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目录1 概述 (1)1.1 背景及研究意义 (1)1.2 转速测量方法的分类 (2)2.1 方案论证及确定 (4)2.1.1 转速测量原理 (4)2.1.2 转速显示单元 (4)2.2 转速测量系统总体结构 (4)3.1 单片机控制单元 (5)3.2 转速测量单元 (5)3.2.1光电传感器简介 (6)3.2.2 脉冲产生电路设计 (6)3.2.3 光电转换及信号调理电路设计 (7)3.4 数据显示单元 (7)3.5 稳压电路单元 (9)4.1 系统主程序设计 (10)5 系统调试与安装 (14)5.1 硬件调试 (14)5.2 软件调试 (14)6 总结 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要电机转速是用来评价电机运动状态的一项指标，在很多场合下，都需要对电机的转速进行准确的测量，并将其用作为自动化控制的一个重要因素，因此在很多应用场合中对需要加强对电机转速的精准控制。
电机转速测量的重要性不仅仅只是针对直流电机而言，在交流电机的转速测量中也显得十分的重要，尤其是在工业控制、航空航天等精细化控制领域而言尤为重要。
本论文通过对传统的电机转速测量系统的优缺点进行分析，并结合国内外在电机转速测量方面的研究，提出一种基于光电传感器的电机转速控制系统设计，它不仅改善了传统电机转速测量中存在的不足，使得在实际应用中对电机转速的测量更加的准确，同时光电传感器在实际的工作过程中受环境的影响因素相对较小，降低了测量的误差率。
本文选用光电传感器对电机转速进行测量的另一个原因在于它的体积小、使用方便，采用非接触式测量的方式输出数字信号确保测量结果的准确性，被广泛的应用在电机转速的测量中。
关键词：光电传感器；转速测量1 概述1.1 背景及研究意义在现代工业生产以及运动检测等众多领域，对于电机转速的检测和精准化控制已经显示尤为重要，通过对电机转速的检测，不仅可以控制电机转动的速度，同时还可以控制电机去实现很多常规方法无法完成的工作，比如像自动化控制、运动检测、移动机器人等。
文献综述测量转动体的速度常用的是转速计量仪表，机械式转速表在测量速率时必须要将轴接触被测转动体，以获得同步转速，通过内部齿轮变速后用指针表头示数。
因此使用机械式转速表势必干扰被测物体的运动，还会对接触转动体施加压力，影响测量的准确度。
而这里介绍的是一种非接触式的数字转速表，这种红外光电反射式转速表无需接触转动体，由专用的探头装置发射红外线，同时接受从被测物体反射回来的的红外线，通过光电转换变为电流信号，因此它不影响物体的运动，还可以测量深缩在机壳内部的某个局部物体的转速，经过仪表内部结构线路处理，并能保证相当高的测量准确度。
由于发射和接受的都是红外线，所以不受可见光的干扰，保证了测量的准确可靠。
在《单片机应用系统设计与训练》了解到干扰是造成单片机应用系统故障的主要因素之一，所以在设计中考虑到尽量减少干扰的来源，并且进行软、硬件设计，保障系统能正常运行。
在《单片机原理及应用实验教程》认识到对转速表的转速计算及误差分析里涉及到利用频率测速法和周期测速法，利用门控方式和中断方式对高低转速进行计数。
我也是采用次方法对设计中输出的脉冲进行计数的，从而实现光电传输产生的脉冲与AT89C51单片机的接轨。
在《单片机控制工程实践技术》中有关键盘设计的问题做了详细的说明。
在《单片机原理与应用》认识到：当一个单片机应用系统完成软硬件设计后，通常不可能一次成功，不可避免地要出现一些错误，这就需要系统调试。
另一方面如果单片机已正常工作过，在以后运行过程中出现了某些故障而导致系统失灵，查找并排除故障，使系统重新进入正常工作，这就要靠系统维护及维修来解决。
因此我利用此书中的“单片机应用系统的调试和维护”方法进行设计。
在四位显示部分我们采用《AT89C51系列单片机原理与接口技术》中的串行LED显示驱动器MC14499 ，它是MOTOROLA公司生产的具有SPI串行接口的BCD码输入—十进制码输出COMS LED 译码驱动器。
光电转速测量器的研制摘要：在实时控制中，转速的检测是其他参数检测的根底。
本文提出了一种基于STC89C52单片机的全数字式测速系统，由对射式光电传感器、格雷码盘、STC89C52单片机等电路组成，实现了全数字的智能测速功能。
有电路简单，测量方便，本钱低的优点。
关键词：光电传感器；“M”算法；转速在生产生活中，经常需要对转速进展测量，例如发电机、电动机、自行车、缝纫机等设备的运转和控制，常需要测量、显示其转速。
传统转速测量中应用最广的是光电式数字脉冲测速器。
光电式测速系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。
采用光电传感器的电机转速测量系统有测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测量转速无关等优点，具有广泛的应用前景。
1 速度测量方法常用的速度测量方法大体可分为“M”法（即测频率法）、“T”法（即测周法）、“M/T”法（即同步法）三大类。
“M”法测量速度，电路和程序均较为简单，且可以在一定的条件下满足精度的要求，所以选择采用“M”法来进展转速的测量。
2 “M”法测速原理光电转速测量器由光电传感器、信号放大整形电路、单片机和LED显示器等模块组成。
