基于设计论文开题报告

基于 AT89C52 的多周期同步测频技术的实现黄晓峰 上海工程技术大学高职学院,上海 200437 摘 要：论述了传统的频率测量方法的原理及误差。提出了基于 AT89C52 实现多周期同步测频的新方法。 构造了与待测信号同步的多周期闸门时间，实现了时基信号与待测信号的准同步计数，系统只用一个定时/ 计数器 T2 实现了多周期同步测频。该频率测试仪结构简单，成本较低，能够在高低频段范围内实现频率参 数的等精度测量，具有较高的测量精度和较短的系统反应时间。 关键词：频率测量；多周期同步；闸门时间；AT89C52；捕捉方式； 关键词：频率测量；多周期同步；闸门时间；AT89C52；捕捉方式；等精度测量 中图分类号： 中图分类号： 文献标识码： 文献标识码：B 文章编号： 文章编号： Realization of multi-cycle synchronization based on AT89C52 HUANG Xiao-Feng Vocational Technical College, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai, 200437 Abstract：The traditional frequency measuring principles and the errors are introduced. The new way of ： multi-cycle synchronization based on 89C52 is presented. By structuring multi-cycle gate time synchronistically with the frequency signal, the system use only T2 to acquire under synchronous time base with the frequency signal, and realize the new method of multi-cycle synchronization frequency measuring .With the characteristics of a simple structure ,low cost, high accuracy and short measuring time, this frequency meter can realize equal precision measurement from high frequency to low frequency . Keyword：frequency measurement; multi-cycle synchronization; gate time;AT89C52; capture function；equal ： precision measurement 0 引言 频率作为一种最基本的物理量，是电子测量技术中最重要的被测量之一。本文详细论 述了传统频率测量方法及原理， 并对各种方法的测量误差进行了分析。 为保证频率测量精度 和兼顾测量反应时间， 采用多周期同步测频技术， 设计了以 AT89C52 单片机为核心的频率参 数测试仪， 由于充分利用 AT89C52 片内定时器/计数器 T2 所特有的捕捉功能， 使得该频率参 数测试仪的软硬件结构简单， 实现了对高低频段频率参数的等精度测量， 具有较高的测量精 度和较短的系统反应时间。 1 传统测频方法及其误差分析 频率测量的方法主要有 M 法、T 法以及 M/T 法 [1] 。M 法的基本测频原理是在选定的 闸门时间 T 内对被测脉冲信号进行计数，根据计数值 N x 和闸门时间 T 求得所测脉冲信号的 频率。在 M 法中，由于闸门时间 T 由标准频率源决定，而单片机的标准频率源是由晶振频 率分频后获得， 因而保证了闸门时间 T 的精确性。 但由于闸门的启闭与待测计数脉冲不同步， 闸 门开 通时间 通常 不是待 测信 号周期 的整数 倍， 存在 待测脉 冲信号 的计 数量 化误差 ?N x = ±1 。由 M 法的测频原理可知，待测信号频率 1 fx = Nx N ? f0 = x N0 T （1） 设待测脉冲频率的准确值为 f xd ， 由于单片机测频系统中的标准频率源通常是由晶振产 生的频率信号分频后得到的， 而晶振的稳定性很高， 只要按测量精度要求选择合适的晶振后， 由标准频率源的不稳定性所造成的测频误差就可以被忽略掉 （文中的误差分析均是在忽略标 准频率源的不稳定性下做出的） 。设 δ Mx 为测量的相对误差 δM x = f xd = 得 δ Mx = f xd ? f x f xd （2） N x + ?N x T = ?N x N x + ?N x ≤ (3) f xd ? f x f xd 1 Nx (4) 由式(4)知， 当待测脉冲信号频率较高时， 在闸门时间 T 内被测信号脉冲的计数值 N x 较 大， δ Mx 很小，M 法能够达到较高的测量精度；而当待测脉冲信号频率较低时，在闸门时间 T 内 N x 较小， δ Mx 很大，测频精度降低。例如，被测信号的频率为 100HZ，则在 1S 内的相对误差 δ M x =1％。 而当待测脉冲信号的频率为 10HZ， f x 在 T =1S 内的相对误差 δ M x =10％。 则 虽然可以通过增大闸门时间 T 来提高测量精度，但闸门时间 T 过长将使系统的测量时间过 长，无法满足实时性的要求。 T 法的基本原理是在待测脉冲的一个周期内对标准频率信号进行计数，根据计数值 N 0 和标准信号的频率 f 0 求得待测脉冲信号的频率。在 T 法中，由于闸门时间 T 由待测脉冲信 号决定，不存在待测脉冲信号计数的量化误差 ?N x 。但由于闸门的启闭与标准频率源不同 步，故存在对标准频率源信号的计数量化误差 ?N 0 = ±1 。由 T 法的测频原理可知，待测信 号频率 f x = 1 N 0T0 = f 0 N 0 其中 T0 为标准频率源信号的周期。同理，可得 (5) δ Tx = f xd ? f x f0 f = ? 