基于單片機(jī)的光電計(jì)數(shù)器

一、設(shè)計(jì)題目：

基于單片機(jī)的光電計(jì)數(shù)器

二、設(shè)計(jì)要求：

1，數(shù)碼管可以顯示產(chǎn)品個(gè)數(shù)(0-99)，自由設(shè)定產(chǎn)品報(bào)警個(gè)數(shù)(比如 ,10)，當(dāng)產(chǎn)品數(shù)目是10的個(gè)數(shù)時(shí)，發(fā)出報(bào)警(蜂鳴器響)。

2，獨(dú)立設(shè)計(jì)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。

摘? 要

本文所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器抗干擾性好，可靠性高。可用于測量商場、電影院、博物館、展覽觀、車站、碼頭、銀行等公共場所的人員數(shù)量及人員流通數(shù)量，同時(shí)絲毫不會(huì)侵犯到被測人員的個(gè)人隱私。該產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，常用于測量流水線上的產(chǎn)品的數(shù)量，以及可檢查產(chǎn)品有無缺損。

本電路的指導(dǎo)思想是設(shè)計(jì)兩電路光控電路，一路放置在門外，另一門放置在門內(nèi)。當(dāng)有人通過門口時(shí)(無論是進(jìn)入或走出房間)，都會(huì)先觸發(fā)一個(gè)光控電路，再觸發(fā)另一個(gè)光控電路，根據(jù)光控電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的先后順序，判斷來人是進(jìn)入還是離開，當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)令計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)有人離開時(shí)令計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)；要求計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)容量是99人，并用數(shù)碼管顯示數(shù)字。

該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、計(jì)數(shù)準(zhǔn)確的特點(diǎn)，適用于本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。該光電計(jì)數(shù)器只有兩位數(shù)，如果二位數(shù)不滿足需要也可通過級聯(lián)可以擴(kuò)展為四位，甚至多位。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)、外部中斷、報(bào)警器

正? 文

一、題目分析

本電路的指導(dǎo)思想是設(shè)計(jì)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(shí)，都會(huì)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(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)，要求計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)容量是99個(gè)，并用數(shù)碼管顯示數(shù)字。并在計(jì)數(shù)每次達(dá)到10時(shí)報(bào)警。

二、整體構(gòu)思

系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)：

圖2-1 光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)是由光電傳感電路、AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)電路、顯示計(jì)數(shù)電路、報(bào)警電路五個(gè)部分組成的，如圖2-1所示。光電傳感電路把被計(jì)數(shù)的物體的變化轉(zhuǎn)換成電信號，由顯示計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)，再由數(shù)碼顯示管顯示，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警。

三、具體實(shí)現(xiàn)：

1，光電開關(guān)

用開關(guān)模擬光電傳感器采集外部信號。

2，復(fù)位電路

單片機(jī)小系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)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(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。手動(dòng)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)如圖中R1、C3和K1。上電自動(dòng)復(fù)位通過電容C1充電來實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)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(dòng)復(fù)位電路

3，???? 中斷方式計(jì)數(shù)：

由于光電技術(shù)電路需要在數(shù)碼管上顯示通過光電門的產(chǎn)品數(shù)量，因此可以在內(nèi)部存儲(chǔ)器空間定義它的顯示緩存區(qū)，用來暫存數(shù)碼管顯示的當(dāng)前值。

系統(tǒng)在初始化程序之中，設(shè)置外部中斷0產(chǎn)生中斷標(biāo)志T0,并初始化值為0。當(dāng)有外部中產(chǎn)生時(shí)，相應(yīng)的中斷置1。

當(dāng)外部中斷0產(chǎn)生中斷時(shí)，在主程序中掃描T0是否為1。當(dāng)T0為1時(shí)，調(diào)用光電計(jì)數(shù)子程序，將顯示暫存變量加1，。每當(dāng)通過光電門的產(chǎn)品數(shù)量達(dá)到10時(shí)，蜂鳴器響一聲，并清零緩存，繼續(xù)計(jì)數(shù)。

