量多種物理量，如尺寸、位移、速度、溫度等，因而是一種應(yīng)用極廣泛的重要敏感器件。光電測(cè)量時(shí)不與被測(cè)對(duì)象直接接觸，光束

4、的質(zhì)量又近似為零，在測(cè)量中不存在摩擦和對(duì)被測(cè)對(duì)象幾乎不施加壓力。因此在許多應(yīng)用場(chǎng)合，光電式傳感器比其他傳感器有明顯的優(yōu)越性。其缺點(diǎn)是在某些應(yīng)用方面，光學(xué)器件和電子器件價(jià)格較貴，并且對(duì)測(cè)量的環(huán)境條件要求較高。而光電式速度計(jì)就是基于光電傳感器將速度的變化轉(zhuǎn)變成光通量的變化，在通過光電轉(zhuǎn)換元件將光通量的變化轉(zhuǎn)換成電量變化，即利用光電脈沖變成電脈沖，通過對(duì)電脈沖的一系列計(jì)數(shù)，換算，即可實(shí)現(xiàn)光電式計(jì)算速度。</p><p>

5、;<b>　　目錄</b></p><p><b>　　概述</b></p><p><b>　　硬件電路設(shè)計(jì)及描述</b></p><p>　　闡述方案選擇及設(shè)計(jì)思想</p><p><b>　　繪制原理框圖</b></p><p&g

6、t;<b>　　簡(jiǎn)述工作原理</b></p><p><b>　　繪制原理電路圖</b></p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)流程及描述</b></p><p>　　繪制系統(tǒng)模塊層次結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　程序流程圖</b></p>

7、<p><b>　　源程序代碼</b></p><p><b>　　測(cè)試</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　元器件清單一覽表</b>

8、;</p><p><b>　　個(gè)人總結(jié)</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)我們所做的是光電式速度計(jì)，它主要是利用光電式傳感器收到光照射后產(chǎn)生的光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。通過對(duì)輸出的電信號(hào)計(jì)時(shí)，就可計(jì)算出在這期間的平均速度。</p><p>

9、　　系統(tǒng)利用光電式傳感器設(shè)計(jì)速度計(jì)量系統(tǒng)，具有計(jì)數(shù)功能，且系統(tǒng)工作滿足速度計(jì)的一般要求。</p><p><b>　　硬件電路設(shè)計(jì)及描述</b></p><p>　　闡述方案選擇及設(shè)計(jì)思想</p><p>　　我們?cè)谶x擇方案的時(shí)候選擇了用外部中斷0和51的T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器。因?yàn)檫@樣會(huì)讓電路更加簡(jiǎn)潔，直接用外部中斷0的H/L來判定是否進(jìn)入中斷。由

10、于外部中斷0的是L觸發(fā)，所以當(dāng)外部中斷0開始輸入L時(shí)，T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)外部中斷0重新輸入H時(shí)，T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)束計(jì)時(shí)，就得到在INT0期間的時(shí)間，因?yàn)橐阎D(zhuǎn)盤的弧長(zhǎng)或者木條的長(zhǎng)度l，由v=l/t,就可以得到在INT0期間的平均速度。再通過LCD1602將所得的時(shí)間t和速度v輸出到液晶屏上。</p><p><b>　　繪制原理框圖</b></p><p>

11、;<b>　　簡(jiǎn)述工作原理</b></p><p>　　如上圖所示，上圖是硬件原理框圖?？梢钥吹接布怯蓭状竽K主成的。晶振電路主要是為51內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。復(fù)位電路是為51回到初始化的狀態(tài)的一種操作，它可以在1602顯示亂碼，或者電路其它部分的上電狀態(tài)與預(yù)期不一樣時(shí)，按下復(fù)位按鈕就可以使51回到初始化的狀態(tài)。1602液晶顯示器是一塊16*2的液晶顯示，它會(huì)顯示兩行16個(gè)字符或數(shù)字。1602

12、有3個(gè)控制位。RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平0時(shí)選擇指令寄存器。RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。E(或EN)端為使能(enable)端，寫操作時(shí)，下降沿使能；讀操作時(shí)，E高電平有效。VSS一般接地，VDD接電源（+5V），V0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。紅外光電傳感器是將利用光電