0 N 0 + ?N 0 N 0 f xd f0 N 0 + ?N 0 (6) 2 = ?N 0 N 0 ≤ 1 N 0 由于闸门时间 T 是待测脉冲信号周期的整数倍， 当待测脉冲频率较低时， 闸门时间 T 较 长，对标准频率源的计数值 N 0 较大，测量精度高；而当待测脉冲频率较高时，闸门时间 T 过短，甚至与标准频率源信号周期相近，故高频测量时 T 法存在严重的测量误差。 理论分析表明， 无论采取何种补偿措施， 都无法同时消除对待测脉冲和标准信号的计数 量化误差。将 M 法和 T 法结合起来就是 M/T 法，M/T 法结合了 M 法和 T 法各自的优点，在被 测信号频率较高时采用 M 法，频率较低时采用 T 法，这样在高、低频信号测量中都能获得较 高的精度。但由于在 M 法中， ?N x 随着被测信号频率的降低而增大，在 T 法中 ?N 0 随着被 测信号频率的增大而增大， 因此必存在 M 法和 T 法的分界点， 在该点高低频测量的相对误差 相等且达到最大，即 δ max = δ M x = δ T x 。我们将该点的频率称为中界频率 f C ，由式(1)知 N x = f x ? T ，由式(5)得 N 0 = f 0 f x ，则中界频率 f C = f 0 T 。虽然 M/T 法能够在两端获 得高精度，但在中界频率处的误差却总是最大的。本系统采用多周期同步测频原理，利用 AT89C52 片内定时器/计数器 T2 所特有的捕捉方式，实现对信号频率、周期、脉宽以及占空 比的测量。 2 多周期同步测频原理及其误差分析 多周期同步测频技术的基本原理是在待测脉冲的 m 个周期内同时对对待测脉冲和标准 信号计数， 根据待测脉冲的计数值 N x 和标准信号的计数值 N 0 求得被测信号的频率 [2,3] 。 由 于闸门时间 T 为待测脉冲的 m 个周期即闸门时间与待测脉冲同步，从而消除了待测脉冲的 计数量化误差 ?N x 。但由于闸门的启闭与标准信号不同步，故仍存在对标准信号的计数量 化误差 ?N 0 = ±1 。设两个计数器在闸门时间 T 内同时对待测脉冲和标准信号的计数值分别 为 N x 和 N 0 ，则待测信号频率 fx = Nx T f0 = N0 T 消去闸门时间 T ，得 f x = N x ? f 0 N 0 (7) (8) (9) 同理，相对误差 δ = f xd ? f x f xd f0 f ?N ? Nx ? 0 x N + ?N 0 N0 = 0 f0 ? Nx N 0 + ?N 0 (10) = ?N 0 N 0 ≤ 1 N 0 = 1 f 0T 3 由式(10)知， δ 只与标准频率源的频率 f 0 和闸门时间 T 有关，与待测脉冲的频率 f x 无 关，实现了整个测量频段内的等精度测量，使测量精度大大提高。对于标准信号的计数量化 误差 ?N 0 ，虽然可以通过提高标准频率源的频率 f 0 和加大闸门宽度 T 来减小，但需要考虑 标准频率源工作频率的限制，以及加大闸门宽度 T 所带来的系统测量时间的增加。 3 基于 AT89C52 的多周期同步测频技术的实现 AT89C52 片内有 1 个 16 位的定时/计数器 T2，T2 除具备和定时/计数器 T0、T1 相同的 功能外，还具有捕捉方式、16 位自动重装等功能 [4,5] 。所谓捕捉功能就是当 T2 的外部输入 端 T2EX()的输入电平发生负跳变时,就会把 TH2 和 TL2 的内容同时记录到特殊功能寄存 器 RCAP2H 和 RCAP2L 中，并将外部中断标志 EXF2 置位，向 CPU 发出中断申请信号。T2 的 捕捉功能避免了 CPU 在读计数值的高字节时， 低字节还在变化所引起的读数误差， 更重要的 是，T2EX()上输入电平连续两次负跳变的计数差值,就是外部输入脉冲的周期。 依据多周期同步测频技术的原理，将 AT89C52 的定时/计数器 T2 设置为定时器捕捉工 作方式，闸门时间 T 为 m 个待测脉冲周期，被测信号经放大、整形、分频后送入 T2 的外部 输入端 T2EX()，在待测信号产生第一次负跳变时，TH2 和 TL2 中的内容（即时基脉冲计 数值）被同时捕捉至特殊功能寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L，并在 T2 外部中断服务程序中记录 待测信号下降沿的数目， 以此实现闸门开启及待测脉冲及和时基脉冲的同时计数， 闸门时间 到时（即 T2 的外部输入端 T2EX 检测到第 m + 1 个待测脉冲下降沿） ，一次测量过程结束。 在此过程中， 当外部待测脉冲的下降沿到来或定时器 T2 产生对时基脉冲的计数溢出时， T2 外部中断标志 EXF2 或 T2 溢出标志 TF2 置位，并向 CPU 发出中断申请信号。CPU 相应中 断后，在 T2 中断服务程序中通过软件判断是 EXF2 还是 TF2 产生的中断，并进行相应的处 理，是 EXF2 产生的中断就记录下待测脉冲下降沿的数目，若是 TF2 就记录下 T2 对时基脉 冲的溢出次数。待测频率具体的计算如下： 设闸门时间 T 内共产生了 m + 1 次 T2 外部中断（ m 个待测脉冲）及 N 次 T2 溢出中断， 且设第一个待测脉冲的下降沿到来时 T2 对时基的计数值为 l1 ， m + 1 个待测脉冲的下降沿 第 到来时 T2 对时基的计数值为 l2 ，则 T2 对时基的计数过程如下（包括 N 次 T2 溢出中断） 。 l1 L65535 → 0L65535 → 0L65535 → 0LLL0L65535 → 0Ll2 则闸门时间 T = ( l2 ? l1 + 65536 × N ) × T0 = mTx 其中 T0 为单片机时基信号周期， Tx 为待测脉冲信号周期，故被测信号频率为 fx = k ( l2 ? l1 + 65536 × N ) × mT0 （11） 其中 k 为可编程分频器相应的分频数 4 4 系统的软硬件设计 本系统采用多周期同 步 测 频 原 理 [3] ， 以 盘 AT89C52 单片机为核心， 显 利用其片内定时器/计数 示 器 T2 所特有的捕捉功能， 器 XTAL2 利用定时器 T2 的捕捉功 复位电路 RESET VSS 能及外部中断，软硬件结 GND 合完成待测信号与闸门信 图1 系统硬件组成框图 号的同步，以及待测信号 与时基信号的同时刻计数，使用一个定时器/计数器 T2 实现多周期同步测频技术，使得频率 测试仪的软硬件结构简单易于实现。