一種基于紅外線(xiàn)的轉速測量?jì)x研究及設計

　　2.1 系統硬件設計

　　根據紅外測速的原理，系統的電路設計如圖2所示。

　　本系統采用AT89C52單片機，它是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含8KB的可反復擦寫(xiě)的Flash程序存儲器和256B的隨機數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MS-51指令系統及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內置有8位中央處理器（CPU）。功能強大的AT89C52單片機適用于許多較為復雜的控制應用場(chǎng)合。

　　電路中選用紅外光敏二極管作為受光器件，它與紅外發(fā)光二極管一起組成一對紅外發(fā)射接收管，紅外光敏二極管在電路中處于反向工作狀態(tài)。沒(méi)有光照射時(shí)，光敏二極管處于截止狀態(tài)，反向電阻很大，反向電流（暗電流）很小。隨著(zhù)光照的增強，光敏二極管處于導通狀態(tài)，其反向電阻減小，反向電流（光電流）增大，其光電流與照度之間呈線(xiàn)性關(guān)系。

　　轉速顯示選用字符型液晶顯示模塊（LCM）JHD12864，可顯示16×8或16×16點(diǎn)陣字符。其主控制驅動(dòng)電路為HD44780，具有標準的接口特性，適配M6800系列和MCS-51系列MCU的操作時(shí)序；模塊內部具有64個(gè)字節的自定義字符RAM，可自定義顯示字符。該模塊采用+5V電源供電，共有20個(gè)引腳，其與單片機的接口路如圖2所示,其中可變電阻RW2用來(lái)調節顯示器的對比度。

　　3.2系統軟件設計

　　3.2.1計時(shí)方案的選擇

　　根據計時(shí)方案的不同，目前數字式轉速測量裝置的計時(shí)方法主要有M 法、T法和同步M／T法。M 法測速是在相等的時(shí)間間隔△t內讀取脈沖數M，由M／△t計算出轉速，速度越高在△t時(shí)間內計得的M 就越多，由±1個(gè)計數脈沖誤差所引起的轉速測量誤差就越小，故該法適用于高速。T法測速是根據相鄰兩個(gè)脈沖時(shí)間間隔對應的時(shí)鐘脈沖計數值m 來(lái)計算轉速的，轉速越慢或每轉脈沖數越多，其計數值m就越多，計數器±l個(gè)計數脈沖所引起的誤差就越小，故該法適用于低速。上述兩種方法測量的絕對誤差反比于速度采樣時(shí)間T(Hp：時(shí)間間隔△t或計數值m)，因此在穩態(tài)測量和實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，可取較大的T 以保證足夠的測量精度。但在動(dòng)態(tài)測量和實(shí)時(shí)控制系統中，往往對轉速測量的實(shí)時(shí)性有較高的要求。因此，采樣時(shí)間T不能隨意取大，為了解決既要周期小，又要測速精度高的矛盾，可采用同步M/T法。這種方法的特點(diǎn)是不固定定時(shí)時(shí)間△t′，以記錄到完整的盤(pán)脈沖為準，主要是設法使M 與△t′同步，從整數個(gè)盤(pán)脈沖開(kāi)始計時(shí)，同樣在整數個(gè)盤(pán)脈沖結束計時(shí)，記錄到的是整數個(gè)盤(pán)脈沖，且與計時(shí)是“同步” 的。其原理如圖3所示，在采樣時(shí)間△t時(shí)間內實(shí)際計時(shí)時(shí)間△t′開(kāi)始于第一盤(pán)脈沖的下降沿，終止于最后一個(gè)脈沖的下降沿，因而得到整數個(gè)盤(pán)脈沖，消除了M 法和T法中±1個(gè)脈沖引入的誤差。鑒于幾種方法的比較，在設計中采用同步M/T法設計本測速系統。