精品资料（2021-2022年收藏的）毕业论文之基于51单片机的流水线产品计数器设计

1、 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 第第 I 页页 毕业设计（论文）毕业设计（论文）基于基于 5151 单片机的流水线单片机的流水线产品计数器设计产品计数器设计班班 级级: : 3100131001 班班 学学 号号: : 201062301051201062301051 姓姓 名名: : 唐树春唐树春 专专 业业: : 应用电子技术应用电子技术 指导老师指导老师: : 周晓红老师周晓红老师 二零一二年六月十日二零一二年六月十日 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 II 页页摘摘 要要本系统采用的是以单片机 STC89c52 为核心的光电计数器。其工作原理是采用单片机的外部中

2、断 0 来进行计数，数据采集部分采用反射式光电传感器，将红外发光管与光电接收管相邻安放，每当物体通过一次，红外光就被物体反射，光电接收管接收一次，光电接收管的输出电压就产生一个变化，这个变化的电压信号通过放大和处理后，形成计数脉冲，输入至 STC89c52 单片机的 P3.2 口，通过软件控制和硬件控制并用 LED 加以显示，便可实现对物体的计数统计。本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用 LED 数码管显示，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活方式的需求。所谓的光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。光电式传感器是以光电器件作为转换组件的传感器，光电检测方法具有精度高

3、、应用快、非接触等优点，而可测参数多，光电传感器的结构简单，形式灵活多变因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。关键词：计数器；光电传感器；单片机；LED数码管 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 III 页页AbstractAbstractThis system USES is with STC89c52 single chip microcomputer as the core of the photoelectric counter. The working principle of adopting SCM external interruption 0 to coun

4、t, the data acquisition of the reflecting photoelectric sensor, the infrared light tube and photoelectric receiving tube adjacent put, whenever the object through a, infrared light is object reflective, photoelectric tube receiving a receiving, photoelectric receiving tube is the output voltage of p

5、roduce a change, the changes of the voltage signal through the amplifier and processing, form count pulse, the input to STC89c52 SCM P3.2 mouth, through the control software and hardware control and that LED to, can realize the object counting statistics. This counter can or mechanical artificial co

6、unt way into electronic counted, and using LED digital display tube, can be used in many industries, to meet the modern production, the way of life of demand.The so-called photoelectric sensor is light signals are converted to electrical signals a sensor. Photoelectric sensor is based on photoelectr

7、ic device as a conversion of components of the sensor, photoelectric detection method has high accuracy, application, the advantages of fast contact, and can be measured parameters, the structure of the photoelectric sensor is simple, flexible in form so, photoelectric sensor in the detection and co

8、ntrol is widely used.Keywords:Keywords: counter; Photoelectric sensor; microcomputer; LED digital tube 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 IV 页页目目 录录摘摘 要要.IABSTRACTABSTRACT.II第第 1 1 章章 绪绪 论论.11.11.1、本论文的背景和意义、本论文的背景和意义.11.21.2、主要方法和研究进展、主要方法和研究进展.11.31.3、主要内容、主要内容.11.41.4、结构安排、结构安排.1第第 2 2 章章 整体设计方案整体设计方案.22.12.

9、1、设计方案选择、设计方案选择.22.22.2、设计方框图、设计方框图.2第第 3 3 章章 硬件设计及功能硬件设计及功能.33.13.1、基本介绍、基本介绍.33.23.2、AT89C52AT89C52 引脚功能引脚功能.43.33.3、STC89STC89C C5252 系统结构图系统结构图.53.43.4、STC89STC89C C5252 的复位与时钟的复位与时钟.63.53.5、STC89STC89C C5252 单片机的基本工作电路单片机的基本工作电路.63.63.6、本次设计的部分电路、本次设计的部分电路.73.73.7、74HC57374HC573 芯片芯片.73.83.8、显

