產(chǎn)品計(jì)數(shù)器報(bào)告最終版(共20頁(yè))

1、產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題目(tm)： 產(chǎn)品(chnpn)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 學(xué)院(xuyun)（系）： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 燕山大學(xué)傳感器原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)院（系）：電氣工程學(xué)院 基層(jcng)教學(xué)單位：儀器科學(xué)與工程系 學(xué) 號(hào)120103020124120103020125學(xué)生姓名于建萍賈慶亮專業(yè)（班級(jí)）檢測(cè)12-2設(shè)計(jì)題目產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品計(jì)數(shù)器，主要指標(biāo)如下：產(chǎn)品之間的間隔在10cm到20cm之間；傳送帶的行進(jìn)速度為2m/S；產(chǎn)品計(jì)數(shù)為工作十進(jìn)制數(shù)。設(shè)計(jì)要求在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)裝置上操作，利用光電傳感

2、器或磁電傳感器等制成產(chǎn)品計(jì)數(shù)器，完成對(duì)在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一區(qū)間的物體計(jì)數(shù)?？捎糜谧詣?dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)品計(jì)數(shù)，如機(jī)械零件、瓶裝產(chǎn)品等。工作計(jì)劃 周1周2：收集消化資料及擬定設(shè)計(jì)方案周3周4：敏感元件、傳感元件設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)周5周7：設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或演示，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)下周1：答辯。參考資料1. 呂泉. 現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用 清華大學(xué)出版社 20062. 何利民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社3. 呂俊芳 傳感器接口與檢測(cè)儀器電路 國(guó)防工業(yè)出版社 2009指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說(shuō)明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)(jio xu)單位、系部各一份。年 月 日目

3、 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16477 第一章 調(diào)研(dio yn)報(bào)告 PAGEREF _Toc16477 1 HYPERLINK l _Toc1200 1.1 研究(ynji)意義 PAGEREF _Toc1200 1 HYPERLINK l _Toc4321 1.2 研究(ynji)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc4321 1 HYPERLINK l _Toc1543 1.3 設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc1543 2 HYPERLINK l _Toc10712 第二章 理論分析 PAGEREF _Toc10712 3 HYPERLINK l _To

4、c841 2.1 敏感元件 PAGEREF _Toc841 3 HYPERLINK l _Toc31801 2.2 設(shè)計(jì)匹配電路 PAGEREF _Toc31801 7 HYPERLINK l _Toc17871 2.2.1 采集模塊 PAGEREF _Toc17871 7 HYPERLINK l _Toc16204 2.2.2 單片機(jī)計(jì)數(shù)模塊 PAGEREF _Toc16204 8 HYPERLINK l _Toc14429 2.2.3 顯示模塊 PAGEREF _Toc14429 9 HYPERLINK l _Toc4529 第三章 仿真電路 PAGEREF _Toc4529 10 HYP

5、ERLINK l _Toc26874 3.1 仿真電路的建立 PAGEREF _Toc26874 10 HYPERLINK l _Toc26115 3.2 仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc26115 11 HYPERLINK l _Toc8232 第四章 實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc8232 12 HYPERLINK l _Toc28718 4.1 實(shí)驗(yàn)建立 PAGEREF _Toc28718 12 HYPERLINK l _Toc3632 4.2 結(jié)果分析 PAGEREF _Toc3632 14 HYPERLINK l _Toc11674 第五章 設(shè)計(jì)體會(huì) PAGEREF _Toc1

6、1674 14 HYPERLINK l _Toc11674 評(píng)審意見(jiàn) PAGEREF _Toc11674 15 第一章 調(diào)研(dio yn)報(bào)告1.1 研究(ynji)意義當(dāng)今生活是信息時(shí)代,是獲取信息和處理信息以及信息應(yīng)用的時(shí)代。傳感信息與檢測(cè)技術(shù)的重要性在于它是獲得(hud)信息并對(duì)信息進(jìn)行一定處理的基礎(chǔ)技術(shù),是獲取信息和信息加工處理的重要手段之一。傳感與檢測(cè)技術(shù)是一門(mén)知識(shí)面廣、綜合程度高、實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課程。它從傳感器的基本理論入手，著重講敘傳感器的結(jié)構(gòu)與感測(cè)原理，傳感器是一個(gè)二端口的裝置，不同的傳感器輸入-輸出特性不同，同一傳感器適應(yīng)不同的被測(cè)信號(hào)呈現(xiàn)的特性也有所不同。尤其當(dāng)被測(cè)信號(hào)

