機(jī)械電子工程畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于單片機(jī)的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)

2、下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)

3、 </p><p><b>　　1．課題意義及目標(biāo)</b></p><p>　　學(xué)習(xí)并掌握單片機(jī)及相關(guān)知識(shí)；系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線成品的計(jì)數(shù)功能，并顯示，可以通過(guò)一定方式改變?cè)O(shè)定值；在查閱資料的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括信號(hào)采集部分、計(jì)數(shù)部分及顯示部分等的設(shè)計(jì)；完成系統(tǒng)元器件

4、的選型，在掌握電子線路圖繪制工具軟件的基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)組成框圖的繪制，完成系統(tǒng)原理圖的繪制；完成軟件流程圖的繪制及程序的編制及調(diào)試。 </p><p><b>　　2．主要任務(wù)</b></p><p>　　(1)、認(rèn)真閱讀任務(wù)書，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，在了解課題研究目的意義及現(xiàn)狀等基礎(chǔ)上，構(gòu)建設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行充分論證，并撰寫開題報(bào)告；</p><p&

5、gt;　　(2)、進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，熟悉開發(fā)環(huán)境；</p><p>　　(3)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；</p><p>　　(4)、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1] 《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》[M]. 第2版 李曉林主編 電子工業(yè)出版社 2013年&l

6、t;/p><p>　　[2] 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》[M].徐沐龍主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2013年</p><p>　　[3] 程瓊.單片機(jī)產(chǎn)品計(jì)數(shù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖北工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).1997(6)</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　審核人： 年

7、月 日</p><p>　　基于單片機(jī)的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器具有計(jì)數(shù)直觀，準(zhǔn)確，穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛運(yùn)用在各行各業(yè)。本次設(shè)計(jì)采用的檢測(cè)裝置為紅外對(duì)射式，其能適應(yīng)較為復(fù)雜的工作環(huán)境，能夠精確、可靠、穩(wěn)定的檢測(cè)生產(chǎn)線上的成品數(shù)量。本設(shè)計(jì)所用的原理是通過(guò)紅外對(duì)射式的檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)生產(chǎn)線上是否有成品通過(guò)，而當(dāng)有成品通過(guò)遮擋住紅外線時(shí)，紅外

8、接收電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)，在經(jīng)過(guò)功率放大后，將該信號(hào)通過(guò)外部中斷的方式輸入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制后通過(guò)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使LED顯示，最后得到需要統(tǒng)計(jì)的成品數(shù)量。</p><p>　　關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器，紅外對(duì)射式，單片機(jī)，LED</p><p>　　Product Counter Design Based on the SCM Production Line</p><p>　

9、　Abstract：The counter that designed based on SCM has the advantages of intuition, accuracy, stability and so on, which has been widely used in all walks of life. The design adopts Photoelectric Beam Detector. It can adap

10、t complicated work environment, which also can detect the products on the production lines accurately, reliably and steadily. The theory of this counter is that using Photoelectric Beam Detector to test if there is produ

11、ct cross the production lines. When there is a product passin</p><p>　　Key Words：Counter, Infrared on the Radio, SCM, LED</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 前言1<

12、;/b></p><p>　　1.1 選題背景和意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外的研究概況2</p><p>　　1.3 研究的主要內(nèi)容以及存在的問(wèn)題2</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 方案論證和選擇3</p><p>　　2

13、.2 系統(tǒng)的總體框圖及原理5</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 電源供電部分7</p><p>　　3.2 紅外對(duì)射檢測(cè)電路7</p><p>　　3.2.1 紅外線發(fā)射部分7</p><p>　　3.2.2紅外線接收部分8</p><p>

14、;　　3.2.3紅外線裝置檢測(cè)原理及系統(tǒng)9</p><p>　　3.3計(jì)數(shù)、顯示及輔助電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3.1 單片機(jī)系統(tǒng)10</p><p>　　3.3.2 74HC573芯片16</p><p>　　3.3.3 LED顯示18</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)20<

15、/p><p>　　4.1 Proteus軟件20</p><p>　　4.2 Keil軟件20</p><p>　　4.3 程序流程圖21</p><p><b>　　5 結(jié)論23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p>

16、<p><b>　　致謝25</b></p><p>　　附錄Ⅰ 電路圖26</p><p>　　附錄Ⅱ 源程序27</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 選題背景和意義</p><p>　　電子計(jì)數(shù)器發(fā)展至今已有3