发光器发出光照射到编码盘上，经由编码盘遮挡或通过码字的空隙照射在光接收器上，光信号转变成微弱电信号，电信号经过放大整形后送给单片机，单片机读取到数字信号后就开场执行测量转速的核心指令，最后将所测转速显示在LED上。
3 测量系统3.1 光电传感器在实际应用中，光电传感器的分类比较多，现采用对射式光电传感器进展转速测量，这种传感器是把旋转轴的转速变为相应频率的脉冲，然后用测量电路测出频率，由频率值就可知道所侧转速值。
测量过程是在电机的转轴上安装一个码盘，发光器和接收器对应固定在码盘两边，发光器发出的光照射在均匀分布的码道上，电机转动带动码盘转动，当测速码盘旋转一周，光接收器就能感受与开孔数相等次数的光照次数，每转过一个码道，光接收器就检测到变化的光信号，光的明暗变化经历了一个正弦周期，它就随之产生正弦脉冲电信号，这样就构成了一个收发检测系统，可以检测电机的转速。
光电测量转速系统的设计摘要本文介绍的是采用光电作为转速传感器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转速高精度测量的目的。
在测速系统中，重点以718转台为实验对象，在控制系统速度环开环的情况下，用光电编码器，借助于最新的控制系统数字信号处理器TMS320LF2407及一定的测速算法——变M／T法，实现了对转台转速高精度测量的目的，为进一步实现伺服系统的全数字化打下了坚实的基础。
本文的主要的研究工作如下：首先，在综合分析了影响模拟量和数字量测速的基础上，对基于数字脉冲计数的测速方法进行了全面的研究。
对最终确定用变M／T法在TMS320LF2407上实现对电机低速转速测量的实验方案，提供了理论依据，也为进一步提高测速精度和扩展测速范围提供了有利的保障。
其次以TMS320LF2407与CPLD为核心构成了测速系统，并完成了用变M／T法实现对电机低速转速的测量。
关键词：DSP，低转速，TMS320LF2407，光电编码器，变M／T法，转速传感器THE DESIGN OF PHOTOELECTRIC MEASUREMENTSPEEDABSTRACTThis article describes the optical encoder as a speed sensor, by means of the control system digital signal processor TMS320LF2407 speed algorithm-Variable M/T method, to achieve high-precision measurement of low speed and low angular velocity of the purpose of.Ln the speed—measuring system，taking the 718 gimbals model as an object，in The circumstance of open 1oop control system，this paper use the encoder to realize highly accurate measures for the speed of motor by means of the latest digital Signal processor(DSP) TMS320LF2407，and a some arithmetic—the methods of alterable M／T．This establishes a firm basement for the further realization of a total digitalized method in servo system•The main research contents are as follows：First,Influencing factors of analogue and digital speed—measuring are discussed in detail，the methods of measuring speed based on digital pulse counting are comprehensively studied，which provide theoretic bases for establishing experimental project used the methods of alterable M／T and position difference to realize low speed measuring for motor，and provide powerful guarantee for further improving the precision of speed—measuring and extending the range of speed—measuring。
沈阳航空航天大学课程设计（论文）题目数字式光电转速计的设计班级 94070301 学号 ************* 学生姓名刘鹏指导教师刘利秋沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称专业基础课程设计B院（系）自动化学院专业运载器综合测试技术班级94070301 学号2009040703018 姓名刘鹏课程设计题目数字式光电转速计的设计课程设计时间: 2012 年7 月9 日至2012 年7月20 日课程设计的内容及要求：1.内容设计采用单片机、光电传感器的数字式光电转速计。
