光電轉速計、光耦里程表實驗
一、實驗目的
掌握透射型光電耦合開關的實際應用，包括轉速計和里程表
二、實驗內(nèi)容
透射型光電耦合開關的轉速計設計、里程表應用
三、實驗儀器
1、光電技術創(chuàng)新綜合實驗儀 一臺
2、光電耦合實驗模塊 一塊
3、連接導線 若干
四、實驗原理
透射型光電開關形狀如圖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。當有物體擋在光電耦合開關的兩臂中間時，光信號的接收通路被阻斷，所以有物體移動時光電開關就會工作在開關狀態(tài)，起到開關控制的作用。
圖 2-1 透射型光電開關
脈沖信號經(jīng)過光電開關后，通過“0，1”信號對發(fā)光二極管的光發(fā)送信號進行調(diào)制，通過光電二極管的接收還原為“0，1”信號，實現(xiàn)了對信號的傳輸。
透射型光開關的開關特可應用到實際生活中的汽車里程表設計中。里程表用于累計、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)。在本實驗中，我們在光電轉速測量電路的基礎上，將光電耦合開關輸出的脈沖信號Fout作為里程表的輸入信號，利用單片機編程實現(xiàn)對脈沖計數(shù)、里程數(shù)轉換及顯示，電路圖如圖2-2所示。
對經(jīng)轉盤調(diào)制的脈沖進行整形，此脈沖送給單片機。
圖2-2 光耦里程表原理圖
使用單片機的計數(shù)器得到調(diào)制后的脈沖數(shù)，通過計算得到轉盤轉速和里程數(shù)，轉盤上開有6個孔，透射型光開關的輸出信號頻率為Fout、那么轉盤的轉速為speed=3.6*Fout*D*PI/6 km/h；D為轉盤直徑，PI為3.14。里程數(shù)為每秒所走里程的累加。
五、實驗注意事項
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、實驗操作中不要帶電插拔導線，應該在熟悉原理后，按照接線圖連接，檢查無誤后，方可打開電源進行實驗；
六、實驗步驟
光電轉速計、里程表實驗
1、實驗模塊上A，K，C，E與實驗箱主板上透射型光開關的A，K，C，E相連接，實驗箱主板上可調(diào)偏壓0—12V2與V1連接，GND2與V2連接，12V2、GND2分別連接實驗箱上電壓表的正負插孔。按下電源開關K3，K4調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)旋鈕使轉盤轉動起來，測量TP7點電壓和TP8點電壓。調(diào)節(jié)W4使TP9點輸出穩(wěn)定方波。（調(diào)節(jié)電壓時需從0V往上調(diào)，并且保證轉盤轉速適當不要過高）；
2、調(diào)節(jié)轉盤的轉速測量TP9的波形，觀察TP9點波形頻率的變化；
3、按下復位開關K1，觀察液晶屏上顯示的內(nèi)容，行為里程數(shù)，第二行為轉速。speed=3.6*Fout*D*PI/6；透射型光開關的輸出信號頻率為Fout，D為轉盤直徑程序里設置為1m，PI為3.14。distance為每秒所走里程數(shù)的疊加，K1開關起復位作用，按下K1速度和里程都清零；
4、改變轉盤轉速觀察液晶屏所顯示的speed和distance的變化情況。
光電耦合開關轉速計、里程表設計實驗
（1）對照單片機模塊實驗指導書，熟悉單片機及各外圍電路功能及用法，掌握單片機開發(fā)方法；
（2）參考單片機模塊實驗及光耦轉速計、里程表實驗編寫程序，設計相關電路及編寫程序實現(xiàn)里程表功能。
（3）參考單片機模塊實驗指導書，用2#連接導線將單片機模塊相應P3.4口連接到光電耦合實驗模塊的J8（經(jīng)轉盤調(diào)制整形后的頻率信號）。
（4）自行編程，實現(xiàn)對脈沖頻率的計數(shù)，將頻率值進行相關運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（詳見“單片機實驗模塊”的軟件的安裝及使用），重復光耦里程表實驗的實驗步驟，驗證光耦里程表實驗。（調(diào)試時將光電耦合模塊上的單片機拔去）
七、思考題
1、怎樣實現(xiàn)里程數(shù)的存儲和累加？
2、思考利用光開關還能設計出什么樣的應用電路？