17、0多年，在其發(fā)展的的早期階段，生產(chǎn)廠家需要得到日產(chǎn)量，總產(chǎn)量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)有些是比較大的，所以要求計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍廣，故而往往需要對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行擴(kuò)展。到了中期階段，設(shè)計(jì)師利用現(xiàn)代的電子技術(shù)可以輕松的將計(jì)數(shù)上限擴(kuò)展到所需要的范圍，此時(shí)設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器所遇到的問(wèn)題在于計(jì)數(shù)過(guò)程中，控制裝置發(fā)生突然死機(jī)或者產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響計(jì)數(shù)的精度與穩(wěn)定度。設(shè)計(jì)師需要在實(shí)時(shí)、精確、穩(wěn)定等方面做的更加協(xié)調(diào)，而隨著技術(shù)革新，衡量電子計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)水平和影響價(jià)格高低

18、的精度和穩(wěn)定度等基本技術(shù)日臻完善，成熟，能夠得到滿足生產(chǎn)線的電子計(jì)數(shù)設(shè)備。發(fā)展至當(dāng)今，由于單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制設(shè)計(jì)的各種計(jì)數(shù)設(shè)備更加廣泛的應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)，儀器儀表等行業(yè)。結(jié)合具有高速運(yùn)算、數(shù)據(jù)分析與處理能力以及大規(guī)模容量存儲(chǔ)的單片機(jī)所構(gòu)成的計(jì)數(shù)器大大的提高了生產(chǎn)技術(shù)水平。無(wú)論計(jì)數(shù)器生產(chǎn)廠家還是買家都急切需要能夠應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品或新功能的高級(jí)技術(shù)人才。單片機(jī)所具有的性價(jià)比高的特點(diǎn)可以給生產(chǎn)廠家節(jié)省大量

19、的成本，而且其功能性強(qiáng)，可靠性高是提高工業(yè)測(cè)控、儀器儀表和機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要手段。對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)</p><p>　　如今計(jì)數(shù)器技術(shù)在不斷進(jìn)步，計(jì)數(shù)器所要求的功能也不斷發(fā)展，種類越來(lái)越多，而不同行業(yè)也有了更加廣泛的應(yīng)用。廠家所需要的的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器也不斷地進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，如何對(duì)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)的、高效的、精確的自動(dòng)計(jì)數(shù)是廣大廠家特別關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)的機(jī)械式或電子式計(jì)數(shù)器（主要由數(shù)字電路組成）電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并

20、且經(jīng)常出現(xiàn)各種問(wèn)題，維護(hù)起來(lái)也很不方便，而且如果需要設(shè)置預(yù)定的數(shù)值等，使用起來(lái)不方便，而且應(yīng)用范圍不太廣。但是以單片機(jī)為核心控制的計(jì)數(shù)器能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精確、可靠、穩(wěn)定等計(jì)數(shù)優(yōu)點(diǎn)是廣大廠家優(yōu)先選擇的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外的研究概況</p><p>　　如今的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器大多采用非接觸式的計(jì)數(shù)觸發(fā)方式。而目前基于單片機(jī)早就開發(fā)出了多種型號(hào)的專用檢測(cè)芯片。而利用A

21、T89C51為控制單元、輔以多種外圍硬件搭配而成的計(jì)數(shù)裝置已成為現(xiàn)在成品自動(dòng)計(jì)數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的潮流。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家研究的主要課題是如何提高自動(dòng)計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)性、抗干擾能力、穩(wěn)定性。成品計(jì)數(shù)器主要用于工廠的流水線上檢測(cè)成品的數(shù)量，而生產(chǎn)線的環(huán)境往往比較惡劣，計(jì)數(shù)器這種環(huán)境中并不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的完成計(jì)數(shù)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作或者死機(jī)等情況。MCS-51系列單片機(jī)構(gòu)成的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器在這種環(huán)境中工作時(shí)也出現(xiàn)硬件或者軟件等方面的問(wèn)題。例如若外部中斷

22、和內(nèi)部中斷的優(yōu)先發(fā)生沖突時(shí)，容易發(fā)生程序跑飛或者死循環(huán)。故而基于單片機(jī)的計(jì)數(shù)器這些方面也是有比較重大的缺陷，需要設(shè)計(jì)人員能夠有更好的解決辦法。</p><p>　　1.3 研究的主要內(nèi)容以及存在的問(wèn)題</p><p>　　基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器研究的主要內(nèi)容包括：怎樣構(gòu)成檢測(cè)裝置來(lái)采集所需要的脈沖信號(hào)、外部信號(hào)輸入后單片機(jī)怎樣來(lái)完成控制功能、顯示驅(qū)動(dòng)或者鎖存器的選擇、以及選擇顯示的

23、相關(guān)電子元件。在本次設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題是，硬件選型該如何選擇，還有圍繞單片機(jī)的外圍電路怎么設(shè)計(jì)，以及如何提高單片機(jī)的抗干擾能力。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 方案論證和選擇</p><p><b>　　方案一、如下圖：</b></p><p>