实现转速的实时测量和LED显示，键盘设定转速上限值，并能给出转速超标报警提示。
2.技术指标（1）测量范围：0~50转/秒（r/s）。
（2）L ED显示：××r/s。
（3）键盘设定上限阈值。
（4）能给出转速超标的声、光报警提示。
3.要求（1）制定设计方案，并绘制出系统工作框图。
（2）绘制电路原理图，并将传感器、单片机试验箱、电源等硬件正确可靠的连接。
（3）用单片机实验箱进行程序设计与系统调试。
（4）撰写一篇6000字到8000字的课程设计报告。
指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日目录0 前言 (1)1 总体方案设计 (1)2 硬件电路设计 (2)2.1光电传感器 (3)2.2放大电路 (3)2.3单片机系统 (4)2.4LED数码管显示 (5)2.5键盘和报警电路 (6)3 软件设计 (8)3.1显示程序设计 (9)3.2键盘和报警程序设计 (9)3.3频率测量 (10)4 调试分析 (11)5 结论及进一步设想 (11)参考文献 (11)课设体会 (12)附录1 电路原理图 (13)附录2 程序清单 (14)数字式光电转速计的设计刘鹏沈阳航空航天大学自动化学院摘要：本文设计了由单片机控制的数字式光电转速计，由光电传感器、单片机、键盘设置报警和LED数码显示组成，主要使用了、LED主要器件，主要解决方案是利用光电传感器、单片机学习板等设计一个由LED显示物体转速的转速计。
白城职业技术学院毕业设计说明书光电式转速仪设计学生姓名：专业班级：指导教师：职称：起止日期：白城职业技术学院白城职业技术学院毕业设计说明书摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。
模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。
数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。
随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文便是运用AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。
电机在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。
本系统就是对电机转速进行测量，并可以和PC机进行通信，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状况。
本设计主要用AT89C51作为控制核心，由霍尔传感器、LED数码显像管、HIN232CPE电平转换、及RS232构成。
详细介绍了单片机的测量转速系统及PC机与单片机之间的串行通讯。
充分发挥了单片机的性能。
本文重点是测量速度并显示在5位LED数码管上。
其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。
关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器光电式转速仪设计AbstractIn the project practice, we will meet each kind to need frequently to survey the rotational speed the situation, the survey rotational speed method divides into the simulation type and the digital two kinds. The simulation type uses measured that the fast generator is the detecting element, obtains the signal simulates the quantity. Digital usually uses the electro-optical encoder, the Hall part and so on is the detecting element, obtains the signal is the signal impulse. Along with microcomputer's widespread application, specially high performance price compared to monolithic integrated circuit's appearance, the tachometric survey uses generally take the monolithic integrated circuit as the core digital measuring technique I graduated from the Design of the issue is control of the intelligent use of SCM speed measuring instrument. The system is the motor speed measurement, and PC and can communicate that the motor speed, and to observe the motor running the basic