一种低功耗高精度智能测速仪，它包括功能设置选择模块、数据采集模块、显示模块、CPU处理模块，其特征是：功能设置选择模块为键盘，数据采集模块为红外对管传感器，显示模块为LM6021A液晶显示器和发光二极管，CPU处理模块为MSP430F149单片机，CPU处理模块与其它3个模块均连接，可实现高精度、低功耗的手持式设计，并可根据用户的需求设定报警速度和显示项目等功能，应用于子弹出膛速度测量，飞轮转速测量和其它需要精确测速的工业控制领域。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种精度高、功耗低的智能速度测量装置，可直接应用于子弹出膛速度测量，飞轮转速测量和其它需要精确测速的工业控制领域。
技术介绍
目前，常见的智能测速仪是由MCS-51单片机、红外发射装置、红外接收装置、键盘、显示器等构成。当被测物体首尾通过红外收发装置时产生的两个电信号，记录两个电信号的产生时间，进而用软件计算出时间差和被测物体的通过速度并进行输出显示。但是 MCS-51单片机只具有8位数据总线且内部功能结构简单，不具备捕获/比较功能的定时器， 只能采用软件计算和查询方式进行测量，使得运算速度和精度较低，而且还需要较多的外围电路配合，不利于设备的小型化和低功耗设计。
技术实现思路
为了克服现有的智能测速仪测量精度较低、功耗高的不足，满足较高的速度测量的要求精度高、使用方便、测量快速、便携、低功耗。本技术提供一种低功耗高精度的智能测速仪。该测速仪采用MSP430F149单片机的TIMER_B捕获方式测速，时间采集是基于硬件时间复制，精度大大高于软件查询测量，可以实现较高精度的速度测量，同时设备为手持式、纽扣电池供电，具有功耗低、体积小、抗干扰等优点。本技术是通过以下技术方案实现的，低功耗高精度智能测速仪主要由功能设置选择模块、数据采集模块、显示模块和CPU处理模块构成。功能设置选择模块由键盘输入电路构成，采用查询方式扫描，用以设置测速仪的工作状态、报警速度、显示状态等功能。数据采集模块由体积小、功耗低的红外对管传感器构成，纽扣电池供电，其电路由电阻、三极管和红外对管组成。当红外发射管有足够的电流通过时就会产生红外光使红外接收管导通，利用系统控制信号打开或关闭发射电路以使其保持较低的功耗。当关闭电源时，红外接收管处于断开状态，输出信号为低。在测量状态，当有被测物通过红外对管时，输出信号会产生瞬间高脉冲，利用此脉冲作为MSP430F149单片机的捕获定时器的捕获输入源，可将计数器时间复制到捕获寄存器中，完成数据的采集。显示模块由LM6021A液晶显示器和发光二极管构成，液晶显示器分为四行显示，显示捕获时间、被测物的速度等信息，如被测物速度超出设定的报警值则发光二极管闪烁。本技术的CPU处理模块特征为MSP430F149 单片机，该单片机具有捕获定时器TIMER_B，工作配置在16位连续方式下，当被测物通过两个红外对管时会产生捕获事件，计数器的值被复制到相应的捕获寄存器中，读出相应的捕获寄存器值，运算得出两次捕获事件之间的时间间隔和速度，将该速度与设定的报警值比较并输出显示。CPU处理模块是本技术的核心部件，与其它3个模块均有连接由键盘控制的功能设置选择信息和由红外对管传感器探测到的物体通过脉冲信号经端口输入 MSP430F149单片机，经过MSP430F149单片机的捕获、计算和比较后将计算的结果数据通过端口输出至LM6021A液晶显示器和发光二极管显示。本技术的有益效果是采用MSP430F149单片机作为处理器，其电池的使用寿命可以比基于一般CPU的系统延长3 5倍，可实现纽扣电池供电，且MSP430F149单片机内部集成有多个功能模块，简化了外围电路的设计，尤其是其具有捕获/比较寄存器的定时器，在测速上可实现快捷和高精度并且可以实现更多功能的扩展，本技术实现了高精度、低功耗的手持式设计，并可根据用户的需求设定报警速度和显示项目等功能。附图说明 以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的工作原理示意图。图2是红外对管传感器原理图。图3是本技术的电路板图。