采用光电传感器实现数字转换计的模块化设计

引 言

在工业控制中经常要进行转速测量，一般采用的是接触式转速计，这种转速计必须顶在转轴中心才能进行测量，使用起来不方便，而且局限性很大，安全性也不是很好。因此，我们设计了采用光电传感器的非接触式转速计，测量范围从1．0～9999转／分钟，四位数码管显示，当被测转速小于1000转／分钟时，精确到0.1转／分钟。

1、 测量原理

在被测旋转轴上贴一片铝箔作为反光体，当反光体转到光电传感器的正前方时，光电传感器发出的红外光束被反射回来，同时被光电传感器上的红外接收管接收，产生一个脉冲信号，我们利用这个信号的边沿触发单片机内部的高精度定时器进行计时，精度可达1μs，当反光体再次转到光电传感器的正前方时，利用光反射信号的边沿停止单片机计时。这样转轴的旋转周期t就被精确地测量出来了，然后单片机把周期换算成转速并通过LED数码管显示出来。

2、 电路构成及软件设计

电路结构见图1，因为要求体积小巧且显示亮度高，因此，采用扫描显示模式，然而，用一片CPU同时完成测量和显示是不行的，扫描功能将严重影响CPU的测量。因此，采用两片ATMEL公司生产的AT89C2051单片机来分别担任，AT89C2051具有内置2KB的EEPROM程序存储器和128个字节的RAM，且每个引脚能够吸入20mA的电流等这些良好特性。CPU1用来测量旋转轴的旋转周期并换算成转速，然后把显示数据发送给CPU2，CPU2平时只是在不断地扫描显示数据，当CPU1发送数据过来时，CPU2产生中断，立即接收数据，然后更新显示数据，这样在四位LED数码管上的数据就被立即更新了。采用两片CPU的好处是电路结构清晰，编程简单，实现了模块化设计。CPU之间采用串行接口方式2，以中断形式进行通信。CPU2的通信部分程序清单如下：

3、结论

经过实际使用，我们设计的转速计达到了预先设想的目的，使用方便可靠，而且因为这样的结构设计使得CPU1的输入／输出口占用极少，因此还可以拓展它的功能。例如我们安装了一个切换开关，增加了光电计数器的功能（探头是共用的）。另外，我们还可以把CPU2及四位LED共阳数码管构成一个通用显示模块，除显示0～9等数字外，还可以显示例如A－J、L、O、P、q、r、U、Y等字符。这样，如果我们在设计其他的电路时，如果要用到LED数码管显示，不必再编程制版，只要使用这个通用显示模块即可，简单方便。这种显示模块如果不扩充输入输出口线，最多可以进行五位的七段数码管显示。

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