13、式傳感器收到光照射后產(chǎn)生的光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。當(dāng)轉(zhuǎn)盤或者木條經(jīng)過時(shí)，擋住了紅外光電傳感器一直輸給INT0的高電平，觸發(fā)了INT0，T0就開始計(jì)時(shí)了，當(dāng)INT0再次接受到H時(shí)，T0計(jì)時(shí)結(jié)束。由v=l/t，就得</p><p><b>　　繪制原理電路圖</b></p><p><b>　　繪制器件清單列表</b></p>

14、<p>　　元器件清單列表見附頁(yè)。</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)流程及描述</b></p><p>　　繪制系統(tǒng)模塊層次結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p>　　如上圖所示，上圖是主函數(shù)程序流程圖?？梢钥吹匠绦蜷_始后，先進(jìn)行LCD的初始化，再對(duì)

15、T0進(jìn)行初始化。然后是對(duì)LCD的清屏，在沒有INT0的時(shí)候，LCD顯示no interrupt 0，讓EA=1開外部總中斷。判斷int0_flag==2，計(jì)算在INT0期間的時(shí)間t,由已知轉(zhuǎn)盤的弧長(zhǎng)或者小木條的長(zhǎng)度l，故v=l/t。當(dāng)然在程序中要注意單位的轉(zhuǎn)換,讓最后時(shí)間t的單位為s,最后v的單位為m/s。再把v和t的浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)成字符串，保留小數(shù)點(diǎn)后4位。令LCD清屏，1602的第一行顯示t=xxx.xxxx s，第二行顯示v=xxx.x

16、xxx m/s。對(duì)t0_num置0,int0_flag置0，EA置1（開總中斷），等待下一次INT0。</p><p><b>　　源程序代碼</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#d

17、efine uint unsigned int</p><p>　　uchar code table0[]="no interrupt 0";</p><p>　　uchar code table1[]="counting"; </p><p>　　sbit lcden=P2^6;</p><p>

18、;　　sbit lcdrs=P2^5;</p><p>　　sbit lcdrw=P2^7;</p><p>　　uchar num;</p><p>　　unsigned int t0_num=0;</p><p>　　unsigned int tt;</p><p><b>　　float aa;<

19、;/b></p><p><b>　　float v;</b></p><p>　　unsigned int l=10; //10cm</p><p>　　unsigned char int0_flag=0; //INT0的中斷標(biāo)志位</p><p>　　unsigned char t0_max=6500

20、0; //T0的最大中斷次數(shù)</p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　f

21、or(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_com(uchar com) //1602寫命令函數(shù) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　lcdrs=0;</b>

22、;</p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p&g

23、t;<b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_data(uchar date) //1602寫數(shù)據(jù)函數(shù) </p><p>&l

24、t;b>　　{</b></p><p><b>　　lcdrs=1;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　P0=date;</b></p><p><b>　　delay(5);</b>

25、;</p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　v

26、oid ftostr1(double fNum, unsigned char str[],unsigned int dotsize)//將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)字符串</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int iSize=0; //記錄字符串長(zhǎng)度的數(shù)</p><p>　　int n=0;

27、 //用作循環(huán)的臨時(shí)變量</p><p>　　unsigned long int i_predot;//小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)</p><p>　　unsigned long int i_afterdot;//小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)</p><p>　　float f_afterdot;//實(shí)數(shù)型的小數(shù)部分</p><p>　　unsigned c

28、har *p=str;//做換向時(shí)用的指針</p><p>　　unsigned char *s=str;//做換向時(shí)用的指針</p><p>　　i_predot=(unsigned long int)fNum;//將小數(shù)點(diǎn)之前的數(shù)變?yōu)檎麛?shù)</p><p>　　f_afterdot=fNum-i_predot;//單獨(dú)取出小數(shù)點(diǎn)之后的數(shù)</p>&l

29、t;p>　　//根據(jù)設(shè)定的要保存的小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)，將小數(shù)點(diǎn)后相應(yīng)的位數(shù)變到小數(shù)點(diǎn)之前</p><p>　　for(n=dotsize+1;n!=0;n--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　f_afterdot=f_afterdot*10;</p><p><b>　　}<

30、;/b></p><p>　　i_afterdot=(unsigned long int)f_afterdot;//將小數(shù)點(diǎn)后相應(yīng)位數(shù)的數(shù)字變?yōu)檎麛?shù)</p><p>　　n=i_afterdot%10;</p><p><b>　　n/=5;</b></p><p>　　i_afterdot/=10;//將i_af