4， 顯示部分：

該系統(tǒng)要求顯示計(jì)數(shù)功能?；谏鲜鲈?#xff0c;我們考慮了三種方案：

方案一：完全采用 LCD顯示。完全采用 LCD顯示可顯示有限的符號和數(shù)碼字苻，能滿足設(shè)計(jì)的需要。

方案二：完全采用點(diǎn)陣式 LCD顯示。這種方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且須完成大量的軟件工作；但功能強(qiáng)大，可方便的顯示各種英文字符，漢字，圖形等，也可滿足設(shè)計(jì)的需要。

方案三：采用 LED顯示，LED只顯示數(shù)字輸出。這種方案既滿足系統(tǒng)功能要求，又簡單，成本有低。

權(quán)衡利弊，第三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我們決定采用方案三來實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。系統(tǒng)中采用的數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管，顯示電路圖的電路如圖3-3所示。

圖3-3顯示電路圖

5，報(bào)警部分：

當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到"00"時(shí)應(yīng)使計(jì)數(shù)器復(fù)位并置數(shù)"99"。但這時(shí)將不會(huì)顯示"00"，而計(jì)數(shù)器從"01"直接復(fù)位。由于"00"是一個(gè)過渡時(shí)期，不會(huì)顯示出來，所以本電路采用"10"作為計(jì)數(shù)器復(fù)位脈沖。當(dāng)計(jì)數(shù)器由"00"跳變到"10''時(shí)，從輸出低電平使計(jì)數(shù)器置數(shù)，并保持繼續(xù)計(jì)數(shù)，蜂鳴器發(fā)出一聲報(bào)警聲。當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過光電門時(shí)，Rs觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)輸出高電平，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。若按下S2，計(jì)數(shù)器立即復(fù)位。報(bào)警電路的電路圖如圖3-4所示。

圖3-4 報(bào)警電路圖

6，軟件程序的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電初始化之后，主程序不斷地掃描鍵盤和顯示程序；同時(shí)判斷外部中斷標(biāo)志是否有效。如果外部中斷標(biāo)志有效，則調(diào)用光電計(jì)數(shù)處理子程序，刷新數(shù)碼管的顯示值

7，系統(tǒng)控制主程序設(shè)計(jì)

定義蜂鳴器接口P3.7，初始狀態(tài)為0，蜂鳴器不報(bào)警，當(dāng)有高電平觸發(fā)P3.7時(shí)，蜂鳴器開始報(bào)警。當(dāng)下一個(gè)脈沖是1時(shí)外部中斷T0則產(chǎn)生中斷，計(jì)數(shù)器停止加計(jì)數(shù)。

8，系統(tǒng)初始化子程序設(shè)計(jì)：

設(shè)定外部中斷T0的標(biāo)志位置0即中斷處于關(guān)閉狀態(tài)，蜂鳴器控制標(biāo)志位也置0，處于關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)初始化流程圖如圖3-5所示。

圖3-5 系統(tǒng)初始化流程圖

9，顯示子程序設(shè)計(jì)

定義數(shù)碼管的段碼表、位選碼，定義計(jì)數(shù)器的顯示緩存區(qū)，在統(tǒng)計(jì)過程中，當(dāng)一個(gè)信號傳到單片機(jī)中，系統(tǒng)調(diào)用延時(shí)子程序進(jìn)行延時(shí)，計(jì)數(shù)器對十位和個(gè)位進(jìn)行計(jì)數(shù)判斷，將數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來，顯示子程序的電路圖如圖3-6所示。

圖3-6 動(dòng)態(tài)顯示電路流程圖

10，光電計(jì)數(shù)處理子字程序設(shè)計(jì)

外部中斷T0初始化后處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)其中斷標(biāo)志有效時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，外部中斷T0進(jìn)行加計(jì)數(shù)且判斷計(jì)數(shù)器是否達(dá)到10，若等于10則KEYBOARD=1蜂鳴器報(bào)警。最后將計(jì)數(shù)值通過數(shù)碼管顯示，其流程圖如圖3-7所示。

SHAPE? \* MERGEFORMAT

3-7 光電計(jì)數(shù)處理子程序流程圖

四、系統(tǒng)調(diào)試

4.1電路的優(yōu)缺點(diǎn)

1.用單片機(jī)作為設(shè)計(jì)的核心系統(tǒng)有點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、計(jì)數(shù)精確。而電路采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路直觀性比較好、具有一定的抗干擾能力且比較容易實(shí)現(xiàn)級聯(lián)，以達(dá)到擴(kuò)大計(jì)數(shù)范圍的作用，同時(shí)電路具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

