南京信息工程大学光电计数器课程论文报告(编辑修改稿)

南京信息工程大学光电计数器课程论文报告(编辑修改稿)内容摘要：

电板提供 5V 的直流电。 同时， 为了显示电板是否通电在电板中添加一个电源指示灯，这个电源指示灯将采用发光二极管。 发光二极管工作在正常工作状态时，通过 LED 的电流 10 毫安就足矣了。 因此， 在电路中采用白发蓝高亮的 LED，所以可以取 10mA 左右的电流值，图 中的 R16 是为了保护系统电路的限流电阻。 红外传感器 E18D50NK 反射式红外传感器 光电开关电路主要由光电开关管，即光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传 感器。 它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号 转换成电信号。 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。 电检测方法 具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活 样因此 ,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 如下图示为本次课程设计所采用的光电开关，其型号为 E18D50NK 的反射红外传感器。 图 电源电路 8 图 反射红外传感器 下图为红外传感器输出端的原理图： 图 红外传感器信号输入端 红外传感器感受到外界信息时，产生高低电平，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 P22,P23,P24,P25 口将计数信息传送至数码管，数码管显示计数的个数。 当需要置位是按下复位开关，则计数器清 零，数码管显示清零，重新开始计数。 发 射与接收电路 红外发光管和红外接收器在同一边。 当产品流水线没有产品经过的时候红外发光管发出的红外线不会被发射。 反之，当有产品经过的时候红外发光管发出的红外线就会被产品反射，反射光并被接收器接收。 这时候因为光信号的变化必然导致光电元件电信号的变化。 从而形成计数脉冲，光电隔离耦进行合并行输入至 STC89c52单片机。 并用数码管显示具体数值便可实现物体的数量统计。 发射与接收电路可以用一个集成好的红外传感器。 然而， 在自然光里面红外线那是到处都有的，打个很简单的比方太阳光里面就有红外，除掉太阳光这个随处可见的自然光 外人工光源里面也是有许多的红外，比如说火源，白炽灯光等等。 既然这样，在我们的身边暗藏了如此之多的红外线，接收装置除了接收发射装置发射的红外线外肯定会受到其他光源的干扰。 那么如何规避这个问题理所当然的成了要解决的 9 问题。 通过查阅相关的资料可以知道虽然这些都是红外线，但是同是红外线它们的波长也是不同的。 这时候就可以用调制解调来解决这个问题。 具体点说就是将红外线发射装置以固定的频率来发射红外线，再让接收装置来“认出”这些固顶频率的红外线。 如此一来便可以规避相关光源的干扰。 因为那些可以构成干扰光源中的红外线的频率要不 是杂乱无章要不就是拥有其固定的频率，将红外线发射装置调制成迥异与这些干扰光源的频率就可以规避这个问题。 复位电路 复位就是给 RESET 引脚加上 2 个机器周期以上的高电平信号来实现单片机的初始化操作。 除了进入系统的正常初始化之外，最实用的地方就是当程序运行出错或是操作失误使系统处于死锁状态，为了摆脱死锁状态，需要按复位键重新复位。 单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。 上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。 当系统得到工作电压的时候，复位电路工作在上电自动复位状态 ，通过外部复位电路的电容充电来实现，只要 Vcc 的上升时间不超过 1ms 就可现自动上电复位功能。 手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。 其结构如图 中 R1 C3 和 S1。 上电自动复位通过电容 C1 充电来实现。 手动按键复位是通过按键将 R15 与 VCC 接通来实现。 本设计将采用按键的手动复位方式。 如图示两种复位方式： 图 复位电路 （ a）手动复位 （ b）自动复位 晶振电路 单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。 通常在引脚 XTAK1 和 XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构如图中 Y C C2。 可以根据情况选择 6MHz 或 24MHz 等频率的石英晶体，补偿电容通常选择 30pF 左右的瓷片电容。 晶振电路可以为单片机提供单片机工作用的时钟频率。 晶振电路在单片机系统中显得至关重要，它为单片机工作提供固顶的工作频率。 就像马路口的红绿灯一样，红绿灯为车辆提供通行的时间，红绿灯停止之后马路将乱糟糟的。 一样 10 的，假如没有了晶振电路单片机将不能正常的有节奏的工 作。 除此之外，晶振的频率对单片机工作的快慢有着直接的影响。 一个稳定的晶振电路可以为单片机提供可靠的工作频率，单片机运行将更为稳定。 如图 所示，本文中采用内部时钟方式电路。 其中 补偿电容通常选择 30pF 左右的瓷片。 图中 电容 C1， C2 的大小将会影响到晶振的稳定和速度， C1， C2 都将采用 22Pf 的电容。 选择 6MHz 或 24MHz 等频率的石英晶体，电容 来产生时钟脉冲。 如此来提供稳定的时钟频率。 图 晶振电路 显示部分 液晶显示器各种图形的显示原理 : 线段的显示 点阵图形式液晶由 MN 个显示单元组成，假设 LCD 显示屏有 64 行，每行有 128 列，每8 列对应 1 字节的 8 位，即每行由 16 字节，共 168=128 个点组成，屏上 6416 个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 例如屏的第一行的亮暗由 RAM 区的 000H—— 00FH 的 16 字节的内容决定，当（ 000H） =FFH 时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8 个点；当（ 3FFH） =FFH 时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， „„ （ 00EH） =00H，（ 00FH）=00H 时，则在屏幕的顶部显示一条由 8 段亮线和 8 条暗线组成的虚线。 这就是 LCD 显示的基本原理。 字符的显示 用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由 68 或 88 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位为 “1” ，其它的为 “0” ，为 “1” 的点亮，为 “0” 的不亮。 这样一来就组成某个字符。 但由于内带字符 11 发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD上开始显示的行列号及 每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 汉字的显示 汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，左边为 5„„ 右边为 6„„ 根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加 1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节 „„ 直到 32B 显示完就可以 LCD 上得到一个完整汉字。 1602字 符型 LCD 简介 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模块。 下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602 字符型液晶显示器为例，介绍其用法。 一般 1602 字符型液晶显示器实物如图： 1602LCD的基本参数及引脚功能 1602LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图 1054 所示： 12 图 1054 1602LCD 尺寸图 1602LCD主要技术参数： 显示容量 :162 个字符 芯片工作电压 :— 工作电流 :() 模块最佳工作电压 : 字符尺寸 :(WH)mm 引脚功能说明 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 1013所示 : 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读 /写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 表 1013：引脚接口说明表 13 第 1 脚： VSS 为地电源。 第 2 脚： VDD 接 5V正电源。 第 3 脚： VL 为液晶显示器对比度 调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E端为使能端，当 E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8位 双向数据线。 第 15 脚：背光源。