系统硬件组成框图如图 1 所示，主要由放大限幅电路、 波形转换与整形电路、可编程分频器电路、单片机最小应用系统及键盘显示器电路组成。输 入的正弦波、 三角波等各种形式的小信号电压经放大限幅后， 通过波形转换电路转换为方波 信号，再利用 7414 整形为 TTL 电平信号，利用可编程分频器来扩展频率测量范围的上限， 这样将经过了放大、整形、分频后的待测脉冲送入单片机最小应用系统的 （T2 的外部 输入端 T2EX） ，通过键盘显示器电路来实现被测频率参数（频率、周期、脉宽和占空比） 的选择与动态显示。 放 大 被测信号 与 限 幅 波 形 变 换 整 形 可 编 程 待测脉冲 分 频 器 +5V VCC XTAL1 键 软件采用自顶向下的模块化设计方法 [6] ，将 T2中断服务程序流程图 N 各个功能分成独立的模块，由系统的监控程序统 一管理执行。整个系统由初始化模块、键输入模 块(用于测量参数的选择)、信号频率测量模块、 数据处理模块、数据显示模块等组成。上电后， 首先进入系统初始化模块，在初始化子程序中完 成对定时/计数器 T2 的定时器及捕捉方式的设置， 并启动 T2。 频率测量模块由 T2 中断服务程序完成， 当外 部待测脉冲的下降沿到来或定时器 T2 产生对时基 脉冲的计数溢出时，T2 向 CPU 发出中断申请。 CPU 响应中断后， 通过软件判断是 EXF2 还使 TF2 产生的中断，并进行相应处理。T2 中断服务程序 流程图如图 2 所示。 5 结束语 本文讨论了传统频率测量方法的原理及误 差。在此基础上，对多周期同步测频技术的原理 及其误差进行了详细分析。由于多周期同步测频 技术的测量精度与被测信号的频率无关，实现了 整个测量频段内的等精度测量，消除了 M 法中对 T2外部中断？ Y T2外中断次数加1 T2溢出中断 次数加1 Y 第1个外部 脉冲下降沿？ N 第m+1个外部 脉冲下降沿？ 捕捉寄存器 内容送时基 计数单元1 Y 捕捉寄存器内容 送时基计数单元2 存外中断次数 外中断次数清零 存T2溢出次数 溢出次数清零 清TF2中断 标志 清EXF2中断标志 中断返回 图2 T2中断服务程序流程图 5 被测脉冲信号的计数量化误差 ?N x = ±1 ， 克服了 M/T 法中高低频两端精度高而中界频率附 近测量误差最大的缺陷。 本文提出了基于 AT89C52 实现多周期同步测频方法， 利用 T2 的捕 捉功能和外部中断产生与待测信号同步的闸门时间，通过 T2 的定时功能实现了时基信号与 待测信号的同步计数，使得系统只用一个定时器/计数器 T2 就实现了多周期同步测频技术， 该系统软硬件结构简单，具有较高的测量精度和较短的系统反应时间。 参考文献： 参考文献： [1] 尹克荣.智能仪表中的频率测量方法[J].长沙电力学院学报,2002, 17(1):74-76 [2] 章军,张平,于刚.多周期同步测频测量精度的提高[J].电测与仪表,2003,40(6):16-18 [3] 王连符.测频系统测量误差分析及其应用[J].中国科技信息,2005,(18A):94-94 [4] 李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2001 [5] 李群芳 黄建.单片微型计算机与接口技术[M].北京：电子工业出版社,2002 [6] 孙传友,孙晓斌,汉泽西等，测控系统原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002 作者简介: 作者简介: 黄晓峰(1969-),男,甘肃省甘谷县人,副教授,硕士,研究方向为检测技术及智能仪器仪表、计算机控制。 E-mail: 电话： 6 基于 MCS_51单片机的直流电机转速测控系统设计摘要： 给出了一种基于89C51单片机以及 PWM 控制思想的高精度、高稳定、多任务直流电机转速测控系 统的硬件组成及关键单元设计方法。实验结果表明该系统能实时、有效地对直流电机转速进行监测与控制， 而且输出转速精度高、稳定性好。 0 引言 目前使用的电机模拟控制电路都比较复杂，测量范围与精度不能兼顾， 且采样时间较长， 难以测得 瞬时转速。本文介绍的电机控制系统利用 PWM 控制原理， 同时结合霍尔传感器来采集电机转速， 并经 单片机检测后在显示器上显示出转速值， 而单片机则根据传感器输出的脉冲信号来分析转速的过程量， 并 超限自动报警。本系统同时设置有按键操作仪表， 可用于调节电机的转速。 1 系统方案的制定 直流电机控制系统主要是以 C8051单片机为核心组成的控制系统， 本系统中的电机转速与电机两端的 电压成比例， 而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比， 因此， 由 MCU 内部的可编程计数器阵列 输出 PWM 波， 以调整电机两端电压与控制波形的占空比， 从而实现调速。本系统通过霍尔传感器来实 现对直流电机转速的实时监测。系统的设计任务包括硬件和软件两大部分，其中硬件设计包括方案选定、 电路原理图设计、PCB 绘制、线路调试； 软件设计包括内存空间的分配， 直流电机控制应用程序模块的 设计， 程序调试、软件仿真等。 2 硬件设计 C8051是完全集成的混合信号系统级 MCU 芯片， 具有64个数字 I/O 引脚， 片内含有 VDD 监视器、 看门狗定时器和时钟振荡器， 是真正能独立工作的片上系统， 并能快捷准确地完成信号采集和调节。同 时也方便软件编程、干扰防制、以及前向通道的结构优化。 本单片机控制系统与外部连接可实时接收到外部信号， 以进行对外部设备的控制， 这种闭环系统可 以较准确的实现设计要求， 从而制定出一个合理的方案， 图1所示是电机测控系统框图。 图1 电机测控系统框图。 本系统先由单片机发出控制信号给驱动电机， 同时通过传感器检测电机的转速信号并传送给单片机， 单片机再通过软件将测速信号与给定转速进行比较， 从而决定电机转速， 同时将当前电机转速值送 LED 显示。此外， 也可以通过设置键盘来设定电机转速。系统中的转速检测装置由霍尔传感器组成， 并通过 A/D 转换将转速转换为电压信号， 再以脉冲形式传给单片机。