【本科优秀毕业设计】光电计数器

二、设计要求1、设计光电计数器，要求使用红外发光二极管、红外接收管，实现计数功能；2、发光器件和接收器件之间的距离大于1M；3、有抗干扰技术，防止由于抖动产生的误计数；4、每计数100，用等闪烁2S指示一下；5、LED数码管显示计数值。方案二采用单片机编程实现利用单片机外部中断方式，当光电转换电路检测到外界有物体移动时，输出由高电平变为低电平。将这一负跳变信号传送给单片机可使其产生一次外部中断，进而执行中断中的指令，由中断服务程序控制计数，LED灯闪烁程序流程图如下图所示YN初始化开始N0红外信号阻断NN1N为100的倍数时灯闪烁2SYN方案比较方案一采用组合与时序逻辑电路,采用模块化方法设计电路图，易于实现对电路的检查，且制作成本较低。但其运用了较多的模拟器件，比较容易受到外界的影响。方案二运用单片机编程，可降低设计电路的周期，具有很高的精确性。综合考虑后，我决定采用了方案一完成本次课程设计，系统的原理框图如图1所示。图1系统电路原理图具体各部分电路图如下文所述。五、具体实现总电路图如下1、电源部分采用5V电源直接驱动。生产流水线红外线发射器红外线接收器89C51单片机系统计数显示2、光电转换部分红外对管和R1，R2组成的光电检测电路，负责把被检测的数量转换成电压脉冲信号。工作时红外发光管发出的红外光线投射到光敏三极管上，光敏三极管导通，集电极输出低电平；当红外光线被检测物遮断时，光敏三极管截止，集电极输出高电平。遮断一次输出一个脉冲，因此脉冲的个数就是被检测物的数量红外对管中红外发光管的正向电流为50MA，在环境温度为25C时，它的最大耗散功率100MW，正向压降15V。当环境温度上升时，允许的正向工作电流还要减小。为了留有一定的欲量，取它的工作电流为20MA。则R1175MAV2051取R1200，其中5V是电源电压，15V是红外发光管的正向压降。根据红外对管的计数手册可知使红外发光管的正向电流为20MA,当有遮挡时，光敏三极管ICEO100NA；无遮挡时，光敏三极管的IC07MA为了使光敏三极管能工作在开关状态，则R267KMAV7045取R210K，其中5V是电源电压，04V是光敏三极管的饱和压降。红外对管的输出脉冲信号加到一个迟滞比较器（或者称作施密特触发器）。它有两个门限电压，分别称作上门限电压V1和下门限电压V2，两者的差值称为门限宽度获迟滞宽度，即VV1V2假设比较器输出高电平V3，则V3和VCC共同加到同向输入端的合成电压VV3VCC53R53当比较器输出为低电平V4时，按同样的分析求得加到同向输入端的合成电压为V5V4VCC若VI有大减小的通过V5时，则VO由VO1上跃到VO2。可见，上式所示的V5就是比较器的下门限电压，即V2V5相应的迟滞宽度为VV1V2（VO1VO2）53R调节R1和R2,可以改变V同时TW2LN（1）2在实际应用中，利用迟滞比较器可以有效的克服噪声和干扰的影响，利用迟滞比较器，只要噪声和干扰的大小处在迟滞宽度内，就不会引起错误的阶跃。因此，当被测物每遮挡一次红外对管时，施密特触发器输出一个宽度为TW的脉冲，该脉冲送到计数器去计数和显示。C4是滤波电容，可提高单稳态触发器的工作稳定性。3、单片机控制计数部分此实验采用的是AT89C2052单片机进行控制计数。其引脚图和端口功能分别如下图AT89C52单片机引脚图AT89C52P3口端口功能AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8KBYTES的可反复擦写的FLASH只读程序存储器和256BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程S系列的才支持在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。兼容MCS51指令系统8K可反复擦写1000次）FLASHROM32个双向I/O口256X8BIT内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率024MHZ2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能AT89C52P为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHZ晶振。