24、;<b>　　圖2.1 方案一</b></p><p>　　原理：專用檢測(cè)芯片可以產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，脈沖信號(hào)可以通過(guò)中斷的方式輸入控制單元AT89C51單片機(jī)并通過(guò)對(duì)其片內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，最后在顯示驅(qū)動(dòng)的作用下讓顯示元件進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示。單片機(jī)保護(hù)專用芯片X25045P是一塊有電源電壓監(jiān)控、EEPROM 和看門狗定時(shí)器電路三種功能于一體的芯片,它能夠保證在電源接通、關(guān)斷、瞬間電源電壓不穩(wěn)時(shí)，不會(huì)造成系

25、統(tǒng)死機(jī)、數(shù)據(jù)誤寫或誤動(dòng)作，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。數(shù)據(jù)保護(hù)芯片HT7044A則能保證單片機(jī)設(shè)備在突然斷電后保護(hù)數(shù)據(jù)，更有力的提高了單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后再對(duì)AT89C51進(jìn)行編程處理，便可順利進(jìn)行計(jì)數(shù)了。電源供電電路則都是采用市電通過(guò)降壓，穩(wěn)壓，濾波處理后得到單片機(jī)與顯示元件所需的電壓。</p><p><b>　　方案二、如圖二：</b></p><p&g

26、t;<b>　　圖2.2 方案二</b></p><p>　　原理：紅外發(fā)射電路（以NE555芯片為核心）和紅外接收電路（由LM567芯片為核心）構(gòu)成紅外檢測(cè)部分并產(chǎn)生電平信號(hào)，從而形成計(jì)數(shù)脈沖、經(jīng)過(guò)功率放大后信號(hào)通過(guò)外部中斷的方式輸入給AT89C51單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)控制，最后在顯示驅(qū)動(dòng)芯片的作用下讓顯示元件完成計(jì)數(shù)顯示，也需要編程處理。通過(guò)W7805穩(wěn)壓芯片后形成電源供電電路，為單片機(jī)和顯示

27、元件提供需要的電壓。</p><p><b>　　方案三、如圖三：</b></p><p><b>　　圖2.3方案三</b></p><p>　　原理：該方案的計(jì)數(shù)顯示電路采用了計(jì)數(shù)顯示專用芯片CL102，其能夠譯碼、驅(qū)動(dòng)、鎖存、顯示，可以說(shuō)十分集成化。而信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)與方案二相同，都采用紅外對(duì)射式來(lái)獲取脈沖信號(hào)。同時(shí)其電

28、源供電電路也與方案二相同。其最大的特點(diǎn)便是計(jì)數(shù)顯示集成化。</p><p>　　以上三個(gè)方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：</p><p>　　方案一既能夠很完美的實(shí)現(xiàn)成品的自動(dòng)計(jì)數(shù)功能，也能夠在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時(shí)通過(guò)相關(guān)的外圍專用芯片解決遇到的問(wèn)題，故而抗干擾能力不錯(cuò)。其外圍電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單、應(yīng)用于市場(chǎng)其是高端的自動(dòng)計(jì)數(shù)產(chǎn)品。但是其有一個(gè)比較突出的問(wèn)題：性價(jià)比較低，價(jià)格過(guò)高并不適宜應(yīng)用在傳統(tǒng)的流水線

29、上。該方案在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)了解各種專用芯片的引腳功能和外圍的連接方式便能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)要求。并不適宜與達(dá)到本次設(shè)計(jì)的意義。雖然該方案比較完美的解決了計(jì)數(shù)中遇到的穩(wěn)定性和可靠性等要求，故而該方案舍棄。</p><p>　　方案三也是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器。其價(jià)格低廉，但是由于使用的是專用的計(jì)數(shù)顯示芯片，故而其不適合處在較異常的工作環(huán)境，此時(shí)穩(wěn)定性不好，故而在生產(chǎn)線的成品計(jì)數(shù)器市場(chǎng)中是淘汰產(chǎn)品?？捎糜谟?jì)數(shù)要求

30、不高，環(huán)境適宜的場(chǎng)合中。該方案設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器過(guò)于簡(jiǎn)單，故而舍棄。.</p><p>　　方案二為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選用的方案。選用該方案主要是由于能夠更深的了解以單片機(jī)為核心的計(jì)數(shù)裝置的優(yōu)缺，也是通過(guò)該方案設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器能夠廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)，穩(wěn)定，精確的計(jì)數(shù)要求。該方案存在的缺點(diǎn)是其整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力較弱，沒(méi)有掉電保護(hù)功能，而且系統(tǒng)異常時(shí)經(jīng)常容易發(fā)生誤動(dòng)作或者程序的跑飛，死循環(huán)等問(wèn)題。本此設(shè)計(jì)中圍繞硬件設(shè)