这种设计方法具有频率响应高(响应频率达 20 kHz 以上)、输出幅值不变、抗电磁干扰能力强等特点。其中霍尔传感器输入为脉冲信号， 十分容易与 微处理器相连接， 也便于实现信号的分析处理。单片机的 T0口可对该脉冲信号进行计数。 设计时， 可通过单片机的 ～ 五个接口来完成键盘的输入， 口可完成鸣叫和报警， 接电机， ～接显示器的位选， P0口为显示器段选码， 其硬件连接电路如图2所示。 图2 硬件连接电路图。 本系统的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)原理是： 脉冲宽度调制波由一列占空比不同的矩形脉 冲构成， 其占空比与信号的瞬时采样值成比例。该系统由一个比较器和一个周期为 Ts 的锯齿波发生器组 成。脉冲信号如果大于锯齿波信号， 比较器输出正常数 A， 否则输出0。图3所示为脉冲宽度调制系统的 调制原理和波形图。 图3 脉宽调制过程。 设样本 τk 为均匀脉冲信号， 它的第 k 个矩形脉冲可以表示为： 其中， x {t} 是离散化信号； Ts 是采样周期，τ0是未调制宽度， m 是调制指数。现假设脉冲幅度为 A， 中心在 t=kTs 处， τk 在相邻脉冲间变化缓慢， 那么， 其 Xp (t) 可表示为： 其中， 为电机角速度，结合式(2) 可见， 脉冲宽度信号可由信 号 x (t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当 τ0<<> 因此， 脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。C8051单片机有2个12位的电压方式 DAC， 每个 DAC 的输出摆幅为0 V~VREF， 对应的输入码范围是0x000~0xFFF。通过交叉开关配置可将 CEX0~CEX4 配置到 P2 端口， 这样， 改变 PWM 的占空比就可以调整电机速度。 LED 显示采用动态扫描方式， 并用单片机 I/O 接口扩展输出， 再由三极管驱动各显示器的位选端并 放大电流。独立式按键采用查询方式， 按键输入均采用低有效， 上拉电阻可用于保证在按键断开使其 I/O 口为高电平。单片机的 I/O ()引脚所扩展的5个按键分别定义为： 设置、启动、移位、开始、＋1 功能。硬件电路确定以后， 电机转速控制的主要功能将依赖于软件来实现。 3 软件设计 本系统的软件程序的设计可分为5个步骤： 分别是综合分析并确定算法； 设计程序流程图；合理选择和分配内存单元以及工作寄存器； 编写程 序； 上机调试运行程序。 应用软件的设计可采用模块化结构设计， 其优点是每个模块的程序结构相对简单， 且任务明确， 易 于编写、调试和修改； 其次是程序可读性好， 对程序的修改可局部进行， 而其他部分可以保持不变， 这 样便于功能扩充和版本升级； 另外， 对于使用频繁的子程序， 可以建立子程序库， 以便于多个模块调 用； 最后是便于分工合作， 多个程序员可同时进行程序的编写和调试工作， 故可加快软件研制进度。 本程序采用8051单片机的 C 语言编程来实现。 在系统的程序设计中， 可采用模块化编程实现。 整个软件由主程序模块、转速测量模块、时钟模块、数据通信模块、动态显示模块等组成。各模块均 采用结构化程序设计思想设计， 因而具有较强的通用性； 而采用模块化程序结构则可使软件易于调试、 维护和移植。 系统软件可根据硬件电路的功能与 AT89C51各管脚的连接情况对软件进行设计。以便明确各引脚所要 完成的功能， 从而方便进行程序设计和内存地址的分配， 最终完成程序模块化设计。 本系统为直流电机测控系统。根据系统性能要求， 除复位电路外， 还应该设置一些功能键： 包括启动键、设置键、确定键、移位键、加1键等。由于本系统中的单片机还有闲置的 I/O 口线，而系 统要求所设置的按键数量也不多， 因此， 可以采用独立式按键结构。 根据直流电机控制系统的结构， 该电机转速控制系统为一简单的应用系统， 可以采用顺序的设计方 法。这种设计由主程序和若干个中断服务程序构成， 整个电机转速测控系统可分成六大模块， 每个模块 完成一定的功能。图4所示是根据电路图确定的程序设计模块图。 图4 直流电机控制软件设计模块图。 其中主程序模块主要设置主程序的起始地址、中断服务程序的起始地址、有关内存单元及相关部件的 初始化和一些子程序调用等。其主程序流程图如图5所示。 图5 主程序流程图。 对于定时器 T1 (1s) 子程序的设计，其实在单片机中，定时功能既可以由硬件(定时/计数器) 实现，也 可以通过软件定时程序来实现。软件延时程序要占用 CPU 的时间， 因而会降低 CPU 的利用率。而硬件定 时则通过单片机内的定时器来定时， 而且， 定时器启动以后可与 CPU 并行工作， 故不占用 CPU 的时间， 从而可使 CPU 具有较高的工作效率。 本系统采用硬件定时和软件定时并用的方式， 即用 T1溢出中断功能来实现10 ms 定时， 而通过软件 延时程序实现1 ms 定时。其中 T1定时器中断服务程序的功能主要实现转速值的读入、检测与缓存处理。 对于定时器 T1的计数初值计算， 由于本系统采用的是6 MHz 的时钟频率， 所以， 一个机器周期时 间是2 ?s。这样， 根据 T1定时器产生500 ?s 的定时， 便可以计算出计数初值。 本文设计的转速测控系统的工作方式寄存器 TMOD=00010000B， T1定时器以工作方式2来完成定时。 4 程序调试 程序调试可在伟福仿真软件上进行编制， 该软件支持脱机运行， 纯软件环境可模拟单步、跟踪、全 速、 断点； 源文件仿真、 汇编等， 并可支持多文件混合编程。 仿真调试后的目标程序可以固化到 EPROM， 然后用专门的程序烧写器对89C51单片机进行程序烧写。 5 结束语 本设计采用 C51进行编程， 程序占用存储器单元少， 执行速度快， 并能够准确掌握执行时间， 实 现精细控制。同时由于采用89C51为 CPU，并利用噪声抵抗能力较强的 PWM 控制技术、串行口扩展显示 器接口和 I/O 口扩展键盘， 因而可省去片外 RAM， 而且体积小， 功能全， 小巧灵活，操作方便， 又 可安装在工作现场单独工作。因而具有较大的实用价值和良好的应用前景。