situation.The main design AT89C51 control as the core, by the Hall sensor, LED digital CRT, HIN232CPE-level conversion, and a RS232. Detailed measurements of the speed of the SCM system and PC and the serial communication between the microcontroller. Give full play to the performance of the SCM. This paper is to measure the speed and displayed in five LED digital pipe.The advantage of a simple hardware and software capabilities improve, measuring speed, high precision and control system reliable, cost-effective and so on.Keyword：MSC-51(One-chip computer)；sensor；Tachometer白城职业技术学院毕业设计说明书目录摘要 (I)Abstract (II)第一章系统组成及工作原理 (1)1.1 转速测量原理 (1)1.2 转速测量系统组成框图 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 脉冲产生电路设计 (2)2.2 光电转换及信号调理电路设计 (2)2.2.1 光电传感器简介 (3)2.2.2 光电转换及信号调理电路设计 (4)2.3 测量系统主机部分设计 (5)2.3.1 单片机 (5)2.3.2 键盘显示模块设计 (7)2.3.3 串行通信模块设计 (9)2.3.4 电源模块设计 (10)第三章系统软件设计 (12)3.1程序模块设计 (12)3.2 数据处理过程 (14)3.3 浮点数学运算程序 (15)第四章制作调试 (16)第五章结果分析 (18)总结 (19)参考文献 (20)附录一原理图 (21)附录二PCB图 (23)附录三程序清单 (24)致谢 (27)第一章1.1 转速测量原理在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。
摘要在电子时代的今天，电动机在工农业生产和人们的日常生活中起着非常重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机，具有优良的机械性能，调速范围宽，起动性能好等优点，控制电路简单，所以在社会各个领域中得到广泛应用。
在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，转速测量方法有模拟测量和数字测量两种。
模拟测速发电机的检测元件，信号是模拟量。
数字测量通常采用光电编码器，霍尔和其他成分的检测元件，该信号是一个脉冲信号。
随着计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，测量速度通常是采用以单片机为核心的数字测量方法。
本设计以单片机为核心设计了电机转速测量和数据显示系统，要求速度范围在0 -3000r /min的直流电机和交流变频调速电机的转速测量和显示，数据显示精度达到个位数，具有上，下限报警。
本设计使用5V直流电机，将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口，单片机的内部定时器模式0，对周期信号进行计数，调用计算公式计算速度。
调用显示程序在LED上，其主要内容是单片机部分主要完成转速的测量，LED部分显示，显示的范围在0-3000r /min。
系统主要功能是：STC89C52单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号，单片机根据外部中断，以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示。
外部装有蜂鸣器电路，在超速或低速都会停止电动机，蜂鸣器发音，显示器不显示。
关键词：直流电机单片机转速控制数据显示AbstractIn the electronic age today, electric motors in the industrial and agricultural production and people's daily life plays a very important role. DC motor is the most common one kind of electrical machinery, has excellent mechanical performance, wide range of speed, starting the advantages of good performance, simple control circuit, so in all social fields has been widely used.In engineering practice, often meet various needs of occasions measuring the rotation