10、示电路、显示电路.8第第 4 4 章章 软件设计软件设计.104.14.1、PROTEUS软软件件 .104.24.2、KEIL C51 软软件件 .104.34.3、软件设计流程图：、软件设计流程图：.11致致 谢谢.11结结 论论.13参考文献参考文献.14附附 录录 1 电气原理图电气原理图.15附附 录录 2 2 PCBPCB 图与图与 3D3D 视图视图.16附录附录 3 3 源程序源程序.17附录附录 4 4 仿真效果图仿真效果图.19贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 1 页页第第 1 1 章章 绪绪 论论1.11.1、本论文的背景和意义、本论文的背景和意义随着计数器技

11、术的不断发展与进步，计数器的种类越来越多，应用的范围越来越广，随之而来的竞争也越来越激烈。过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。厂商为了在竞争中处于不败之地，从而不断地改进技术，增加产品的种类。现在计数器的种类以增加到：电磁计数器、电子计数器、机械计数器（拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器） 、液晶计数器等。计数器的应用范围也遍布印刷、纺织、印染、针织、电缆、电讯、军工、轻工、机械、开关、断路器、矿山、实行多班制的纺织行业的织布机、织带机、制线、制带、造纸、制革、薄膜、高压开关电器产品、试验设备，印刷设备、短路器、医疗、纺织、机械、仓库和码头的货运、行人及车辆

12、过往的数量计数、冶金、食品、国防、包装、配料、石油、化工、发电、机床、仪表、自动化控制等行业。1.21.2、主要方法和研究进展、主要方法和研究进展主要方法是通过自己所学的知识来设计的，利用单片机与外围电路来共同达到所要设计的目的，但是该电路还是有很大的升级空间与拓展。1.31.3、主要内容、主要内容主要内容有方案的选择与设计，介绍了两款（Keil uVision4 软件与 ISIS 7 Professional 软件）辅助软件，阐述 AT89C52 单片机内部结构及其最小系统的组成，74HC573 锁存器的使用与作用以及 LED 数码管的结构与驱动方法等。1.41.4、结构安排、结构安排首先阐

13、述了数字计数器在日常生活中的重要性，其次介绍硬件结构及其设计方法与软件的设计流程，最后根据硬件与流程图设计出相应的程序及代码。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 2 页页第第 2 2 章章 整体设计方案整体设计方案2.12.1、设计方案选择、设计方案选择方案一：采用多种数字逻辑电路来实现逻辑控制、主门、门控、计数单元的设计要求，这样设计的电路整体比较复杂，而且不宜完成发挥部分的功能要求。所以方案一不采用。方案二：可以采用 FPGA 来实现逻辑控制、主门、门控、计数单元的设计要求，并且设计方便，但由于对 FPGA 的技术原理掌握不够熟练，所以放弃方案二。方案三：系统采用 AT89C52

14、 为核心的单片机控制系统，实现原理图中的逻辑控制、主门、门控、计数的设计要求。单片机计数器的方式控制寄存器 TMOD 中的 GATE 位=1 时，可以很方便的进行 INT0 引脚的外部输入信号的时间间隔测量。且单片机的控制电路很容易实现扩展，比如语音模块、测温 I2C 模块、时钟模块、A/D 模块等。故采用方案三。2.22.2、设计方框图、设计方框图AT89C52 单片机LED 显示电源电路74HC573 驱动复位电路时钟源数据采集电路手动模拟计数按键清零键贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 3 页页第第 3 3 章章 硬件设计及功能硬件设计及功能3.13.1、基本介绍、基本介绍AT

15、89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。其引脚排列与 PDIP 封装如下图所示。引脚排列 PDIP 封装主主要要功功能能特特性性:1、兼容 MCS51 指令系统 2、8k 可反复擦写(大于 1000 次）Flash ROM； 3、32 个双向 I/O 口； 4

16、、256x8bit 内部 RAM； 5、3 个 16 位可编程定时 /计数器中断； 6、时钟频率 0-24MHz； 7、2 个串行中断，可编程 UART 串行通道； 8、2 个外部中断源，共 8 个中断源； 9、2 个读写中断口线， 3 级加密位； 10、低功耗空闲和掉电模式， 软件设置睡眠和唤醒功能； 11、有 PDIP、PQFP、TQFP 及 PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 4 页页3.23.2、AT89C52AT89C52 引脚功能引脚功能VCC：单片机的供电电压 4V-5.5V,最佳工作电压为 5V。GND：单片机的接地引脚

