基于单片机的光电计数器设计毕业设计.docx
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基于单片机的光电计数器设计毕业设计
毕业设计（论文）
题目：
基于单片机的光电计数器设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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涉密论文按学校规定处理。
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日期：
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日期：
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
目录
目录I
摘要1
Abstract1
第一章绪论1
第二章系统设计1
2.1方案实施1
2.2系统概述1
第三章硬件设计1
3.1对于光电传感器的分析1
3.2STC89C52单片机1
3.2.1STC89C52单片机的介绍1
3.2.252系列单片机的组成1
3.2.3外接晶体引脚1
3.2.4对于单片机引脚以及串口的介绍1
3.2.5用于显示的器件1
3.3硬件电路的设计1
3.3.1电源电路1
3.3.2复位电路1
3.3.3晶振电路1
3.3.4单片机控制电路1
3.3.5报警电路1
3.3.6按键设值电路1
3.4液晶显示模块1
3.4.1显示电路1
3.4.2数据传输时序1
3.4.3LCD液晶硬件原理图1
第四章软件设计1
4.1C语言介绍1
4.2软件设计1
第五章实验结果分析1
总结1
致谢1
参考文献1
摘要
近几年，伴随着科技的进步与创新，人们对新新产品的需求与日俱增，光电计数器的技术也普遍的被应用到生活和生产当中。
光电计数器主要应用了光敏原件来作为传感器，利用它对光的强度的不同来实现对事物的计数原理，正是因为这样的原理光电计数器才会被广泛的应用到工业和商业中。
它不仅仅给我们的生活带来了方便还推动了一个时代的革新，有了它的出现我们看到了未来科技的出发点，也让我们看到了我们发展的曙光。
由于工业操作上对光电计数器这样的先进的技术要求越来越迫切，对于光电计数器的制作以及要求越来越高，我们对于光电计数器的创新的技术也是越发的提高了。
我们不断的提高自己对于这方面的知识，不断的创新，为我们的生活提供更为高效的服务，也为我们对于计数器这方面的创新提供自己的一份力。
该论文则主要介绍了基于单片机的光电计数器的工作原理和理论依据，以及它在这次设计中要用到的硬件以及软件的介绍，从而来体现光电计数器的实用性和可行性。
并且通过STC89C52单片机的软硬件设计来说明，说明我们可以通过STC89C52单片机来对事物进行简单的计数以及单片机对于电路的控制。
以此来实现光电计数器的基本的性能和工作要求，并体现单片机在设计电路中的重要作用，在通过实验来得到自己想要的现象并且通过LCD技术来显示结果。
这次我们采用了LCD显示来设计光电计数器，因此在这次设计中可以看出设计的电路简答、稳定以及操作难度小。
关键词：
光电计数器光电传感器STC89C52单片机
Abstract
Inrecentyears,alongwiththeprogressandinnovationofscienceandtechnology,people'sdemandfornewproductsisgrowing,thephotoelectriccountertechnologyisalsowidelybeappliedtothelifeandproduction.Photoelectriccounterasthesensorismainlyusedforphotodetectors,useittolightintensityofdifferenttorealizecountingprincipleofthings,andbecauseofthat,theprincipleofphotoelectriccountercanbewidelyusedintheindustrialandcommercial.Itnotonlybringsconveniencetoourlifebutalsopromotetheinnovationofanera,withtheemergenceofitweseethefutureofscienceandtechnologyofthestartingpoint,alsoletusseethedawnofourdevelopment.Withtheindustrialoperationofphotoelectriccountersuchadvancedtechnicalrequirementshasbecomemoreandmoreurgent,fortheproductionofphotoelectriccounterandthedemandishigherandhigher,ourinnovativetechnologyofphotoelectriccounterisincreasinglyimproved.Weconstantlyimprovetheirknowledgeofthisrespect,constantinnovation,toprovidemoreefficientservicetoourlife,andforustocounterthisinnovationprovidesanownstrength.
Thepapermainlyintroducestheworkingprincipleofphotoelectriccounterbasedonsinglechipmicrocomputerandtheoreticalbasis,anditisusedinthedesignofhardwareandsoftwareisintroduced,andthefeasibilityandpracticabilityofphotoelectriccounter.AndthroughtheSTC89C52single-chipmicrocomputerhardwareandsoftwaredesignspecifications,wecanthroughtheSTC89C52simplethingsforcountingandsinglechipmicrocomputerforthecontrolofthecircuit.Inordertorealizethebasicperformanceofphotoelectriccounterandworkrequirements,andreflecttheimportantroleofSCMinthedesignofcircuit,throughexperimentstogetwhattheywantanddisplaytheresultsbyLCDtechnology.ThistimewehaveadoptedtodesignthephotoelectriccounterLCDdisplay,sotheshortanswercanbeseeninthedesignofthedesignofthecircuit,stable,andlessoperationdifficulty.