speed, speed measurement method of simulation measurement and digital measurement of two. Analog tacho generator detecting element, signal is analog quantity. Digital measurement usually uses photoelectric coder, Holzer and other components of the detection element, the signal is a pulse signal. With the wide application of the computer, especially the high ratio of performance to price the appearance of single chip microcomputer, measuring speed is usually used to MCU as the core of digital measuring method.The design of single-chip microcomputer as the core design of the motor speed measurement and data display system, the speed in the range of 0- 3000r / min DC motor and AC motor variable frequency speed regulating motor speed measurement and display, data display accuracy of a digit, has, the lower limit alarm. The design of 5V DC motor, will Holzer sensor generates a pulse signal input to the microcontroller external interrupt 0export, SCM internal timer mode 0, the periodic signals are counted, calling the computation speed. Call display program in LED, its main content is a single part mainly completes the speed measurement, the LED portion of the display, display range in 0-3000r / min.The main functions of the system are: STC89C52microcontroller to accept Holzer sensor from the pulse signal, the MCU according to the external interrupt, and the internal timer count calculate the motor speed to LED and display. With the external buzzer circuit, in speeding or low speed will stop motor, a buzzer sounds, the display does not show.Key words: DC motor speed control data display MCU1.绪论电子技术的高速发展，促使直流电机一步一步从模拟向数字过渡，尤其是单片机技术的应用，使直流电机调速技术进入到一个新的阶段。
数字式红转速表1.绪论1.1 数字电子技术发展现状数字电子技术是当前发展最快的学科之一，电子技术可分为数字电子技术和模拟电子技术,就逻辑器件而言,已经从20世纪40年代的电子管,20世纪50年代的晶体管,20世纪60年代的小规模集成电路,发展到现在的中规模集成电路,大规模集成电路,超大规模集成电路.近几年又出现了可编程逻辑器件,为数字电路设计提供了更加完善方便的器件设计过程和方法也再不断的演变和发展.由于半导体技术的迅速发展,微型计算机的广泛应用,使得数字电路技术在现代科学技术领域中占有很重要的地位,在各个领域中得到了广泛的应用 .1.2 转速检测计量技术的发展现状与存在的问题1.2.1 转速概述转速是旋转物体的转数与时间之比的物理量,是描述各种旋转机械运转技术性能的一个重要参量。
在计量学里,转速属于导出单位,其物理含义为旋转物体在单位时间内转过的转数。
工程中用它来描述动力机械的运动特性。
转速和频率有共同的量纲,都是单位时间内某一量值(脉冲个数、转数) 出现的次数,从理论上讲,转速值可以直接和频率值进行比对。
测时计数是转速计量的基本方法。
在我国,转速表(含转速测量仪等) 属依法管理的计量器具。
通常用转速标准装置(本文特指转速标准源) 可以完成对各类转速表的检测/ 校准工作。
1.2.2 转速表的类型和检测技术转速测量技术随着科学技术的飞速发展,在旋转物体速率测量方式上应用了各种新的技术,实现了测量的准确高效、安全便捷。
转速表依据测量方式可分为接触式和非接触式两大类,转速表依据工作原理和采样方式可分为机械式、光电式、激光式、频闪式、磁电式等。
