一種基于紅外線的轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x研究及設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)紅外測(cè)速的原理，系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

　　本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，它是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash程序存儲(chǔ)器和256B的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置有8位中央處理器（CPU）。功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)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(duì)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?fàn)顟B(tài)，反向電阻很大，反向電流（暗電流）很小。隨著光照的增強(qiáng)，光敏二極管處于導(dǎo)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性關(guān)系。

　　轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)電路為HD44780，具有標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)部具有64個(gè)字節(jié)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(jī)的接口路如圖2所示,其中可變電阻RW2用來(lái)調(diào)節(jié)顯示器的對(duì)比度。

　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　3.2.1計(jì)時(shí)方案的選擇

　　根據(jù)計(jì)時(shí)方案的不同，目前數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的計(jì)時(shí)方法主要有M 法、T法和同步M／T法。M 法測(cè)速是在相等的時(shí)間間隔△t內(nèi)讀取脈沖數(shù)M，由M／△t計(jì)算出轉(zhuǎn)速，速度越高在△t時(shí)間內(nèi)計(jì)得的M 就越多，由±1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖誤差所引起的轉(zhuǎn)速測(cè)量誤差就越小，故該法適用于高速。T法測(cè)速是根據(jù)相鄰兩個(gè)脈沖時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)值m 來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速的，轉(zhuǎn)速越慢或每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越多，其計(jì)數(shù)值m就越多，計(jì)數(shù)器±l個(gè)計(jì)數(shù)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(cè)量的絕對(duì)誤差反比于速度采樣時(shí)間T(Hp：時(shí)間間隔△t或計(jì)數(shù)值m)，因此在穩(wěn)態(tài)測(cè)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(cè)量精度。但在動(dòng)態(tài)測(cè)量和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，往往對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)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(cè)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(zhǔn)，主要是設(shè)法使M 與△t′同步，從整數(shù)個(gè)盤(pán)脈沖開(kāi)始計(jì)時(shí)，同樣在整數(shù)個(gè)盤(pán)脈沖結(jié)束計(jì)時(shí)，記錄到的是整數(shù)個(gè)盤(pán)脈沖，且與計(jì)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(nèi)實(shí)際計(jì)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(shù)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(shè)計(jì)中采用同步M/T法設(shè)計(jì)本測(cè)速系統(tǒng)。