基于單片機(jī)的光電計(jì)數(shù)器課程設(shè)計(jì)

1、嗇就外爾夫浮計(jì)控學(xué)院CollegeofcomputerandcontrolengineeringQiqiharuniversity電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于單片機(jī)的光電計(jì)數(shù)器系別電氣工程系專業(yè)班級(jí)電氣123班學(xué)生姓名宋愷學(xué)號(hào)2012024073指導(dǎo)教師李艷東提交日期2015年6月24日成績(jī)電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告摘要光電計(jì)數(shù)器是利用光電元件制成的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置。其工作原理是從光源發(fā)出的一束平行光照射在光電元件（如光電管、光敏電阻等）上，每當(dāng)這束光被遮擋一次時(shí)，光電元件的工作狀態(tài)就改變一次，通過放大器可使計(jì)數(shù)器記下被遮擋的次數(shù)。光電計(jì)數(shù)器的應(yīng)用范圍非常廣泛，常用于記錄成品數(shù)量，例如繞線機(jī)線圈匝數(shù)的

2、檢測(cè)、點(diǎn)鈔機(jī)紙幣張數(shù)的檢測(cè)、復(fù)印機(jī)紙張數(shù)量的檢測(cè)，或展覽會(huì)參觀者人數(shù)。光電計(jì)數(shù)器與機(jī)械計(jì)數(shù)器相比，具有可靠性高、體積小、技術(shù)頻率高、能和計(jì)算機(jī)鏈接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。本文即介紹基于MCS-51單片機(jī)的光電技術(shù)器。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；光電計(jì)數(shù)器；數(shù)碼顯示；自動(dòng)報(bào)警齊齊哈爾大學(xué)計(jì)控學(xué)院電氣工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄1設(shè)計(jì)目的及意義12設(shè)計(jì)內(nèi)容12.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)12.1.1 實(shí)驗(yàn)方案12.1.2 光電計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖2圖1光電計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖22.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22.2.1 穩(wěn)壓直流電源電路22.2.2 發(fā)射接收電路32.2.3 顯示電路32.2.4 報(bào)警電路42.2.5 硬件系統(tǒng)42.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6

3、3結(jié)論74參考文獻(xiàn)8電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告1設(shè)計(jì)目的及意義設(shè)計(jì)要求：(1)實(shí)現(xiàn)099999范圍內(nèi)計(jì)數(shù)，能在超出最大值后溢出報(bào)警；(2)通過LED顯示數(shù)據(jù)；(3)要求使用光電傳感器檢測(cè)；(4)能在設(shè)定值報(bào)警，在報(bào)警后延時(shí)3s自動(dòng)關(guān)閉報(bào)警并自動(dòng)重新計(jì)數(shù)；可以手動(dòng)消除報(bào)警；(5)有抗干擾技術(shù)，防止背景光或物件抖動(dòng)時(shí)產(chǎn)生誤計(jì)數(shù)；通過本次基于單片機(jī)的光電計(jì)數(shù)器課程設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)⒃谡n堂上學(xué)習(xí)到的單片機(jī)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能進(jìn)一步加深對(duì)電子電路、電子元器件、印制電路板等知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解，同時(shí)在軟件編程、排錯(cuò)調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行某些

4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)工作打下一定的基礎(chǔ)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1.1 實(shí)驗(yàn)方案本系統(tǒng)采用的是以單片機(jī)AT89C51為核心的自動(dòng)計(jì)數(shù)器。采用光電式傳感器，每當(dāng)物體通過一次，紅外光就被物體反射，光電接收管接收一次，光電接收管的輸出電壓就發(fā)生一次變化，這個(gè)變化的電壓信號(hào)通過放大和處理后，形成計(jì)數(shù)脈沖，通過光電隔離耦合并行輸入至AT89C51單片機(jī)的P2.0口,通過軟件控制和鍵盤設(shè)定計(jì)數(shù)值并用LCD1602顯示屏加以顯示，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，這樣就得到要統(tǒng)計(jì)的人或物的數(shù)量。利用AT89C51單片機(jī)來制作一個(gè)光電計(jì)數(shù)器，在AT89C51單片機(jī)的P2.1、P2.2和P2.3管腳分別接

5、一個(gè)輕觸開關(guān)(按鍵)，作為計(jì)數(shù)器數(shù)字位數(shù)的增加、減少和設(shè)置；在AT89C51單片機(jī)的P2.0管腳接一個(gè)光電式傳感器，作為光電計(jì)數(shù)器的接受和發(fā)送部分；用單片機(jī)的P3.0-P7.7和P1.5P1.7接LCD1602顯示屏，作為099999計(jì)數(shù)顯示。電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告2.1.2 光電計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖圖1光電計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整個(gè)光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)主要由電源部分、光電發(fā)射與接收電路、計(jì)數(shù)電路、報(bào)警電路這幾個(gè)部分組成。當(dāng)有物體經(jīng)過時(shí)，光電式傳感器中紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外信號(hào)被物體反射至光電接收管，光電發(fā)射與接收電路把被計(jì)數(shù)的物體的變化轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，通過電平信號(hào)的變化，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次。當(dāng)