31、計(jì)與軟件設(shè)計(jì)著重解決這些問(wèn)題，使設(shè)計(jì)的能夠更加廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)線的成品計(jì)數(shù)中。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的總體框圖及原理</p><p>　　通過(guò)方案比較，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總體框圖，如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　原理：電路的指導(dǎo)思想是利用紅外發(fā)光管發(fā)射紅外線，紅外接收管接收此紅外線后形成計(jì)

32、數(shù)脈沖并將其功率放大，在經(jīng)過(guò)整流濾波后形成電平信號(hào)。當(dāng)生產(chǎn)線的成品擋住了紅外光時(shí)，紅外接收管沒(méi)有接收到紅外信號(hào)，所以產(chǎn)生變化，此時(shí)紅外接收管沒(méi)有持續(xù)產(chǎn)生高電平信號(hào)，故而將輸出低電平信號(hào)。這個(gè)便是外部計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。通過(guò)軟件程序設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部寄存器，當(dāng)紅外對(duì)射裝置產(chǎn)生高低脈沖后被單片機(jī)接收到，單片機(jī)產(chǎn)生中斷，此中斷為外部中斷，產(chǎn)生后通過(guò)設(shè)置了的中斷服務(wù)程序進(jìn)行計(jì)數(shù)控制。然后再通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器中斷來(lái)將計(jì)數(shù)信息通過(guò)P1口輸出到顯示驅(qū)動(dòng)中，

33、最后LED的顯示驅(qū)動(dòng)使LED顯示生產(chǎn)線的成品數(shù)量。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到計(jì)數(shù)器上限時(shí)進(jìn)行報(bào)警，便于計(jì)數(shù)更準(zhǔn)確。手動(dòng)模擬計(jì)數(shù)用于測(cè)試計(jì)數(shù)器是否可以正常工作。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 電源供電部分</p><p>　　圖3.1電源供電電路</p><p>　　如上圖3.1所示

34、為電源供電部分：</p><p>　　電路首先用變壓器將220V的交流電降壓為9V的交流電輸出，然后通過(guò)橋式整流、電容器濾波以及三端穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓后輸出為5V的電壓對(duì)單片機(jī)和顯示驅(qū)動(dòng)等進(jìn)行供電。電源是將220V交流民用電經(jīng)TR1變壓器降壓變?yōu)?V交流電，再通過(guò)運(yùn)用橋式連接的四個(gè)整流二極管（D1—D4）所組成的整流電路將原來(lái)的交流電變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^(guò)C1濾波后送入7805芯片穩(wěn)壓為5V直流電源供AT89C51、

35、紅外對(duì)射式電路、LED顯示等供電。</p><p>　　3.2 紅外對(duì)射檢測(cè)電路</p><p>　　3.2.1 紅外線發(fā)射部分</p><p>　　如圖3.2所示，其為紅外發(fā)射電路，其中主要是圍繞時(shí)鐘定時(shí)集成芯片NE555再加上其他的電子元件構(gòu)成了紅外發(fā)射電路。其內(nèi)部含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)分壓器，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電晶體管和一個(gè)功率輸出級(jí)構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩

36、器?？梢援a(chǎn)生一個(gè)頻率在91kHz至130kHz的脈沖波(這是理論值。由于元件偏差,以實(shí)際測(cè)量為準(zhǔn))，通過(guò)3腳輸出脈沖波，由紅外線發(fā)光二極管(D1)發(fā)射出去。頻率計(jì)算方法：</p><p>　　F=1.443/(R1+2R2)C1</p><p>　　因此根據(jù)公式計(jì)算我們知道此設(shè)計(jì)中紅外線發(fā)光二極管的發(fā)射頻率為12.4KHZ—94.5kHZ 。發(fā)射的是脈沖波。</p><

37、p>　　圖3.2紅外線發(fā)射電路</p><p>　　3.2.2紅外線接收部分</p><p>　　如下圖3.3所示為紅外線接收電路：</p><p>　　圖3.3紅外線接收電路</p><p>　　其是圍繞鎖相環(huán)集成芯片LM567為核心，再加上其他的輔助電路構(gòu)成一個(gè)頻率檢波器。如圖3.3所示，紅外線接收二極管可以將紅外發(fā)射電路發(fā)射的脈沖

