传感器课程设计.doc

课 程 设 计 大 纲学 院 名 称 电气工程与自动化学院课 程 名 称 传感器原理开课教研室 测控技术与仪器执 笔 人 张东升审 定 人修（制）订日期山 东 轻 工 业 学 院课 程 设 计 任 务 书学院 电气工程与自动化学院 专业 测控技术与仪器 姓名 张东升 班级 测控09-2 学号200902051048题目 正六面体端面特征自动识别系统主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容该识别系统以单片机stc12c5410ad为控制核心，系统分为正六面体，外部信息接收器两部分。根据正六面体内置水银开关检测正六面体端面信息，经过单片机判断处理后控制对应的led点亮，并将端面信息编码，通过内置编码芯片PT2262构成的无线发射电路发送编码信息。由解码芯片PT2272构成的信息接收器接收信号，进行解码。二、.基本要求（1）能够实现自动识别上端面并点亮其LED； （2）六面体静止后3秒内完成识别。三、参考文献（1）王东峰等.单片机C语言应用，电子工业出版社，（2）陈海宴.51单片机原理及应用，北京航空航天大学出版社，（3）贾金玲等.传感器原理及工程应用，重庆大学出版社，完成期限：自2011 年 12 月 26日至 2012年01月02 日指导教师： 孙凯 教研室主任：孙 涛 摘要本实验以单片机STCl2C5410AD为控制核心，系统分为正六面体，外部信息接收器两部分。根据正六面体内置水银开关检测正六面体端面信息，经过单片机判断处理后控制对应的LED点亮，并将端面信息编码，通过内置编码芯片PT2262构成的无线发射电路发送编码信息。由解码芯片PT2272构成的信息接收器接收信号，进行解码，通过液晶显示器显示端面信息。通过PT2272的VT管脚输出高电平信号实现记录次数，通过单片机内部存储器进行标识存储，通过按键控制实现回放。关键词：正六面体、自动识别、无线发射、接收 目录 1 引言52 总体方案5 2.1设计要求52.2系统基本原理6 2.3系统硬件部分7 2.4系统硬件部分制作、安装与调试113 单片机简介.134 心得体会175 参考文献 18 1 引言随着科学技术的发展和全球的信息化，当今的社会需要更高层次的人才。而单片机技术以及传感器技术也在飞速的更新，这需要我们大学生有更加综合的素质以及知识技能，而正六面体端面特征自动识别系统得设计要求正是结合了单片机级传感器的技术，它不仅能拓宽我们的知识范围，还能增强我们的动手能力。我们对正六面体端面特征自动识别系统怀着强烈的好奇心想通过这次的设计来增强自己的综合素质，让自己成为一个能适应当今科技发展的高层次人才。我们的系统主要分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括了正六面体端面检测模块、无线发射模块、LED端面显示模块、无线接收模块，需要用到单片机、液晶显示装置以及发射、接收器；软件系统主要利用C语言编程。 2 总体方案2.1设计要求在正六面体相应各个表面安装16个LED，作为标记【类似于传统的骰子)，能够对正六面体端面进行识别，内置控制电路。随机转动六面体，等待此六面体静止后，实现自动识别平行于地面上方的端面并点亮LED。用LED不同位数显示标记信息，其它端面LED灯不亮。采用无线方式将上端面标记信息(如1、26)传送到外部信息接收器，能够将识别次数及标记存储及回放等。本设计采用技术成熟的芯片，且成本低、端面识别准确。2.2系统基本原理该识别系统以单片机STCl2C5410AD为控制核心，系统分为正六面体，外部信息接收器两部分。根据正六面体内置水银开关检测正六面体端面信息，经过单片机判断处理后控制对应的LED点亮并将端面信息编码，通过内置编码芯片PT2262构成的无线发射电路发送编码信息由解码芯片PT2272构成的信息接收器接收信号，进行解码，通过液晶显示器显示端面信息。通过PT2272的VT管脚输出高电平信号实现记录次数，通过单片机内部存储器进行标识存储。通过按键控制实现回放。系统框图B组正六面体端面检测模块L E D 显示电路 S T C 1 2 C 5 4 1 0无线接收器无线发射器 S T C 1 2 C 5 4 1 0液晶显示器键盘2.3系统硬件部分2.3.1发射装置本制作采用编码芯片PT2262芯片设计的四键遥控模块(成品)作为发射模块。遥控模块具有价格低廉。