Keywords:
photoelectriccounterphotoelectricsensorSTC89C52
第一章绪论
随着科学与技术的不断创新与进步，我们的思维和想象也在不断的前进。
[1]可是我们要如何在这个科技与创新的社会发展下去呢？
[2]这就要开拓我们的视野，发散我们的思维，做到科技与智慧并存，想象和现实结合的全新认知。
[3]人们通过自己的感官了解外面的世界，通过技术来沟通我们未来，那么什么是未来的主宰呢？
[4]没错技术与科技将会是我们共同的目标。
[5]因为为了方便我们拥有了飞机、汽车、轮船、电话等等一系列方便我们的工具。
[6]同样网络已经成为人类必不可少的工具。
[7]为了方便人们的生活活动和需求，通过我们的眼、鼻、口等器官我们找到了一个至关重要的工具传感器。
[8]其本质就是一种检测与测量的工具。
它可以将检测的数据和信息按照它们自己转换规律将其转变成可以让电子系统分析或者使用的电信号并且能够以其他形式的信号输出，以便于传感器对信号的收集、处理并且运用。
[9]所以说传感器是我们生活中作为自动控制和检测的非常重要的工具。
[10]
传感器依据它不一样的感受特性以及固定的内部规律所以我们对它有着不一样的分类方式，光敏传感器就是因为它对光的敏感特性所产生的一种传感器，同样它也是目前最受欢迎传感器之一。
[11]光敏传感器的种类很多，像常见的光电管、光敏三级管、红外线传感器等很多很多。
[12]光敏传感器是当下生活应用生产当中产量最多和用处最广的传感器之一，它经常被应用在自动化控制以及电子检测中，并且它在我们实际生活中影响着人们生活的方方面面。
[13]例如：
光控路灯、电子监控、光控开关、人体感应开关、光控玩具汽车等。
[14]所以很多涉及到自动控制的产品它们身上都有光电传感器的身影。
在本文中我们就要用到光敏传感器的工作原里即它的光感特性实现我们对光电计数器的设计与研究。
[15]
光电计数器具有直观、精确、简单等一系列的优点，当下它已经被用于不同行业的统计计数和扫描技数当中。
[16]对于光电计数器的工作原理我们可以理解为它是由实际环境中的光线所决定的，它可以在光的强度变化中通过对光的感知来发挥它的光电特性，从中达到收集信息和对其进行光电转换的作用。
[17]之后把这些转变过来的电信号通过内部的分析、和显示，这样光电计数器就产生了。
[18]当下光电计数器主要被应用与工业的流水线上，它在产品数量统计的工作与其他计数器相比有着不可取代的好处。
[19]
第二章系统设计
2.1方案实施
光电计数器可以通过以下方案实施：
使用红外反射式光电传感器，使用3—80CM可调集成光电传感器，以其发射出的红外线看作信号源，采用接收信号和发射信号为一体的采集方式，并且可以操控信号源的发射功率，因此达到控制信号的感强，收集到的遮光信号可看作是计数的信号在单片机STC89C52单片机处理后，通过LCD液晶显示显示出来。
2.2系统概述
此操作系统使用3-80CM可调集成光电传感器，控制器则是使用STC89C52单片机，LCD液晶显示器以及一些可实现硬件系统功能的设施。
其组成框图如下图2.1：
图2.1：
系统框图
第三章硬件设计
3.1对于光电传感器的分析
3-80CM可调集成光电传感器它是反射式的光电传感器，它是集信号发射源与信号接受源于一体的光电传感器。
光电传感器可以发射一道红外信号，当这道信号被外界物体遮挡后，就会在同一时间反射回来并且被接收装置所接收，在接收后就会产生电平的反向，这是电平的反向信号就使我们要的计数信号。
3-80CM可调集成光电传感器对于感知的距离是可以进行电位调节的，此电位调节是由感知任务的需求来进行的，在对感知距离进行调节之后，红外线可以感知更远距离的遮挡信号。
所以，3-80CM可调集成光电传感器就具备了远距离的感知力，并且具有一定的抗干扰能力，且此传感器还具有价格便宜、操作简单、使用简单等优点，当下此传感器被广泛应用于工业的流水线上，并且已经对我们的日常生活产生了很大的影响。
其主要应用的电气特性和工作的指标如下：
●U：
5VDC
●I:
100mA
●Sn：
0-80CM
其中DC指的就是电路中的直流电流Sn指的就是可集成电路传感器在实际应用中的可以感知到的遮光的距离。
3.2STC89C52单片机
