基于光电传感器测距系统的设计

课程设计说明书

题目基于光电传感器测距系统的设计Array课程名称自动检测技术

院（系、部、中心）

专业电气工程及其自动化

班级

学生姓名

学号*********

设计时间2013.06.03—2013.06.14

设计地点工程实践中心8—315

指导教师

课程设计任务书

课程名称检测技术与系统课程设计院（系、部、中心）

专业电气工程及其自动化

班级

起止日期2013.06.03—2013.06.14指导教师

(1)给出设计说明书一份；

(2)有条件的情况下尽量给出必要的实验数据；

(3)在说明书中附上完整的系统电路原理图（手画或用PROTEL画）。

4．主要参考文献

1、李现明，吴皓编著.自动检测技术.北京：机械工业出版社，2009

2、徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京：机械工业出版社.2001

3、陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京：人民邮电出版社.2000 5．课程设计进度安排

起止日期工作内容

13年06月03日布置设计任务，熟悉课题，查找资料；

13年06月04日结合测控对象，选择合适的传感器，理解传感器性能；

13年06月05日设计传感器测量电路，选择合适的单片机，设计其外围电路；

13年06月06日设计电路参数，有条件情况下，在实验室进行实验，进一步理解测量电路输入输出关系；

13年06月07日继续设计论证电路参数，完善系统设计方案；

13年06月10日查找资料，理解系统各部分工作原理；

13年06月11日理清系统说明要点，着手设计说明书的书写；

13年06月12日书写设计说明书，充分理解系统每一部分作用；

13年06月13日完善设计说明书，准备设计答辩。

13年06月14日设计答辩。

6．成绩考核办法

平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%.

教研室审查意见：

教研室主任签字：

年月日院（系、部、中心）意见：

主管领导签字：

年月日

目录

1,系统设计

(1)传感器的选择

(2)系统功能的描述

(3)系统原理框图

(4)系统结构分析

2，主要器件的功能介绍

（1）AD0804的结构图

（2）AD0804引脚功能的介绍

（3）AT89C51的结构图

（4）AT89C51的主要特性及各引脚的功能3，传感器的工作原理

4，系统元件选择以及参数设定

5,系统的接线电路

6，总结

7，附录

（1）程序

（2）电路图

基于光电传感器测距系统设计

摘要

物体距离检测系统，人们可以设置一定的距离范围，在该范围内移动光源，光照强度的变化通过电压反映出来，在显示器中显示出来，根据电压的大小大概推算出距离的远近。我们将光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强从电阻值得信号转换，再把电阻值转换成电信号就可以作为系统的输入信号。输入信号经过转换将数据送入单片机中进行数据处理，这一系列的过程我们是使用AT89C51单片机、AD0804转换器这两个器件来完成的。输入信号处理后，就可以显示了，。对于显示部分可以利用LCD液晶显示器来完成，在一定范围内，不同的距离在显示屏中显示的电压是不一样的。

一，系统设计

1，传感器的选择：硫化镉（Cds），光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10MΩ；在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

2，系统功能的描述：在测量物体距离时我们采用的时光敏电阻作为本次课题的光电传感器。距离的变化引起光照强度的变化，进而光敏电阻的阻值发生变化，最终引起电路的输出电压的变化。本课题是以AT89C51单片机、AD0804转换器核心器件，AD0804将电路中的模拟信号转换成数字信号送入单片机进行数据的处理，最后通过LCD液晶将电路的电压显示出来。

3，系统原理框图

4，系统结构分析：

光电传感器（信号采集部分）

采用光敏电阻作为信号采集器件，光敏电阻是基于光电导效应的一种光电器件，无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中的（暗电流）很小，当受到光照时，半导体材料电导率增加，，电阻减小，其阻值随光照强度而减小，。光敏电阻作为光电式传感器的一种，它具有灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小，重量轻，机械强度高，耐冲击，耐震动，抗过载能力强和寿命长等优点，所以选择光敏电阻采集光照信号，把不同的光照强度转化为不同的电阻值。把光敏电阻串联在直流电路中即可把不同的电阻值转化为不同的电压值。把对光电信号的处理转化为对电压信号的处理。

AD0804（信号处理部分）

AD0804是一只具有20引脚8位CMOS连续近似的A/D转换器，将光敏电阻采集到的电

压模拟量信号转换成数字量的信号。

AT89C51(数据处理部分)

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除的只读存储低电压高性能的CMOS8位微处理器，在本次课题中，AT89C51将AD0804转换出来的数字信号进行处理，处理完成将电压通过显示器显示出来，AT89C51和AD0804的接线图如原理图所示。

LCD液晶显示(显示部分)

将电压信号通过显示器显示出来，距离的改变直接通过电压显示出来，电压的大小近似取决于距离的远近。

二，主要器件的功能介绍

1，AD0804的结构图

2，AD0804引脚功能的介绍

（1）PIN1 (CS )：Chip Select，与RD、WR 接脚的输入电压高低一起判断读取或写,入与否，当其为低位准(low) 时会active。

（2）PIN2 ( RD )：Read。当CS 、RD 皆为低位准(low) 时，ADC0804 会将转换后的数字讯号经由DB7 ~ DB0 输出至其它处理单元。

（3）PIN3 (WR )：启动转换的控制讯号。当CS 、WR 皆为低位准(low) 时，ADC0804 做清除的动作，系统重置。当WR 由0→1且CS ＝0 时，ADC0804会开始转换信号，此时INTR 设定为高位准(high)。

（4） PIN4、PIN19 (CLK IN、CLKR)：频率输入/输出。频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为100 kHz 至800 kHz。而频率输出最大值无法大于640KHz，一般可选用外部或内部来提供频率。

（5）PIN5 ( INTR )：中断请求。转换期间为高位准(high)，等到转换完毕时INTR 会变为低位 (low)告知其它的处理单元已转换完成，可读取数字数据。

（6） PIN6、PIN7 (VIN(+)、VIN(-))：差动模拟讯号的输入端。输入电压VIN＝VIN(+)