光电计数显示控制器的研究(附件)
摘 要本文主要研究了一种基于光电转换的计数显示控制器系统，该系统能够实现工业生产中的成品计数以及数量的控制，还可实现断线报警的功能。其非接触式计数器的特点还可运用于公寓、会议、停车场等公共场所的出入人员数量的统计监控等。系统以MCS-51单片机为数据处理单元，通过光电转换电路实现了光强变化转化为输出电压的功能，利用单片机将电压的变化转化为脉冲计数，实现了加减计数的功能。系统中采用的是ARKSR410561K 11O7共阳极数码管来显示计数的变化，通过蜂鸣器进行报警，并用实体按键完成系统工作模式及溢出清零等设定。在本文中计数采用的是红外遮光方式，光源采用半导体激光器，其方向性好，效率高，对辐射和反射的能量集中。脉冲计数部分采用的是光敏电阻搭建光电转换电路，最终连接单片机进行数据的处理。文中详细介绍了系统的工作原理，硬件的设计与软件的实现，成功设计制作出了该款计数显示控制器。最后，进行了测试,测试结果表明:该系统稳定性好，计数准确率高，无缝隙大小限制，且成本较低，适合应用于大部分工业生产与控制，运行状态良好，达到了预期的设计要求。目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状和发展趋势 1
1.3 本课题的研究内容 2
2 系统总体设计方案 3
2.1 系统结构设计 3
2.2 系统工作原理 4
3 系统硬件电路设计 5
3.1 激光光源 5
3.2 单片机控制电路 5
3.2.1 STC89C52简介 6
3.2.2 单片机最小系统电路 7
3.3 光电转换电路 9
3.4 数码管显示电路 10
3.4.1 数码管与单片机的硬件连接电路 10
3.4.2 工作原理 11
3.5 报警电路 11
3.5 其他的设计 12
4 系统软件设计 14
4.1 系统软件总体设计 14
4.2 初始化程序 14
4.3 脉冲扫描程序 15
4.4 显示程序 16
5 系统测试与分析
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
单片机的硬件连接电路 10
3.4.2 工作原理 11
3.5 报警电路 11
3.5 其他的设计 12
4 系统软件设计 14
4.1 系统软件总体设计 14
4.2 初始化程序 14
4.3 脉冲扫描程序 15
4.4 显示程序 16
5 系统测试与分析 17
5.1 系统测试 17
5.1.1 震动测试 17
5.1.2 光污染测试 17
5.2 测试结果 17
6 总结与展望 18
6.1 论文总结 18
6.2 工作展望 18
参考文献 20
致谢 21
附录A 22
1 绪论
1.1 研究背景和意义
现今电子技术的迅速发展，电子产品人性化，智能化和自动化很是成熟，但它的发展前景任然是非常可观，举足轻重的。随着人民生活水平的日益提高，人们越来越追求科技的产品具有更高的人性，智能化和自动化程度高的。而计数器就是一款应用范围广泛。技术含量较高的电子产品，用于工业生产中，如啤酒、饮料，器件等生产出来后，对流水线上的产品数量进行统计；另外，一些公寓、政府等对出入人员和车辆的监控和统计，都要用到计数器。光电计数显示控制器，实现了数据的收集、其优势可以节省劳动力和高效的完成任务等。光电计数显示控制器选用的是半导体激光二极管和光敏电阻构成的光电门达成对经过光电门的物件计数，是一种非接触式计数，有着其无比的优越性，和我们的生活紧密相连。
在现今社会，光电计数显示控制器普遍使用在工业生产、实时监测和自动化控制等方面。自动化计数提高了工业生产的效率和准确性，是加速实现现代化工厂的重要条件。故而，本课题在现实生活中具备较高的实用价值和研究意义。
此外在光电计数显示控制器设计的过程中，所包含的有模拟电子技术，数字电子技术、光伏技术、单片机编程知识，和Protel软件和仿真软件知识等等，这些课程是我们的电子科学与技术专业知识，在专业课程的学习的过程中我有一个初步了解和学习。于是，本次毕业设计的选题是对我大学四年所学知识的全面使用和检测，增强了我对电路设计过程的进一步了解。
