产量计数器的设计与实现

1、 怀化学院本科毕业论文(设计)诚信声明作者郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。本声明的法律结果由作者承担。本科毕业论文（设计）作者签名： 年 月产量计数器的设计与实现摘要电子技术器在科学技术领域丶工农业生产以及日常生活发挥着越来越重要的作用。计数器对某物件进行计数，对通过的物体进行计数，实现统计数据的收集，比较常见的是在生产流水线上包装数量控制，能节省劳动力而且可以高效准确的完成

2、数据统计。光电计数器采用光电传感器构成的广电门实现对通过光电门的物品进行计数。本设计为了实现光电计数的功能，采用模数结合的电路，以红外对射光电传感器为传感器件，电路主要分为信号采集电路和数码显示电路，分别实现对通过光电门的物体感应，显示和技术，计数范围为0999。可以预设计数数目，当计数达到设定后，显示器计数会停止增加。关键词计数器；光电传感器；数码显示；Design and implementation of yield counterAbstractElectronic technology in the field of science and technology Dian indus

3、trial and agricultural production and daily life plays an increasingly important role. A counter for counting the object, the object is counted through to achieve the collection of statistical data, more common in the production line packaging quantity control, can save labor and can accomplish effi

4、cient and accurate statistics. Photoelectric counter using SVA door photoelectric sensor configured to achieve the objects through optical gate counts.In order to achieve this design photoelectric counting function, combined analog circuits, infrared beam sensors photoelectric sensors, the circuit i

5、s divided into signal acquisition circuit and digital display circuit, respectively, to achieve the object through the door photoelectric sensors, display and technology, the count range of 0 to 999. You can preset number of counts, when the count reaches the set, the display will stop counting incr

6、ease.Key wordsCounter photoelectric sensor digital display1. 前言在工业生产线上，常常需要对随传送带传送到包装处的成品进行计数，以便统计产量或为计算机管理系统提供数据，光电自动化的计数提高了工业生产的准确性，以及效率。随着生产自动化，设备自动化，和机电一体化，对产量计数器的需求日益增多产量计数器的设计与实现一方面是为了巩固课本所学知识，另一方面是提高自己的动手实践能力，进一步掌握单片机和模拟电子电路课程的了解，掌握计数，译码，显示系统的工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。1.1 光电传感器的特点光电传感器是采用光电元件作为检测元件

7、的传感器.它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号.发射器和接收器通常置于流水线两边，中间没有阻挡时，红外发射器发射的红外线到接收器，光接收电路输出低电平，当有物体经过时，光接收电路输出高电平，计数电路累计计数。光电传感器是将光信号转换成电信号，再经过处理成光信号显示出来。光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成.光电检测方法具有精度高,反应快非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样,按光电元件(光学测控系统)输出

8、量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换,连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在 光路位置有关.1.2 光电传感器的研究和发展传感器技术是20世纪

9、中期才刚刚问世的，在那时与计算机技术和数字控制技术相比，传感器技术远远落后与他们。光电传感器是一种小型电子设备,它可以检测出其接收到的光强的变化.早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备,发射器带一个校准镜头,将光聚焦射向接收器,接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上.在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源.这些小而坚固的白炽灯传感器就 是今天光电传感器的雏形. LED(发光二极管)最早出现在19世纪60年代,现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管作为指示灯来用.LED就是一种半导体元件,其电气性能与普通二极管相同,不同之处在于当给LED通电流时,它会发光.由于

10、LED是固态的,所以它能延长传感器的使用寿命.因而使用LED的光电传感器能被做得更小,且比白炽灯传感器更可靠.不像白炽灯那样,LED抗震动抗冲击,并且没有灯丝.另外,LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分.(激光二极管除外,它与普通LED的原理相同,但能产生几倍的光能,并能达到更远的检测距离).LED能发射人眼看不到的红外光,也能发射可见的绿光,黄光,红光,蓝光,蓝 绿光或白光. 1970年,人们发现LED还有一个比寿命长更好的优点,就是它能够以非常快速度来开关,开关速度可达到KHz.将接收器的放大器调制到发射器的调制频率,那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大.1.3课

