應(yīng)用于電動(dòng)自行車(chē)速度與里程表的光電傳感器
系統(tǒng)概述
本系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)AT89C2051、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求;波形變換和波形整形電路則用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)相連的TTL信號(hào);通過(guò)單片機(jī)的設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器T1對(duì)脈沖輸入引腳T0進(jìn)行控制,這樣能精確地算出加到T0引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù);設(shè)計(jì)中速度顯示采用LED模塊,通過(guò)速度換算得來(lái)的里程數(shù)采用I2C總線并通過(guò)E2PROM來(lái)存儲(chǔ),既節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件,同時(shí)也簡(jiǎn)化了顯示部分的軟件編程。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。
系統(tǒng)的原理框圖
工作原理
該設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)地將所測(cè)的速度與累計(jì)里程數(shù)顯示出來(lái),主要是將傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率(傳感器將不同車(chē)速轉(zhuǎn)變成不同頻率的脈沖信號(hào))實(shí)時(shí)地測(cè)量出來(lái),考慮到信號(hào)的衰減、干擾等影響,在信號(hào)送入單片機(jī)前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行放大整形,然后通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出速度和里程,再將所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,并由LED顯示模塊交替顯示所測(cè)速度與里程。本設(shè)計(jì)的里程數(shù)的算法是一種大概的算法(假設(shè)在一定時(shí)間內(nèi)自行車(chē)是勻速行進(jìn),平均速度與時(shí)間的乘積即為里程數(shù))。
應(yīng)用于電動(dòng)自行車(chē)速度與里程表的光電傳感器
設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)綜合考慮測(cè)速精度和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。本設(shè)計(jì)用測(cè)量脈沖頻率來(lái)計(jì)算速度,因而具有較高的測(cè)速精度。在計(jì)算里程時(shí)取了自行車(chē)的理想狀態(tài)。實(shí)際中,誤差控制在幾米之內(nèi),相對(duì)于整個(gè)里程來(lái)說(shuō)不是很大。為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,系統(tǒng)的速度轉(zhuǎn)換模塊和顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)BCD碼模塊都采用快速算法。另外,還應(yīng)盡量保證其他子模塊在編程時(shí)的通用性和高效性。本設(shè)計(jì)的速度和里程值采用6位顯示,并包含兩個(gè)小數(shù)位。
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光電傳感器
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