基于单片机的光电检测装置设计

基于单片机的光电检测装置设计内容摘要：

Sn:380CM 外壳材料：塑料 检测物体：透明或不透明体 AT89C52 部分 AT89C52 是 51 系列 单片机 的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的。 AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52 有 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口， 3 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口， 2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程 ,但不可以在线编程 (S 系列的才支持在线编程 )。 其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本 [3]。 其主要 功能特性如下： 兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写 (1000 次） Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断 时钟频率 024MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 其 AT89C52 单片机外观如下： 基于单片机的光电检测装置设计 8 图 43 AT89C52单片机外观图 A/D 转换部分 在设计中， 为了实现光电传感器与单片机的连接，本系统采用 A/D转换部分对采集到的进出自动门的人员感应信号进行模数转换。 利用单片机写启动 A/D转换部分 ，转换结束后再由 光电传感器采集到的信号 向 AT89C52发出中断请求信号， CPU响应中断请求。 通过对译码器的读操作，读取转换结果并送到被测量的相应存储区。 再重新选择被测量，并再次启动 A/D转换后中断返回。 其组成框图 44如下： 图 44 A/D转换部分框图 5 自动门模型设计 首先 ，自动门模型由 以 下几部分构成： （ 1）主控制器： 这里指单片机， 它是自动门 的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令， 控制电机 或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 （ 2）感应探测器： 这里指光电传感器， 负责采集外部信号， 如同 人们的眼睛，当有光电传感器 A/D 转换部分 AT89C52 单片机 基于单片机的光电检测装置设计 9 移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。 （ 3） 同步交流电机 ： 提供开门与关门的主动力，控制门扇 开关门 运 行。 （ 4）门扇行进轨道：就 像 火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。 （ 5）门扇吊具走轮系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。 （ 6）同步皮带 ：用于传输 电机 所产 生的 动力，牵引门扇 的打开或关闭。 （ 7）下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。 同时，要了解自动门 完成一次开门与关门 的工作流程 ，其工作流程如下： 感应探测器 (光电传感器 )探测到有人进入时，将脉冲信号传给 单片机 ， 单片机 判断后通知 电机 运行，同时监控 电机 转数，以便通知 电机 在一定时候加力和进入慢行运行。 电机 得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由 单片机 作出判断，如需关门，通知 电机 作反向运动，关闭门扇。 最后，进行自动门模型的制作。 6 程序设计 Keil 软件的学习 Keil 是德国 KEIL 公司开发的单片机语言编译器，使得开发 MCS51 系列单片机应用程序变得方便快捷。 Keil 的编译器和链接器包括 C5 A5 L51 和 BL51。 C51 是 C 语言编译器，其功能是将 C 源代码编译生成可重新定位的目标模块。 A51 是汇编语言编译器， 其功能是将汇编源代码编译生成可重新定位的目标模块。 L51 链接／定位器，其功能是将汇编源代码编译生成可重新定位的目标模块文件（ .OBJ） , C 源代码编译生成可重新定位 的目标模块文件（ .OBJ） ,与库文件链接、定位生产绝对目标文件（ .ABS）。 BL51 也是链接／定位器，它比 L51 链接／定位器多了可以链接定位大于 64KB 的程序，具有代码域切换功能和可用于 RTX51 实时多任务造作系统等功能 [13]。 本次程序设计采用 C51 C 语言编译器进行 C 语言 编程。 其编 程 过程如下：（ 1） 项目的建立：项目命名和选择 CPU；（ 2）给项目加入程序文件：此程序采用 C 语言编程即 C 文件；（ 3） 项目的编译链接； (9)编译链接后，会产生一“ .hex” 文 件，该文件可以烧录到的单片机中运行。 程序设计流程 系统的软件程序主要可分为主程序和中断服务程序组成。 其系统功能分析如下： （ 1） 系统工作流程分为两种情况：有人员进 出和 无人员进出。 当有人要进出时，门接收到信号而 自动 打开；无人进出时，门是闭合的。 即在初始状态下，自动门是闭合的。 基于单片机的光电检测装置设计 10 （ 2）自动门的开合由控制信号和门限反馈信 号 两者共同决定。 接收到控制信号后， 若此时的门状 态 是开的，则不必驱动电机，只要继续保持开状态即可；如若门的状态是 闭合的，则要驱动电机使门打开。 （ 3）若没有连续的人员进出，则门的开合有 一个 最低限度的延时， 即 人员通过后 ，在延时过后 门自 动 闭合。 （ 4） 在系统中完成显示与报警功能。 当门打开时， 显 示灯为绿色，表示人员可以进 出； 若是系统发生故障，自动门无法正常开合时，显示灯变为红色。 其 基于 AT89C52 单片机 的开关门 C 语言程序设计流程图如下 图 61 所示： 图 61 程序设计流程图 程序的编写完成 基于单片机的光电检测装置设计 11 本 次自动门 设计的程序采用 C 语言进行编译，其主要包括控制电机正传子程序，控制电机反转子程序，报警子程序和串行口程序等几部分。 本课题研 究的是光电检测装置的系统设计，因此程序编译初期 仅 围绕本课题编译了自动门的开关门程序，其编译过程如下所示： 定义门状态数组： uchar zhuangtai[5]。 //状态数组 ,依次为门开 0，门关 1，电机正转 2，电机反转 3， A 代表是， B 代表否 光电开关 1 输入： sbit guangdian1=P0^0。 光电开关 2 输入 ： sbit guangdian2=P0^1。 电机正转输出 ： sbit dianjizhengzhuan=P1^0。 电机反转输出 ： sbit dianjifanzhuan=P1^1。 开门函数 ： void Kaimen(void) { if(!kaimen) {dianjifanzhuan=0。 Dianjizhengzhuan =1。 menzhuangtai[3]=39。 B39。 menzhuangtai[2]=39。 A39。 } else {dianjifanzhuan=0。 dianjizhengzhuan=0。 menzhuangtai[3]=39。 B39。 menzhuangtai[2]=39。 B39。 } } 关门函数： void Guanmen(void) { if(!guanmen) {dianjizhengzhuan=0。 dianjifanzhuan=1。 menzhuangtai[3]=39。 A39。 menzhuangtai[2]=39。 B39。 } else {dianjifanzhuan=0。 dianjizhengzhuan=0。 menzhuangtai[3]=39。 B39。 基于单片机的光电检测装置设计 12 menzhuangtai[2]=39。 B39。 } } 正常状态的开、关门控制： if(guangdian1||guangdian2)。