光電轉(zhuǎn)速計(jì)、光耦里程表實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 掌握透射型光電耦合開關(guān)的實(shí)際應(yīng)用，包括轉(zhuǎn)速計(jì)和里程表
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
透射型光電耦合開關(guān)的轉(zhuǎn)速計(jì)設(shè)計(jì)、里程表應(yīng)用
三、實(shí)驗(yàn)儀器
1、光電技術(shù)創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)儀                              一臺
2、光電耦合實(shí)驗(yàn)?zāi)K                                    一塊
3、連接導(dǎo)線                                            若干
四、實(shí)驗(yàn)原理
透射型光電開關(guān)形狀如圖2-1，光電發(fā)射器件（LED）與光電接收器件（光電三極管）分別安裝在器件的兩臂上，分離尺寸一般為4—12mm。當(dāng)有物體擋在光電耦合開關(guān)的兩臂中間時，光信號的接收通路被阻斷，所以有物體移動時光電開關(guān)就會工作在開關(guān)狀態(tài)，起到開關(guān)控制的作用。

圖 2-1 透射型光電開關(guān)
脈沖信號經(jīng)過光電開關(guān)后，通過“0，1”信號對發(fā)光二極管的光發(fā)送信號進(jìn)行調(diào)制，通過光電二極管的接收還原為“0，1”信號，實(shí)現(xiàn)了對信號的傳輸。
透射型光開關(guān)的開關(guān)特可應(yīng)用到實(shí)際生活中的汽車?yán)锍瘫碓O(shè)計(jì)中。里程表用于累計(jì)、儲存和顯示車輛所走過的路程，既有在需要的時候重新置值的短途表，也有用來指示車輛走過的總里程表。每次行駛里程是利用集成電路通過車速傳感器所產(chǎn)生的脈沖數(shù)信號來計(jì)算并存儲車輛所走過的里程。累加各次行駛過的里程數(shù)，便可得到總里程數(shù)。在本實(shí)驗(yàn)中，我們在光電轉(zhuǎn)速測量電路的基礎(chǔ)上，將光電耦合開關(guān)輸出的脈沖信號Fout作為里程表的輸入信號，利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對脈沖計(jì)數(shù)、里程數(shù)轉(zhuǎn)換及顯示，電路圖如圖2-2所示。
 
 
對經(jīng)轉(zhuǎn)盤調(diào)制的脈沖進(jìn)行整形，此脈沖送給單片機(jī)。
 
 
圖2-2 光耦里程表原理圖
使用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器得到調(diào)制后的脈沖數(shù)，通過計(jì)算得到轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和里程數(shù)，轉(zhuǎn)盤上開有6個孔，透射型光開關(guān)的輸出信號頻率為Fout、那么轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為speed=3.6*Fout*D*PI/6 km/h；D為轉(zhuǎn)盤直徑，PI為3.14。里程數(shù)為每秒所走里程的累加。
五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1、打開電源之前，將“電源調(diào)節(jié)”處旋鈕逆時針調(diào)至底端；
2、實(shí)驗(yàn)操作中不要帶電插拔導(dǎo)線，應(yīng)該在熟悉原理后，按照接線圖連接，檢查無誤后，方可打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
六、實(shí)驗(yàn)步驟
光電轉(zhuǎn)速計(jì)、里程表實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)K上A，K，C，E與實(shí)驗(yàn)箱主板上透射型光開關(guān)的A，K，C，E相連接，實(shí)驗(yàn)箱主板上可調(diào)偏壓0—12V2與V1連接，GND2與V2連接，12V2、GND2分別連接實(shí)驗(yàn)箱上電壓表的正負(fù)插孔。按下電源開關(guān)K3，K4調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)旋鈕使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動起來，測量TP7點(diǎn)電壓和TP8點(diǎn)電壓。調(diào)節(jié)W4使TP9點(diǎn)輸出穩(wěn)定方波。（調(diào)節(jié)電壓時需從0V往上調(diào)，并且保證轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速適當(dāng)不要過高）；
2、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速測量TP9的波形，觀察TP9點(diǎn)波形頻率的變化；
3、按下復(fù)位開關(guān)K1，觀察液晶屏上顯示的內(nèi)容，行為里程數(shù)，第二行為轉(zhuǎn)速。speed=3.6*Fout*D*PI/6；透射型光開關(guān)的輸出信號頻率為Fout，D為轉(zhuǎn)盤直徑程序里設(shè)置為1m，PI為3.14。distance為每秒所走里程數(shù)的疊加，K1開關(guān)起復(fù)位作用，按下K1速度和里程都清零；
4、改變轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速觀察液晶屏所顯示的speed和distance的變化情況。
光電耦合開關(guān)轉(zhuǎn)速計(jì)、里程表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
（1）對照單片機(jī)模塊實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，熟悉單片機(jī)及各外圍電路功能及用法，掌握單片機(jī)開發(fā)方法；
（2）參考單片機(jī)模塊實(shí)驗(yàn)及光耦轉(zhuǎn)速計(jì)、里程表實(shí)驗(yàn)編寫程序，設(shè)計(jì)相關(guān)電路及編寫程序?qū)崿F(xiàn)里程表功能。
（3）參考單片機(jī)模塊實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，用2#連接導(dǎo)線將單片機(jī)模塊相應(yīng)P3.4口連接到光電耦合實(shí)驗(yàn)?zāi)K的J8（經(jīng)轉(zhuǎn)盤調(diào)制整形后的頻率信號）。
（4）自行編程，實(shí)現(xiàn)對脈沖頻率的計(jì)數(shù)，將頻率值進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得到速度值和里程值（可參考光耦里程表模塊源程序）；

圖2-3 程序流程圖
（5）將自行編寫程序的HEX文件燒入單片機(jī)（詳見“單片機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)K”的軟件的安裝及使用），重復(fù)光耦里程表實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，驗(yàn)證光耦里程表實(shí)驗(yàn)。（調(diào)試時將光電耦合模塊上的單片機(jī)拔去）
七、思考題
1、怎樣實(shí)現(xiàn)里程數(shù)的存儲和累加？
2、思考利用光開關(guān)還能設(shè)計(jì)出什么樣的應(yīng)用電路？