目前使用纯机械式转速表的用户已经越来越少,并呈现将被电子计数式转速表逐渐取代的趋势。
转速测量范围一般为几十转至几万转,测量准确度大多为0. 1 %以下,极少数产品能达到0. 05 %。
1.2.2.1 机械式转速表检测中,被测转速表通过机械联接或摩擦接触的方式,从转速标准装置输出轴获得标准转速的输入。
毕业设计说明书基于单片机的转速表设计与实现毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计说明书课设题目数字式光电转速计的设计专业测控技术与仪器班级学号学生姓名指导教师日期2015年1月16日沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计任务书课程设计题目数字式光电转速计的设计教研室工学一部专业测控技术与仪器班级学号姓名课程设计时间: 2014 年12 月29 日至2015 年1 月16 日课程设计的内容及要求：1.内容设计采用单片机、光电传感器的数字式光电转速计。
实现转速的实时测量和LED显示，键盘设定转速上限值，并能给出转速超标报警提示。
2. 技术指标(1)测量范围：0~50转/秒（r/s）(2)LED显示：××r/s。
(3)键盘设定上限阈值。
(4)能给出转速超标的声、光报警提示。
3.要求(1)制定设计方案，并绘制出系统工作框图。
(2)绘制电路原理图，并将传感器、单片机实验箱、电源等硬件正确可靠地连接。
(3)用单片机实验箱进行程序设计与系统调试。
(4)撰写一篇6000字到8000字的课程设计报告。
指导教师2014 年12 月28 日目录0 前言 (1)1 总体方案设计 (1)2 硬件电路设计 (2)2.1光电传感器 (3)2.2整形电路 (3)2.3单片机最小系统 (4)2.4LED数码管显示 (5)2.5键盘和报警电路 (6)3 软件设计 (8)3.1主程序设计 (9)3.2显示程序设计 (9)3.3键盘和报警程序设计 (9)3.4频率测量 (10)4 调试分析 (11)5 结论及进一步设想 (11)参考文献 (11)课设体会 (12)附录1 电路原理图 (13)附录2 程序清单 (14)数字式光电转速计的设计韩智沈阳航空航天大学北方科技学院测控技术与仪器摘要：本文设计了由单片机控制的数字式光电转速计，由光电传感器、单片机、键盘设置报警和LED数码显示组成，主要使用了、LED主要器件，主要解决方案是利用光电传感器、单片机学习板等设计一个由LED显示物体转速的转速计。
此转速计具有测量精度高，操作简单明了等优点。
在选择设计方案时，除了要考虑能否实现测速性能，还要考虑价格以及测量精度问题，通过对转速测量资料的查阅还有我们的构思和设计，从而经过分析和比较，从实现难度、对器材的熟悉程度、器件用量、价格等方面进行综合考虑，然后最终确定方案。
关键词：光电传感器；单片机；AT89C51；LED液晶显示0 前言在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。
目前国内外测量电机转速的方法有很多，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、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、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。
其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。
加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。
而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。
这次设计的内容包含了多个方面，从脉冲信号的产生模块（即光电传感器部分）、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块入手，全面锻炼了我们信号采集，处理和分析的工作能力。
本次用AT89C51单片机的两个定时器/计数器来实现转速测量，用单片机电子计数法测量频率有测量频率法和测周期法两种方法。
单片机具有体积小、价格低廉、可靠性高、开发较为容易。
测量频率主要是在单位定时时间里对被测信号脉冲进行计数。
定时和计数功能最终都是通过计数来实现的，若周期的事件源是周期固定的脉冲，则可以实现定时功能，否则只能实现计数功能。
1 总体方案设计针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计用光电传感器进行电压脉冲频率的测量，将电压频率转化为模拟电信号，再用单片机学习板够成一个能显示转速的测量仪器。
系统原理图如图1所示图1 系统原理图整个电路的工作原理是用光电传感器将光电传感器产生的脉冲信号经单片机控制送入LED数码显示，用键盘设置上限阈值，超出设定值有报警电路LED灯和蜂鸣器报警。
光电传感器测量方案整个测量系统的组成框图如图2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。
图2 测量系统的组成框图2 硬件电路设计本设计通过单片机对LED显示、键盘、报警等电路控制将由光电测得的电信号转化为脉冲频率显示，以达到测量转速的目的。
硬件原理框图如图3所示图3 硬件原理框图2.1光电传感器本设计中采用反射式光电传感器测量转速和采集信号。