11、题研究的意义和目的随着社会的不断发展，机器总是要代替人类来工作，许多数目庞大的物品计数总是会需要传感器来完成，它具有高效，准确的特性。所以未来的传感器一定不会过时，只会越来越先进与快速和准确。本课题的研究具有很大的实用价值。1.4设计内容及要求 设计内容利用发光二极管和光敏三极管作为光电计数器的传感器进行计数，用数码管显示计数值，当数码管显示值与预设值相同时停止计数，可以手动预设值，此外，每通过一个物体指示灯闪烁一次。设计要求采用光遮挡方式传感，发光器件，接收器件距离为1m计数范围0999可上电复位和人工复位可做加减计数可增加位数和其他功能2. 设计方案本设计的核心内容是利用发光二极管和光敏三

12、极管作为光电计数器的传感器进行计数，用数码管显示计数值，当数码管显示值与预设值相同时停止计数，可以手动预设值，此外，每通过一个物体指示灯闪烁一次。2.1总体方案图如上图所示，系统大致由光电转换系统和计数器，显示器这几部分组成，每当有一个物体通过时，红外发射器将光信号转换成电信号给STC89C52，然后单片机芯片发射一个电压给数码管加以显示。同时有74HC573可以做到数据锁存，所以可以同时做到上电复位，拨码重置，和手动复位。3电路设计与元件选择方案一以STC89C52为核心的计数电路基于单片机的光电计数器，使用STC89C52单片机，电路简单，需要编写程序，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻

13、辑控制，而且体制小，硬件实现简单，安装方便，可实现数码显示和键盘设定等多种功能。 采用遮光式光电传感器，将红外发光管与光电接收管相对安放，每当物体通过一次，红外光就被遮挡一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，通过光电隔离并输入至STC89C52单片机的P1口，通过软件控制和键盘设定计数值并用数码管加以显示，便可实现对物体的计数统计。采用发射式光电传感器，将红外发光管与光电接收管相邻安放，每当物体通过一次，红外光就被发射，光电接收管接收一次，它的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，通过光电隔离耦合并行输入

14、至STC89C52单片机的P1口。方案二以采用CD4518为核心的计数电路，采用CD4518组成8421同步十进制计数器，其计数是先由光检测和接收电路检测信号再传送到脉冲发生器CD4518，由D4518转化成电信号然后分别传送到各个二十一进制计数器BCD码，由BCD码七段译码器转换至数码管。而电源部分是由220V交流电经过变压T降压，桥式整流，电容滤波，7809稳压后为整个电路提供+9稳压工作电压。选用方案一原因是本设计方案采用红外发射管采用直流供电，接收对管判断是否有物体通过物体通过光电门，并且有物体通过时输出一个高电平，触发后面的加法计数器，使其加一。本设计采用STC89C52作为CMOS

15、8位微控制器，它具有高性能，低消耗，在单片机上，拥有8位CPU和在系统可编程Flash等优点。本设计还加入了74Hc573作为主要元器件，当使能为高时，输出将随数据输入而变，当使能为低时，输出将建立在已锁存的数据电平上，。它的优点是输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时。光电传感器具体是由发送器、接收器和检测电路组成，是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电开关的结构原件中有发射板和光导纤维。三角发射板是结构牢固的发射装置。他由很小的三角椎体发射材料组成，能够使光束准确地从发射板中返回，具有实用意义。光电传感器一般分为反光板光电开关、扩散发射型光电

16、开关。槽型光电传感器。对射型光电传感器。本次设计应要求采用对射型光电传感器，把发光器和接收器分开，检测物体通过时阻挡光路，接收电路就动作输出一个开关控制信号。为了应要求使计数范围达到0999，我使用了九脚的数码管一共九个，每个数码管分别记一个数。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，或者红外二极管被遮挡时，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。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

17、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。他的计数范围为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0.电路的优点在于易实现自动化控制、计数准确、直观性比较好、具有一定的抗干扰能力而且比较容易实现级联，以便达到扩大计数范围的作用，同时具有很强的实用性。不足之处在于由红外发射管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并不是很完美。4.硬件电路设计4.1硬件电路的总体设计Stc89c52是一种低耗高性能的cmos8位微控制器，具

