1、光電計數(shù)器設(shè)計論文一，設(shè)計題目：基于單片機(jī)的工業(yè)產(chǎn)品自動計數(shù)器二，設(shè)計要求：1，數(shù)碼管可以顯示產(chǎn)品個數(shù)（0-99），自由設(shè)定產(chǎn)品報警個數(shù)（比如8），當(dāng)產(chǎn)品數(shù)目是8的個數(shù)時，發(fā)出報警（蜂鳴器響）。2，獨(dú)立設(shè)計電路，應(yīng)包括單片機(jī)小系統(tǒng)、紅外光電開關(guān)、數(shù)碼管顯示部分。三，題目分析： 本電路的指導(dǎo)思想是設(shè)計一電路光控電路，放置在流水線旁。當(dāng)有產(chǎn)品通過光電門時，都會先觸發(fā)光控電路，根據(jù)光控電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖令計數(shù)器進(jìn)行加計數(shù)，要求計數(shù)器的最大計數(shù)容量是99個，并用數(shù)碼管顯示數(shù)字。并在計數(shù)每次達(dá)到10時報警。四，整體構(gòu)思：光電計數(shù)器設(shè)計專業(yè)：班級：姓名：學(xué)號：目 錄一 設(shè)計題目 1二 設(shè)計要求 1三 題目分

2、析 1四 整體構(gòu)思1五 具體實(shí)現(xiàn)5 1. 光電傳感器 6 2單片機(jī)系統(tǒng)7 （1）時鐘源電路8 （2）復(fù)位電路8（3）計數(shù)功能8（4）數(shù)碼管顯示電路9六 單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計10七 問題及解決方案12 八 設(shè)計心得體會 13九 參考文獻(xiàn)15十 附錄16一設(shè)計題目：基于單片機(jī)的工業(yè)產(chǎn)品自動計數(shù)器二設(shè)計要求：1、數(shù)碼管可以顯示產(chǎn)品個數(shù)（0-99），自由設(shè)定產(chǎn)品報警個數(shù)（比如8），當(dāng)產(chǎn)品數(shù)目是8的個數(shù)時，發(fā)出報警（蜂鳴器響）。2、獨(dú)立設(shè)計電路，應(yīng)包括單片機(jī)小系統(tǒng)、紅外光電開關(guān)、數(shù)碼管顯示部分。三題目分析： 基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動計數(shù)器研究的主要內(nèi)容包括：如果構(gòu)成檢測電路、MCS-51單片機(jī)用何種方式對

3、外部計數(shù)脈沖進(jìn)行計數(shù)顯示控制、LED顯示驅(qū)動模塊的選擇、MCS-51單片機(jī)的擴(kuò)展。在這個設(shè)計中主要需要解決的問題便是如何提高M(jìn)CS-51單片機(jī)的抗干擾能力以及穩(wěn)定性。四整體構(gòu)思：方案論證與選擇 方案一、如圖一電源監(jiān)測、單片機(jī)保護(hù)專用芯片X25045P專用檢測芯片MCS-51控制單元AT89C2051LED顯示驅(qū)動芯片PS7219LED顯示掉電數(shù)據(jù)保護(hù)芯片HT7044A電源供電電路 圖一：方案一原理闡述：專業(yè)檢測芯片形成計數(shù)脈沖后送給控制單元AT89C2051單片機(jī)通過對它片內(nèi)計數(shù)、顯示編程。PS7219是專用LED顯示驅(qū)動芯片可以同時驅(qū)動8個7段數(shù)碼管. X2504P是一塊有電源電壓監(jiān)控、EE

4、PROM 和看門狗定時器電路三種功能于一體的芯片,它保證了在電源接通、關(guān)斷、瞬間電源電壓不穩(wěn)時,不會造成系統(tǒng)死機(jī)、數(shù)據(jù)誤寫或誤動作,大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力.HT7044A能夠保證系統(tǒng)突然掉電后保護(hù)數(shù)據(jù)。方案二、如圖二紅外發(fā)射電路紅外接收電路MCS-51控制計數(shù)顯示STC89C52顯示驅(qū)動LED顯示電源供電電路 圖二：方案二 原理闡述：紅外發(fā)射電路（以NE555為核心）和紅外接收電路（由LM567為核心）構(gòu)成紅外檢測單元以及形成計數(shù)脈沖、經(jīng)過STC89C52外部中斷對其片內(nèi)計數(shù)、顯示編程、最后通過顯示驅(qū)動芯片連接上LED顯示器就完成了最后的計數(shù)顯示. 方案三、如圖三紅外發(fā)射電路紅外接