31、terdot恢復(fù)到實(shí)際要求的小數(shù)位數(shù)</p><p>　　if(n!=0)//判斷最后一位是否大于或者等于5，并進(jìn)行四舍五入處理</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//i_afterdot/=10;//將i_afterdot恢復(fù)到實(shí)際要求的小數(shù)位數(shù)</p><p>　　i_afterdot++;

32、</p><p>　　n=i_afterdot;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//先將小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串</p><p>　　n=dotsize;</p><p>　　while(n!=0)</p><p><b>　　{&l

33、t;/b></p><p><b>　　n--;</b></p><p>　　str[iSize++]=i_afterdot%10+'0';//對(duì)10取余并變?yōu)锳SCII碼</p><p>　　i_afterdot=i_afterdot/10;//對(duì)10取商</p><p><b>　　}

34、</b></p><p>　　if(dotsize!=0)//小數(shù)點(diǎn)位數(shù)大于零的情況下</p><p>　　str[iSize++] ='.';//加上小數(shù)點(diǎn)</p><p>　　//處理小數(shù)點(diǎn)前為0的情況。</p><p>　　if(i_predot==0)</p><p>　　str[i

35、Size++]='0';</p><p>　　//再將小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串</p><p>　　while(i_predot!=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　str[iSize++]=i_predot%10+'0';//對(duì)10取余并變?yōu)锳SCII碼&

36、lt;/p><p>　　i_predot=i_predot/10;//對(duì)10取商</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(fNum<0)</p><p>　　str[iSize++]='-';</p><p>　　str[iSize] ='

37、\0'; //加上字符串結(jié)束標(biāo)志</p><p>　　p=str+iSize-1; //將P指針指向字符串結(jié)束標(biāo)志之前 </p><p>　　for(;(p-s)>0;p--,s++) //將字符串中存儲(chǔ)的數(shù)調(diào)頭 </p><p><b>　　{ </b></p>&

38、lt;p>　　*s^=*p; </p><p>　　*p^=*s; </p><p>　　*s^=*p; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　void init()</p>

39、<p><b>　　{</b></p><p>　　lcdrw=0; //寫</p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p>　　write_com(0x38);</p><p>　　write_com(0x0c);</p><p>　　

40、write_com(0x06);</p><p>　　write_com(0x01);</p><p>　　write_com(0x80);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　void int0

41、_fun() interrupt 0 //INT0中斷處理函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//uint i,j;</p><p>　　if(int0_flag==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b&g

42、t;　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　int0_flag++;</p><p>　　if(int0_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_com(0x01);&

43、lt;/p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(table1[j]);</p><p><b>　　}</b></p>

44、;<p><b>　　} </b></p><p>　　if(int0_flag==2)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　EA=0;</b></p&

45、gt;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void t0_fun() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-1000)/256;</p

46、><p>　　TL0=(65536-1000)%256;</p><p><b>　　t0_num++;</b></p><p>　　if(T0==t0_max)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int0_flag=2;</p><

47、p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　EA=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　//主函數(shù)</b>&l

48、t;/p><p>　　void main ()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　uchar str1[10];</p><p>　　uchar str2[10];</p><p>　　uint i,j; </p><p><b>　　

49、init(); </b></p><p>　　EA=0; //初始化中斷</p><p>　　IT0=1; //外部中斷0,邊沿觸發(fā)</p><p>　　EX0=1; //允許外部中斷0中斷</p><p>　　TMOD=0X01; //初始化T0，方式一，16位計(jì)數(shù)器</p><p

50、><b>　　ET0 = 1;</b></p><p>　　TH0=(65536-1000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-1000)%256; //t0_num --1ms計(jì)一次 （即每1mst0_num++）</p><p>　　//EA=1; //開總中斷</p><

51、p>　　write_com(0x01);</p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(i=0;i<14;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(table0[i]);</p><p><b&

52、gt;　　} </b></p><p><b>　　EA=1; </b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(int0_flag==2) </p><p>

53、;<b>　　{ </b></p><p>　　tt=t0_num;</p><p>　　aa=tt/1000.0;</p><p>　　v=(10.0*l)/tt;</p><p>　　ftostr1(aa,str1,4); //小數(shù)點(diǎn)后保留4位</p><p>　　ftostr1(

54、v,str2,4);</p><p>　　write_com(0x01);</p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　write_data('t');</p><p>　　write_com(0x80+1);</p><p>　　write_data('='

