測控電路課程設計--光電計數(shù)電路

1、<p><b>　　測控電路課程</b></p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　題 目 光電計數(shù)電路 </p><p>　　學 院 </p><p>　　班 級 </p>&

2、lt;p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　2015年5月11日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、課程設計題目：3</p>

3、<p>　　2、課程設計目的：3</p><p>　　3、課程設計內容：3</p><p><b>　　3.1電路設計3</b></p><p>　　3.1.1單片機最小系統(tǒng)3</p><p>　　3.1.2晶振電路：5</p><p>　　3.1.3復位電路：5</

4、p><p>　　3.1.4光敏電阻電路設計：6</p><p>　　3.1.5顯示電路圖：7</p><p>　　3.1.6整體電路圖：8</p><p>　　3.2程序設計：8</p><p>　　3.2.1初始化程序：8</p><p>　　3.2.2延時程序：8</p>

5、<p>　　3.2.3顯示程序：9</p><p>　　3.2.4計數(shù)程序：9</p><p>　　3.2.5主程序：10</p><p>　　3.2.6整體程序：10</p><p><b>　　4、個人體會12</b></p><p><b>　　5、參考文獻

6、13</b></p><p><b>　　附錄：14</b></p><p><b>　　實物圖14</b></p><p>　　1、課程設計題目： </p><p>　　設計一個光電計數(shù)電路，利用三極管加運放，設計光電轉換電路；光電轉換信號比較輸出0、1信號；引入單片機計數(shù)電路，

7、計算光電計數(shù)值</p><p><b>　　2、課程設計目的：</b></p><p>　　了解計數(shù)的含義，計數(shù)的意義。它是我們定時與自動化計數(shù)的基礎，在工程領域很多地方用到這樣的功能，它也是單片機的一項重要功能模塊，掌握它，我我們后面的綜合實驗與綜合設計打下良好的基礎。</p><p><b>　　3、課程設計內容：</b&g

8、t;</p><p><b>　　3.1電路設計</b></p><p><b>　　圖1 原理框圖</b></p><p>　　3.1.1單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　51單片機是對所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是Intel的8031單片機，后來隨著

9、Flash rom技術的發(fā)展，8031單片機取得了長足的進展，成為應用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機型推出，今后很長的一段時間內將占有大量市場。51單片機是基礎入門的一個單片機，還是應用最廣泛的一種。</p><p>　　單片機選用AT89C52芯片。AT89C52為8位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內核，在內部功能

10、及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口

11、，分別接+5V電源的正負端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態(tài)進入的控制功能

12、。單片機最小系統(tǒng)或者</p><p>　　圖2 80c51單片機芯片</p><p>　　3.1.2晶振電路：</p><p>　　8051單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式電路得到：內部震蕩方式和外部中斷方式。在引腳XTAL1和XTAL2外部接晶振電路器（簡稱晶振）或陶瓷晶振器，就構成了內部晶振方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自

13、激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。內部振蕩方式的外部電路如圖5示。其電容值一般在5~30pf,晶振頻率的典型值為12MHz,采用6MHz的情況也比較多。內部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路實用較多。</p><p><b>　　圖3 晶振電路圖</b></p><p>　　3.1.3復位電路：</p><p>　　復位電路使用了獨立式鍵盤，

14、單片機的P1口鍵盤的接口。復位電路采用手動復位，所謂手動復位，是指通過接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)，晶振電路用30PF的電容和一12M晶體振蕩器組成為整個電路提供時鐘頻率。如圖示：</p><p><b>　　圖4 復位電路圖</b></p><p>　　3.1.4光敏電阻電路設計：</p><p>　　當遮光的時候，光敏電阻的阻值趨