5、收電路計數(shù)顯示專用芯片CL102電源供電電路 圖三：方案三原理闡述：檢測單元同方案二一樣、不同的便是計數(shù)顯示部分.方案三使用了四合一芯片CL102.它是集譯碼、驅(qū)動、鎖存、顯示一體.以上三個方案各有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)：方案一既可完美的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動計數(shù)功能且能讓系統(tǒng)處于異常狀態(tài)和抗干擾時通過外圍專用芯片得到非常好的解決。外圍電路架設(shè)相對簡單、在市場上屬于高端自動計數(shù)產(chǎn)品。同時它也暴露出了一個重大問題：由于成本太貴的原因此類產(chǎn)品并沒有得到普及.如果用此方案進(jìn)行設(shè)計只需要了解各專用芯片的引腳功能以及外圍連接方法就可以實(shí)現(xiàn)自動計數(shù)，并沒有很好的達(dá)到我們做畢業(yè)設(shè)計的目的，故雖然這個方案是最完美的一個方案也只

6、有舍棄.方案三是一個簡易的產(chǎn)品自動計數(shù)器。價格低廉、計數(shù)精確.但在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時工作十分不穩(wěn)定、也是屬于現(xiàn)在產(chǎn)品自動計數(shù)市場上的淘汰產(chǎn)品.僅用于在計數(shù)要求不高的場合中。這個方案太過于簡單故不選用.方案二便是這次課程設(shè)計選用的方案。之所以選用主要是這個方案涉及的知識面廣且能達(dá)到精確、穩(wěn)定的自動計數(shù)。但也有一個致命的缺點(diǎn)整個系統(tǒng)的抗干擾能力較弱、系統(tǒng)掉電后不能保存數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時容易出現(xiàn)誤動作或死機(jī).這也是此設(shè)計著重解決的問題。五具體實(shí)現(xiàn)：電路由光電管電路，單片機(jī)系統(tǒng)，蜂鳴器報警電路，數(shù)碼管顯示部分、復(fù)位電路組成。STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)蜂鳴器報警電路紅外光電管檢測電路數(shù)碼管顯示電

7、路復(fù)位電路簡單執(zhí)行過程如下：紅外傳感器感受到外界信息時，產(chǎn)生高低電平，通過軟件程序設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部寄存器，當(dāng)傳感器的高低脈沖被單片機(jī)接收到時，單片機(jī)產(chǎn)生中斷，中斷產(chǎn)生后進(jìn)入中斷服務(wù)程序，通過設(shè)置中斷服務(wù)程序，進(jìn)行計數(shù)。并通過P0 口將計數(shù)信息傳送至數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示計數(shù)的個數(shù)。當(dāng)需要置位是按下復(fù)位開關(guān)，則計數(shù)器清零，數(shù)碼管顯示清零，重新開始計數(shù)。1、光電傳感器光電開關(guān)電路主要由光電開關(guān)管，即光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。電檢測方法具有精度高、反應(yīng)

8、快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。如下圖示為本次課程設(shè)計所采用的光電開關(guān)，其型號為E18-B03N1封裝的反射紅外傳感器原理如下：紅外傳感器沒有檢測到外部信號時處于高電平狀態(tài)，當(dāng)檢測到外部物體時有高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，通過與單片機(jī)連接單片機(jī)I/O接收檢測的高低電平變化。原理圖如下：2、單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是此設(shè)計的核心部位，紅外傳感器所產(chǎn)生的外部脈沖經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行譯碼而計數(shù)的，并且通過對單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行編譯，使外部中斷信號通過數(shù)碼管顯示出來，并實(shí)現(xiàn)計數(shù)功能。一個典型的單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由時鐘電路、復(fù)位電路、片外R

9、AM、片外ROM、按鍵、數(shù)碼管、液晶顯示器、外部擴(kuò)展接口等部分組成，而對于這次的設(shè)計單片機(jī)最小系統(tǒng)基本電路圖如下：（1）、時鐘源電路 單片機(jī)內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，結(jié)構(gòu)如圖中Y1、C1、C2。可以根據(jù)情況選擇6MHz或24MHz等頻率的石英晶體，補(bǔ)償電容通常選擇30pF左右的瓷片電容。 （2）、復(fù)位電路 單片機(jī)小系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。其結(jié)構(gòu)如