38、信號(hào)接收，然后通過(guò)電容C1到三極管組成的放大電路可以把脈沖信號(hào)放大數(shù)倍最后送給LM567的3腳，由該鎖相環(huán)集成芯片實(shí)現(xiàn)鑒頻。8腳用來(lái)輸出電平信號(hào)，一般處于高電平狀態(tài)，而若接收脈沖信號(hào)可以被該芯片的帶寬捕捉，那么該腳輸出低電平信號(hào)。其中5腳的電容與6腳上的電阻用來(lái)決定內(nèi)部壓控晶體振蕩器的中心頻率，當(dāng)f=f1（f1=1/1.1R4C5）時(shí)鎖相環(huán)集成芯片開始工作，也就是說(shuō)紅外接收電路開始工作接收脈沖信號(hào)，輸出電平信號(hào)。</p>

39、<p>　　1腳和2腳的電容在接地后構(gòu)成了輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和低通濾波網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)電容之間的比值大小，可以調(diào)節(jié)濾波的頻率范圍。</p><p>　　對(duì)于整個(gè)檢測(cè)電路的靈敏度和自然光等背景光干擾的消除便主要是通過(guò)該鎖相環(huán)解碼芯片來(lái)改變的，故其提高了整個(gè)檢測(cè)電路的抗干擾能力。如果在對(duì)射管（接收管和發(fā)射管）外加濾光片便可以更好的提高抗干擾能力。</p><p>　　我們知道單片機(jī)的晶振

40、頻率fx一般為12MHZ，而單片機(jī)的正常工作頻率為f=fx/24.，即處于0—500KHZ的范圍內(nèi)。而該鎖相環(huán)解碼芯片的8腳輸出的計(jì)數(shù)脈沖頻率在12.4KHZ—94.5kHZ的范圍，故而此電路的設(shè)計(jì)不但可以很好的滿足單片機(jī)的控制要求，而且可以看出利用該芯片構(gòu)成的檢測(cè)單元存在浪費(fèi)現(xiàn)象。</p><p>　　3.2.3紅外線裝置檢測(cè)原理及系統(tǒng)</p><p>　　如下圖3.4所示為紅外線裝置檢

41、測(cè)原理圖：</p><p><b>　　圖3.4檢測(cè)原理圖</b></p><p>　　如圖3.4所示，四只管子處于同一平面，發(fā)射管A、B分別與接收管A、B相對(duì)應(yīng)。計(jì)數(shù)器內(nèi)設(shè)置一標(biāo)志。生產(chǎn)線的成品未進(jìn)入發(fā)射管A，接收管A之間時(shí)，兩束紅外光均被接受，管A、B均導(dǎo)通，標(biāo)志置1；當(dāng)成品繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)直至遮擋住發(fā)射管A的紅外光線時(shí)，標(biāo)志并不發(fā)生改變：當(dāng)同時(shí)遮擋住了發(fā)射管A、B的

42、兩束紅外光線時(shí)，相對(duì)應(yīng)的接收管A、沒(méi)有接收到電平信號(hào)，故而此時(shí)標(biāo)志才置0；當(dāng)成品慢慢離開時(shí)，又由于兩束紅外光都未遮擋，此時(shí)標(biāo)志置1。當(dāng)成品進(jìn)入了傳感區(qū)域（即發(fā)射管A、B和接收管A、B之間的平面區(qū)域）只有一束紅外光線被遮擋時(shí)，并不會(huì)影響標(biāo)志，即成品在此區(qū)域發(fā)生抖動(dòng)并不會(huì)影響結(jié)果，從而可以保證準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)數(shù)。</p><p>　　計(jì)數(shù)測(cè)量裝置系統(tǒng)由信號(hào)的采集處理部分、AT89C51控制部分、LED顯示驅(qū)動(dòng)的LED模塊

43、、以及程序編程組成。其中信號(hào)的采集處理部分包含了信號(hào)放大電路和濾波電路。對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大處理主要是為了降低對(duì)被測(cè)信號(hào)的幅度范圍要求；而濾波電路則是把經(jīng)過(guò)放大處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可被單片機(jī)所接收的TTL信號(hào)；通過(guò)對(duì)單片機(jī)接收外部的中斷，然后其內(nèi)部定時(shí)器T0可以對(duì)輸入的電平信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)顯示電路來(lái)驅(qū)動(dòng)LED顯示，當(dāng)然也通過(guò)所需要的主程序與中斷程序編程輸入控制單片機(jī)工作。</p><p>　　3.3計(jì)數(shù)、顯示

44、及輔助電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 單片機(jī)系統(tǒng)</p><p>　?。?）AT89C51簡(jiǎn)介</p><p>　　單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）的簡(jiǎn)稱，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整

45、的微型計(jì)算機(jī)。AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的有著強(qiáng)大功能的單片機(jī)，可應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域以及高性價(jià)比的產(chǎn)品設(shè)備。</p><p>　　圖3.5為其結(jié)構(gòu)框圖，其主要性能參數(shù)：</p><p>　　·與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　·4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器 </p><p>　　&

