光电计数器.doc

绪 论自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确性，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业。随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展,对光电计数器的需求日益增多。光电计数器设计一方面是为了巩固课本所学知识，完成知识迁移，另一方面加强动手能力，识图能力及设计能力。光电计数器在实际生产中已经得到了广泛的应用。在应用中，光电传感器部分主要有光电断路器和光电开关，但在工业生产中主要使用的是光电开关，计数电路有CD系列芯片组成的，也有74系列芯片组成的，实际功能差别不大。 基本设计要求：本次设计光电计数器，要求使用红外发光二极管、红外接收管，实现计数功能，能在设定值报警，可以手动清除报警。提高设计要求：要求光电发射级与接收级有1米以上的间距，能有较强的抗干扰性。能在报警后自动关闭报警并自动重新计数等。 2 系统结构图 整个光电计数器系统是由光电传感电路、计数电路和报警电路三个部分组成的。光电传感电路把被计数的物体的变化转换成电信号，由计数电路计数，当达到设定的报警数值后，报警电路发出报警。信号波形的放大和整形都在74LS14中完成,译码在CD40110计数器中完成. 3 硬件电路设计 3.1 光电传感部分 光电传感部分由红外发射管,红外接收管,电阻,9013组成，红外接收管接收到红外信号使接地支路导通。当红外信号被阻挡时，接地支路阻断，由于电压变化，电路向CP端输出一个脉冲。 计数电路 通过级连把两个计数器连接起来,当第一个计数器显示9的时候等到下一个脉冲来的时候下一个计数器显示1,即当个位到9时再来一个脉冲就会在十位上跳变一个数. CD40110是十进制加减数/译码/锁存/驱动器集成电路。在芯片内部完成译码后由数码管显示，由个位到十位依次进位，最后计数到999后IC2的Q端向报警电路发出计数溢出信号。摘要 数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。该例光电触发式电子计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位。本文针对光电计数器的设计要求，翻阅了一些资料，基本能实现其所要求的功能。内容简介光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线作业工件计数。直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线，经相反处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收机失去红外线信号的便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。发射式是发射、接收同体，置流水线一边，前面没有工件往下流时，发射器发出的红外线直接射出没有发射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出。有工件经过时挡住光电路使发射器发出的红外线信号发射到接收器上，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。光电计数器在本论文设计中主要是由555计时器，电源部分，发射部分，接受部分，数码显示与报警部分构成。光电断路数码管LED等构成的计数器电路时为了脉冲信号进行计数。因此，也可以说该电路是由这两部分电路组成。本设计计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数形式，并且采用LED数码管来计数显示，简单直观明了，可使用于诸多行业，从而以满足现代生产、生活等方面的日益需求。在实际的啤酒等灌装生产线上，当瓶子从光源和光接收器之间通过时，通过光电转换将光的变化转换成输出电压的变化，经过可编程逻辑器件实现自动计数。 系统由软硬件共同实现，通过编程可随意增加功能，控制灵活。一、方案设计和论证1电源部分为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，我们选择第二种方案2、发射部分发射部分由LM555CJ时基集成电路及外围元件构成。555及R3,R4,C3构成多谐振荡器，振荡频率约为5KHz。这个振荡信号由555的3脚输出，经R1加到Q1放大。随着Q1的导通与截止，红外发射管发出频率为5KHz的断续红外信号。R2为限流电阻。实用新型是一种红外线接收器，适用于报警、计数和遥控。该红外线收发器有一个发射机和一个接收机。发射机是由发射组件及其相应的电路组成，接收机是由接收组件及相应的电路组成。发射组件是一个其焦点上放置一个红外线发射管的抛物面的反罩。接收组件是一个在焦点上放置一个发光二极管抛物面的反罩并用一个橡胶圈将所说的发射罩固定在线路板上3、接收部分接收电路中红外接收管Q2接收红外信号，再经C4耦合后加到U3B的5脚，由运放U3B放大后从7脚输出。