光电计数器-单片机课程设计

电电子子学学院院 单单片片机机课课程程设设计计 报报告告 题题 目目 光电计数器光电计数器 姓姓 名名: 学学 号号: 专专 业业:电子信息工程电子信息工程 班班 级级:电信电信 0804 班班 指导教师指导教师: 职职 称称: 计计算算机机与与电电子子工工程程学学院院 2011 年年 9 月月 目 录 1 1 概述概述.2 1.1 设计前言设计前言.2 1.2 设计要求设计要求.2 2 设计方案设计方案.2 3 硬件电路设计硬件电路设计.2 3.1 晶振电路晶振电路.2 3.2 电源电路电源电路.3 3.3 复位电路复位电路.3 3.4 上拉电阻上拉电阻.4 3.5 键盘电路设计键盘电路设计.4 3.6 显示电路设计显示电路设计.5 3.7 单片机电路单片机电路.6 3.8 主要元器件主要元器件.7 3.9 焊接元器件焊接元器件.8 4.0 测试测试.8 4 程序设计程序设计.8 5 收获与总结收获与总结.8 参考文献：参考文献：.9 附录一附录一 电路原理图电路原理图.9 附录二附录二 PCB 电路原理图电路原理图.10 专业实习专业实习报告评审表报告评审表 学 号 姓 名学 院 计算机与电子工 程学院 专业班级 题 目光电计数器光电计数器 评 审 意 见 评审成绩 指导教师签名职称评审时间 年 月 日 光电计数器光电计数器 1 概述概述 1.1 设计前言设计前言 光电开关，光电隔离这一技术在电子产品中用的越来多。本文从经济实用的角度 出发，设计制作了一个简单的光电计数器，本文介绍了如何采用 AT89C51 单片机，设 计一款简单光电计数器。 1.2 设计要求设计要求 设计一个单片机控制的光电计数器：上电显示初始值 0000，计数上限为 10000， 可以复位，当光电开关检测到障碍物即挡住光电对管时计数一次，计数满 10 次时指示 灯闪烁 2 下。 2 设计方案设计方案 设计思路及流程：根据上述功能介绍，光电计数系统可以分光电对管信号输入、 显示和控制指示 3 大功能，因此可以光电对管模块、显示模块、指示灯模块、晶振和 单片机模块。系统模块图如图 1 所示。 单片机 电源 晶振 复位 上拉电阻 数码管显示 光电对管 图 1 3 硬件电路设计硬件电路设计 3.1 晶振电路晶振电路 晶振电路由 2 个电容，一个晶振组成，如图 2 所示。 图 2 单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振， 便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整 频率的方法保持同步。单片机晶振有 2 个电容的作用：这 2 个电容叫晶振的负载电容， 分别接在晶振的 2 个脚上和对地的电容，一般在几十皮法。它会影响到晶振的振谐频 率和输出幅度。晶振的负载电容=(Cd*Cg)/(Cd+Cg)+Cic+C。 3.2 电源电路电源电路 图 3 3.3 复位电路复位电路 复位电路由电容、电阻、复位组成，如图 4 所示。 图 4 复位电路的原理是单片机 RST 引脚接收到 2US 以上的电平信号，只要保证电容的 充放电时间大于 2US，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。按键按下 系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引 起的。基本功能是：系统上电时提供复位信号，制止系统电源稳定后，撤销复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经过一定时间才撤销复位信号，以防电源开关或电源插 头分-合过程中引起的抖动而影响复位。单片机复位参数的选定必须在振荡稳定后保证 复位高电平持续时间大于 2 个机器周期。 3.4 上拉电阻上拉电阻 上拉电阻由 8 个电阻接在 P0 脚，如图 5 所示。 图 5 P0 口是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电 路提供，绝大多数情况下 P0 口是必需加上拉电阻的。当 p0 口用来驱动 PNP 管子的时 候，就不需要上拉电阻，因为此时的低电平有效；当 P0 口用来驱动 NPN 管子的时候， 就需要上拉电阻的，因为此时只有当 P0 为 1 时候，才能够使后级端导通。 3.5 光电对管电路设计光电对管电路设计 电路模块采用光电对管传感器，一个 470 欧姆一个 15 千欧姆的电阻结构，输出接 单片机定时器 0，P3.4 引脚上。按键电路如图 6 所示。 图 6 光电对管的原理是有障碍物遮住时输出高电平，没有时输出低电平。以此来检测 P3.4/T0 计数。 3.6 显示电路设计显示电路设计 显示电路由 4 个共阴极数码管构成。软件编程时采用动态显示方法，其结构图如 图 7 所示。 图 7 数码管其实是由发光二极管组成，有共阴极和共阳极之分，对于共阳极来说，一 位数码管由 8 个二极管组成，他们的阳极接在一起接+5v 电源，而各个阴极与某个端 口，如 p1 的 8 个引脚相连，当某个引脚输出低电平的时候数码管对应的二极管亮。 软件编程时，按照下面的步骤显示字符： （1）首先从 P0 口输出共阳极字符的段码； （2）然后从位选输出低电平。 3.7 单片机电路单片机电路 单片机电路主要由单片机、振荡电路和复位电路构成。由于 AT89C51 内部集成了 12MHz 的振荡电路，所以系统外部未加。单片机电路图如图 8 所示。 图 8 AT89C51 单片机的 P0 口用于输出显示器段码。P1 口的 P1.0P1.5 用于 6 个 LED 的亮与灭。P2 口用于构成行列矩阵键盘。此芯片是 ATMEL 公司一款低功耗，高性能 的 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器，使该公司高密度非易失 性存储器制造，与 MCS-51 兼容。