光电计数器

光电计数器的设计

摘要： 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。

光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。采用光电传感器制作的光电式电子计数器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。关键词：计数光电传感器单片机

设计内容与要求：

1、发光器件和接收器件之间的距离大于一米；

2、有抗干扰技术，防止由于抖动产生的误计数；

3、每计数100，用等闪烁2s指示一下；

4、LED数码显示计数器。

目录

第1章引言 (2)

第2章光电计数器的系统设计 (3)

2.1系统硬件设计 (3)

2.1.1各组成模块 (4)

2.1.2主要芯片元器件引脚图及功能介绍 (7)

2.2系统软件设计 (9)

第3章设计原理 (10)

3.1计数测量 (10)

3.2 中断方式计数 (11)

第4章软件程序的设计 (11)

4.1 时间控制设置 (11)

4.2 10ms定时设置 (12)

4.3 中断闪烁2S (12)

4.4 总程序调试 (12)

第一章引言

传感与检测技术是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它从传感器的基本理论入手，着重讲叙传感器的结构与感测原理，传感器是一个二端口的装置，不同的传感器输入-输出特性不同，同一传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。尤其当被测信号为静态信号时两种状态下，传感器的输入-输出特性完全不同。感测技术在许多新技术、新器件里都有应用，在课程安排上，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量原理及方法。

自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确性，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业。随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展,对光电计数器的需求日益增多。

光电计数器设计一方面是为了巩固课本所学知识，完成知识迁移，另一方面加强动手能

力，识图能力及设计能力。

光电计数器在实际生产中已经得到了广泛的应用。在应用中，光电传感器部分主要有光电断路器和光电开关，但在工业生产中主要使用的是光电开关，计数电路有CD 系列芯片组成的，也有74系列芯片组成的，实际功能差别不大。

基本设计要求：本次设计光电计数器，要求使用红外发光二极管、红外接收管，实现计数功能，掌握红外传感器相关知识，掌握单片机汇编语言，学会如何实现无接触计数。该系统可用于工厂生产线工件计数，通过红外光电管接收到的信号情况，由单片机程序来控制是否计数。

提高设计要求：要求光电发射级与接收级有1米以上的间距，能有较强的抗干扰性。每100灯闪烁2S 。

第二章 光电计数器的系统设计

2.1系统硬件设计 1．工作原理

检测部分使用红外对管：发射管和接收管。当有物体穿越光路时，接收头输出为高电平，反之则为低电平，接收头的电平信号经由一电压比较器反相后送入CPU 。接单片机P3．2口，启动计数器开始计数，并将计数后所得的数据送给LED 显示。系统的原理 框图如图1所示。

图 1 系统电路原理图

2．硬件电路的组成

本系统的硬件电路由光电转换、单片机系统、计数显示组成。

生产流水线 红外线发射红外线接收

89C51单片机系统

计数显示

XTAL2

18

XTAL1

19

ALE 30EA

31

PSEN 29RST 9

P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX 2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.7

8

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

17

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C52

SRCFILE=计数器\ji.hex

R1560R2560R3470R R4470R R5470R R6470R

R7470R R8560

3

2

1

4

11

U3:A

LM324

R13

182K

1

2

U4:A

7404

D2

LED-BLUE

R14

1k

X1

CRYSTAL

C1

30p

C2

30p

C3

1nF

R15

4k

Q1

FZT789A

Q2

FZT789A

Q3

FZT789A

R9

10k

R10

10k

R11

10k

65

4

1

2

U2

OPTOCOUPLER-NPN

R12

10K

R16

20K

R17

180m

R18

180m

R19

200

本智能光电计数系统是利用AT89C2051定时／计数器来工作的。当有物体通过时将信号挡住，会遮断红外信号，红外接收器接收不到信号。每次遮断电压信号通过电压比较器产生高电压通过电压比较器和非门使AT89C2052单片机的P3．2产生低电平，经内部程序运算后进行加法处理，其结果通过六个LED 数码管显示出来AT89C2052单片机的P 口分时输出数据(段选码)，用于点亮六个数码管，AT89C2051单片机的P0.0、P0.1、 P0.2、P0.3，P0.4,P0.5,P0.6,P0.7则选通A,B,C,D,E,F,G,DP. 2.1.1 各模块组成

在此系统中共涉及了个模块，分别是光电转换、单片机系统模块、计数显示。红外的发射和接收模块位于生产流水线的两侧，通过感知红外线被阻断并将此信号转化为电信号输入到计算机内，由单片机实现技术功能，而单片机系统是光电计数系统的核心模块，实现的主要功能包括： 1）实现0―999范围计数.

2）要求使用红外发光二极管、光电管检测； 3）每计数100，用灯闪烁2S 指示一下

4）要求光电发射管与接收管有1米以上的间距，发射器和接收器分别置于流水线

两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器接收到发射来的红外线，经反相处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收器失去红外线信号便输出一个脉冲信号到单片机进行计数。