R6,R7决定U3B的5脚直流电平，R8,R9为这一级的负反馈电阻，同时又和C5构成高通滤波器，以有效滤除杂散光干扰。这一级主要起电流放大作用。U3B的7脚输出5KHz间歇信号经过由C6,D5,D6构成的二倍压整流电路倍压整流，在C7两端得到双倍于信号峰值的电压。这个电压使U3A同相端3脚电压超过2脚，U3A的1脚输出高电平，加在四位BCD计数器SN74160N的时钟端，同时，经R11使发光二极管DS1发光。4、显示部分该系统要求完成倒计时、信息提示等功能。基于上述原因，我们考虑了三种方案：方案一：完全采用 LCD显示。这种方案只显示有限的符号和数码字苻，无法胜任题目要求。方案二：完全采用点阵式 LCD显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。方案三：采用 LED与点阵LCD相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又要求有汉字信息提示及图形输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用LED与LCD分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度。权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现5、报警部分当Ic5D输出为低电平时，发光二极管D发光，同时蜂鸣器发出报警。由555定时器输出秒脉冲经过R3输入到计数器IC4的cD端，作为减计数脉冲。当计数器计数计到0时，IC4的(13)脚输出借位脉冲使十位计数器IC3开始计数。当计数器计数到000时应使计数器复位并置数999。但这时将不会显示000，而计数器从001直接复位。由于000是一个过渡时期，不会显示出来，所以本电路采用999作为计数器复位脉冲。当计数器由000跳变到999时，利用个位和十位的9即1001通过与非门Ic5去触发Rs触发器使电路翻转，从11脚输出低电平 使计数器置数，并保持为999，同时D发光二极管亮，蜂鸣器发出报警声，即声光报警。按下K1时，Rs触发器翻转11脚输出高电平，计数器开始计数。若按下K2，计数器立即复位，松开K2计数器又开始计数。若需要暂停时，按下K3，振荡器停止振荡，使计数器保持不变，断开K3后，计数器继续计数。总体设计规划图首先是想出一个大致的整体规划： 电源光电计数部分显示部分报警部分供电脉冲脉冲想到红外发射管与接受管之间相距要 1米，所以在实际成品中考虑分成两大部分：电源部分+发射部分遮光物通道电源部分+接受部分+显示部分+报警部分二、单元电路分析2.1、电源部分220V交流电经过变压器降压成10V，经过桥式整流器整流，C1滤波，成为约14V直流电，再经三端稳压集成电路7809稳压，形成9V稳定直流电，作为发射，接受电路和显示报警电路的工作电源。如下图所示：1.1电源工作电路图2.2、发射部分发射部分由LM555CJ时基集成电路及外围元件构成。555及R3,R4,C3构成多谐振荡器，振荡频率约为5KHz。这个振荡信号由555的3脚输出，经R1加到Q1放大。随着Q1的导通与截止，红外发射管发出频率为5KHz的断续红外信号。R2为限流电阻。1.2 发射电路图2.3、接收部分接收电路中红外接收管Q2接收红外信号，再经C4耦合后加到U3B的5脚，由运放U3B放大后从7脚输出。R6,R7决定U3B的5脚直流电平，R8,R9为这一级的负反馈电阻，同时又和C5构成高通滤波器，以有效滤除杂散光干扰。这一级主要起电流放大作用。U3B的7脚输出5KHz间歇信号经过由C6,D5,D6构成的二倍压整流电路倍压整流，在C7两端得到双倍于信号峰值的电压。这个电压使U3A同相端3脚电压超过2脚，U3A的1脚输出高电平，加在四位BCD计数器SN74160N的时钟端，同时，经R11使发光二极管DS1发光。1.3 图 接收电路图2.4、计数译码显示电路把脉冲送给SN74160N，由两片SN74160N组成两位数，SN74160N送给译码驱动器MC54HC4511J，驱动数码管。把U18的进位连到报警部分就能使系统在超出最大值后溢出报警。用另一个两位数与计数器做比较，若数值相等就报警，这就能实现定值报警。用S2控制三态门来切换定值部分与计数部分的显示。用开关按钮Ten,Entries来设定数值。1.4图 计数译码显示电路图2.5、报警部分一个脉冲给报警器，由JK触发器构成T触发器，接高电平，当脉冲过来时，T触发器Q由高电平变成低电平，是三态门截止，这时555的外围元件C2充电，过了时间T，555的3管脚由高电平变低电平。时间T就是设计所需要的报警器延时时间。如果直接把555的3脚接蜂鸣器，会发现一开始蜂鸣器就响，不符合要求，所以考虑到实际操作，把3脚接RS触发器的R端，报警脉冲信号接S端。这样就能实现报警器延时3秒后自动关闭。开关S1可以手动关闭蜂鸣器。1.5图 报警电路图三、总体思路与结构框图系统上电复位，计数器自动复位清零。当无物体遮挡时计数器不被触发计数，使之保持原态，计数器显示数值不会变化。当有物体遮挡时使计数器可靠触发，计数器被触发翻转计数。当物体下次到来时，计数器将自动加一，直到加至计数值为999。继续加一，使计数器进入下次从099的循环计数。