46、#183;1000次擦寫周期</p><p>　　·全靜態(tài)操作：0Hz－24MHz</p><p>　　·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　·32個(gè)可編程I／O口線</p><p>　　·2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　

47、3;6個(gè)中斷源 </b></p><p>　　圖3.5單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　（2）AT89C51的晶振電路</p><p>　　圖 3.6 晶振電路</p><p>　　如圖3.6，即為AT89C51的晶振電路，其中，x1、x2分別與單片機(jī)的XTAL1、 XTAL2引腳相連。單片機(jī)系統(tǒng)里都具晶振電路，其主要作用為系

48、統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)的運(yùn)行速度與其晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路的時(shí)鐘頻率有關(guān)，當(dāng)時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快，當(dāng)然單片機(jī)所執(zhí)行的指令程序也就越快。外晶體震蕩器在產(chǎn)生震蕩信號(hào)后輸入內(nèi)部時(shí)鐘電路，而其晶體的震蕩頻率一般在1.2MHz~12MHz之間。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，在本系統(tǒng)中也只用一個(gè)晶振，便于保持各部分的保持同步。</p><p>　　其中對(duì)應(yīng)單片機(jī)的外接晶體引腳的作用：</p&

49、gt;<p>　　XTAL1[1]:接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)震蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，該引腳作為外部震蕩信號(hào)的輸入端。</p><p>　　XTAL2[2]:接外部石英晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)震蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部震蕩

50、信號(hào)的輸入端；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，該引腳懸空不接。</p><p>　?。?）AT89C51的復(fù)位電路</p><p>　　如下圖3.7（a）、（b）,其中（a）為上電復(fù)位電路，（b）為手動(dòng)復(fù)位電路。</p><p>　　圖3.7（a）上電復(fù)位電路 （b）手動(dòng)復(fù)位電路</p><p>　　如圖

51、3.7（a）的上電復(fù)位電路中，線路中RST與單片機(jī)的RST引腳相連，上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)恢復(fù)初始狀態(tài)，即表示LED顯示也重置為0，表示此時(shí)處于復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)上電復(fù)位通過(guò)電容C1充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　其中對(duì)應(yīng)單片機(jī)的復(fù)位引腳作用：</p><p>　　RST[3]：RST即為RESET，該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位端。當(dāng)單片機(jī)震蕩器.工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的

52、高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)恢復(fù)初始狀態(tài)。</p><p>　　如圖3.7（b）的手動(dòng)復(fù)位電路中，其可與單片機(jī)的P0、P1、P2、P3口相連接，在本電路中與P3口相連接。手動(dòng)復(fù)位是在系統(tǒng)處于供電狀態(tài)中，而單片機(jī)也處于工作狀態(tài)，通過(guò)按鈕操作實(shí)現(xiàn)復(fù)位，即此時(shí)按鍵之后，LED同時(shí)也顯示為0。如上圖，手動(dòng)按鍵在按鍵后將電阻R1與VCC接通，便實(shí)現(xiàn)了復(fù)位。本電路中，用于計(jì)數(shù)清零。</p><p&g

53、t;　　（4）蜂鳴器電路部分</p><p><b>　　圖3.8蜂鳴器電路</b></p><p>　　如圖3.8為蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，蜂鳴器一端接地，另一端通過(guò)三極管和電阻R4接P1.0口，P1.0口開始處于高電平，當(dāng)程序控制P1.0口為低電平時(shí)，，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器開始工作。蜂鳴器電路的作用是當(dāng)?shù)竭_(dá)了程序設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)上限后便于報(bào)警。然后獲取所需要的計(jì)數(shù)結(jié)果。</

54、p><p>　　其中對(duì)應(yīng)的單片機(jī)的外接引腳的作用：</p><p>　　P1：其是8位準(zhǔn)雙向輸入輸出端口，其只可以作為通用的I/O口使用。</p><p>　?。?）單片機(jī)的計(jì)數(shù)與控制</p><p>　　①計(jì)數(shù)是由單片機(jī)AT89C51控制完成?；驹頌楫?dāng)成品通過(guò)流水線被紅外對(duì)射電路檢測(cè)電路檢測(cè)到后，紅外接收電路會(huì)通過(guò)電壓比較器后輸出一個(gè)低電平