7、為靜態(tài)信號(hào)時(shí)兩種狀態(tài)下，傳感器的輸入-輸出特性完全不同。感測(cè)技術(shù)在許多新知識(shí)里都有應(yīng)用，以信息的傳感、轉(zhuǎn)換、處理為核心，從基本物理概念入手，闡述熱工量、機(jī)械量、幾何量等參數(shù)的測(cè)量原理及方法。產(chǎn)品計(jì)數(shù)器是完成對(duì)在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一區(qū)間的物體計(jì)數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)生活中具有廣泛的應(yīng)用，對(duì)通過(guò)的物體進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的搜集，可用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)品計(jì)數(shù)，如機(jī)械零件、瓶裝產(chǎn)品等。能節(jié)省勞動(dòng)力有能高效地完成任務(wù)。隨著工業(yè)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的進(jìn)展，自動(dòng)在線計(jì)數(shù)、快速在線計(jì)數(shù)有了很大發(fā)展。進(jìn)一步采用新技術(shù)，開(kāi)發(fā)各種自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，提高動(dòng)態(tài)計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確度，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能是當(dāng)今各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)。本課程設(shè)計(jì)采用激光傳感器，

8、進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，其工作原理是從光源發(fā)出的一束激光照射在接收管上，每當(dāng)這束光被遮擋一次時(shí)，接收管的工作狀態(tài)就改變一次，然后使單片機(jī)記下被遮擋的次數(shù)，通過(guò)1602液晶顯示出來(lái)。1.2 研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用于皮帶機(jī)上的計(jì)數(shù)器主要有兩種,一種是使用機(jī)械手的機(jī)械式計(jì)數(shù)器,一種是使用反射式光電計(jì)數(shù)器。現(xiàn)在是信息高速發(fā)展的時(shí)代，精密儀器已經(jīng)逐漸取代了過(guò)去的普通電子設(shè)備，很多企業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中，大量使用各種智能化的產(chǎn)品，不但提高了生產(chǎn)管理的水平，同時(shí)也使得生產(chǎn)效率得到突破提升。隨著生產(chǎn)自動(dòng)化、設(shè)備數(shù)字化和機(jī)電一體化的發(fā)展，對(duì)光電計(jì)數(shù)器的需求增多。在我國(guó)電子技術(shù)的不斷發(fā)展和市場(chǎng)新需求的推動(dòng)作用下，計(jì)數(shù)器相關(guān)技術(shù)和

9、產(chǎn)業(yè)不斷完善，除了它原先存在的主要核心功能外，電子計(jì)數(shù)器的輔助功能也逐漸增加，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了多功能計(jì)數(shù)器，多功能計(jì)數(shù)器產(chǎn)品的響應(yīng)度較高，交直、流電(li din)兩用、耗能低、價(jià)格低、無(wú)機(jī)械碰撞、無(wú)磨損、使用壽命長(zhǎng)，既可計(jì)數(shù)，又可計(jì)算。例如在毛衣編織機(jī)上運(yùn)用，除可計(jì)數(shù)和計(jì)算外，還可實(shí)現(xiàn)斷線報(bào)警。 通用計(jì)數(shù)器不僅可測(cè)頻率、周期還可以測(cè)多周期平均、時(shí)間間隔、頻率比和累計(jì)等。頻率計(jì)數(shù)器專門(mén)用于測(cè)量高頻和微波頻 率的計(jì)數(shù)器。微波計(jì)數(shù)器是以通用計(jì)數(shù)器和頻率計(jì)數(shù)器為主配以測(cè)頻擴(kuò)展器而組成(z chn)的微波頻率計(jì)。它的測(cè)頻上限已進(jìn)入毫米波段，有手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)3類。系列化微波計(jì)數(shù)器是電子計(jì)數(shù)器發(fā)展的一

10、個(gè)重要方面。 國(guó)外方面，實(shí)際上根據(jù)最新的研究成果和趨勢(shì)，對(duì)計(jì)數(shù)器的研究大體分為通用與專用兩個(gè)大類。而光電計(jì)數(shù)器就是其中的一種。國(guó)內(nèi)外至今已出版了大量有關(guān)光電計(jì)數(shù)器理論研究和技術(shù)(jsh)應(yīng)用的專門(mén)書(shū)籍。在60年代以后，各種光電材料得到了全面的研究和廣泛(gungfn)的應(yīng)用。它們的結(jié)構(gòu)有單晶和多晶薄膜的，也有非晶的，它們的成分有元素半導(dǎo)體的和化合物半導(dǎo)體的，也有多元混晶的。其中最重要的兩種是硅和碲鎘汞。硅的原料豐富,工藝成熟,是制造從近紅外到紫外波段光電器件的優(yōu)良材料。碲鎘汞是碲化汞和碲化鎘的混晶，是優(yōu)良的紅外光敏材料。光電式傳感器的最新發(fā)展方向是采用有機(jī)化學(xué)汽相沉積、分子束外延、單分子膜生長(zhǎng)