通过以上分析，数字式光电计数器电路主要由直流稳压电源、光电变换电路（信号采样电路）、信号触发电路和两位数电子计数器电路及译码显示电路等组成。（一）、硬件电路1 电路分析 数字式光电计数器电路原理图如图1.4图所示。电路中对于第一比较器IC2B，当红外传感器输出的脉冲信号电压小于参考电压时，输出端输出高电平;当输入电压大于参考电压时，输出低电平。对于IC2A，当IC2B输出高电平时，它输出低电平。这时，光耦合器中的发光二极管、光敏三极管导通，使VT导通输出低电平，这是红外传感器在无物体遮挡时脉冲输出端的输出状态。当IC2B输出低电平时，IC2A输出高电平，光耦合器中的发光二极管截止，光电管及VT截止，输出高电平，这是红外传感器被遮挡后脉冲输出端的输出状态。这样，每当传感器被遮挡一次，脉冲形成电路便输出一个计数脉冲。从而触发译码器在数码管上显示计数值。 一只计数器上加上两个译码器和两个数码管组成一个两位的电子计数器。它的计数范围为0999，采用同样的计数器和译码器进行级联便可组成多位计数器。电路中，C4与R12组成开机复位电路，接通电源后由RC电路产生一个复位脉冲加至计数器的复位端R，计数器自动清零。本电路采用脉冲下降沿触发方式，计数脉冲由EN端输入，这时应将CP端接地。 （1）电路的优缺点及改进方法1.1 电路的优点 易于实现自动化控制、计数精确、直观性比较好、具有一定的抗干扰能力且比较容易实现级联，以达到扩大计数范围的作用，同时电路具有很强的实用性。1.2 电路的不足 由红外发射管IRED和接收管VTP组成的信号采样电路灵敏度稍差，以及电路焊接工艺和线路排布个人觉得并不十分完美。1.3 电路改进措施 在调试之前我把发光管与接收管正对，同时为避免自然光线干扰引起误计数，我在接收管上套一段黑色圆管作遮光筒，将两管之间调整好距离，以有效实现物体运动。在电路板焊接工艺这一块，有待于在今后的技能实习中进一步加强和训练。 1.4 电路调试过程中两种出现的情况 电压比较器LM393的第一级比较器的参考电压端（五号端）的上电电压很高，接近于电源电压，使输入端（六号端）与之比较时没有反应，LM393不能正常工作，从而不能产生脉冲信号。某些时候数码显示器计数不准确，产生这种现象的原因是由于脉冲发生电路所产生的脉冲信号频率不正常。1.5 解决方法 电压比较器LM393集成块的四号端和八号端对调，使四脚接地，八脚接正极，这样就将参考电压端（五号端）的电压拉低，使之为VDD/2，即4.5V，使电路正常工作。既然脉冲信号频率不正常，那么我就查脉冲发生电路，由发射接收管到电压比较器再到光耦合器再到三极管最后到充放电电容。最终确定充放电电容不匹配，由容量为10的4次方皮法改为了10的2次方皮法，电路能准确计数，正常工作。1.6、电源电路。220V交流市电经变压器T降压，桥式整流器D1整流，电解电容C7滤波，三端稳压器78L05稳压，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。 1.7、单片机系统。U1为AT89S52单片机。C1，R0，R1和复位按钮RESET组成手动电平复位和上电自动复位电路；C2，C3以及晶振JT1组成时钟电路；C4，C5为+5V电源滤波电容。U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用。VD1VD6为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1VD6发红外光。VD7VD12为红外接收管，当接收到红外光时导通，+5V电源通过VD7VD12加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平，这时P3.0P3.5为低电平。发射管和接收管分别安装在门和窗口的适当位置，当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平，这时U1的P3.0P3.5为高电平。当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，则由P3.7口输出报警信号（高低电平间隔1S的脉冲信号）。驱动声光报警电路，进行声光报警，直至按复位按钮RESET或电源开关S1。由于红外收发管之间没有遮挡时为正常，有遮挡时为异常，则当P1口输出00H时，P3口的正常状态数据为00H。四、显示译码电路显示译码器将计数的输出（BCD代码）译成显示器（数码管）所需要的驱动的信号，以便使数码管用十进制数字显示出来BCD代码所表示的数字。根据数码管的不同，用于显示驱动的译码器也有所不同的规格和品种。例如：适用于工阳极数码管的译码器有74LS46、74LS47、74LS247等，适用于工阴极数码管的译码器有74LS48、74LS49、74LS248等。集成计数、译码、显示电路及数字可编程器件的实现图1.6为4线7线译码器、驱动器74LS48的外引线排列图，其中，A3、A2、A1、A0为译码器的输入端，YaYg为输出端 , 为灭灯输入、灭零输出端， 为每零输入端， 为试灯输入端，它们是为了便于使用而设置的控制信号。