3.2.1STC89C52单片机的介绍
STC89C52单片机芯片是ATMEL所生产的单片机，它是一种可以用电气烧录清洗的8052相容的单芯片，他同时具备单片机的抗干扰能力强、速度快、功耗低等特点，单片机中内部的程序代码容量为4KB，该单片机的指令代码与传统的8052系列单片机的芯片兼容。
STC-52的主要特点如下：
1.STC89C52单片机芯片具有性能高、功耗低且是8位芯片的CPU;
2.STC89C52单片机有集成的密度高、且不宜失的存储技术；
3.STC89C52单片机内部具有振荡器，振荡器的振荡频率在1.2~12MHz之内；
4.STC89C52单片机该单片机片内含有128bytes的随机数据存储器；
5.STC89C52单片机内含有4KB的只读程序存储器，并且该只读存储器可反复擦写1000次；
6.STC89C52单片机具有64KB的寻址空间在程序存储器中；
7.STC89C52单片机的外数据存储器中的寻址空间为64KB；
8.STC89C52单片机的特殊功能寄存器SFR有18个字节；
9.STC89C52单片机是由32个外部双向输入/输出（I/O）口组成；
10.STC89C52单片机有2个16位可编程定时器/计数器T0、T1和2个全双工的串口通信接口；
11.STC89C52单片机有两个优先级别高、低不同的中断源5个；
12.STC89C52单片机内有总线结构，并且有很强的位处理的能力。
3.2.252系列单片机的组成
STC89C52单片机芯片比STC89S52单片机有相同的引脚分布跟兼容性，所以STC89C52单片机芯片的引脚图分布如下图3.1：
图3.1：
单片机引脚图
我们可以通过52单片机的引脚分布以及特点知道STC89C52与52系列单片机中其他单片机的芯片的引脚相互兼容。
正常情况下我们在使用过程中对引脚的使用只采用40只引脚的双列直插。
52单片机可以通过引脚的功能不同分为以下几类：
1.电源以及时钟等的功能引脚，如：
VCC、VSS;等可为单片机提供相对应的功能支持以及电源供给；
2.单片机基本的控制功能引脚，如：
ALE、和RST/VPD可以对单片机提供复位、写、读等功能的操作；
3.单片机的I/O口的串行接口引脚，通常是由PO/P1/P2/P3这4个8位的I/O口组成，其作为整个电路的数据的输出和接入做出保障。
3.2.3外接晶体引脚
在52单片机的系统引脚当中XTAL1、XTAL2作为52单片机的晶振来为单片机提供时钟信号，并且可以对电平信号工进行分析和处理。
XTAL2（18脚）XTAL1（19脚）分别接在外部晶体振荡器的两端。
并在工作的过程中，如果对单片机的芯片的内部时钟有需要时，XTAL2、XTAL1，都是用来在外面接石英晶体振荡器以及微调电容；当我们要用到单片机的芯片外部时钟时，那么对于单片机XTAL2引脚处接外部振荡源，XTAL1接地。
C52单片机的晶振频率通常都在6MHZ~40MHZ，然而在使用的过程中我们一般都会采用6~12MHZ的石英晶体。
电路对于电容的值的要求没有特别的严格的要求，但是当我们选取的电容的大小不同是，它会对振荡器的频率的输出的大小、速度和稳定性有着一定的影响，C1、C2可以选择在20pF~100pF之间。
当外接的振荡器不同时电容的选择也会有着相应的变化，例如,当外接的是晶体振荡器时，电容一般选择是20pF~40pF；当外接的是陶瓷振荡器时，电容一般选择30pF~50pF。
3.2.4对于单片机引脚以及串口的介绍
当一个设计人员拿到一块功能复杂的芯片的时候，如果想要流畅地进行编程开发，首先必须要解决如何正确的连线。
●电源：
这是单片机能量的来源，不可缺少的重要一部分。
大部分的单片机所使用的是+5V电源，正极接40管脚，负极（地）接20管脚。
●振蒎电路：
在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，电容，连上就可以了。
单片机本身是一种时序电路，需要脉冲信号才可以正常工作，这个接18脚口、19脚口。
●EA管脚：
EA管脚需要接到正电源端口。
●I/O口引脚，每根引脚都可以进行独自编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发人员开发产品时时候，就是利用了功能强大的引脚来实现想要的特殊的功能，强大无比。