15、近無窮大，在三極管的e端電流經過三極管的放大后，三極管的c端處的電壓所得值的大小2.8V與LM393負端輸入電壓2.5V（V=R3/(R3+R4*5V)=2.5V）相比較。得出高電平輸入單片機的T0口。</p><p>　　當光照射的時候，光敏電阻的阻值減小，在三極管的e端電流增大，經過三極管的放大之后，三極管的c端處的電壓所得值的大小0.8V與LM393負端輸入電壓2.5V相比較。得出低電平輸入單片機的T0口。

16、進而實現(xiàn)單片機的計數(shù)加1.</p><p>　　圖5 光敏電阻電路</p><p>　　3.1.5顯示電路圖：</p><p>　　led數(shù)碼管（LED Segment Displays）由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別

17、由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。</p><p><b>　　圖6 數(shù)碼管</b></p><p><b>　　圖7 顯示電路圖</b></p><p>　　3.1.6整體電路圖：</p><p><b>　　圖8 整體電路</b></p>&l

18、t;p><b>　　3.2程序設計：</b></p><p>　　3.2.1初始化程序：</p><p>　　TMOD=0x05;//設置計數(shù)器0的工作方式</p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p

19、><p>　　TR0=1;//啟動計數(shù)器</p><p>　　3.2.2延時程序：</p><p>　　void delay(uintxms)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uinti,j;</b></p><p&g

20、t;　　for(i=xms;i>0;i--)</p><p>　　for(j=110;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.2.3顯示程序：</p><p>　　void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge)</p>

21、;<p><b>　　{</b></p><p>　　P0=table[bai];</p><p>　　wei1=0;wei2=1;wei3=1;</p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p>&

22、lt;b>　　wei1=1;</b></p><p>　　P0=table[shi];</p><p><b>　　wei2=0;</b></p><p><b>　　wei1=1;</b></p><p><b>　　wei3=1;</b></p>

23、;<p>　　delay(50);</p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei2=1;</b></p><p>　　P0=table[ge];</p><p><b>　　wei3=0;</b></p>

24、<p><b>　　wei1=1;</b></p><p><b>　　wei2=1;</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei3=1;</b>&l

25、t;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.2.4計數(shù)程序：</p><p>　　uint read()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar t1,th1,th2;</p><p><b>

26、;　　uint val;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　th1=TH0;</b></p><p><b>　　t1=TL0;</b></p

27、><p><b>　　th2=TH0;</b></p><p>　　if(th1==th2)</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　val=th1*256+t1;</p>

28、<p>　　Return val;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.2.5主程序：</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uch

29、ar a,b,c;</p><p><b>　　uint num;</b></p><p>　　TMOD=0x05;//設置計數(shù)器0的工作方式</p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><

30、p>　　TR0=1;//啟動計數(shù)器</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　num=read();</p><p>　　if(num>=255)</p><p><b>　　

31、{</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

32、　a=num/100;</p><p>　　b=num%100/10;</p><p><b>　　c=num%10;</b></p><p>　　display(a,b,c);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&g

33、t;</p><p>　　3.2.6整體程序：</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit wei1=P2^0 ;&l

34、t;/p><p>　　sbit wei2=P2^1;</p><p>　　sbit wei3=P2^2; </p><p>　　uchar code table[]=</p><p>　　{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　void

35、delay(uint);</p><p>　　void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=table[bai];</p><p>　　wei1=0;wei2=1;wei3=1;</p><p&g

36、t;　　delay(50);</p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei1=1;</b></p><p>　　P0=table[shi];</p><p><b>　　wei2=0;</b></p><p>

37、<b>　　wei1=1;</b></p><p><b>　　wei3=1;</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei2=1;</b></p>

38、<p>　　P0=table[ge];</p><p>　　wei3=0;wei1=1;wei2=1;</p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei3=1;</b></p><p&g

39、t;<b>　　}</b></p><p>　　void delay(uint xms)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Uint i,j;</b></p><p>　　for(i=xms;i>0;i--)</p><

40、;p>　　for(j=110;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uint read()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar t1,th1,th2;</p><p><b>