表1.7其功能表1.6图 74LS48译码器数码管功能表十进制输 入输 出功能A3A2A1A0RBIYaYbYcYdYeYfYg011000011111110110001101100002100101110110131001111111001410100101100115101011101101161011010011111710111111100008110001111111191100111110011101101010001101111101110011001121110010100011131110111001011141111010001111151111110001000灯灭 00001000灯零 10000000000000试灯 011111111图 1.7 功能表由图1.7功能表可，74LS48具有以下功能：（1）、正常译码显示只有灯灭输入信号（ / ）和试灯输入信号（ ）为高电平（ / 也可以悬空，下同），也可对输入为十进制115二进制码（00011111）进行译码,产生显示115所需要的七段数码管（其中1015用特殊符号显示）。如果 ， 和 / 均为高电平，则译码器对输入十进制数0的二进制（0000）进行译码。（2）、灭灯输入，当灯灭输入（ ）直接接低电平时，不管其它输入端为何状态，各段输出YaYg均为低电平，数码管所以发光段均为熄灭，不需要显示时，利于这功能使数码管熄灭，可以降低数码管显示系统的功耗。（3）、灭零输入，当灭零输入（ ）和A3，A2，A1，A0输入段为低电平，而测试灯输入（ ）为高电平时，所以各段输出YaYg均为低电平，使数码管全灭，不显示0字形，同时灭零输出（ ）变为低电平（响应条件），用以指示译码器正处于灭零状态。（4）、灯测试功能，当灯测试输入（ ）加入低电平，并且 / 端为开路或保持高电平时，所有输入端YaYg均为高电平，数码管显示字形“8”，利于这功能可用来检查74LS48和数码管的好坏。 / 是线与逻辑，作灯灭输入( )或灭零输入( )之用，或兼用两者之用。一、显示器常用的显示器有LED数码管。LED数码管是将电信号转换光信号的固体显示器件，它由七个条形发光二极管构成七段字形，七段分别为：a、b、c、d、e、f、g显示哪样的字样，则相应的发光二极管就发光。LED数码管的形态如图1.3所示，图中DP为小数点。连接方式不同，LED数码管分别为共阳极和共阴极两种，共阳极是指数码管的七个发光二极管连在一起，接到高点品牌（VCC）。当某段发光二极管的阴极为低电平时，该段就能导通发光；若为高电平时就为截止不发光。因此，它需求与有效输出电平为低电平的七段译码器/驱动器连接。共阴极是指数码管中的七个发光二极管的阴极连在一起，接到低电平（GND）。当某段发光二极管的阳极为高电平，该段导通就发光，若为低电平时就截止不发光。因此，它的要求与有效输出电平为高电平的七段译码器/驱动器连接。共阳极和共阴极数码管如图1.8示。1.8 图 七段数码管显示五、设计方案选择时注意事项要有全局观点，抓住主要矛盾，有时局部方案为最优，但系统方案不一定是最佳的。在方案选择时要考虑诸多因素，不仅要考虑方案是否可行，还要考虑怎样保证性能可靠，如何降低成本，降低功耗，减小体积等许多实际的问题。六、设计单元电路的一般方法和步骤根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单电路的设计要求，必要时应详细拟订主要单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的构成形式。注意各单元电路之间的相互配合，输入注意各部分信号、输出信号和控制信号的关系。尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构，降低成本。 拟订好各单元电路的要求后，应全面检查一遍，确定无误后方可按信号流程顺序或从南到易顺序分别设计各单元电路。 选择单元电路的组成形式。广泛查阅资料，从已掌握的知识和了解的各种电路中选择一个合适的电路。七、元器件选择 一般优先选用集成电路。集成电路的品种很多，选用方法一般是先粗后细 即先根据总体方案考虑性能、价格等因选用某种型号的集成电路。同一种功能的数字电路TTL产品甚高速中速CMOS产品高速对器件性能的要求推荐器件工作频率其它要求产品种类不高（例5MHZ下）使用方便、成本低、不易损坏肖特基低功耗TTL高（例30MHZ）高速TTL较低（例1MHZ以下）功耗小或输入电阻大，或抗干扰容限大，或高低电平一致性好普通CMOS较高高速CMOS2、阻容元件的选择（1）、频率不高并需要一定功率时可用线绕电阻器。（如图右所示1.9）（2）、高频电路中要选用分布参数很小的非线绕电阻器。（如图右所示2.0）（3）、如果对电阻器无特殊要求，一般选用通用型标准系列电阻器，经济又方便图1.9图 2.05毫米高效率发射红外LED电容选择：电容器的主要技术参数标称容量和允许偏差额定工作电压工作频率范围能量损耗工作频率范围绝缘电阻再考虑其它首先考虑其次考虑3、器件的选择二极管的选择：根据不同的用途选择好二极管的类型，如光敏二极管、整流二极管、检波二极管、变容二极管、开关二极管、发光二极管等。此外还要注意不同用途的二极管对哪些参数要求严格。八、单片机的应用单片机到底是什么呢？