发射机体积小巧、外观精致，耗电低，工作稳定可靠等优点。选择发射频率433MHz或者315MHz。注意发射器和接收器频率保持一致，收发双方的地址码(A0A7)设置保持一致。可以定义为悬空、接地或者高电平等。设置不同的地址码防止测试、使用时产生干扰。PT2262数据输入端使用三位DO、D1、D2进行数据编码。为了使无线发射器与单片机相连接，对无线发射器进行改造。方法是使用TLP6263光电耦合器的三组光敏三极管来代替发射器上的三个按键，将光电耦合器上的发光二级管阳极接电源正极，阴极接单片机的p1.6、p1.7、p3.4脚，单片机的I/O口输出控制编码信号，并且保证六面体每转动一次静止后，通过单片机程序控制只发送一次状态编码信号。2.3.2接收装置本制作采用解码芯片PT2272芯片设计的无线遥控开关接收器作we为接收模块。接收模块的信号频率应与发送端保持一致。PT2272接收器的数据输出端DO、D1、D2连接单片机的P20、P21、P22管脚用于接收解码信号，通过单片机进行信号处理送液晶显示器显示端面信息。通过PT2272的VT输出信号记录六面体转动次数，该信号由低电平变为高电平时表示收到发射信号。再通过S901 3三极管组成的集电极输出电路进行电平转换，输出信号送给单片机的外中断INTO口。设置单片机外中断INT0为边沿触发方式。通过中断服务子程序实现记录正六面体转动次数。2.3.3显示模块接收器显示模块采用12864液晶显示器。如图。2.3.4 正六面体电源模块本设计采用4节12V镍氢充电电池串联组成电源模块，由于正六面体需要灵活转动，电源安装在内部，不可以外接电源并且正六面体拆卸较麻烦，选择充电电池，在正六面体外测留有充电插座。2.3.5 核心电路整机的核心电路分为发射器和接收器两部分，图a为发射部分，图b为接收部分。a发射电路b接收电路2.4系统硬件部分制作、安装与调试2.4.1正六面体外壳的制作与安装本制作采用4mm厚的有机玻璃板制成正六面体外壳部分。首先量好尺寸，用钢锯截成边长为8cm8cm的正方形(设计要求)，用电钻(选直径为4cm钻头)分别在六个正方形有机玻璃板上合适的位置打孔16个，然后将发光二极管安装在正方形有机玻璃板上。防止其松动，用塑料胶枪融化胶棒作为粘合剂固定。再将4个正方形有机玻璃板连接做成柱状，连接处用胶枪融化胶棒固定。将4节5号充电电池分别贴放在柱状体4个直角处，用胶枪固定，再用导线将其串联构成电源模块。然后将正方形有机玻璃板上所有LED的阳极用导线相连接到电源开关上，将每个板上的LED的阴极用导线连接每个面引出一根控制线。注意柱状体两个堵头处先不要封上。2.4.2水银开关的固定将8支水银开关分别安装在正六面体内测8个角上。注意水银开关与三个正方形玻璃板成45度，使用胶枪固定。每个开关引出两根导线，注意水银开关与导线连接处用锡焊连接，再套上热缩管防止短路。 2.4.3无线发射器的设计与安装将遥控发射器外壳去掉，露出线路板。用电烙铁将电源正负极的金属电池夹卸下来。避免占用过多的空间。保留发射天线。然后将光电耦合器背面贴放在发射器的线路板上。用胶枪固定，按照原理图连接导线。注意裸露导线处用热缩管绝缘。2.4.5控制核心电路板的制作本制作以STCl2C5410单片机为核心。分为制作正六面体内置控制板和信息接收板。按照原理图，使用protel99se软件绘制单面线路板，然后使用双氧水和稀盐按比例混合腐蚀线路板，然后焊接元件。最后在内置控制核心板安装无线发射模块。再连接水银开关、LED导线。最后将核心板与发射模块放置到正六面体内部。2.4.6整机调试整机焊接完毕，首先检查硬件连线有无错误再逐步调试各模块。首先载入led控制小程序。检查led显示是否正常。加入发射编码程序，查看信息接收器是否接收到信号。可在PT2272的VT端接一只led，判断是否接收到信号。加入显示子程序，发现没有显示字符。调整可调电阻RPl的值。显示正常。再将PT2272的VT端接到三极管的基极上。载入发射器发射编码程序。观察接收端六面体转动次数纪录情况。若异常，检查VT端信号。检查单片机外中断INT0设置是否正确。接上内置电池，将剩余两个端面安装完毕上电后对系统初始化，摇动六面体3秒静止后，发现其他端面的led也显示。检查发现六面体导线有短路现象，再次将导线套上热缩管处理一切正常。 4 单片机简介STC12C5410AD单片机是宏晶系列单片机技术攻关研究中已经取得全线突破的典型优势解密系列。