1.毕业设计开题报告

随着信息技术迅猛发展，计算机的更新换代越来越快，一些“不起眼”的计算机外设也得到了很好的发展，如现在很热的光电鼠标就是一个很好的例子，它的核心是一个光电式传感器，光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，它可以用于检测能转换成光电变化的其它非电量，如零件直径，表面粗糙度，应变力，位移，振动，速度，加速度，以及物体的形状，工作状态的识别等，也可用于检测直接引起光电变化的非电量，如光强，光照度，辐射测温，气体成分分析等。光电式传感器具有非接触响应快，性能可靠等特点（当然用它做成的光电鼠标也具有这些特点）。

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器及其特殊性能再很多场合得到了广泛的应用。而且应用光电传感器设计出的产品比普通产品更有可靠的灵活性和方便性。所以本可以在研究光电鼠标工作原理的基础上讨论光电传感器在实际当中的应用很有必要。

2、研究现状

鼠标自从诞生到今天，已经有38个年头了，这38年来，鼠标无论在性能还是工作原理上都有了许多变化。“mouse”换代发展反映了计算机技术的普及和应用电子技术的突飞猛进。同时也证明了一个结论：原创+科技进步=产品的生命。

曾经获得计算机界最权威的“图灵奖”的道格拉斯？恩格尔巴特（DouglasEnglebart）博士于1968年12月9日在IEEE会议上展示了世界上第一个鼠标。如图所示：一个木质的小盒子，盒子下面有两个互相垂直的轮子，每个轮子带动一个机械变阻器获得X、Y轴上的位移，在盒子的上面则有一个按钮开关提供连通信号。鼠标的这款鼻祖与今天的鼠标结构大不相同，甚至还需要外置电源给他供电才能正常工作。然而他却引领了一个科技领域的几次革命，带给计算机工作者一次次的欢欣鼓舞。

1983年苹果公司受到仙童公司STAR计算机的启发，在当年推出的Iisa电脑上第一次使用了鼠标作为GUI（Graphicaluserinterface）界面操作工具。这款电脑虽然不成功，但它为转年推出的Macintosh以及MACOS操作系统提供了经验，鼠标的黄金年代来临了。这个时候的鼠标还是老式的机械式鼠标，但是对于最初的产品已经有了新的改良，鼠标球取代了不灵活的单滚球，单键设计被更加灵活的双键/三键所取代，可供电的标准RS232串行口设计取代了早期的独立接口，现代鼠标的基本结构已经成型。1982年罗技公司发明的世界第一款光机鼠标，光机结构是鼠标发展的发明。也就是这个时候现在鼠标的结构设计基本成熟，光机鼠标统治了鼠标市场达2019年之久。

1984年罗技的第一款无线鼠标研制成功，那时候还依靠红外线作为信号的载体。虽然说这款产品由于性能方面的诸多问题而告失败，但是罗技在无线方面的创新也给后来的产品带来了发展的潜能。

1996年由微软发明的鼠标滚轮是鼠标发展十分重大的发明，今天滚轮已经成为鼠标的标配之一。现在流行的滚轮设计一般包括两种，一是机械式滚轮，也就是用滚轮来带动一个机械电位器以获得信息，微软的很多鼠标都是采用这种结构。它的优点就是滚动比较精准，但是机械结构存在磨损问题。

