基于單片機的光電計數(shù)器課程設計

1、嗇就外爾夫浮計控學院CollegeofcomputerandcontrolengineeringQiqiharuniversity電氣工程課程設計報告題目：基于單片機的光電計數(shù)器系別電氣工程系專業(yè)班級電氣123班學生姓名宋愷學號2012024073指導教師李艷東提交日期2015年6月24日成績電氣工程課程設計報告摘要光電計數(shù)器是利用光電元件制成的自動計數(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，每當這束光被遮擋一次時，光電元件的工作狀態(tài)就改變一次，通過放大器可使計數(shù)器記下被遮擋的次數(shù)。光電計數(shù)器的應用范圍非常廣泛，常用于記錄成品數(shù)量，例如繞線機線圈匝數(shù)的

2、檢測、點鈔機紙幣張數(shù)的檢測、復印機紙張數(shù)量的檢測，或展覽會參觀者人數(shù)。光電計數(shù)器與機械計數(shù)器相比，具有可靠性高、體積小、技術頻率高、能和計算機鏈接實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。本文即介紹基于MCS-51單片機的光電技術器。關鍵詞：單片機；光電計數(shù)器；數(shù)碼顯示；自動報警齊齊哈爾大學計控學院電氣工程系課程設計報告目錄1設計目的及意義12設計內容12.1 系統(tǒng)整體設計12.1.1 實驗方案12.1.2 光電計數(shù)器結構框圖2圖1光電計數(shù)器結構框圖22.2 系統(tǒng)硬件設計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 報警電路42.2.5 硬件系統(tǒng)42.3 系統(tǒng)軟件設計6

3、3結論74參考文獻8電氣工程課程設計報告1設計目的及意義設計要求：(1)實現(xiàn)099999范圍內計數(shù)，能在超出最大值后溢出報警；(2)通過LED顯示數(shù)據(jù)；(3)要求使用光電傳感器檢測；(4)能在設定值報警，在報警后延時3s自動關閉報警并自動重新計數(shù)；可以手動消除報警；(5)有抗干擾技術，防止背景光或物件抖動時產生誤計數(shù)；通過本次基于單片機的光電計數(shù)器課程設計，使我能夠將在課堂上學習到的單片機理論知識與實際應用結合起來，而且能進一步加深對電子電路、電子元器件、印制電路板等知識的認識與理解，同時在軟件編程、排錯調試、焊接技術、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。為今后能夠獨立進行某些

4、單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)設計工作打下一定的基礎。2設計內容2.1 系統(tǒng)整體設計2.1.1 實驗方案本系統(tǒng)采用的是以單片機AT89C51為核心的自動計數(shù)器。采用光電式傳感器，每當物體通過一次，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，這個變化的電壓信號通過放大和處理后，形成計數(shù)脈沖，通過光電隔離耦合并行輸入至AT89C51單片機的P2.0口,通過軟件控制和鍵盤設定計數(shù)值并用LCD1602顯示屏加以顯示，便可實現(xiàn)對物體的計數(shù)統(tǒng)計，這樣就得到要統(tǒng)計的人或物的數(shù)量。利用AT89C51單片機來制作一個光電計數(shù)器，在AT89C51單片機的P2.1、P2.2和P2.3管腳分別接

5、一個輕觸開關(按鍵)，作為計數(shù)器數(shù)字位數(shù)的增加、減少和設置；在AT89C51單片機的P2.0管腳接一個光電式傳感器，作為光電計數(shù)器的接受和發(fā)送部分；用單片機的P3.0-P7.7和P1.5P1.7接LCD1602顯示屏，作為099999計數(shù)顯示。電氣工程課程設計報告2.1.2 光電計數(shù)器結構框圖圖1光電計數(shù)器結構框圖2.2 系統(tǒng)硬件設計整個光電計數(shù)器系統(tǒng)主要由電源部分、光電發(fā)射與接收電路、計數(shù)電路、報警電路這幾個部分組成。當有物體經過時，光電式傳感器中紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外信號被物體反射至光電接收管，光電發(fā)射與接收電路把被計數(shù)的物體的變化轉換成電平信號，通過電平信號的變化，計數(shù)器就計數(shù)一次。當