10、圖 中R1、C3和K1。上電自動復(fù)位通過電容C1充電來實(shí)現(xiàn)。手動按鍵復(fù)位是通過按鍵將R3與VCC接通來實(shí)現(xiàn)。如圖示兩種復(fù)位方式： 圖 上電復(fù)位電路 圖 手動復(fù)位電路（3）、計數(shù)功能由單片機(jī)STC89C52控制完成。基本原理為當(dāng)紅外檢測部分檢測到光時，紅外接收電路輸出口將產(chǎn)生一個高電平信號，這個信號將供給單片機(jī)進(jìn)行計數(shù)控制；顯示部分是通過P0和P2口實(shí)現(xiàn)。計數(shù)控制部分是將計數(shù)脈沖送入單片機(jī)STC89C52中斷入口的INT0入口，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部對這個中斷信號進(jìn)行計數(shù)編程構(gòu)成。STC89C52與MCS-52指令系統(tǒng)完全兼容。提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)FLASH閃爍存儲器、128字節(jié)內(nèi)部RAM、32個

11、I/O口線、三個16位定時/計數(shù)器 、一個5向量兩級中斷、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時STC89C52可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩個軟件的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但是允許RAM、定時/計數(shù)器及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電后保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。STC89C52單片機(jī)芯片引腳圖： 圖STC89C52單片機(jī)外型 圖STC89C52端口功能顯示部分是通過上拉電阻以及8段數(shù)碼管構(gòu)成.采用的是軟件譯碼方式。圖軟件譯碼是把各字符的段選碼組織到一個表中，要顯示某字符先查表得到其段選碼，然后送往顯示器的段碼線。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中多采用軟件譯

12、碼的動態(tài)顯示P0口輸出的是段選碼，P2口輸出位選碼。而位選碼占用的輸出口線數(shù)取決于顯示器位數(shù)。（4）、數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示部分采用一個兩位八段數(shù)碼管，可以顯示計數(shù)范圍099。該數(shù)碼管為共10個管腳，分別是:a、b、c、d、e、f、g、h、com1、com2。其中abcdefgh為八位段碼， com1、com2為公共端為位選，而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中多采用軟件譯碼的動態(tài)顯示P0口輸出的是段選碼，P2口輸出位選碼。從而顯示實(shí)時數(shù)字。該數(shù)碼管為共陽極數(shù)碼管當(dāng)用NPN型三極管驅(qū)動時，當(dāng)基極為高電平時三極管導(dǎo)通，位選打開。三極管C極集電極接+5V電源，發(fā)射極與數(shù)碼管兩com口相連，基極接單片機(jī)片P2口，通

13、過對P2口附高低電平來控制位選，當(dāng)P2口為高電平時，三極管道通，進(jìn)而使得數(shù)碼管com口為高電平。數(shù)碼管顯示與驅(qū)動數(shù)碼管原理圖如下所示：六單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計：其主程序圖如上所示： 初始化開始計數(shù)計數(shù)等于8嗎？ 顯示 延時脈沖計數(shù)等于100嗎？清零采用C語言進(jìn)行編譯程序：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit buzzer=P31; /定義蜂鳴器控制端口為P3.1uchar code tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83

14、,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;/數(shù)碼管的段碼uchar num,num1,num2,flag; void delay(unsigned int i) /延時函數(shù) unsigned int j; for(i;i0;i-) for(j = 110; j 0; j-);void display() /數(shù)碼管顯示函數(shù) uchar a,b; a=num%10; b=num/10; if(num%8=0)&(num!=0)&flag=1)/判斷是否到了8次，到8次時蜂鳴器報警 buzzer=1; delay(1000); flag=0; buzzer=0; num1+; if(num1=100

15、) /當(dāng)計數(shù)100次時清0 num1=0; P0=taba; P2=0xfe; delay(5); P0=tabb; P2=0xfd; delay(5);main()/主函數(shù) EA=1; /開總中斷 EX0=1; /開外部中斷0 IT0=1;/設(shè)置下降沿觸發(fā) buzzer=0;/初始化蜂鳴器 while(1) display();void int1() interrupt 0 /中斷服務(wù)程序（即產(chǎn)生一個下降沿num計數(shù)一次） num+; if(num=100) num=0; num1+; flag=1;分析程序可知，主要功能即當(dāng)計數(shù)為8的倍數(shù)時蜂鳴器報警一次，當(dāng)計數(shù)滿100，則計數(shù)器自動清零，重新計