基于单片机的光电计数器专业课程设计.doc

计 控 学 院
College of computer and control engineering
Qiqihar university

电气工程课程设计报告

题目：基于单片机光电计数器

系 别 电 气 工 程 系
专业班级 电气123班
学生姓名 宋恺
学 号 024073
指引教师 李艳东
提交日期 6月 24日
成 绩

摘 要
光电计数器是运用光电元件制成自动计数装置。其工作原理是从光源发出一束平行光照射在光电元件(如光电管、光敏电阻等)上，每当这束光被遮挡一次时，光电元件工作状态就变化一次，通过放大器可使计数器记下被遮挡次数。光电计数器应用范畴非常广泛，惯用于记录成品数量，例如绕线机线圈匝数检测、点钞机纸币张数检测、复印机纸张数量检测，或展览会参观者人数。
光电计数器与机械计数器相比，具备可靠性高、体积小、技术频率高、能和计算机链接实现自动控制等长处。本文即简介基于MCS-51单片机光电技术器。

核心词：单片机；光电计数器；数码显示；自动报警

目 录

1 设计目及意义 1
2 设计内容 1
2.1 系统整体设计 1
2.1.1 实验方案 1
2.1.2 光电计数器构造框图 2
图1 光电计数器构造框图 2
2.2系统硬件设计 2
2.2.1稳压直流电源电路 2
2.2.2发射接受电路 3
2.2.3显示电路 3
2.2.4报警电路 4
2.2.5硬件系统 4
2.3系统软件设计 6
3 结论 7
4 参照文献 8

1 设计目及意义
设计规定：
(1) 实现0~99999范畴内计数，能在超过最大值后溢出报警；
(2) 通过LED显示数据；
(3) 规定使用光电传感器检测；
(4) 能在设定值报警，在报警后延时3s自动关闭报警并自动重新计数；可以手动清除报警；
(5) 有抗干扰技术，防止背景光或物件抖动时产生误计数；
通过本次基于单片机光电计数器课程设计，使我可以将在课堂上学习到单片机理论知识与实际应用结合起来，并且能进一步加深对电子电路、电子元器件、印制电路板等知识结识与理解，同步在软件编程、排错调试、焊接技术、有关仪器设备使用技能等方面得到较全面锻炼和提高。为此后可以独立进行某些单片机应用系统开发设计工作打下一定基本。
2 设计内容
2.1 系统整体设计
2.1.1 实验方案
本系统采用是以单片机AT89C51为核心自动计数器。采用光电式传感器，每当物体通过一次，红外光就被物体反射，光电接受管接受一次，光电接受管输出电压就发生一次变化，这个变化电压信号通过放大和解决后，形成计数脉冲，通过光电隔离耦合并行输入至AT89C51单片机P2.0口，通过软件控制和键盘设定计数值并用 LCD1602 显示屏加以显示，便可实现对物体计数记录，这样就得到要记录人或物数量。运用AT89C51单片机来制作一种光电计数器，在AT89C51单片机P2.1、P2.2和P2.3管脚分别接一种轻触开关（按键），作为计数器数字位数增长、减少和设立 ；在AT89C51单片机P2.0管脚接一种光电式传感器，作为光电计数器接受和发送某些 ；用单片机P3.0－P7.7和P1.5－P1.7接LCD1602显示屏，作为0－99999计数显示。

2.1.2 光电计数器构造框图

显示电路

单片机
AT89C51
最小系统

报警电路

发射接受电路

电源电路

图1 光电计数器构造框图

2.2系统硬件设计
整个光电计数器系统重要由电源某些、光电发射与接受电路、计数电路、报警电路这几种某些构成。当有物体通过时，光电式传感器中红外发光二极管发出红外信号被物体反射至光电接受管，光电发射与接受电路把被计数物体变化转换成电平信号，通过电平信号变化，计数器就计数一次。当达到设定报警值时，报警电路发出报警，并且能在报警后延时 3 秒钟自动关闭报警并自动重新计数同步可以手动清除报警，可以实现无接触计数。该系统整体构造框图如图 1所示。