AT89C51 单片机的主要工作特性： 内含 4KB 的 FLASH 存储器，擦写次数 1000 次； 内含 28 字节的 RAM； 具有 32 根可编程 I/O 线； 具有 2 个 16 位可编程定时器； 具有 6 个中断源、5 个中断矢量、2 级优先权的中断结构； 具有 1 个全双工的可编程串行通信接口； 具有一个数据指针 DPTR; 两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； 具有可编程的 3 级程序锁定定位； AT89C51 的工作电源电压为 5（10.2）V 且典型值为 5V,最高工作频率为 24MHz. 3.8 主要元器件主要元器件 AT89C51 芯片、晶振、复位、电阻、电容、数码管、按键、二极管、光电对管。 3.9 焊接元器件焊接元器件 领取所需元器件焊接在板子上，焊接过程注意综合考虑各个期间的引脚及接电源 的节点的情况，对接线路径进行规划，尽量避免线路的重叠，要求尽量美观实用。焊 接固定座槽，注意不要短路和短路，可以准备好电压表在一边变焊接边测试，确保一 步步准确无误的进行，以免后面的返工。连接各条线路不要错漏，不要重复。 焊接时，烙铁到鼻子的距离应该不少于 20cm ，由于焊锡丝中含有一定比例的铅， 而铅是对人体有害的一种重金属，因此操作时应该戴手套或在操作后洗手，避免食入 铅尘。电烙铁使用以后，一定要稳妥地插放在烙铁架上，并注意导线等其他杂物不要 碰到烙铁头，以免烫伤导线，造成漏电等事故。 基本操作分为五步：准备施焊，左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求 烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡；加热焊件，烙铁头靠在 两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为 12 秒钟。对于在印制板上焊接 元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物；熔化焊料，焊件的焊接面被加 热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上； 移开焊锡，当焊丝熔化一定量后，立即向左上 45 度方向移开焊丝；移开烙铁，焊锡 浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上 45 度方向移开烙铁，结束焊接。从第三步 开始到第五步结束，时间大约也是 12s。由于焊接技术的不纯熟以及工具的有限，我们 焊接的电路板存在一系列问题。 4.0 测试测试 测试时注意接上电源，不上 CPU，电压调为 2-2.5V，尽量低点，测电阻。数码管 接低电压，大约为 2.5V 由于接上拉电阻。 检查焊接是否牢固，是否存在虚焊非线。 焊接完毕检查无误后，装上下载好程序的芯片，接通电源，测试。 测试时要求必须耐心、细心，目标是尽可能早一些找出电路板的缺陷，然后改正， 最后达到测试成功的目的。, 4 程序设计程序设计 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int ucharcodeseg=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66, 0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F,0 x77,0 x7b,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x73; uint count=0; /指示灯 sbit p35=P35; sbit p36=P36; sbit p37=P37; void delay(int n) uchar j=0; uint k=0; for(j=0;j0;k-); void display(uint dat)/4 位数码管循环显示 uchar qian=0,bai=0,shi=0,ge=0; qian=dat/1000; bai=dat%1000/100; shi=dat%100/10; ge=dat%10; P1=0 xfe; P0=segge; delay(5); P1=0 xfd; P0=segshi; delay(5); P1=0 xfb; P0=segbai; delay(5); P1=0 xf7; P0=segqian; delay(5); void main() TMOD=0X066; TH0=0XFF;TL0=0XFf;/计数值设为 1 TR0=1; IE=0X8A;/采用定时器计数输入 EA=1; while(1) display(count); voidtimer0(void)interrupt1 /unsignedcharcounter; EA=0; TR0=0; count+; if(count%10=0)/满 10 次等闪烁 2 次 p35=0;p36=0;p37=0; delay(10); p35=1;p36=1;p37=1; delay(10); p35=0;p36=0;p37=0; delay(10); p35=1;p36=1;p37=1; TH0=0XFF;TL0=0XFf; TR0=1; EA=1; 5 收获与总结收获与总结 通过本光电计数器的设计，使我对单片机系统有了更深的了解。而本次设计让我 又一次有机会去实践了这一知识。本设计只是一个简单的光电计数器，还有很多功能 可以添加上去；单片机课程设计不仅是对单片机掌握程度的一个测试，也对单片机的 了解有很大作用。我对单片机及附属电路及 PCB 板子的制作流程加深了解。提高了自 己的动手能力。我意识到实践的重要性，同时也学到了很多书本上学不到的知识。 这次课程设计的完成，是一个从无到有的过程，经历了兴奋、自信、失落、奋发、 所悟、完成几个过程。一步一步下来，一分耕