山东省昌邑市潍水学校 261300
摘 要：文章提出了一种基于单片机的精确计时来提高测量角度的分辨率的设计方案，以新型时分角度传感器的设计为中心，围绕单片机AT89C51来设计外围电路和程序，以光线的发射与被测物发射回来的光电信号作为计时信号用于距离的测量。
关键词：角度传感器 单片机 计时器
概述：角度测量一般是通过传感器获取转角信号，经转换成电路参数量，再通过转换电路转换成电信号输出。随着微处理器和集成电路的发展，对输出信号的处理日趋完善，功能也日益强大，可直接显示、打印、记录、储存或供给控制系统，完成测量或控制的功能。角度传感器的应用十分广泛，涉及众多的行业，如机械加工、航空航天、智能机器人等，在当今的工业技术中占有重要的一席之地。通常按工作原理来分有电位式角度传感器、电阻应变式角度传感器、光栅式角度传感器、磁栅式角度传感器、感应同步器和码盘式角度传感器等。基于光学原理的角度传感器以精度高的特点越来越受人们关注，发展也十分迅速。本文提出了一种结构简单、利用单片机精确计时来提高角度测量精度的新型时分角度传感器。
设计原理：本文研究的对象是一种角度传感器，其原理基于单片机的高精度计时的设计思想，将平面的角度测量转化为时频测量。时间与频率基准的精度是所有计量基准中最高的一种，也是复制得最精确，保持得最稳定的一个物理量。因而数字化时频测量可达到很高的准确度。此角度传感器有别于传统的角度传感器设计原理，理论上具有高精度、大范围和低成本等特点，具有很广阔的应用前景。
电路设计：根据总体的设计思路，将单片机及相关电路部分，即按键，计数开关电路，8279芯片电路、4位LED显示器电路用线连接好。
将发射与接收的电路与单片机的中断0和中断1连接，作为计时的开始与结束信号，显示部分由P1．0口与寄存器74LS164的A，B端口连接，串行输出待显示的数据。
光电传感部分电路设计：反射式光电传感器在日常生活的自动控制中有着广泛的应用。可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。这种光电传感器的基本原理是，自带一个光源和一个光接收装置，光源发出的光经过待测物体的反射被光敏元件接收，再经过相关电路的处理得到所需要的信息。相应的，光谱范围，灵敏度，抗干扰能力，输出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。
显示部分电路设计 ：
数据显示采用8279芯片连接LED数码管实现，8279作为译码驱动电路。8051的P2.7接到8279的片选端CS,最低位地址A0接到8279的C/D端，因此该接口对用户来说只有二个地址：命令口地址FF82和数据口地址FF80。图中8279外接8位共阴极LED显示器，采用编码扫描的方式，74LS138对扫描译码后通过驱动器接到显示器上。
电机的选择：在分析系统测量原理时，我们一直将电机的转速看作恒定不变。实际上各种电机在稳定运行时的情况并非如假设中的那样，这样势必影响传感器的测量精度。通过将测旋转角加速度发电机与被测轴同轴联接。在加直流励磁的情况下，其输出能直接反映出机械角加速度的变化情况原理，来进行旋转系统机械角加速度快速变化的测量，根据以上的测量原理，分别对直流电机、异步电机、同步电机、步进电机和超声波电机在同一励磁下进行空载测量。综合比较各类电机的实验结果，可以看出所测的五种电机中超声波电机的转速均匀性最佳，故采用超声波电机作为传感器中带动刻盘旋转的电机。
软件仿真：是指PC上运行仿真软件来实现对单片机的硬件模拟，指令运行和运行状态模拟，故这种仿真方法又称为软件模拟调制。他不需要硬件，简单易行。其缺点是不适合用于实时性很强的单片机系统的调试，在实时性要求不高的场合应用广泛。
仿真电路图如下：
Multisim 等许多软件都具有软件模拟仿真的功能，通过适当设置，可方便地进行硬件模拟仿真。
本文关于一种新型时分角度传感器的设计经过了多次的修改与整理，基本上完成了设计要求，由于本人能力有限，难免会有些错误，请各位老师加以指正。
参考文献
[1]吴旗 传感器与自动检测技术[M].北京，高等教育出版社，2003，27。
[2]李朝青 单片机原理接口技术[M].北京，北京航空航天大学出版社，2002，32。
[3]汪卓飞 一种高精度角度传感器的研究[J].浙江工业大学，2009，15-16。
论文作者:翟希述
论文发表刊物:《教育学文摘》2018年9月总第275期
论文发表时间:2018/8/20
标签：传感器论文; 角度论文; 测量论文; 单片机论文; 电路论文; 电机论文; 原理论文; 《教育学文摘》2018年9月总第275期论文;