55、信號(hào)，而這個(gè)信號(hào)將供給單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)控制。將這個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)輸入單片機(jī)系統(tǒng)有三種方法：T0或T1計(jì)數(shù)器脈沖統(tǒng)計(jì)、查詢法、外部中斷。</p><p>　　T0或T1計(jì)數(shù)器主要作用是在一定時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，本次設(shè)計(jì)中并沒(méi)有要求顯示在一定的時(shí)間內(nèi)的成品數(shù)量，要求的是能夠?qū)崟r(shí)、精確、穩(wěn)定的在顯示當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，所以在本次計(jì)數(shù)中不采用T0或T1計(jì)數(shù)器的方式。</p><p>　　查詢法是處理單元在一個(gè)

56、時(shí)間段內(nèi)或是不停的查詢計(jì)數(shù)脈沖是否產(chǎn)生。處理單元即CPU每次查詢需要一個(gè)脈沖信號(hào)需要用一個(gè)機(jī)器周期，即12個(gè)震蕩周期。大概用時(shí)為1?？芍獙?duì)于單片機(jī)的程序處理速度或者運(yùn)行速度來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)線的成品傳輸速度太過(guò)緩慢，若不停的運(yùn)用查詢法統(tǒng)計(jì)成品數(shù)量，對(duì)單片機(jī)的時(shí)間資源來(lái)說(shuō)特別浪費(fèi)。我們知道，對(duì)于單片機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，時(shí)間與空間資源異常珍貴，不可輕易的浪費(fèi)，查詢法對(duì)于計(jì)數(shù)器設(shè)備來(lái)說(shuō)不適合。</p><p>　　外部中斷法是利

57、用的是P3.2口的第二功能，INT0中斷，此時(shí)，每當(dāng)有一個(gè)低電平產(chǎn)生，單片機(jī)將自動(dòng)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。對(duì)其外部的信號(hào)進(jìn)行中斷處理。為了防止外部的干擾，或者經(jīng)過(guò)的成品特性造成中斷不停的觸發(fā)，造成誤計(jì)，重計(jì)等問(wèn)題，即防止此處的抖動(dòng)問(wèn)題。我們采用了副邊沿觸發(fā)方式，不再是電平觸發(fā)，此時(shí)，只有當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)完整的脈沖信號(hào)，才會(huì)有副邊沿的產(chǎn)生。</p><p>　　根據(jù)上述的分析總結(jié)，最合理的方法便是采用外部中斷方式來(lái)計(jì)數(shù)。<

58、;/p><p>　　下圖3.9（a）、（b）為模擬產(chǎn)品經(jīng)過(guò)的電路和實(shí)際接收紅外裝置信號(hào)連接：</p><p>　　圖3.9（a）模擬產(chǎn)品經(jīng)過(guò)電路 （b）實(shí)際接收紅外信號(hào)電路</p><p>　　如上圖（a）、（b）為了便于仿真，原本單片機(jī)用來(lái)接收紅外對(duì)射裝置INPUT的OUTPUT被模擬按鍵替代。第一個(gè)好處是能夠減少仿真難度，并且比較容易的實(shí)現(xiàn)

59、計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，且可以保障計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。第二是在實(shí)際的計(jì)數(shù)產(chǎn)品檢測(cè)中用來(lái)檢驗(yàn)產(chǎn)品的正品率。實(shí)際應(yīng)用只需要換成紅外對(duì)射裝置的OUTPUT即可。</p><p>　　在上面圖中運(yùn)用了單片機(jī)P3口的第二功能，此引腳作用：</p><p>　　P3口:該口作為一個(gè)8位雙向口，有兩種功能，第一為基本輸入/輸出；而第二功能如圖3.10，本次設(shè)計(jì)只使用了其P3.2口和P3.3口。</p>&

60、lt;p>　　圖3.10 單片機(jī)P3口引腳第二功能</p><p>　?、趩纹瑱C(jī)來(lái)控制LED顯示，也有兩種方法，其中一種是查詢法，而另一種為中斷法，此處中斷是通過(guò)給單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器設(shè)置一定的時(shí)間，然后產(chǎn)生定時(shí)中斷，來(lái)控制LED顯示，與上述的外部中斷不一樣。</p><p>　　查詢法與上述所說(shuō)的脈沖查詢法相似，主要是主程序不停的查詢LED的每個(gè)數(shù)碼管是否處于點(diǎn)亮狀態(tài)。在每個(gè)數(shù)碼管

61、之間需要插入延時(shí)程序，通過(guò)延時(shí)程序不停的循環(huán)查詢每個(gè)數(shù)碼管。在實(shí)際的運(yùn)用中此種方法大大的浪費(fèi)了單片機(jī)的時(shí)間和空間資源。故而在計(jì)數(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中一般不采用此方法。</p><p>　　中斷法則是根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的溢出設(shè)定，可以用來(lái)計(jì)數(shù)和定時(shí)。如此便可以在某個(gè)時(shí)刻或者所需要的時(shí)刻來(lái)準(zhǔn)確的進(jìn)行相應(yīng)的功能。本次設(shè)計(jì)中，是對(duì)LED數(shù)碼管每過(guò)1ms進(jìn)行循環(huán)掃描，然后點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管。</p><p>　　