2.毕业设计开题报告

一、本课题研究现状、研究目及意义

1研究现状：

目前，国内对水果分级装备的研究起步较晚，商品化的水果品质检测分级设备比较少；但是，随着机器视觉技术的发展，有越来越多的学者开始对苹果、柑橘、黄桃等水果的品质特征进行研究，并研制了部分水果检测分级装备。由于国内相关技术的不成熟，现有的检测分级装置检测研究对象多为苹果、芒果、猕猴桃、柑橘等小型水果，而目前针对哈密瓜的分级研究基本上处在理论层面，还没有应用到实际生产中，仍需要进行继续深入的研究。目前，哈密瓜的市场需求量在逐年增加，因此迫切需要一种针对哈密瓜大小分级的设备及技术解决当前的问题。

2研究目的与意义：

哈密瓜是新疆地区的名优特产，素有“瓜中”的美称，含糖量高，奇香袭人，不仅香甜可口，而且营养成分十分丰富，被誉为“水果皇后”.然而，目前哈密瓜采摘后的检测方式主要采用人工分拣方法，效率低下，随意性大，往往带有人的主观因素，造成分选不规范，分选精度低；同时分拣时间长，水果腐烂变质及客户等待时间较长等问题突出，造成资源和时间的双重浪费，致使经济效益下降，最终影响了哈密瓜在市场上的竞争力。因此，对哈密瓜进行自动化分级显得尤为重要。

本研究针对目前新疆哈密瓜主要依靠人工在田间地头进行分级的现状，设计了一种翻转式哈密瓜分级装置。

二、本课题研究内容

1总体设计

总体结构

本装置包括机架、进料口、卸料口、传送系统、承载水果装置、控制系统和分级执行装置。传送系统包含电动机、同步皮带、主动链轮、从动链轮和链条输送带；控制系统包含对射式激光传感器、传感器支撑架、三菱PLC和PLC支撑架；分级执行装置包含分级执行装置支撑架、支撑轴、调速电机、凸轮和棘轮。

工作原理

工作时，电动机带动传送系统工作，传送系统带动承载水果装置工作，哈密瓜由进料口进入承载水果装置。当承载水果装置通过对射式激光传感器区域时，哈密瓜触发对射式激光传感器，按照所触发的对射式激光传感器的对数将哈密瓜分为大、中、小3个等级；对射式激光传感器将信号传给三菱PLC,通过预先设置好的程序使三菱PLC控制相应的调速电机转动，调速电机控制凸轮转动；凸轮通过转动使相应的水果托盘翻转，进而使哈密瓜进入相应的卸料口，实现哈密瓜的分级；拉伸弹簧拉动水果托盘回到初始位置，凸轮继续转动至初始位置后通过与棘轮作用停止转动，等待下一次转动。

2哈密瓜承载装置设计

材料与方法

本次试验材料选用品种为“金皇后（欣源蜜6号）”的成熟哈密瓜样本，样本个数为100个，产地为新疆兵团农六师103团哈密瓜种植基地。根据当地瓜农的经验和哈密瓜的全生育期（85~110天左右），在哈密瓜成熟期对此种哈密瓜进行两批次采收，每次均采收50个，且采收时间间隔不能超过3天，共得到100组有效试验数据。

水果托盘曲线确定

通过对哈密瓜球度的计算，可以看出“金皇后（欣源蜜6号）”品种哈密瓜形状规则，接近于球形，因此需要设计一种类球形的水果托盘。选取哈密瓜理论平均纵径做为椭圆的长轴r1,哈密瓜理论平均横径做为椭圆的短轴r2,并选定用于设计水果托盘的曲线。

承载水果装置设计

承载水果装置由转动轴、减震弹簧、水果托盘支撑座、水果托盘缓冲垫、装置支撑座、拉伸弹簧和水果托盘组成。其中，装置支撑座与链条长销轴相联，减震弹簧固定在水果托盘支撑座和装置支撑座之间；水果托盘通过转动轴与水果托盘支撑座联接，其缓冲垫固定在水果托盘支撑座上，拉伸弹簧用于联接水果托盘和水果托盘支撑座。承载水果装置是哈密瓜分级装置中的关键部件，该装置中水果托盘的主要作用是实现哈密瓜承载传送和翻转；减震弹簧和水果托盘缓冲垫主要作用是当哈密瓜由进料口传送至水果托盘时实现减震和缓冲，避免哈密瓜出现损伤；拉伸弹簧的主要作用是当水果托盘翻转后将水果托盘拉回原位置。

3分级系统设计

分级执行装置设计

分级执行装置由凸轮、棘轮、支撑轴和调速电机组成。其中，支撑轴固定在分级执行装置支撑架上，棘轮固定在支撑轴上，凸轮绕支撑轴转动。通过固定在分级执行装置支撑架上的调速电机

带动凸轮绕支撑轴转动，凸轮在转动过程中通过与水果托盘作用，驱动水果托盘翻转，进而使哈密瓜翻转并实现哈密瓜的分级；凸轮每次工作后都回到初始位置，通过与棘轮的作用实现凸轮静止。

分级控制系统工作原理

分级控制系统由多对对射式光电传感器、三菱PLC和调速电机组成。首先，通过试验获取哈密瓜相关数据建立哈密瓜质量-纵径数学模型，根据所建立的数学模型确定对射式光电传感器的安装位置，并确定哈密瓜经过传感器时触发传感器个数与哈密瓜质