具体实施方式在图1中，本技术包括功能设置选择模块、数据采集模块、显示模块、CPU处理模块。由功能设置选择模块提供的功能设置选择信息和由数据采集模块探测到的物体通过脉冲信号经端口输入CPU处理模块，经过CPU处理模块的捕获、计算和比较后将计算的结果数据通过端口输出至显示模块显示。在图2中，红外对管传感器的单点测量电路由电阻R1、R2和R3、两个三极管T1、T2 和一对红外对管组成。利用系统控制信号打开或关闭发射电路以使其保持较低的功耗。在红外发射管电路处接一个电阻Rl主要是用来保护红外发射管，Rl的阻值必须适当，为300 欧姆，Rl太大无法驱动红外对管，太小起不到保护作用流过红外对管的电流过大易被烧坏。 在红外接收管电路处采用R2为2千欧姆的大阻值电阻进行连接主要是为了使三极管Τ2工作在饱和区。因此当关闭电源时，由于红外接收管处于断开状态，Τ2基极电压为高，Τ2处于导通状态，输出信号为低。当需要进行测量时，置控制信号为高电平，这时三极管Tl导通，电流通过红外发射管发射红外光，红外接收管接收到红外光则导通，这时Τ2基极电压为低，三极管截止，输出信号电平为高。当被测物瞬间挡住A点红外光，红外接收管瞬间导通，在Τ2基极产生高脉冲，输出信号则产生低脉冲，此脉冲信号作为MSP430F149单片机的捕获定时器的捕获输入源可将计数器的值复制到捕获寄存器中。采用了工作原理相同的两对红外管A和B，可将被测物经过Α、Β两点时产生的脉冲信号送入的MSP430F149单片机的捕获定时器。图3所示为本技术的电路板图，各个器件引脚连接的具体方法为键盘与MSP430F149单片机的连接MSP430F149单片机的Pl. 0接C0L0，Pl. 1接 COLl用于输出键盘列扫描码，Pl. 4接R0W0,P1. 5接ROffLPl. 6接R0W2，P1. 7接R0W3，用于键盘行扫描的输入。红外对管传感器与MSP430F149单片机的连接MSP430F149单片机的PI. 2\TA1和 PI. 3\TA2引脚与两个红外对管的输入信号相连。LM6021A液晶显示器和发光二极管与MSP430F149单片机的连接LM6021A液晶显示器电源和地与MSP430F149单片机共有，LM6021A液晶显示器的/RST-NMI接MSP430F149 单片机的/RST供系统复位备用。MSP430F149单片机的P6 口与LM6021A液晶显示器的控制信号连接，具体为P6. 3/A3接CS2提供液晶显示器的片选信号，P6. 2接AO作为液晶显示器低位地址线，P6. 1接R/W提供液晶显示器读写信号，P6. 0接E为液晶显示器使能端。 MSP430F149单片机的P4 口与液晶显示器数据相连，提供液晶显示器与控制字的字符点阵信息，具体为P4 口接DO D7。P2. 5提供液晶显示器背光源开光信号，目前系统没有启动背光。MSP430F149单片机的P2 口作为通用I/O 口分配给发光二极管控制，具体为P2. 3接 LEDl用与发光二极管Dl控制信号的输出。P2. 4接LED2用于发光二极管D2控制信号输出ο 本技术的电源、晶振连接使用两节1. 5V纽扣电池作为电源，MSP430F149的 XIN和M)UT与3 时钟晶振连接。本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种低功耗高精度智能测速仪，它包括功能设置选择模块、数据采集模块、显示模块、ＣＰＵ处理模块，其特征是：功能设置选择模块为键盘，数据采集模块为红外对管传感器，显示模块为ＬＭ６０２１Ａ液晶显示器和发光二极管，ＣＰＵ处理模块为ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机，ＣＰＵ处理模块与其它３个模块均连接。
【技术特征摘要】
1. 一种低功耗高精度智能测速仪，它包括功能设置选择模块、数据采集模块、显示模块、CPU处理模块，其特征是功能设置选择模块为键盘，数据采集模块为...
【专利技术属性】
技术研发人员：金华，金晋，
申请(专利权)人：中国人民公安大学，
类型：实用新型
国别省市：11
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