RST/VPD（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（3239脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。4、显示部分当向P32口输入低电平时，经内部程序运算后进行加法处理，其结果通过三个数码管显示出来。5、程序设计部分在光电计数系统中，设计软件可实现技术初始值为999，在生产流水线中有产品通过时，红外线被阻断，红外接收器没有收到发射器的红外信号，输出高电平。将此信号送人到AT89C2051单片机的P32口使单片机系统开始工作。由软件实现计数值加一，并且每计数100，用灯闪烁2S指示一下。根据光电技术系统的功能要求，设计出系统的工作流程图如下图所示YN初始化开始N0红外信号阻断NN1N为100的倍数时灯闪烁2SYN总程序如下FIRSTEQU21H定义个位SECONDEQU22H定义十位THIRDEQU23H定义百位ORG0000H程序从0地址开始LJMPSTART跳到STRAT处执行ORG0003HINT0中断向量LJMPINT_0跳至INT_0处执行MOVR4,100STARTSETBEA开中断SETBIT0中断0允许P32口SETBEX0负跳变触发CLEAR初始化显示0000MOVFIRST,0MOVSECOND,0MOVTHIRD,0SHOW显示子程序MOVDPTR,TABDPTR指向编码表位置MOVA,FIRST将FIRST的内容复制到ACCMOVCA,ADPTR根据ACC的值取出编码表中的编码MOVP0,A由P0口输出ACC的内容CLRP23置位P23LCALLDELAY调用延时子程序SETBP23清零P23/显示个位/MOVDPTR,TABDPTR指向编码表位置MOVA,SECOND将SECOND的内容复制到ACCMOVCA,ADPTR根据ACC的值取出编码表中的编码MOVP0,A由P0口输出ACC的内容CLRP22置位P22LCALLDELAY调用延时子程序SETBP22清零P22/显示十位/MOVDPTR,TABDPTR指向编码表位置MOVA,THIRD将THIRD的内容复制到ACCMOVCA,ADPTR根据ACC的值取出编码表中的编码MOVP0,A由P0口输出ACC的内容CLRP21置位P21LCALLDELAY调用延时子程序SETBP21清零P21/显示百位/MOVDPTR,TABDPTR指向编码表位置MOVP0,A由P0口输出ACC的内容LJMPSHOW调用显示子程序INT_0中断子程序CLREAINCFIRSTFIRST的内容加1MOVA,FIRST将FIRST的内容复制到ACCCJNEA,10,EXIT如果A不等于10，则跳至L1处执行MOVFIRST,00H将0复制到FIRSTINCSECOND将SECOND的内容加1MOVA,SECOND将SECOND的内容复制到ACCCJNEA,10,EXIT如果A不等于10，则跳至L2处执行MOVSECOND,00H将0复制到SECONDINCTHIRD将THIRD的内容加1SHAN2SCLRP26LCALLDELAYSETBP26LCALLDELAYDJNZR4,SHAN2SEXIT跳出中断子程序SETBEARETI返回主程序DELAYMOVR6,20D1MOVR7,20DJNZR7,DJNZR6,D1RETTAB编码表DB03FH0DB006H1DB05BH2DB04FH3DB066H4DB06DH5DB07DH6DB007H7DB07FH8DB06FH9END程序结束六、设计心得体会本论文介绍了一种基于AT89C2052单片机的智能化光电计数系统的设计，并已成功的用于实际系统中，需要指出的是，本课程设计利用软件编程、这样做不仅占用硬件资源少，而且成本较低，如果用于强磁强电的现场环境，考虑到要加以屏蔽。在项目设计的开始到结束本人一直认真对待，在制作的过程中遇到了很多困难，通过查阅相关资料和咨询张斌老师已逐一解决问题的同时自己也增长了加深了关与光电转换，汇编语言的深化，单片机基础知识的认识理解领悟，到最后对光电计数系统的工作原理的掌握，最终设计出了自己理解的智能化光电计数系统。之前我们也曾做过几次课程设计，关键就在练习中提高自己，而不是单单的进行理论知识的学习，否则我们只会成为一个没有用的“文”呆子，纯理论文字的学习的确能让我们知道甚至了解一些相关专业知识，但我相信这绝对不是社会和我们自己希望看到和得到的结果同样在这次传感器的课程设计中我同样学习到了我之前所不了解的很多知识，并且锻炼了自己