生产流水线设计

物理与电子工程学院课程设计任务书专业：班级

摘要

随着当今社会的快速发展，越来越多的产品装配线上及各种公共场所都需要自动计数。基于单片机的自动计数器是计数直观、显示准确的优势产品，已经被广泛应用于各个行业。自动计数器有各种形式，具体来说有接触式和非接触式两种计数器。随着当今科学的发展，非接触式红外计数器被广泛的应用到各行各业。

本次设计以STC89C51单片机为核心，利用专用的红外传感器作为检测装置，用LED数码管作为人机交互的界面。具有结构简单、操作方便、显示清楚等特点。具体思路是专业检测芯片（本次设计用红外传感器）形成计数脉冲后送入STC89C51单片机控制单元，通过对单片机编程实现计数，然后由数码管LED显示，从而实现对流水线产品产量的统计显示。

关键词：红外检测；自动计数；单片机；LED数码管

目录

摘要

1. 第一章绪论 (2)

1.1前言 (3)

1.2研究背景 (3)

1.3设计要求 (3)

1.4国内外研究概况 (4)

1.5此次设计研究的主要内容应解决问题 (3)

2. 第二章基于单片机构成的产品自动计数器的设计 (5)

2.1方案论证与选择 (3)

2.2系统总体框图和原理 (3)

2.3系统单元电路设计 (7)

2.3.1电源供电电路 (7)

2.3.2红外线检测部分 (7)

2.3.3液晶显示部分 (7)

2.3.3.1LED数码管的特点 (7)

2.3.3.2数码管动态扫描 (7)

2.3.3.3数码管驱动部分 (7)

2.3.3.4单片机计数及控制部分 (7)

3. 第三章系统单元电路的设计 (6)

3.1系统程序设计 (6)

3.1.1程序流程图 (6)

3.1.2程序设计 (6)

3.2全电路图 (7)

3.2.1原理图 (7)

3.2.2PCB板图 (7)

4. 第四章总结 (9)

附录 (3)

1绪论

1.1前言

自动化时代的社会，许多制造商在生产经营中几乎都要使用到流水线技术，但如何实现对其产品实时，高效，准确的自动计数成为广大厂商的极为关注的问题。传统的计数器是一个数字集成电路组件，有许多缺点：例如：电路有更复杂

的组件，较高的故障率，维修比较困难等。并且不能很方便设置预定值，功能比较单一，适用范围窄。因此，具有实时计数准确、可靠、稳定的基于以单片机作为控制核心的自动计数装置成为广大厂家的首选。

1.2研究背景

当今社会，基于单片机计数设备和以开发产品的微控制器技术为基础的控制技术发展迅速，在各个领域得到广泛应用。以单片机为核心的产品和设备，促进了生产技术水平的提高，因此企业迫切需要很多懂单片机技术开发、应用和维护这些智能产品管理的高级工程技术人员。电子计数器是一种多功能的电子测量仪器，它采用电子检测在一段时间内输入的脉冲数，以数字形式显示的结果。单片机以其体积小、功能强、可靠性高、性价比高的特点，已成为实现工业生产技术、智能化测量和控制产品的进步和发展的一个重要手段。

1.3国内外研究概况

当今的自动计数器产品大多采用非接触的方式，并已开发出多种型号的专用测试芯片。使用以STC89C5为核心，辅以各种外设控制单元的自动计数装置应用已成为趋势。但是，如何提高自动实时计数器的抗干扰能力、稳定性等是国内外生产研究的自动计数器的重要课题。自动计数是工厂流水线产品产量检测的主体，但其往往工作在极其恶劣的高温、高噪音环境中。而以STC89C51的为核心的微控制器产品系列自动计数器工作在这种环境下会经常进入死机（程序进入无限循环）或出现滥用（单片机逍遥），这是基于单芯片自动技术产品存在的致命缺点。

1.4课题分析

基于单片机构成的自动计数器产品研究的主要课题包括：红外模块的原理、红外模块如何与单片机相连接、单片机如何与数码管相连接、STC89C51单片机用何种方式对外部计数脉冲进行计数显示控制、数码管如何编程显示计数值。在这个设计中主要需要解决的问题便是如何用单片机通过C语言程序实现对红外检测装置信号的计数、数码管对单片机传过来信号的显示。

1.5设计要求

1)整个系统具有很强的抗干扰能力。

2)单片机最小系统设计，包括复位电路等。

3)能够准确地显示计数值。

4)具有自动清除功能。

2.系统硬件框图

图2.1 系统硬件框图

原理阐述：当流水线上没有物体时，红外传感器没有检测到外部信号，处于高电平状态；当流水线上有物体时，红外传感器检测到有外部信号，由原来的高电平状态变为低电平状态，产生信号。将红外传感器的输出端与单片机I/O连接，通过软件程序设置单片机内部寄存器，当传感器的高低脉冲被单片机接收到时，单片机产生中断，中断产生后进入中断服务程序，通过设置中断服务程序，进行计数。并通过P0、P1、P2分别接到数码管上，由数码管来显示其个数。当需要置位时按下复位开关，则计数器清零，重新开始计数。

3.系统单元电路的设计

3.1 红外线检测电路

3.1.1 红外传感器的概念

红外传感器，在20世纪80年代兴起的一个新的，高度敏感的探测器元件。它是一种能够探测到由红外线发射出的信号并且转换成电信号的器件。红外又称红外光，它具有反射，折射，散射，干涉，吸收和其他属性。利用物体产生红外辐射特性，红外传感器可以实现自动检测。任何物质，只要有一定的温度（绝对零度以上），可以产生红外线辐射，就可以用红外传感器检测。红外传感器测量与被测对象无直接接触，从而具有无摩擦，灵敏度高，响应速度快的优势。

3.1.2红外传感器的组成和分类

组成：红外传感器组成由光学系统、检测设备和转换电路组成。

分类：按结构的不同可分为光学系统的传输和反射两种类型。检测元件根据热检测设备和光学检测设备的原则，可以分为热敏监测和光电检测两部分。使用最广泛的热元件是热敏电阻。热敏电阻器是由红外辐射、温度、电阻改变成电信号输出的转换电路。

3.1.3红外传感器的特点与原理

特点：（1)具有信号输出指示

（2)单路信号输出

（3)输出为低电平有效

（4)灵敏度可调

(5)可用于工件计数、电机测速等

（6)电路板输出开关量