41、　　uint val;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　th1=TH0;t1=TL0;th2=TH0;</p><p>　　if(th1==th2)</p><p><

42、b>　　break;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　val=th1*256+t1;</p><p>　　Return val;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()<

43、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar a,b,c;</p><p><b>　　uint num;</b></p><p>　　TMOD=0x05;//設置計數(shù)器0的工作方式</p><p><b>　　TH0=0;</b>

44、;</p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　TR0=1;//啟動計數(shù)器</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　num=read();</

45、p><p>　　if(num>=255)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b>

46、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　a=num/100;</p><p>　　b=num%100/10;</p><p><b>　　c=num%10;</b></p><p>　　display(a,b,c);</p><p&g

47、t;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4、個人體會</b></p><p>　　為期一周的電子課題設計終于落下帷幕了，經過這一周的辛苦努力，終于完成了我們的電子設計---光電計數(shù)器。因為以前只是習慣聽老師講解，只知道研究書上的內容動手很少，對做

48、電子線路板經驗不足，所以剛開始有點不知所措。但我們沒有放棄這次難得的動手機會，通過查閱相關資料，把原理圖畫好，經過仿真確定其可行性，然后就開始焊接電路板，在焊接電路板的過程中，我從中發(fā)現(xiàn)了許多問題，也遇到了不少難題，比如我一開始我用的LM393的1、2、3管腳，可是焊接之后發(fā)現(xiàn)1、4管腳短路了，導致我的計數(shù)器完全不能正常工作，后來通過查資料了解到123管教和5、6、7管腳的功能是一樣的所以又重新把原來焊接在1、2、3管腳上的電路焊接到了

49、5、6、7管腳上面。</p><p>　　在動手操作的過程中，增強了實踐動手能力，更增加了我以后動手操作的信心，在后期調試過程中，通過數(shù)字萬用表等相關測量工具獲得了計數(shù)器的一些工作參數(shù)，在結合實驗現(xiàn)象和結果分析，更加懂得了該光電計數(shù)器的工作原理。但是我的光電計數(shù)器也存在一些問題，就是每次計數(shù)都是一下記很多次，跳動比較大，這個主要是消抖的問題沒有解決，還有就是我的電路板的比較器LM393的輸出端接到單片機的p3.4

50、口沒有反應，但是電路板沒有問題，開始我一直以為是因為單片機開發(fā)板上的元器件太多，多電路板影響比較大，所以才不能計數(shù)，后來在老師的指導下發(fā)現(xiàn)是因為單片機開發(fā)板的p3計數(shù)器沒有接上拉電阻，導致電壓不夠，以至于我的光電計數(shù)器與開發(fā)板相連不能實現(xiàn)預想功能，后來在p3.4口外接了一個上拉電阻，就可以順利計數(shù)的。</p><p>　　非常感謝老師的指導，在這個過程中我也明白了我們遇到問題應該通過各種努力去解決它，而不是任其發(fā)

51、展，不管不顧，做學問就要有這種不怕阻礙不怕困難的勇氣和韌性。</p><p>　　感謝學校給我們提供了這次寶貴的動手實踐機會，通過動手操作，我們學到了許多書本上沒有的知識，而且更加鞏固了所學知識，真正做到了所學即所用。經過這次電子設計，我從中收獲了很多，更加懂得了理論聯(lián)系實際的重要性，讓我們對電子設計這門科目有了更深一層次的了解。我相信我能在以后的電子設計中做的更好，會有更多新的發(fā)現(xiàn)。</p>&l

52、t;p><b>　　5、參考文獻</b></p><p>　　[1]郭天祥編著 51單片機C語言教程 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2]佘新平主編 數(shù)字電子技術第二版 華中科技大學出版社</p><p>　　[3]陶恒齊 張小華主編 模擬電子技術 華中科技大學出版社</p><p>　　[4]鄒玲 羅明主編