量的关系；然后，PLC通过获取传感器被触发个数的信息间接获取哈密瓜的等级信息，并根据间接获取的哈密瓜等级信息控制相应的调速电机转动；调速电机控制凸轮旋转并驱动水果托盘翻转，最后完成哈密瓜的分级。

三、实施方案

1哈密瓜表面清理及编号。对所采收的哈密瓜使用干毛巾进行表面清洗，用小刀切除果梗，并对哈密瓜进行编号，将编号为1~100的记号纸贴在哈密瓜果梗处。

2哈密瓜外形尺寸测量。对已经编号的哈密瓜样本，使用高度划线游标卡尺测量哈密瓜样本纵向长轴的长度a、横向短轴的两个长度b和c.其中，短轴的两个长度b、c测量方式是短轴处相互垂直的两个位置进行测量，通过公式（1）求出哈密瓜的球度.在测量哈密瓜纵径时需要人工将哈密瓜竖立，由于竖立过程人工参与，可能存在一定的偏差，故此处均采取多次测量取平均值的方法。每个哈密瓜样本的尺寸数据测量3次并详细记录每次所测量的数据，将每个哈密瓜样本的3组试验数据取平均值作为哈密瓜的尺寸数据，并最终以100个哈密瓜的平均横纵经值做为哈密瓜的理论横纵经值。

四、进度安排

第1-4周实习调研、收集资料。

第5周完成开题报告。

第6-7周完成总体方案设计。

第8-11周完成机械结构、驱动系统、控制系统设计计算。

第12-15周绘制装配机总装配图、零件图；并绘制驱动系统原理图、控制系统原理图。

第16周整理文档图纸完成毕业设计说明书。

第17周校对所有设计内容参加毕业设计论文答辩。

五、已查阅主要参考文献

3.毕业设计开题报告

随着企业信息化和网络技术的迅猛发展，越来越多的企事业单位都建立了自己的信息系统。由于这些信息系统在不同阶段不同环境下开发，而且大都建立在面向各自部门内部业务处理的基础之上，因此每个系统有各自的运行环境和数据存储方式。同时在信息组织上面，往往各个部门之间又存在交叉信息。而这些交叉信息的组织无疑导致了大量的重复劳动；甚至，由于获取信息的渠道、时间等的差异，而导致表征相同信息的数据出现歧义，无法确定信息的正确版本。为了更好地实现资源共享，提高资源管理效率，迫切需要建立1个公共的集成环境，对用户提供统1和透明的访问界面。

在打破各信息系统间的彼此封闭，实现数据交换和共享的努力中，往往会遇到以下这些问题：

（1）数据库建立的时候没有考虑到数据共享的问题。

（2）不同的数据库采用了不同的DBMS，甚至是不同的操作系统。

（3）不同数据库中表征相同信息的表或表征相同属性的字段可能命名各异。

（4）各数据库可能不在同1个网络中。

为解决上述数据共享问题，我们在此提出在统1安全框架下，面向各自信息描述、分布式异构数据环境下数据集成的概念。通过数据的标准化，相关分布式异构数据源得以共享数据资源，并保持实时同步更新。

在数据集成环境下，当某个数据源数据有变动时，必须把数据变动信息及时传递给相关目标数据源。这就需要为每个数据源分别建立1个叫数据源伺服器的组件来实现异构数据源间的同步通信。具体来说数据源伺服器负责异构数据差异监控信息的保存、异构数据源同步客户端用户的信息维护、实时安全的更新信息的主动式同步分发，以及接收更新信息后向本地数据源的数据同步。可见数据源伺服器在异构数据集成中是必不可少的，这正是设计研究它的意义所在。

2、国内外同类设计的概况综述

数据集成是指1种中间件（Middle-Ware或Mediator），它屏蔽了各种异构数据间的差异，提供1个访问异构数据的统1接口。能够使应用程序以统1的方式访问各种分布的、结构各异的数据源，就如同访问单1数据源1样。并能为数据和内容源提供实时的读和写，能变换这些数据以进行商业分析和数据交换。

集成平台与集成框架技术是在20世纪80年代末90年代初，随着企业信息集成与系统集成复杂度的提高，采用常规的集成方法已难以适应集成的要求，于是作为先进的应用集成工具，集成平台与集成框架技术就应运而生。

目前常用的数据集成方法有：联邦系统、数据仓库和Mediated系统。

（1）联邦系统

将所有数据源统1到1个单1的集成系统中。该方法比较简单，集成系统有统1的模式，不用考虑分布数据的转化和统1。但是，构造这样的集成系统需要很长的开发时间，要求高性能的主机设备，实现代价较高。

（2）数据仓库（DataWarehouse）

将所有数据源的数据都抽取出来进行预处理，合成1个全局模式，并存储在单1的数据仓库中供用户查询。数据仓库支持对历史数据的访问，用户也可以通过数据仓库提供的统1数据接口进行决策支持的查询。这种方法查询处理性能高，但数据可能缺乏时效性，并且创造数据仓库比较费时费力（数据仓库中的数据在存储之前必须经过1定的筛选处理）。