2.2.1稳压直流电源电路
电源供电某些采用变压器降压、桥式整流、电容器滤波、三端稳压器 7805 稳压后供电，电源用 220V 家庭用电经变压器降至 9V 交流电，然后经四个整流二极管（D1 ～ D4）构成桥式整流成直流电压，经C1滤波后输入7805芯片稳压成5V直流电源供红外发射、接受电路、AT89C51 等供电。本设计是将稳压直流电源做成一种单独模块，电源模块将为AT89C51单片机、传感器等提供5V直流电源 ，电源模块如图2所示。

图2 电源模块

2.2.2发射接受电路
本设计使用光电接受某些是红外光电式传感器，它是采用光电元件作为检测元件传感器。一方面，把被测量变化转换成光信号变化，然后借助光电元件进一步讲光信号转换成电信号，光电传感器普通由光源、光学通路和光电元件三某些构成，其中光电传感器是型号为E18-B03N1封装红外反射传感器。
红外传感器没有检测到外部信号时处在高电平状态，当检测到外部物体时有由高电平状态变为低电平状态，通过与单片机P2.0口接受检测高低电平变化。

2.2.3显示电路
本设计采用LCD1602来进行数据显示，如图3所示。显示某些重要是显示在线实时检测到所测人或物数目，LCD1602 也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等点阵型液晶模块。

图3 LCD1602显示某些电路

2.2.4报警电路
本设计中报警器采用蜂鸣器，只需要采用三极管驱动即可，由于蜂鸣器工作状况与 LED 相似，必要有限流电阻存在。HOLD 输出端为锁定信号，用于锁定计数器，处在锁定状态时，按下复位电路复位键后，解除报警，计数器重新开始计数。

2.2.5硬件系统
相应于光电计数器系统构造图，相应得到系统硬件设计电路原理图，电路原理图重要涉及五个某些：AT89C51单片机最小系统、稳压直流电源电路、发射接受电路、显示某些电路、报警电路，光电计数器原理图如图4所示。

图4 光电计数器原理图

依照光电计数器设计电路，如图5所示，该PCB板为单面板，大小尺寸为90mmx80mm，其中普通电容和电阻均为0805封装贴片元件，晶振为12MHz。

图5 硬件PCB板

2.3系统软件设计
依照光电计数器设计规定，光电计数器一方面要初始化，给光电计数器设定光电计数器需要计数大小范畴（0-99999），然后在应用光电计数器中光电传感器来检测高低电平变化（高电平变化到低电平），通过单片机解决后开始计数，当计数大小达到开始设定设定值，报警电路发出报警信号。软件流程图如图6 所示。

开始

初始化

光电传感电路模块

红外接受？

N
Y
AT89C51单片机初始化

开始计数

LED显示

计数至预设值？
N

报警电路
Y

结束

图6 软件流程图

3 结论
本设计所有采用惯用小规模集成电路，电路构造简朴可靠，可以提供精确记录值，成本低廉。电路采用模块化设计，因而具备较高二次开发性，本文所设计计数器抗干扰性好，可靠性高，可用于测量商场，电影院，博物馆，展览、车站、码头、银行等公共场合人员数量及人员流通数量，同步丝毫不会侵犯被测人员个人隐私。该产品应用广泛，惯用于测量流水线上产品数量，以及可检查产品有无缺陷。
4 参照文献
[1] 刘媛媛. 基于单片机光电报警系统. 电子世界，.14
[2] 斯芸芸. 红外光电计数器设计与制作.电子制作，.10
[3] 卢斌.基于单片机双向光电计数器.制造业自动化，.13
[4] 唐中燕.基于单片机智能型光电编码器计数器.仪器仪表顾客，.05