11、等新技術(shù)和異質(zhì)結(jié)等新工藝。光電式傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)大到紡織、造紙、印刷、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。在紅外探測(cè)、輻射測(cè)量、光纖通信，自動(dòng)控制等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的研究也有新發(fā)展。例如，硅光電二極管自校準(zhǔn)技術(shù)的提出為光輻射的絕對(duì)測(cè)量提供了一種很有前途的新方法。 同時(shí)，國(guó)內(nèi)的制造技術(shù)水平遠(yuǎn)不如國(guó)外，制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志,也是國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。總之,在我國(guó)研究和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)勢(shì)在必行。1.3 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品計(jì)數(shù)器，主要指標(biāo)如下：產(chǎn)品之間的間隔在10cm到20cm之間；傳送帶的行進(jìn)速度為2m/S； 3.產(chǎn)品計(jì)數(shù)為工作

12、十進(jìn)制數(shù)。根據(jù)主要指標(biāo)，進(jìn)行自己的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的總體框圖如下：圖1.3 系統(tǒng)的總體(zngt)框圖由圖可見(jiàn)，系統(tǒng)包含3個(gè)模塊，分別為采集模塊，計(jì)數(shù)模塊，顯示模塊。其中利用激光發(fā)射管和接收管作為(zuwi)計(jì)數(shù)器的傳感器，為采集模塊，用串口5v供電。當(dāng)有物體擋住發(fā)射管發(fā)射的光時(shí)，傳感器就會(huì)輸出一個(gè)低電平，沒(méi)有(mi yu)物體擋時(shí)輸出是高電平，這樣的話有物體路過(guò)傳感器時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿；把輸出信號(hào)接到單片機(jī)的外部中斷的引腳上或外部計(jì)數(shù)引腳上，之后stm8單片機(jī)把實(shí)時(shí)的計(jì)數(shù)值通過(guò)1602液晶顯示出來(lái)。第二章 理論分析2.1 敏感元件光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化

13、轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。激光傳感器.激光發(fā)射接收對(duì)管（非調(diào)制管）激光發(fā)射管圖2.1.1 激光(jgung)傳感器技術(shù)參數(shù)：出光形狀(xngzhun)：點(diǎn)狀波長(zhǎng)(bchng)：650nm(紅光）光功率：小于5毫瓦工作電流：小于40毫安工作電壓：35V尺寸規(guī)格：6.5*18mm(含線路板）驅(qū)動(dòng)方式：APC單重：2.5g電源引線長(zhǎng)：95mm外殼材質(zhì)：黃銅可調(diào)焦（沒(méi)點(diǎn)膠）圖2.1.2 激光(jgung)傳感器結(jié)構(gòu)圖圖2.1.3 接收(jishu)頭的使用圖2.1.4 激光(jgung)傳感器的注意事項(xiàng)圖2.1.5 激光(jgung)傳感器的應(yīng)用2.2 設(shè)計(jì)匹配(

14、ppi)電路2.2.1 采集(cij)模塊圖2.2.1 激光(jgung)發(fā)射管和接收管的原理圖利用激光發(fā)射管和接收(jishu)管作為計(jì)數(shù)器的傳感器為采集模塊，為了方便我們沒(méi)有用穩(wěn)壓模塊來(lái)供電，而是直接用現(xiàn)有的串口來(lái)提供5V的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)模塊。基本原理為：當(dāng)有物體擋住發(fā)射管發(fā)射的光時(shí)，傳感器就會(huì)輸出一個(gè)低電平，沒(méi)有物體擋時(shí)輸出是高電平。 2.2.2 單片機(jī)計(jì)數(shù)(j sh)模塊圖2.2.2 stm8單片機(jī)原理圖Stm8芯片(xn pin)特點(diǎn)： HYPERLINK /view/1366.htm t /_blank 內(nèi)核(ni h)：高級(jí)STM8內(nèi)核，具有3級(jí)流水線的 HYPERLINK /vie

15、w/368294.htm t /_blank 哈佛結(jié)構(gòu)； HYPERLINK /view/1576505.htm t /_blank 擴(kuò)展指令集。 HYPERLINK /view/421016.htm t /_blank 程序存儲(chǔ)器：8K字節(jié)Flash；10K 次擦寫(xiě)后在55C環(huán)境下數(shù)據(jù)可保存20年；數(shù)據(jù) HYPERLINK /view/87697.htm t /_blank 存儲(chǔ)器：640 字節(jié)真正的數(shù)據(jù)；EEPROM：可達(dá)30萬(wàn)次擦寫(xiě)。RAM：1K字節(jié)。利用stm8單片機(jī)寫(xiě)進(jìn)程序，接收傳感器的輸出信號(hào)，進(jìn)行計(jì)數(shù)，外接采集模塊和顯示模塊(LCD1602)。即PD1口接接收頭的輸出；PB口接液