光电传感器采集信号，这种传感器是把旋转轴的转速变为相应频率的脉冲，然后用测量电路测出频率，由频率值就可知道所测转速值。
这种测量方法具有传感器结构简单、可靠、测量精度高的特点。
是目前常用的一种测量转速的方法。
从光源发出的光通过测速齿盘上的齿槽照射到光电元件上，使光电元件感光。
测速齿盘上有n个齿槽，当测速齿槽旋转一周，光敏元件就能感受与开孔数相等次数的光次数。
被测电机转动m-M转每秒，每转一周产生N个电脉冲信号，因此，传感器输出波形的频率的大小为：m/nHz≤f≤M/nHz 测速齿盘装在发射光源(红外线发光二极管)与接收光源的装置(红外线接收二极管)之间，红外线发光二极管(规格IR3401)负责发出光信号，红外线接收三极管(规格3DU12)负责接收发出的光信号，产生电信号，每转过一个齿，光的明暗变化经历了一个正弦周期，即产生了正弦脉冲电信号。
2.2整形电路整形电路如图4所示.经隔离变压器隔离的频率信号送入T型滤波器（R1、R2、C1）滤波，再经嵌位二极管电路（D1、D2）限幅，然后经RC(R3、C2）再次滤波送入滞环比较器U1，其输出的与所测信号同频率的方波信号再送至数字量输入模块DI135。
如图4所示图4 整形电路2.3单片机最小系统单片机（single-chip microcomputer）是一块集成芯片，但不是一块实现某一个逻辑功能的芯片，而是在这块芯片当中，集成了一个计算机系统。
如中央处理器（CPU），存储器（ROM,RAM），I/O接口，定时器/计数器，中断系统等。
中央处理器是单片机的核心单元，他由运算器和控制器组成，他的主要功能是实现算术运算、逻辑运算、和控制。
51系列是基本型，包括8051，8751，8031，8951这四个机种区别，仅在于片内程序储存器。
8051为4KB ROM，8751为4KB EPROM，8031片内无程序储存器，8951为4KBEPROM。
其他性能结构一样，有片内128B RAM，2个16位定时器/计数器，5个中断源。
其中，8031性价比较高，又易于开发，目前应用面广泛。
本系统采用CPU为89C51的单片微机，89C51本身带有8K的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用8031CPU外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单，方便等优点，而且完全兼容MCS 51系列单片机的所有功能。
下面介绍89C51的主要管脚功能如下：VCC（40）：电源+5V；VSS （20）：接地；XTAL1（19）和XTAL2（18）：外接石英晶体振荡器；P0口（32-39）：双向I/O口，既可作低8 位既可作低8 位地址和8位数据总线使用，也可作普通I/O口；P1口（1-8）：准双向通用I/O口；P2口（21-28）：既可作高8位地址总线，也可作普通I/O口；P3口（10-17）：多用途端口，既可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作；RST（9）：复位信号输入端；ALE/PROG：地址锁存信号输出端；PSEN：内部和外部程序存储器选择线。
如图5所示图5 单片机最小系统2.4LED数码管显示显示设计采用LED七段数码管显示，本电路数码管为共阴极接法。
两个74HC573数字锁存器分别对数码管的段选码、位选码锁存，由LE接口控制。
单片机P2.6接口控制段选，P2.7接口控制位选。
LED数码管显示电路如图6图6 LED数码管显示电路2.5键盘和报警电路键盘按键采用独立式按键。
当按键被按下或释放时，按键触电的弹性会产生一种抖动现象。
当按键按下时，触点不会迅速可靠地接通；当按键释放时，触电也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动才能稳定下来。
而本次设计采用软件延时法来消除键抖动现象。
如图7，为独立式按键，P3.2口用来设置报警上限值。
超过上限值P1.1口为低电平D1灯亮报警。
声光报警电路如图8所示图7 独立式键盘图8 声光报警电路3 软件设计软件在现代仪器中起到了至关重要的作用，在智能仪器设计中硬件与软件是紧密结合起来的，软件的设计减少了硬件设备的使用，既降低了成本，又提高了效率，传统仪器的许多硬件设备已经被软件所取代，使现代仪器更加智能化。
软件的设计包括程序的总体设计和对程序的模块化设计。
按整体功能分为多个不同的模块，单独设计，编程，调试，然后将各个模块装配联调，组成完整的软件。
在本设计中软件起着决定性的作用，下面为本次课设总设计图和各部分软件设计。
3.1主程序设计主程序设计图如图9所示图9主程序流程图3.2显示程序设计将转速测量值在LED上显示出来的程序。
如图10所示图10 显示程序设计框图3.3键盘和报警程序设计键盘报警程序由键盘程序（如图11所示）和报警程序（如图12），通过按键设置上限阈值，当测量值超过设定值启动报警程序进行声光报警。
图11按键字程序流程图图12 报警程序流程图3.4频率测量该部分程序是对方波输入信号进行处理，通过测周期法测出频率。
流程图见图13图13 频率测量模块流程图4 调试分析由传感器发送来的采样信号通过接口电路传送到单片机里，单片机通过对信号的处理来控制光电传感器对转速的测量并且测量的数据通过LED显示出来。
本设计在硬件选配、软件编程方面都出现过问题。
（1）在调试过程中出现了LED液晶显示器所显示的数值过小，甚至是无法显示数值。