STC系列新一代单片机由于采用宏晶第六代加密技术，加密性强，解密难度大，而橙盒科技目前已经顺利破解STC全系列单片机，从简单的STC89系列到高难度解密的STC10系列、STC11系列，STC12系列单片机，我们都能够提供成熟可靠的解密方案。 而且，经过我们专业的芯片解密工程师长期以来的解密技术研究和进展，针对STC全系列单片机解密的技术已经相当成熟，解密成功率高，可靠性强，其管脚图如下： STC12C5410AD单片机主要性能特征介绍1. STC12系列单片机为增强型 8051 芯片，1T，单时钟/ 机器周期，指令代码完全兼容传统8051单片机。2. 工作电压：STC12C5410AD 系列工作电压：5.5V - 3.8V（5V 单片机）/3.8V - 2.4V（3V 单片机）3. 工作频率范围：0 - 35 MHz，相当于普通8051 的 0420MHz.实际工作频率可达48MHz4. 用户应用程序空间12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K / 1K 字节5. 片上集成 512 字节 RAM(STC12C5410AD 系列), STC12C2052AD 系列单片机为256 字节RAM6. 通用I/O 口（27/23/15 个），复位后为： 准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽/ 强上拉，仅为输入/ 高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. EEPROM 功能9. 看门狗10.内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）11. 时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟常温下内部R/C 振荡器频率为：5.2MHz 6.8MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，应认为是4MHz 8MHz12. 共2 个16 位定时器/ 计数器，但可用PCA 模块再产生4 个定时器(2052 系列只有两路PCA)13. 外部中断2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断唤醒14. PWM(4 路）/PCA（可编程计数器阵列,4 路）,5410 系列是4 路，2052 系列只有两路- 也可用来当4 路D/A 使用- 也可用来再实现4 个定时器- 也可用来再实现4 个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可分别或同时支持)15. A/D 转换, 10 位精度ADC，共8 路。STC12C2052AD 系列只有8 位精度16. 通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12 系列是高速的8051，也可再用定时器软件实现多串口17. SPI 同步通信口，主模式/ 从模式18. 工作温度范围： 0 - 75 / -40 - +855 心得体会 在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世永远只能是构想，而我们一定要有有据可依，不切实际的构想永远只是构想，不能成为现实。而且，面对形形色色的网络资源一定要学会取其精华、去其糟粕，充分利用好网络，让它成为我们学习的好帮手！ 在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，电路图的绘画、资料的的收集、相关原理的理解等，这些问题总会经常的阻碍我的进展，但是，只要你肯坚持并努力学习相关原理及知识，我想“Nothing Is Impossible !” 此次的课程设计让我深深体会到POTELL工具的好处，它是一个学与电气、测控专业必备的知识技能和工具，POTELL99SE 提供了一系列的电路设计工具、优秀的文件管理系统，它能给你解决很多画图的问题，只需拥有一台电脑，即可完成从电路原理图的设计到最终的印制电路板设计的全部过程。它包含有各功能模块和标准的元件库。 在课程设计的过程中，我们不断发现错误，不断被反思并改正错误，不断领悟和获取相关的知识。课程设计就是一个小的毕业设计，给我们许多专业知识，并为我们以后的