16、晶的數(shù)據(jù)端D0D7；PC1、2、3分別接1602的RS，RW，EN端。當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)遮擋光線時(shí)，接收頭會(huì)輸出一個(gè)5v高電平，觸發(fā)外部中斷進(jìn)行技術(shù)，由1602顯示計(jì)數(shù)值。2.2.3 顯示(xinsh)模塊圖2.2.3 1602接口(ji ku)圖1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門(mén)用來(lái)顯示(xinsh)字母、數(shù)字、符號(hào)等的 HYPERLINK /view/545607.htm t _blank 點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等 HYPERLINK /view/545607.htm t _blank 點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，

17、每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。第三章 仿真電路3.1 仿真(fn zhn)電路的建立圖3.1 產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的仿真(fn zhn)電路在Multisim里用按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)模擬激光傳感器的工作，無(wú)遮擋時(shí)相當(dāng)于按鍵閉合，有物體遮擋時(shí)相當(dāng)于按鍵打開(kāi)。由于multisim里沒(méi)有現(xiàn)成的stm8單片機(jī)，所以用51單片機(jī)代替stm8單片機(jī)，進(jìn)行仿真，計(jì)數(shù)完后，通過(guò)液晶顯示出來(lái)。當(dāng)需要顯示置零是可按清零按鍵或直接(zhji)復(fù)位單片機(jī)。3.2 仿真(fn zhn)結(jié)果分析 圖3.2 1602液晶顯示數(shù)值(shz)結(jié)果(ji gu)分析：通過(guò)按鍵產(chǎn)生中斷，單片機(jī)計(jì)數(shù)，使1602液晶顯示數(shù)值。按鍵的閉合

18、打開(kāi)相當(dāng)于產(chǎn)品通過(guò)了檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)單片機(jī)接收到信號(hào)的變化，產(chǎn)生計(jì)數(shù)，經(jīng)驗(yàn)證仿真與理論分析吻合。第四章 實(shí)驗(yàn)(shyn)4.1 實(shí)驗(yàn)(shyn)建立圖4.1.1 stm8單片機(jī)開(kāi)發(fā)板圖4.1.2 接收及顯示(xinsh)電路圖4.1.3 發(fā)射(fsh)頭及供電按電路圖連接(linji)電路，通電后將激光(jgung)照射到接收頭處，lcd顯示prod_num = 0000正常工作，用移動(dòng)的物體模擬產(chǎn)品，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本設(shè)計(jì)的可用性。圖4.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示結(jié)果(ji gu)分析由要求(yoqi)知：產(chǎn)品之間的間隔在10cm到20cm之間，傳送帶的行進(jìn)(xngjn)速度為2m/S，即兩個(gè)產(chǎn)品之間的時(shí)

19、間間隔為0.05s0.1s，由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)這種情況下的計(jì)數(shù)功能。為了更準(zhǔn)確的證明本設(shè)計(jì)的可用性，我們用10Hz和20Hz的方波來(lái)模擬傳送帶上的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明可以正確顯示計(jì)數(shù)值。第五章 設(shè)計(jì)體會(huì)首先，通過(guò)這次產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)合作的能力，也深刻了解寫(xiě)一篇課程設(shè)計(jì)的步驟和格式，有過(guò)這樣的一次訓(xùn)練，相信在各個(gè)方面都有一個(gè)較大的提高！本次傳感器課程設(shè)計(jì)，主要是按照課題要求，運(yùn)用所學(xué)的傳感器，電路，單片機(jī)等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)，并進(jìn)行電路焊接、調(diào)試，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。在設(shè)計(jì)電路初期，由于沒(méi)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，覺(jué)得無(wú)從下手，空有很多設(shè)計(jì)思想，卻不知道應(yīng)該選哪個(gè)，經(jīng)過(guò)自己查找資料，我們的設(shè)計(jì)漸漸有了頭緒，通過(guò)查閱資料，逐漸確立系統(tǒng)方案。由于條件便利，我們先著手焊接實(shí)物，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力，在保證設(shè)計(jì)方案可行性的前提下，將電路焊接出來(lái)，再經(jīng)過(guò)一定的調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)基本要求和提高要求的全部功能，證實(shí)了方案的正確