1.2 国内外研究现状和发展趋势
随着生产自动化的发展，数控机床、机电一体化产品的企业，不少企业在生产过程当中，各类智能化仪器的普遍利用，以此来提高各种产业，单位等的管理水平，故在现代化产业中自动化和智能化的计数仪器占着紧要的地位。
当前，国内光电计数显示控制器有关技术和产业不断完善，除过它本来存在的重要核心功能外，光电计数显示控制器的辅助功能也渐渐增长，现在已经有意识的反应和交直流两用多功能计数的产品，能耗低，价格低，无机械碰撞，无磨损，使用寿命长，能计数，计算等。比方在毛衣编织机上的用法，除可计数和计算外，同时还可以出现断线报警这些应用。一般的光电计数显示控制器显示，不仅频率和测试期间也可以进行测试，而且平均，时间间隔，频率比和积累等。
国外光电计数显示控制器的制造工艺也随着新技术的突破与工艺的完善而达到较高的水平，其典型工艺与技术有：薄膜工艺、平面工艺和大规模集成电路等，其应用范围不断扩大到纺织、医疗、造纸、印刷、环境保护等领域。
目前，国内外自动计数显示控制器大都采用非接触方式，并且采用红外感应器件的计数器较多（比如光电管），其具有计数范围发散，故障率高，计数狭缝窄等缺点。
经过大量的查阅文献资料，概括了光电计数显示控制器的发展趋势如下：
(1)积极探索新工艺，使得产品的性能更加高效，成本更加低廉。
(2) 降低系统功耗，提升系统性能，减小设备体积，往手持式设备方向发展。
(3) 使用高性能处理器，随着系统应用越来越复杂，不仅仅要做一些简单的控制，还要具有一定的运算能力，使得功能更加灵活。
怎么升高自动计数器的抗干扰能力、固定性能、实用的性能是国内外自动计数生产研究的紧要的课题。
1.3 本课题的研究内容
（1）按照系统的设计要求，提出光电计数显示控制器的整体设计方案。
（2）完成光电计数显示控制器的硬件电路设计，包括：激光光源电路、光电转换电路，单片机控制电路，数码管显示电路，按键控制电路等设计。
（3）进行光电计数显示控制器的软件设计，包括：初始化程序、脉冲检测程序、数据处理程序、按键扫描程序、数码管驱动程序等设计。
（4）完成焊接和硬件电路的调试，完成了系统的硬件和软件来调和，最终得到系统的测试结果。
2 系统总体设计方案
本设计采用了两个半导体激光二极管作为计数器的发射光源，和两个光敏电阻相对安放作为接受光信号，自下而上光源是进行加法计数，自上而下光源是进行减法计数（可用作房间人数统计）。当物体依次通过激光光源和光敏电阻构成的两路光控电路时，激光产生的光路被
1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状和发展趋势 1
1.3 本课题的研究内容 2
2 系统总体设计方案 3
2.1 系统结构设计 3
2.2 系统工作原理 4
3 系统硬件电路设计 5
3.1 激光光源 5
3.2 单片机控制电路 5
3.2.1 STC89C52简介 6
3.2.2 单片机最小系统电路 7
3.3 光电转换电路 9
3.4 数码管显示电路 10
3.4.1 数码管与单片机的硬件连接电路 10
3.4.2 工作原理 11
3.5 报警电路 11
3.5 其他的设计 12
4 系统软件设计 14
4.1 系统软件总体设计 14
4.2 初始化程序 14
4.3 脉冲扫描程序 15
4.4 显示程序 16
5 系统测试与分析
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
单片机的硬件连接电路 10
3.4.2 工作原理 11
3.5 报警电路 11
3.5 其他的设计 12
4 系统软件设计 14
4.1 系统软件总体设计 14
4.2 初始化程序 14
4.3 脉冲扫描程序 15
4.4 显示程序 16
5 系统测试与分析 17
5.1 系统测试 17
5.1.1 震动测试 17
5.1.2 光污染测试 17
5.2 测试结果 17
6 总结与展望 18
6.1 论文总结 18
6.2 工作展望 18
参考文献 20