就是一个电脑，只不过是微型的，麻雀虽小，五脏俱全：它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机，排烟罩VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。 目前最常用的单片机为MCS-51，是由美国INTEL公司（生产CPU的英特尔）生产的，89C51是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的，其内核兼容MCS-51单片机。（一）、单片机的应用领域 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 1.在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 4.在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 5.单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途，在本次设计当中我们应用到的是由Atmel公司生产的型号为：AT89S52，8KB程序存储器，具有256RAM、32位并行I/O口采用12MZ的晶振，采用PLCC44封装。如图2.1所示。图 2.1 AT89S52单片机一、单片机引脚介绍XTAL1:接外部晶振体的一个引脚。CHMOS单片机采用外部时钟信号时，时钟信号由此引脚接入。XTAL2:接外部晶振个一个引脚。CHMOS单片机采用外部时钟信号，外部时钟信号由此引脚接入。RST/VPD:复位信号输入。VCC掉电后，此引脚可接备硬电源，低功耗条件下保持内部RAM中的数据。ALE/ :地址锁存允许。当单片机访问外部存储时，该引脚的输出信号ALE用于锁存P0的低8位地址。ALE输出的频率为时钟振荡频率的1/6。：程序存储器允许。输出读外部程序的选通信号。取指令操作期间。 的频率为振荡频率的1/6；若此期间有访问数据外存储的操作，则有一个机器周期中的 信号将不出现。/Vpp： =0,单片机只访问外部程序存储器。P0.0P0.7数据/低8位地址复用总线端口。P1.0P1.7静态通用端口。P2.0P2.7高8位地址总线动态端口P3.0P3.7双功能技能静态端口。九、555定时器555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为516V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下。555定时器内部结构的简化原理图如图2.2所示。它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电管T以及缓冲器G组成。图 2.2 555定时器结构（一）、555定时器工作原理定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制RS触发器和放电管T的状态。图中RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出v0为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2比较电压分别为2/3VCC和1/3VCC。当vI12/3VCC，vI21/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0,放电三极管T导通，输出端vO为低电平。 当vI12/3VCC，vI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器被置1,放电三极管T截止，输出端vO为高电平。当vI11/3VCC时，基本RS触发器R =1、S =1,触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。综合上述分析，可得555定时器功能表如表2.3所示。如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0-VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，进而影响电路的工作状态。在本次设计中我们用到的是555双稳态定时器，如图2.4555定时器功能表2.3 输 入输 出阈值输入(vI1)触发输入(vI2)复位( )输出( )放电管T vcc vcc vcc vcc0111010不变导通截止导通不变图 2.4 555定时器外观图十、审图注意事项从全局出发，检查总体方案是否合适，有无问题，是否有更佳方案。检查各单元电路是否正确，电路形式是否适。模拟电路各电路之间的耦合方式有无问题，数字电路各单元电路之间的电平、时序等配合有无问题，逻辑关系是否正确，是否存在竞争冒险。检查电路中有无繁琐之处，是否可简化根据图中所出的各元器件的型号、参数，验算能否达到性能指标，有无恰当的裕量。要特别注意检查电路图中各元器件工作是否安全，是否工作在额定值范围内。解决所发现的全部问题后，若改动较多，应复查一遍。十一、测量原理该仪器的测量原理为单光子计数法。