[毕业设计精品]基于压电陶瓷片的振动计数器

[毕业设计精品]基于压电陶瓷片的振动计数器内容摘要：

利用这一特性可实现机—电能量的相互转换。 压电效应的可逆性 压电陶瓷片传感器的工作原理压电陶瓷是一种经过极化处理后的人工多晶铁电体。 多晶是指它由无数细微的单晶组成，所谓铁电体是指它具有类似铁磁材料磁畴的电畴结构，每个单晶形成一单个电畴，这种自发极化的电畴在极化处理之前，个晶粒内的电畴按任意方向排列，自发极化的作用相互抵消，陶瓷的极化强度为零，因此，原始的压电陶瓷呈现各向同性而不具有压电性。 为使其具有压电性，就必须在一定温度下做极化处理。 陶瓷极化过程示意图压电陶瓷片传感器就是利用极化过程是振动信号转化成微弱的电信号从而实现检测信号对有用信号的转变的，但他输出的信号很小，是单片机无法检测和接受处理的，因此需要进行放大。 信号放大模块由于压电陶瓷片传感器得输出信号十分微弱，要用相关的处理芯片检测其信号是很困难的，因此必须进行放大，在这里我们为实现运放的功能采用的是LM358芯片，他内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 DIP塑封引脚图引脚功能在实际电路中我们只要把传感器输出的信号加进input（+）管脚当中，input（）一端接地，并能实现传感器的信号的放大。 振荡延时模块信号得到放大之后，还需要进行信号的处理。 这里我们就选用了NE555芯片，NE555为8脚时基集成电路，芯片的主要功能在前面已经介绍过，在本次设计中，我们主要采用的是NE555芯片中的单稳类脉冲启动电路，当以放大信号通过此电路时，信号可以实现延时﹑消抖和脉冲输出。 经过以上两种电路之后的信号再输送进单片机，就是我们所需要的以放大和稳定的脉冲信号。 MCS51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。 如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。 通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。 因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以进行很快地实现运算功能。 显示模块发光二极管LED 是单片机应用系统中的一宗简单而常用的输出设备，其在系统中的主要作用是显示单片机的输出数据、状态等。 因而作为典型的外围器件，LED 显示单元是反映系统输出和操作输入的有效器件。 LED 具备数字接口可以方便的和大年纪系统连接；它的优点是价格低，寿命长，对电压电流的要求低及容易实现多路等，因而在单片机应用系统中获得了广泛的应用。 通常的数码显示器是由7 段条形的LED 组成（如图4 所示），点亮适当的字段，就可显示出不同的数字。 我们采用8 段数码管，其中位于显示器右下角的LED 作小数点用。 LED 显示器有两种不同的形式：共阴极和共阳极。 本次设计采用共阴极接法（如图5所示）。 段数码显示器内部段的排列 共阴极连接3. 硬件电路设计传感器部分采用的压电陶瓷片感器能感知压力产生机械形变然后转换成电信号。 对与信号的放大电路部分，我们用了LM358和NE555两块芯片作为电路组成部分，LM358为双运算放信号的大器集成电路，显示输出部分使用了数码管的输出电路。 设计原理图 电路设计pcb图（1）上电后，数码管初始化。 （2）振动计数。 触碰压电瓷片传感器，屏幕显示出振动的次数，再触碰压电瓷片传感器，数码管显示触碰的次数的累加值。 （3）能实现100次的振动计算，并且确保不失真。 ：常见故障：（1）逻辑错误：它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的。 这类错误包括错线、开路、短路等。 （2）元器件失效：有两方面的原因：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是组装错误造成元件失效，如电解电容、二极管的极性错误、集成电路安装方向错误等。 （3）可靠性差：引起可靠性差的原因很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏，经不起振动；走线和布局不合理也会引起系统可靠性差。 （4）电源故障：若样机有电源故障，则加电后很容易造成器件。