17、。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。/EA / VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。 P0 端口P0.0-P0.7 P0 是一个 8 位漏

18、极开路型双向 I/O 端口，端口置 1（对端口写 1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动 8 个 TTL。对内部 Flash 程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0 口是分时转换的地址(低 8 位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。P1 端口P1.0P1.7 P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。输出时可驱动 4 个 TTL。端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 Flash 程序存储器编程时，接收低 8 位地址信息。 P2 端口P2.0P2.7 P2 是一个带有内部

19、上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。输出时可驱动 4 个 TTL。端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 Flash 程序存储器编程时，接收高 8 位地址和控制信息。在访问外部程序和 16 位外部数据存储器时，P2 口送出高 8 位地址。而在访问 8 位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。 P3 端口P3.0P3.7 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。输出时可驱动 4 个 TTL。端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 Flash 程序存储器编程时，接控制信息。除此之外 P3 端口还用于一些专门功能，具

20、体如表 1-1 所示。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 5 页页P3 引脚兼用功能P3.0串行通讯输入（RXD）P3.1串行通讯输出（TXD）P3.2外部中断 0（ INT0）P3.3外部中断 1（INT1）P3.4定时器 0 输入(T0)P3.5定时器 1 输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通 WRP3.7外部数据存储器写选通 RD表 1-1P3 端口引脚第二功能3.33.3、STC89c52STC89c52 系统结构图系统结构图图 1-1 是 MCS-52 系列单片机的内部结构示意图。图 1-1贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 6 页页3.43.4、STC89c

21、52STC89c52 的复位与时钟的复位与时钟MCS-52 单片机具有两种复位方式，如图 1-2 所示。上电复位 手动复位图 1-2MCS-52 单片机时钟信号源连接如图 1-3 所示。内部时钟信号源 外部时钟信号源 图 1-33.53.5、STC89c52STC89c52 单片机的基本工作电路单片机的基本工作电路单片机的基本工作电路也称为单片机的最小系统，如图 1-4 所示。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 7 页页图 1-43.63.6、本次设计的部分电路、本次设计的部分电路本次设计的按键控制分为两部分，按键控制电路如图 1-5 所示。模拟计数控制 计数清零控制图 1-5本次设

22、计的数据采集部分如图 1-6 所示。图 1-63.73.7、74HC57374HC573 芯片芯片原理说明： 74HC573 的八个锁存器都是透明的 D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。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，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。 74HC57374HC573特点： 三态总线驱动输出 置数全并行存取贵州电子信息职业技术学院毕业

23、设计（论文）第第 8 页页 缓冲控制输入 使能输入有改善抗扰度的滞后作用74Hc573 引脚功能表3.83.8、显示电路、显示电路显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有： 发光二极管 LED 显示器、液晶LCD 显示器、CRT 显示器等。LED 显示器是现在最常用的显示器之一，如下图所示。LED 显示器的符号图 共阳式、共阴式 LED 数码管的符号图发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式 LED 显示器件（半导体显示器）。分段式显示器（LED 数码管）由 7 条线

24、段围成 8 字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。LED 数码管有共阳、共阴之分。图是共阳式、共阴式LED 数码管的原理图和符号.显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要 6 个数码管，另需两个数码管来显示横。采用动态显示方式显示时间，硬件连接如下PIN No 引脚号SYMBOL 符号NAME AND FUNCTION 名称及功能1OE3 State output Enable Input (Active LOW)3 态输出使能输入（低电平）2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

25、9D0 to D7Data Inputs 数据输入12,13,14,15,16,17,18,19Q0 to Q73 State Latch Outputs 3 态锁存输出11LELatch Enable Input 锁存使能输入10GNDGround 接地(0V)20VCCPositive Supply Voltage 电源电压贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 9 页页图所示，时的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管，分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管，秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管，其余数码管显示横线。LED 显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显