18、有8k在系统可编程flash存储器。Stc89c52使用经典的mcs-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单片机上，拥有灵巧的8位cpu和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提高灵活、超有效的解决方案。采用遮光式光电传感器，将红外线发光管与光电接收管相对安放，每当物体通过一次，红外光就被遮挡一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，通过光电隔离耦合并行输入至STC89C52单片机的P1口，通过软件控制和键盘设定计数值并用LED加以显示，便可实现对物体进行计数统计。42信号采集电路S

19、TC89C52在工作时，允许RAM，定时器，计数器工作，在红外对射二极管通过物体时所产生的高电平进行处理，发出一个正脉冲到七段译码器，没有物体通过时，RAN内容被保存，振荡器停止工作。具有的标准功能，8K字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向4级中断工作，全双工串行口。此外，还装入了两个30pf的启振电容和12M的石英晶振一个，能最大限度的保证频率的误差。4.3发射与接收电路发射与接收电路主要的功能是当有物体经过时，红外发光二极管发出的红外光线被物体反射，光电接收管接收到

20、红外发光二极管发出的红外光线，这时计数电路开始计数。将红外发光管与光电接收管相邻安放，每当物体通过一次，红外光就被物体反射，光电接收管接收一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，通过光电隔离耦合并行输入至STC89c52单片机的P1口，通过软件控制和键盘设定计数值并用LED加以显示，便可实现对物体的计数统计。当达最大值益出时，由单片机控制并发出报警。在我们生活的环境里处处都暗藏着红外光线，太阳是最常见的红外线发光体，还有火光、灯光、红外线遥控器和一些不可预知的光源。那么，我们身边所处的环境中这么多红外线光源，传感器里的红外线光敏二极管如何分辨

21、环境里的红外光和红外发射管发出来的红外光？调制解调的办法：把红外线发光二极管以某一频率进行调制，即让它以固定的频率闪烁。在红外线光敏二极管的发射端则利用单片机定时输出一个固定频率的红外光，让接收端可以筛选出这一频率的红外光源。这样便可以达到去除外界环境光的干扰。因为环境里的红外光要么是没有频率的，要么就是有着自己固定的频率。像收音机一样，传感器只要以自己的频率发射，再以自己的频率接收就可以过滤其他频率光源的干扰了。4.3数码显示电路数码管管脚图中小行的荧光数码管和发光二极管显示器采用七段形式显示，荧光数码管是一种真空管，灯丝做阴极，阳极涂发光物质的材料做成，其形状a、b、c、d、e、f、g，七

22、个壁画段构成的八段，也可增加一个点状显示灯显示小数点，阳极和阴极之间有栅极，当灯丝发热时发射电子，经加20V电压加热时，如该阳极有20V电压则发出荧光，如果没有则不光，由此显示字形。七段发光二极管和荧光显示器原理相似，用七个发光二极管构成a、b、c、d、e、f、g 七个笔画段，并分为共阴极和供阳极两种连接方法。共阳极是将七个发光二极管的阳极接在一起并接正电源上，阴极接到译码器的各输出端，当哪个发光二极管的阴极为低电平时对应的那个发光二极管就导通发光。共阴极则是将七个发光二极管的阴极连接在一起并联在一起接地，阳极译码器的各输出端，哪一个阳极为高电平时就对应那个二极管发光。显示译码器将计数的输出（

23、BCD代码）译成显示器（数码管）所需要的驱动信号，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。5程序设计Dly10ms: MOV R6 #20D1: MOV R7 #20 DJNZ R7, $ DJNZ R6, D1 RET总程序调试如下： FIRST EQU 21H ;定义个位 SECOND EQU 22H ;定义十位 THIRD EQU 23H ;定义百位 ORG 0000H ;程序从0地址开始 LJMP START ;跳到START处执行 ORG 0003H ;跳至INT 0处执行 MOV R4,#100START: SETB EA ;开中断 SETB IT0 ;中断0允许P