6、達到設定的報警值時，報警電路發(fā)出報警，并且能在報警后延時3秒鐘自動關閉報警并自動重新計數(shù)同時可以手動清除報警，能夠實現(xiàn)無接觸計數(shù)。該系統(tǒng)的整體結構框圖如圖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的家庭用電經變壓器降至9V交流電，然后經四個整流二極管(D1D4)組成的橋式整流成直流電壓，經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。本設計是將穩(wěn)壓直流電源做成一個單獨的模塊，電源模塊將為AT89C51單片機、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、設計報告P1POWERDILED12.2.2 發(fā)射接收電路本設計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元件的傳感器。首先，把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步講光信號轉換成電信號，光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成，其中光電傳感器是型號為E18-B03N1封裝的紅外反射傳感器。紅外傳感器沒有檢測到外部信號時處于高電平狀態(tài)，當檢測到外部物體時有由高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，通過與單片機P2.0口接收檢測的高低電平變化。2.2.3 顯示電路本設計采用LCD1602來進行數(shù)據(jù)的顯示，如圖3所示。顯示部分主要是顯示在線實時檢測到所測人或物的數(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、符號等的點陣型液晶模塊。電氣工程課程設計報告圖3LCD1602顯示部分電路2.2.4 報警電路本設計中報警器采用蜂鳴器，只需要采用三極管驅動即可，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，用于鎖定計數(shù)器，處于鎖定狀態(tài)時，按下復位電路的復位鍵后，解除報警，計數(shù)器重新開始計數(shù)。2.2.5 硬件系統(tǒng)對應于光電計數(shù)器的系統(tǒng)結構圖，相應得到系統(tǒng)硬件設計的電路原理圖，電路原理圖主要包括五個部分：AT89C51單片機的最小系統(tǒng)、穩(wěn)壓直流電源電路、發(fā)射接收電路、顯示部分電路、報警電路，光電計數(shù)器原理圖如

9、圖4所示。電氣工程課程設計報告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學用:TFIN：%*h-二isQRM7HmWJ】KgLEM：仁作TF，二一卜產卜MR-I-爭口EfWILUDl圖4光電計數(shù)器原理圖hWFRQIFKPBUQfhKJ鐘Ksn«弛-PHrajimi±-o*o卜以IMliiinsx"A0XSMB電氣工程課程設計報告根據(jù)光電計數(shù)器的設計電路，如圖5所示，該PCB®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叵亙光電計數(shù)器爐圖5硬彳PCE2.3 系統(tǒng)軟件設計根據(jù)光電計數(shù)器的設計要求，光電計數(shù)器首先要初始化，給光電計數(shù)器設定光電計數(shù)器需要計數(shù)的大小范圍（0-99999）,然后在應用光電計數(shù)器中的光電傳感器來檢測高低電平的變化（高電平變化到低電平），通過單片機處理后開始計數(shù)，當計數(shù)大小達到開始設定的設定值，報警電路發(fā)出報警信號。軟件流程圖如圖6所示。電氣工程課程設計報告結束圖6軟件流程圖3結論本設計全部采用常用的小規(guī)模集成電路，電路結構簡單可靠，能夠提供準確的統(tǒng)計值，成本低廉。電路采用模塊化設計，因此具有較高的二次開發(fā)性，本文所設計的計數(shù)器抗干擾性好，可靠性高，可用于測量商場，電影院，博物館，展覽、車站、碼頭、銀行等公共場合的人員數(shù)量及人員流通數(shù)量，同時絲毫不會侵犯被測人員的個人隱私。該電氣工程課程