6、達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警，并且能在報(bào)警后延時(shí)3秒鐘自動(dòng)關(guān)閉報(bào)警并自動(dòng)重新計(jì)數(shù)同時(shí)可以手動(dòng)清除報(bào)警，能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸計(jì)數(shù)。該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。2.2.1 穩(wěn)壓直流電源電路電源供電部分采用變壓器降壓、橋式整流、電容器濾波、三端穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓后供電，電源用220V的家庭用電經(jīng)變壓器降至9V交流電，然后經(jīng)四個(gè)整流二極管(D1D4)組成的橋式整流成直流電壓，經(jīng)C1濾波后輸入7805芯片穩(wěn)壓成5V直流電源供紅外發(fā)射、接收電路、AT89C51等供電。本設(shè)計(jì)是將穩(wěn)壓直流電源做成一個(gè)單獨(dú)的模塊，電源模塊將為AT89C51單片機(jī)、傳感器等提供5V直流電源,電源模塊如圖2所示。電氣工程課程

7、設(shè)計(jì)報(bào)告P1POWERDILED12.2.2 發(fā)射接收電路本設(shè)計(jì)使用的光電接受部分是紅外光電式傳感器，它是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。首先，把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步講光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，其中光電傳感器是型號(hào)為E18-B03N1封裝的紅外反射傳感器。紅外傳感器沒有檢測(cè)到外部信號(hào)時(shí)處于高電平狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到外部物體時(shí)有由高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，通過與單片機(jī)P2.0口接收檢測(cè)的高低電平變化。2.2.3 顯示電路本設(shè)計(jì)采用LCD1602來進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，如圖3所示。顯示部分主要是顯示在線實(shí)時(shí)檢測(cè)到所測(cè)人或物的數(shù)目

8、，LCD1602也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖3LCD1602顯示部分電路2.2.4 報(bào)警電路本設(shè)計(jì)中報(bào)警器采用蜂鳴器，只需要采用三極管驅(qū)動(dòng)即可，由于蜂鳴器工作狀況與LED相似，必須有限流電阻存在。HOLD輸出端為鎖定信號(hào)，用于鎖定計(jì)數(shù)器，處于鎖定狀態(tài)時(shí)，按下復(fù)位電路的復(fù)位鍵后，解除報(bào)警，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。2.2.5 硬件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于光電計(jì)數(shù)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，相應(yīng)得到系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的電路原理圖，電路原理圖主要包括五個(gè)部分：AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)、穩(wěn)壓直流電源電路、發(fā)射接收電路、顯示部分電路、報(bào)警電路，光電計(jì)數(shù)器原理圖如

9、圖4所示。電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告ATM?I.La原EdFflW0tf於14ill扁ICLU.&D?)mit“3LT5IIV芯附_L.ifn精一工廣LLIJ相UPI>IS(Awailr.i小DiiNUK.3SMEHJ見州In,iKj(AIV1M5F；.t(ALHiilUrADTiTO?隙畫科BffU心J4期nyiHZiJAlOlHi打lAtlUU巴川詢!ALlll''+JAIJIPISIAW如eG!AI5lP?7XTALlM.U1MXg襠T(SWUiTW±：FiltlhHE陽砧R.&tltlLILifth1AI；加rnrr.Tx4-r-.:.ijTH

10、UhJJHHTW學(xué)用:TFIN：%*h-二isQRM7HmWJ】KgLEM：仁作TF，二一卜產(chǎn)卜MR-I-爭(zhēng)口EfWILUDl圖4光電計(jì)數(shù)器原理圖hWFRQIFKPBUQfhKJ鐘Ksn«弛-PHrajimi±-o*o卜以IMliiinsx"A0XSMB電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告根據(jù)光電計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)電路，如圖5所示，該P(yáng)CB®為單面板，大小尺寸為90mmx80mm,其中普通電容和電阻均為0805封裝的貼片元件，晶振為12MHzBUTT0N2BUTT0N1匚J叵亙光電計(jì)數(shù)器爐圖5硬彳PCE2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)光電計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)要求，光電計(jì)數(shù)器首先要初始化，給光電計(jì)數(shù)器設(shè)定光電計(jì)數(shù)器需要計(jì)數(shù)的大小范圍（0-99999）,然后在應(yīng)用光電計(jì)數(shù)器中的光電傳感器來檢測(cè)高低電平的變化（高電平變化到低電平），通過單片機(jī)處理后開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)大小達(dá)到開始設(shè)定的設(shè)定值，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)。軟件流程圖如圖6所示。電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)束圖6軟件流程圖3結(jié)論本設(shè)計(jì)全部采用常用的小規(guī)模集成電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，能夠提供準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)值，成本低廉。電路采用模塊化設(shè)計(jì)，因此具有較高的二次開發(fā)性，本文所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器抗干擾性好，可靠性高，可用于測(cè)量商場(chǎng)，電影院，博物館，展覽、車站、碼頭、銀行等公共場(chǎng)合的人員數(shù)量及人員流通數(shù)量，同時(shí)絲毫不會(huì)侵犯被測(cè)人員的個(gè)人隱私。該電氣工程課程