24、3.2口 SETB EXO ;负跳变触发CLEAR: ;初始化显示000 MOV FIRST,#0MOV SECOND,#0MOV THIRD,#0SHOW: ;显示子程序 MOV DPTR,#TAB;DPTR指向编码表位置 MOV A,FIRST ;将FIRST的内容复制到ACC MOVC A,A+DPTR ;根据ACC的值取出编码表中的编码 MOV PO,A ;由P0口输出ACC的内容CLR P2.3 ;置位P2.3 LCALL DELAY ;调用延时子程序 SETB P2.3 ;清零P2.3/*显示个位*/ MOV DPTR,#TAB ;DPTR指向编码表位置 MOV A,SECOND

25、;将SECOND的内容复制到ACC MOVC A,A+DPTR ;根据ACC的值取出编码表的编码 MOV P0,A ；由P0口输出ACC的内容CLR P2.2 ;置位P2.2 LCAL DELAY ;调用延时子程序 SETB P2.2 ;清零P2.2/*显示十位*/ MOV DPTR,#TAB ;DPTR指向编码表位置 MOV A,THIRD ;将THIRD的内容复制到ACC MOV A,A+DPTR ;根据ACC的值取出编码表中的编码 MOV PO,A ;由PO口输出ACC的内容CLR P2.1 ;置位P2.1/*显示百位*/;MOV DPTR,#TAB ;DPTR指向编码表位置MOV PO

26、,A ;由PO口输出ACC的内容LJMP SHOW ;调用显示子程序INT_0; ;中断CLR EAINC FIRST ;FIRST的内容加1MOV A,FIRST ;将FIRST的内容复制到ACCCJNE A,#10,EXIT ;如果A不等于10，则跳至L1处执行MOV FIRST,#00H ;将0复制到FIRSTINC SECOND ;将SECOND的内容加1MOV A,SECOND ;将SECOND的内容复制到ACCCJNE A,#10,EXIT ;如果A不等于10，则跳至L2处执行MOV SECOND,#00H;将0复制到SECONDINC THIRD ;将THIRD的内容加1SHAN

27、2S: CLR P2.6 LCALL DELAYSETB P2.6LCAL DELAYDJNZ R4,SHAN25EXIT: 跳出中断子程序DELAY: MOV R6,#20D1: MOV R7,#20 DJNZ R7. $ DJNZ R6 D1 RETTAB ;编码表 DB 03FH;0 DB 006H;1 DB 05BH;2 DB 04FH;3 DB 066HH;4 DB O6DH;5 DB 07DH;6 DB 007H;7 DB 07FH;8 DB 06FH;9 END6仿真与测试检查多次电路是否虚焊，短路，电源是否接反，以此为必要条件，手掌不断来回遮挡红外二极管表6.1 夜间值夜晚；预

28、设值·080070060次数807060LED显示080070060表6.2 白天值白天：预设值050040030次数504030LED显示050040030总结本次毕业设计，使我感受到过程是艰辛的同时又充满乐趣。随着毕业的日子到来，毕业设计也接近了尾声，经过了几周的奋战，我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前，觉得毕业设计只是对这四年所学知识的单纯总结，但是通过了这次做毕业设计，发现自己的看法太片面了，毕业设计不仅是对四年所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高，通过这次毕业设计，使我明白了自己原来的知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多。以前老是觉得自己什么东西都会

29、，什么东西都懂，有点眼高手低，通过这次毕业设计我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作生活中都应该不断的学习，努力提高自己的综合素质，毕业设计中也使我们同学关系更一步亲近了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家一起商量，听听不同的看法，从而使我们更好的理解和消化知识。所以在通过这次光电计数器设计，在很大程度上提高了自己的独立思考能力和单片机的专业知识，也深刻了解写一篇应用系统的步骤和格式，有过这样的一次训练，相信在各个方面都有一个较大的提高！刚开始设计光电计数器的时候，电路图不知道从哪个部分画起，想到我们之前有做过电子时钟，可能对此次的光电计数器设计有帮助，我们打开之前的时钟原理图片，发现电源部分是我们可以用的，显示部分也可以用，由于用STC89c52单片机，所以我们的原理图省了设计好几个部分的内容，接下来我们就设计发射和接收这部分。真正去做一些事，我们不难发现其实不并不是我们想象中的那么难，但在做的过程中我也遇到了很困难，更加让我觉得对