2.電路的不足由高亮光電管和硅光電池組成的信號產(chǎn)生電路靈敏度稍差，在實(shí)際環(huán)境中光線的接受還是收到影響，導(dǎo)致電路反應(yīng)有點(diǎn)遲鈍。

3.電路剛開始有些地方考慮的欠佳，線路排布個(gè)人覺得并不十分完美。

4.2電路的改進(jìn)方法

1、斷電檢查：硬件電路及對照原理圖檢查硬件電路。

2、整個(gè)調(diào)試過程分層次進(jìn)行，先調(diào)試單元電路，再調(diào)試模塊電路，最后系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

3、通電檢查：入正常電壓，觀察各模塊工作波形及工作電壓有無異常。

4、單元電路調(diào)試：利用信號源或其他實(shí)驗(yàn)儀器判斷各單元電路的工作狀態(tài)。

5、整機(jī)聯(lián)調(diào)：從最前端到末級進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，檢查各級動(dòng)態(tài)信號工作情況，分析是否滿足設(shè)計(jì)要求。

6、參數(shù)計(jì)算和器件選擇：

五、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

用C語言進(jìn)行編程：

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar code tab[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

sbit SPK=P3^7;

sbit key1=P1^0;

sbit key2=P1^1;

uchar n,a,b;

void delay(uchar z)

{

uchar x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}void scan()

{

if(key1==0)

{

delay(5);

if(key1==0)

{

while(!key1);

n++;

if(n==100)

n=0;

}

}

if(key2==0)

{

delay(5);

if(key2==0)

{

while(!key2);

n=0;

}

}

}

void display()

{

a=n%10;

b=n/10;

P2=0xfe;

P0=tab[b];

delay(5);

P2=0xfd;

P0=tab[a];

delay(5);

}

void alarm(uchar t)

{

uchar i,j;

for(i=0;i<200;i++)

{

SPK=~SPK;

for(j=0;j

}

}

void main()

{

while(1)

{

scan();

display();

if((a==0)&&(b!=0))

{

alarm(30);

alarm(50);

}

}

}

六、仿真

用proteus畫好電路圖，仿真結(jié)果如下：

1，計(jì)數(shù)顯示如下圖：

2，當(dāng)計(jì)數(shù)到‘10’時(shí)，報(bào)警器報(bào)警，仿真結(jié)果如下圖：

3，按下清零鍵，數(shù)碼管恢復(fù)到‘00’，仿真結(jié)果如下圖：

七、設(shè)計(jì)心得體會(huì)

本次課程設(shè)計(jì)是利用光電傳感器對通過光電門的產(chǎn)品數(shù)量計(jì)數(shù)。在設(shè)計(jì)電路初期，由于沒有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，覺得無從下手，空有很多設(shè)計(jì)思想，經(jīng)過自己查找資料，我的設(shè)計(jì)漸漸有了頭緒，通過查閱資料，逐漸確立系統(tǒng)方案。發(fā)現(xiàn)自己對單片機(jī)AT89C52的功能的認(rèn)識和應(yīng)用掌握力度不夠，在軟件設(shè)計(jì)程序時(shí)常常遇到問題，又找不到錯(cuò)誤問題根源所在。究其原因是我對芯片應(yīng)用和C語言編寫程序的經(jīng)驗(yàn)太少，速度過慢。我知道問題的根本原因之后，我認(rèn)真研究并掌握單片機(jī)的應(yīng)用并提高編寫程序的準(zhǔn)確度，變成速度。在設(shè)計(jì)期間有什么不懂的可以問指導(dǎo)老師，也可以和同學(xué)們互相探討，也可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢。在課程設(shè)計(jì)期間我學(xué)到了很多知識和技巧。并把以往老師教的理論知識用于實(shí)踐?？傊?#xff0c;知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。

八、參考文獻(xiàn)

1，康華光? 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分.高等教育出版社，2006

2，康華光? 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分.高等教育出版社，2006

3，倪曉軍，章韻? 《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》清華大學(xué)出版社，2009

4，郭天祥??? 《51單片機(jī)C語言教程》 電子工業(yè)出版社，2009

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的脉冲计数器单片机c语言编程,基于单片机的光电计数器的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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