（3）Mediated系统

通过提供所有异构数据源的虚拟试图来完成数据集成，集成的数据源可以是数据库、遗产系统和Web数据源等。系统提供用户1个全局模式，用户的操作只针对该模式，不必关心数据源的位置、模式和访问方法。虚拟数据库不存储任何自己的数据，而是将用户的查询翻译成1个或多个对数据源的查询，然后中介器（Mediation）对各个数据源的查询结果进行综合处理，将结果返回给用户。该方法并不将各数据源的数据集中存放，而是通过中介器/包装器（Mediation/Wrapper）体系结构满足上层的集成应用需求。Mediation/Wrapper方法解决了数据更新的问题从而弥补了数据仓库方法的不足。但是，由于针对各个数据源的包装器（Wrapper）要分别建立，因此异构数据源的Wrapper建立问题又给人们提出了新的挑战。

通过对以上数据集成方法的分析比较，Mediated系统性价比高，时效性强，是较合理的集成方法。随着组件技术的发展，还可将组件技术应用到数据集成中。WebServices是1个崭新的分布式计算模型，利用XML、SOAP、UDDI、WSDL和WSFL等标准构造1个松耦合的分布式计算环境，实现各个异构平台的通讯和数据共享。

在此背景下，本文提出的异构数据集成框架是采用中介器/包装器体系结构的Mediated系统。该系统基于面向对象的Java和XML技术，以元数据为基础、WebService为实现手段。Mediated异构数据集成系统主要采用数据源伺服器屏蔽各种数据源的差异，通过1个XML接口引擎作为低层关系数据库或其他数据源的包装，在不改变数据源数据类型和结构信息的前提下，完成某种数据类型与系统集成模（XMLSchema）之间的双向映射，并实现集成模式操作至低层数据源操作的转换，为用户提供了对数据源的查询和更新机制。

3、课题设计的内容

本课题主要研究基于WebServices面向服务的公用异构数据集成平台的搭建、统1安全认证、异构数据共享与安全传输。本人侧重于数据源伺服器的设计。数据源伺服器完成异构数据差异监控信息的保存、异构数据源同步客户端用户的信息维护（包括：更新状态、在线状态监控等）、实时安全的更新信息的主动式同步分发，以及接收更新信息后向本地数据源的数据同步。

数据源伺服器包含3个主要功能模块：数据接收整理模块、数据差异比较模块与数据同步更新模块。数据接收整理模块对主本数据进行适当的整理和加工，便于后面的模块功能处理；数据差异比较模块扫描经过整理的主本数据，通过数据间的比较获得数据的变化，生成主本数据变动信息；数据同步更新模块根据主本数据变动信息完成对副本的刷新。

数据伺服器接收主本数据源通过TCP连接传过来的数据流暂存在缓冲池，经过整理和差异比较后将变动信息通过UDP协议转发给副本数据源。主本数据变化信息包括变化了的数据以及完成这1变化的数据操作，这些信息保存在"主体数据变动信息"的数据表中。在数据量较大的情况下，可考虑转化成相应XML格式文档后经压缩成jai包再转发给副本数据源伺服器，完成副本数据源选择性的数据同步更新。

4、设计方法

研究方法：

（1）采用Java编程技术，通过TCP协议完成变动信息的接收和临时存储。

（2）采用Java编程技术，通过UDP协议完成同步客户端的更新数据高速传输。

（3）采用JDBC和XML技术，实现本地数据源选择性的数据同步。

研究措施：略

你的基于HTML5的电子杂志制作开题报告，可以基于以下流程进行填充写作，注意事项如下：1、课题的来源及选题的依据。主要是研究生对其研究方向的历史，现状和发展情况进行分析，着重说明所选课题的经过，该课题在国内外的研究动态，和对开展此课研究工作的设想，同时阐明所选课题的理论意义、实用价值和社会经济效益，以及准备在哪些方面有所进展或突破。2、对所确定的课题，在理论上和实际上的意义、价值及可能达到的水平，给予充分的阐述，同时要对自己的课题计划、确定的技术路线、实验方案、预期结果等做理论上和技术可行性的论证。3、课题研究过程，拟采用哪些方法和手段，目前仪器设备和其他各方面条件是否具备。4、阐述课题研究工作可能遇的困难和问题，以及解决的方法和措施。5、估算论文工作所需经费，说明经费来源。再谈下开题报告的要求1、开题时间：开题报告至迟应于第三学期末完成。凡未按时开题着，可酌情在论文成绩中减1至5分。2、研究生要进行系统的文献查阅和广泛的调查研究，写出详细的文献综述，并进行现场考察和初步的试验研究，然后写出5000字左右的书面开题报告，并制定出详细的论文工作计划，经导师审阅、修改后进行开题报告。开题前研究生应将有关的参考文献和已做过的作为开题依据的各种理论分析、试验数据，事先印发给参加会议的有关人员。3、开题报告必须在学院或教研室(研究室)中进行，组成3至5人的开题报告审查小组，并邀请本专业的教师、学生参加，听取多方面的意见。审查小组成员应事先审阅提交的开题报告及有关资料，为开会做好准备。会议应发扬学术民主，对研究生的开题报告进行严格审核和科学论证。对选题适当、论据充分、措施落实的，应批准论文开题；对尚有不足的，要限期修改补充，并重做开题报告。若再次开题不能通过。则取消研究生学籍，终止培养。4、开题通过后，应将开题报告与论文工作计划经导师、教研室主任和学院院长签字后交校学位办公室。研究生、导师、学院各存一份开题报告和论文工作计划的复印件，以便定期检查论文工作。5、开题通过后，一般不得改变研究课题。确有特殊情况需要更改课题者，由导师写出书面报告说明理由，经教研室主任、学院院长、研究生教育学院院长批准后，方可另做开题报告，改换研究课题，更改研究课题后仍不能进行下去的，则对研究生取消学籍，并取消指导教师指导研究生的资格。

NO。I can not 。