55、;);</p><p>　　for(i=0;i<10;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(str1[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　write_com(0x80+0x0a);&

56、lt;/p><p>　　write_data('s');</p><p>　　write_com(0x80+0x40);</p><p>　　write_data('v');</p><p>　　write_com(0x80+0x40+1);</p><p>　　write_data(&#

57、39;=');</p><p>　　for(j=0;j<10;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(str2[j]);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　write_com(0x80

58、+0x40+0x0a);</p><p>　　write_data('m');</p><p>　　write_com(0x80+0x40+0x0b);</p><p>　　write_data('/');</p><p>　　write_com(0x80+0x40+0x0c);</p><

59、p>　　write_data('s');</p><p><b>　　t0_num=0;</b></p><p>　　int0_flag=0;</p><p><b>　　EA=1; </b></p><p><b>　　} </b></p>

60、;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　測(cè)試</b></p><p>　　上電后若沒有觸發(fā)INT0時(shí)，顯示的是no interrupt 0（沒有外部中斷0），當(dāng)觸發(fā)INT0時(shí)，顯示counting（正在計(jì)數(shù)、計(jì)算），

61、當(dāng)INT0再次回到H（高電平）時(shí)，顯示INT0觸發(fā)期間的時(shí)間t、速度v的結(jié)果。</p><p><b>　　INT0沒有觸發(fā)。</b></p><p>　　INT0觸發(fā)，計(jì)數(shù)中。</p><p>　　INT0觸發(fā)結(jié)束，顯示結(jié)果。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><

62、;p>　　本次課程設(shè)計(jì)從最開始的方案設(shè)定，到采購(gòu)器件，自己制版，到最后的電路調(diào)試，我們對(duì)單片機(jī)又有了更深一步的認(rèn)識(shí)。在本次課程設(shè)計(jì)中，我們也更深一步的了解到仿真跟實(shí)物完全是兩回事，我們對(duì)1602也有了更深的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　在軟件方面，我們最開始的方向不對(duì)，一直都沒有想到給定長(zhǎng)度，導(dǎo)致進(jìn)度很慢。最后經(jīng)過老師的指點(diǎn)解決了。其次就是我們對(duì)定時(shí)器的初始化不熟悉，翻閱了以前的書，還去查了很多關(guān)于定時(shí)器初始

63、化的例子，解決了定時(shí)器的問題。還有就是我們的顯示，最開始因?yàn)闆]有接觸過1602，后來通過同學(xué)和老師我們對(duì)它有了一點(diǎn)了解，解決了顯示上的問題。</p><p>　　在硬件方面，我們?cè)谧詈笳{(diào)試的時(shí)候1602始終都還是不顯示，跟仿真完全不一樣，電腦上仿真的時(shí)候顯示都沒有問題，可是做到實(shí)物上就不出顯示。我們嘗試寫入最簡(jiǎn)單的程序就只顯示一個(gè)1、2，它還是會(huì)顯示，可是寫入我們自己的程序時(shí)，1602還是沒反應(yīng)。還有值得注意的是

64、，在往51燒程序的時(shí)候，一定要確保燒程序的軟件跟硬件都是好的。在燒程序的時(shí)候，有天我們就是一直不知道燒程序的那個(gè)硬件是壞的，一直找不到原因。在做硬件的時(shí)候不管是做萬(wàn)能板，還是PCB，我們發(fā)現(xiàn)用排針接線會(huì)減少接線短路，或是其他故障的幾率。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)唯一的遺憾就是我們把程序燒進(jìn)51后，1602不顯示，仿真上都可以，找了兩周始終找不到問題。但是如果燒其他程序LCD又有顯示，因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)的時(shí)間有限

65、，我們也只能做到這里，但是我們下來后還是會(huì)繼續(xù)研究程序的問題，最終希望它能實(shí)現(xiàn)功能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選（清華大學(xué)出版社）</p><p>　　例說51單片機(jī)（人民郵電出版社）</p><p>　　51單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解（電子工業(yè)出

66、版社）</p><p>　　51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)典型模塊開發(fā)大全（中國(guó)鐵道出版社）</p><p>　　51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)范例大全（人民郵電出版社）</p><p>　　單片機(jī)原理及應(yīng)用（重慶大學(xué)出版社）</p><p>　　課程設(shè)計(jì)元器件清單一覽表</p><p>　　題目名稱：光電式速度計(jì)</p>&l