●P3口，单片机中的10脚~17脚就是P3口，每个口有独立控制功能，内部自有上拉电位，这一点与P1口功能有点类似，都是双向的8位I/O输入输出端，最为重要的值得强调的是，这个重要引脚定义为独立的第一功能的输入输出。
各个端口功能如表3.1：
表3.1：
各端口功能
端口位
第二功能
功能描述
P3.0
RXD
进行串口输入
P3.1
TXD
进行串口输出
P3.2
INT0
响应外部中断0
P3.3
INT1
响应外部中断1
P3.4
T0
timer0记数输入
P3.5
T1
timer1记数输入
P3.6
WR
外部内存的写入所选通信号
P3.7
RD
外部内存的读出选所通信号
●P2口，单片机也与P1口类似。
●P1口，我们称它为“准双向”，在作为输入前，进行写1操作，因此人们才称呼它准双向口。
●P0口，每个端口具有独立控制的功能，因为它的内部为高阻状态，因此高低电平不能正常方式进行输出。
●EA/VPP这个引脚，它可以访问和序存储器控制信号的权限，进行烧写内部的EPROM时,就是采用此脚输入烧写电压。
●XTAL1和XTAL2外接晶振引脚。
当使用芯片内部时有两种可以采用的方式，一种是外部的时钟方式，另外的是时钟的振荡方式。
●VCC：
电源+5V输入，需要注意的是不同的型号单片机要使用适配的电源选项。
●VSS：
即GND接地。
●ALE/PROG:
地址锁存允许/片内的EPROM编程脉冲
1）ALE所具有的功能：
我们用来锁存P0口所送出的低8位地址
2）PROG所具有的功能：
单片机片内有这个EPROM的芯片的期间，在EPROM编程时候，此引脚进行输入编程脉冲。
●PSEN:
单片机中外部ROM读选通信号。
3.2.5用于显示的器件
此次的设计采用了LCD液晶显示，液晶模块就是说背光板和屏和PCB板加鉄框组成的，其原理就是由背光灯组件来发出面光，均匀的面光则是通过液晶屏来传达到我们的眼里。
按照像素来处理这些光就是屏的作用，从而显示图片。
它方便了字母和数字的显示，并且它的操作简单而且具有较低的成本。
液晶显示模块如图3.2：
图3.2：
液晶显示模块
3.3硬件电路的设计
光电计数器的原理图分为电源电路、复位电路、晶振电路、单片机控制电路、显示电路五个部分。
3.3.1电源电路
此次设计的电源是由5V的电源又或者是接USB线来供电，这样的电路设计具有结构简单，连接外部的电源比较方便，电压可靠且稳定，耗能比较小。
其电路如下图3.3：
图3.3：
电源电路图
3.3.2复位电路
复位电路在单片机的电路中具有非常重要的作用，无论什么单片机在它的电路设计中都离不开复位电路，主要是因为复位电路不单单能够将电路从错误的状态当中进行复位，更重要的是复位电路对电路的运行和调试有着相当重要的作用，运用复位来对单片的操作系统进行初始化的操作这个过程在调试的过程中有着必不可少的作用。
单片机的复位电路图如下图3.4：
图3.4：
复位电路图
在时钟电路开始工作后，在REST管脚上添加机器周期为二的高电平，当单片机在运行的过程是运行计数值超过上限值时单片机就会产生运行中断，当即按下复位键后即可开始重新工作。
3.3.3晶振电路
晶振电路则是此次设计电路原理图中的一个重要的部分，晶振电路在整个电路中产生时钟信号，由高状态和低状态来组成时钟信号来控制并且表示光电心号的转换过程。
单片机系统自动默许在低电平时系统处于没有计数信号的状态，可当外部传感器收集到计数的信号并且通过晶振电路转变成高电平和低电平组成的时钟信号，高电平的部分是计数信号工作的状态，而低电平部分则是无计数信号状态。
晶振的电路原理图如下图3.5：
图3.5：
晶振电路图
3.3.4单片机控制电路
此次设计使用了STC89C52单片机来作为操作系统的控制端，在这个电路设计中占有了非常重要的作用和地位，它作为控制端，其主要实现了对收集到的外部的信号进行分析和处理，同时它也是对整个电路的正常运行和工作起到了重要的决定性的作用。
所以该电路被称为此次电路设计的核心电路是不为过的。
此次单片机的控制电路原理图如下图3.6：
图3.6：
单片机控制电路图
如
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