致谢 21
附录A 22
1 绪论
1.1 研究背景和意义
现今电子技术的迅速发展，电子产品人性化，智能化和自动化很是成熟，但它的发展前景任然是非常可观，举足轻重的。随着人民生活水平的日益提高，人们越来越追求科技的产品具有更高的人性，智能化和自动化程度高的。而计数器就是一款应用范围广泛。技术含量较高的电子产品，用于工业生产中，如啤酒、饮料，器件等生产出来后，对流水线上的产品数量进行统计；另外，一些公寓、政府等对出入人员和车辆的监控和统计，都要用到计数器。光电计数显示控制器，实现了数据的收集、其优势可以节省劳动力和高效的完成任务等。光电计数显示控制器选用的是半导体激光二极管和光敏电阻构成的光电门达成对经过光电门的物件计数，是一种非接触式计数，有着其无比的优越性，和我们的生活紧密相连。
在现今社会，光电计数显示控制器普遍使用在工业生产、实时监测和自动化控制等方面。自动化计数提高了工业生产的效率和准确性，是加速实现现代化工厂的重要条件。故而，本课题在现实生活中具备较高的实用价值和研究意义。
此外在光电计数显示控制器设计的过程中，所包含的有模拟电子技术，数字电子技术、光伏技术、单片机编程知识，和Protel软件和仿真软件知识等等，这些课程是我们的电子科学与技术专业知识，在专业课程的学习的过程中我有一个初步了解和学习。于是，本次毕业设计的选题是对我大学四年所学知识的全面使用和检测，增强了我对电路设计过程的进一步了解。
1.2 国内外研究现状和发展趋势
随着生产自动化的发展，数控机床、机电一体化产品的企业，不少企业在生产过程当中，各类智能化仪器的普遍利用，以此来提高各种产业，单位等的管理水平，故在现代化产业中自动化和智能化的计数仪器占着紧要的地位。
当前，国内光电计数显示控制器有关技术和产业不断完善，除过它本来存在的重要核心功能外，光电计数显示控制器的辅助功能也渐渐增长，现在已经有意识的反应和交直流两用多功能计数的产品，能耗低，价格低，无机械碰撞，无磨损，使用寿命长，能计数，计算等。比方在毛衣编织机上的用法，除可计数和计算外，同时还可以出现断线报警这些应用。一般的光电计数显示控制器显示，不仅频率和测试期间也可以进行测试，而且平均，时间间隔，频率比和积累等。
国外光电计数显示控制器的制造工艺也随着新技术的突破与工艺的完善而达到较高的水平，其典型工艺与技术有：薄膜工艺、平面工艺和大规模集成电路等，其应用范围不断扩大到纺织、医疗、造纸、印刷、环境保护等领域。
目前，国内外自动计数显示控制器大都采用非接触方式，并且采用红外感应器件的计数器较多（比如光电管），其具有计数范围发散，故障率高，计数狭缝窄等缺点。
经过大量的查阅文献资料，概括了光电计数显示控制器的发展趋势如下：
(1)积极探索新工艺，使得产品的性能更加高效，成本更加低廉。
(2) 降低系统功耗，提升系统性能，减小设备体积，往手持式设备方向发展。
(3) 使用高性能处理器，随着系统应用越来越复杂，不仅仅要做一些简单的控制，还要具有一定的运算能力，使得功能更加灵活。
怎么升高自动计数器的抗干扰能力、固定性能、实用的性能是国内外自动计数生产研究的紧要的课题。
1.3 本课题的研究内容
（1）按照系统的设计要求，提出光电计数显示控制器的整体设计方案。
（2）完成光电计数显示控制器的硬件电路设计，包括：激光光源电路、光电转换电路，单片机控制电路，数码管显示电路，按键控制电路等设计。
（3）进行光电计数显示控制器的软件设计，包括：初始化程序、脉冲检测程序、数据处理程序、按键扫描程序、数码管驱动程序等设计。
（4）完成焊接和硬件电路的调试，完成了系统的硬件和软件来调和，最终得到系统的测试结果。
2 系统总体设计方案
本设计采用了两个半导体激光二极管作为计数器的发射光源，和两个光敏电阻相对安放作为接受光信号，自下而上光源是进行加法计数，自上而下光源是进行减法计数（可用作房间人数统计）。当物体依次通过激光光源和光敏电阻构成的两路光控电路时，激光产生的光路被
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