26、示方式和动态显示方式两种。对于多位 LED 显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，其硬件连接方式如下图所示。图 3-6 数码管动态扫描的硬件连接示意图数码管使用条件：a、段及小数点上加限流电阻 b、使用电压：段：根据发光颜色决定； 小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA 峰值电流 100mA数码管使用注意事项说明：（）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引脚；（）焊接温度：260 度；焊接时间：5s（）表面有保护膜的产品,可以在使用时撕下来。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 10 页页第第 4 4 章章 软件

27、设计软件设计4.14.1、Proteus 软软件件Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的EDA 工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司） 。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器 件。它是目前最好的仿真单片机及 外围器件的工具。虽然目 前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电 路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目

28、前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一 的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430等，2010 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。4.24.2、Keil C51 软软件件Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优

29、势，因而易学易用。Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行 Keil 软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系统。如果你使用 C 语言编程，那么Keil 几乎就是你的不二之选，即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文）第第 11 页页 4.34.3、软件设计流程图：、软件设计流程图： YESYES结束开始对计数脉冲进行计数初始化等待 INT0 产生

30、计数脉冲INT0 产生计数脉冲了吗？清零键按下了吗？显示计数值对计数值清零计数值达到9999 了吗？对计数值清零NOYESNONO贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 第第 12 页页致致 谢谢论文的完成标志着我的大专三年即将结束，也意味着，新的生活又将开始了。最近的半年则并行着找工作和写论文。其间的起起伏伏、悲喜得失，今天想来仍旧唏嘘不已。所幸我没有被失败击垮。自信、坚强、乐观的态度让我坚持到了最后，并且争取了最好的结局。通过悉心设计，在指导教师的耐心指导下，我完成了毕业设计的工作。此次的毕业设计是我们三年来专业知识的综合运用，是对我们能力的综合考核。这不仅涉及到对基本原理的理解，也涉及

31、到对问题的分析能力。通过本次毕业设计，让我对我国电子软件有了新的认识。这也使我认识到了自己知识的匮乏和能力的有限。从而激励我在今后的学习和工作中更要努力的学习和不断的充实自己。在这里我尤其感谢老师。在您的耐心指导下，我才能成功的完成这次的毕业设计，在写论文时老师严格的要求我们，培养我们强烈的责任心和工作学习的积极性，并且耐心的解答论文中出现的问题。他还为我们指明了论文方向，校定论文方向。在他的要求下，我不仅完成了整个设计和论文，更重要的是锻炼了我分析问题和独立思考的能力。最后，我再一次表达我对领导以及教过我所有的老师最衷心的感谢，是你们在我前进的道路上给以引导，并无私的教给我许多专业知识以及做

32、人的道理。再次，让我对所有的老师及所有帮助过我的同学们致以最崇高的敬意。“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。 ”这是我最喜欢的诗句。就用这话作为这篇论文的一个结尾，也是一段生活的结束。希望自己能够记取少年时的梦想，永不放弃。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 第第 13 页页结结 论论本设计 介绍了一种基于 AT89C2052 单片机的智能化光电计数系统的设计，并已成功的用于实际系统中，需要指出的是，本课程设计利用软件编程、这样做不仅占用硬件资源少，而且成本较低，如果用于强磁强电的现场环境，考虑到要加以屏蔽。在项目设计的开始到结束本人一直认真对待，在制作的过程中遇到了很多困难，通过查阅相关资料和咨询张斌老师已逐一解决问题的同时自己也增长了加深了关与光电转换，汇编语言的深化，单片机基础知识的认识理解领悟，到最后对光电计数系统的工作原理的掌握，最终设计出了自己理解的智能化光电计数系统。贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 第第 14 页页参考文献1彭伟.单片机 c 语言程序设计实训 100 例：基于 8051+Proteus 仿真电子工业出版社，2011 年.2郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略电子工业出版社，2009 年.3喻宗泉.单片机原理与应用技术西安电子科