微弱光信号检测一般以光电倍增管（pmt）为检测器，在弱光下，光电倍增管的电流来源于光子碰撞光阴极产生的光电子发射，并经倍增后在阳极形成电脉冲输出。光子检测装置的核心是光电倍增管，其各电极之间均加有规定值较高的直流电压。当光子打到光阴极时，由于光电效应的作用，其表面可以产生能量微弱的游离电子，称为光电子；该电子在直流高压产生的电场作用下离开光阴极，同时被加速，再次打到打拿极上并产生出能量更大数量更多的光电子，就这样经过多个打拿极的反复放大，最后使阳极产生电脉冲信号，该信号经前置放大器放大，在经比较器去除噪声信号，最后由分频器换算出光子脉冲数，如图2.5所示。图 2.5 测量计数原理图十二、程序设计ORG 0000HAJMP MAIN ORG 000HSECOND EQH 30HCOUNT EQH 31HSTART MOV SECOND,#00H MOV TCOUNT,#00H MOV TMOD;#01H MOV TAO,#(65536-500)/256 MOV TLO,3(65536-500)MOD256 SETB TROPISP: MOV A,SECOND MOV B,SECOND DIV AB MOV V DPTR,#TABLE MOV C A,A+TABLR MOV PO,A MOV A,B MOV C A,A+DPTR MOV R2,AWAIT: JNBTFO,WAIJNEXT: LJMP WAITTABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,7DH,07DH,7FH,5FHENDTOSA EQU 3QHTOSA DEU 31HFLAG BIT OOHORG 00HLJMP INT_TOSTART: MOV TO2SA;#00H CLR FLAG MOV TH0,#01H MOV TH(65536-500)/256 MOV 7H(65536-500)MOD256 SETB TRO SETB ETO SJMP $ INT T0; MOV TA0,#(65536-500)/256 MOV TL,#(65536-500)MOD256 INC T02SB MOV A,#04H,NEXT MOV T0SEA,#00H CPL P1.0 DONE: RETI ENDSEC EQU 40HMIN EQU 41HMSEC EQU 42HDSPBUF EQU 50HORG 0000HAJMP MAINORG 0003HCLR EX0RETIORG 000BHAJMP TOINTORG 0013H CLR EX1 RETI ORG 001BH CLR ET1 RETI ORG 0023H CLR ES RETIMAIN: MOV TMOD,#00000001B MOV TH0,#HIGH(65536-10000) MOV TL0,#LOW(65536-10000) SETB TR0 SETB ET0 SETB EX1 SETB EA CLR A MOV MIN, A MOV SEC, A MOV MSEC, AMAINLOOP: NOP ACALL CHAIZI ACALL DISPLAY ACALL READKEY AJMP MAINLOOPCHAIZI: MOV R0, #DSPBUF MOV A, SEC ACALL HEXTOBCD MOV A, MIN ACALL HEXTOBCD MOV A, MSEC ACALL HEXTOBCDRETHEXTOBCD: MOV B, #10 DIV AB MOV R0, A INC R0 MOV R0, B INC R0 RETDISPLAY: MOV R0, #DSPBUF MOV R2, #11111110BDSPNEXT: MOV DPTR, #ZIM0 MOV A, R0 MOVC A, A+DPTR MOV P1, R2 MOV P2, A ACALL DELAY MOV A, R2 RL A MOV R2, A INC R0 JB ACC.6, DSPNEXT RETDELAY: MOV R7,#1L1: MOV R6,#1L0: MOV R5,#250 DJNZ R5,$ DJNZ R6,L0 DJNZ R7,L1 RETTOINT: MOV TH0, #HIGH(65536-10000) MOV TL0, #LOW(65536-10000) INC MSEC MOV A, MSEC CJNE A, #100, TOINTEXIT MOV MSEC, #0 DEC SEC MOV A, SEC CJNE A, #0FFH, TOINTEXIT MOV SEC, #59 DEC MIN MOV A, MIN CJNE A, #0FFH, TOINTEXIT MOV MIN, #0TOINTEXIT: RETIANYKEY: MOV P0, #0FFH MOV A, P0 CPL A RET READKEY: ACALL ANYKEY JZ RE ADKEYEXIT ACALL DISPLAY如果按键功能太快，可以加入延时 ACALL DISPLAY ACALL DISPLAY ACALL ANYKEY JZ RE ADKEYEXIT JNB P0.0, GN0 JNB P0.1,