62、根據(jù)上述分析，我們知道了在計(jì)數(shù)程序和顯示程序中，都采用的中斷法來(lái)進(jìn)行控制，但是若兩者同時(shí)進(jìn)入了中斷問(wèn)題，便會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)發(fā)生死機(jī)，還有程序跑飛等情況。若發(fā)生這種情況，顯然所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器是失敗的，為了避免這樣的問(wèn)題，設(shè)定中斷的優(yōu)先級(jí)便可以解決。為了得到準(zhǔn)確和穩(wěn)定的計(jì)數(shù)，此處我們?cè)O(shè)定外部脈沖中斷處于優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　3.3.2 74HC573芯片</p><p>　　在本次所用的六

63、段八位數(shù)碼管上，為了讓一個(gè)數(shù)據(jù)的在LED數(shù)碼管進(jìn)行持續(xù)的顯示，就必須要不斷地快速的刷新。若需要在人類可接受的頻率范圍不斷地刷新，在30ms刷新一次即可。但是若如此做則不斷地占用了CPU的處理時(shí)間，消耗了CPU的處理能力，造成了CPU的功耗浪費(fèi)。</p><p>　　鎖存器的使用可以很大的緩解CPU由于這種快速刷新所帶來(lái)的壓力。當(dāng)CPU將電平信號(hào)輸入到鎖存器后，鎖存器可以把該電平信號(hào)進(jìn)行鎖存，其輸出引腳可以把此電平

64、信號(hào)的狀態(tài)一直保持，直到下一次鎖存新的電平信號(hào)為止。即保持?jǐn)?shù)碼管的顯示內(nèi)容不變，CPU的處理時(shí)間以及I/O引腳便便可以處于空閑狀態(tài)。從上面可以看到，當(dāng)加入了鎖存器，CPU只處理顯示內(nèi)容發(fā)生變化的時(shí)間段。這個(gè)時(shí)間就整個(gè)顯示時(shí)間來(lái)說(shuō)只是非常少的一部分，而CPU就擁有了更多的時(shí)間處理其他任務(wù)。時(shí)間僅限于顯示內(nèi)容發(fā)生變化的時(shí)候，這在整個(gè)顯示時(shí)間上只是非常少的一個(gè)部分。這便是鎖存器運(yùn)用在LED和數(shù)碼管顯示方面的重要作用，為單片機(jī)節(jié)省更多的時(shí)間。7

65、4HC573芯片做為八進(jìn)制 3 態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器，可以很好的應(yīng)用在本次設(shè)計(jì)中。</p><p>　　其工作原理：[4]74HC573的八個(gè)鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高時(shí)，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能（G）為低時(shí)，Q輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。鎖存器在進(jìn)行工作時(shí)，其輸出控制并不會(huì)改變舊數(shù)據(jù)，當(dāng)輸出被關(guān)閉后，新的電平信號(hào)也能被接收。輸入可以與標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出兼容；若要與 LS/A

66、LSTTL 輸出兼容則必須加上拉電阻。當(dāng)鎖存使能為低時(shí)，符合建立和保持時(shí)間的電平信號(hào)將被鎖存；當(dāng)鎖存使能端為高時(shí)，那么鎖存的電平信號(hào)和輸出的信號(hào)是同步的。</p><p>　　74HC573芯片特別適用于應(yīng)用在緩沖寄存器、I/O 通道、雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器等電路中。故而可以直接驅(qū)動(dòng)LED來(lái)顯示。</p><p>　　如圖3.11，分別為（a）HC573的引腳圖，（b）HC573國(guó)際電

67、工委員會(huì)邏輯符號(hào)。 </p><p>　　74HC573引腳功能[5]：</p><p>　　/OE是1引腳，接通低電平，可以使芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)保持器輸出端與芯片8位輸出端保持連通狀態(tài)，其輸出使能。。</p><p>　　LE是通過(guò)高低電平控制8位輸入與內(nèi)部數(shù)據(jù)保持器輸入端的連通與斷開。 </p><p>　　當(dāng) LE = 0 時(shí)，P0端口的8位

68、數(shù)據(jù)線與74HC573內(nèi)部數(shù)據(jù)保持器的輸入端斷開。 </p><p>　　當(dāng) LE = 1 時(shí)，P0端口的8位數(shù)據(jù)線與74HC573內(nèi)部數(shù)據(jù)保持器的輸入端連通 。</p><p>　　D0~D7是輸入端，即通過(guò)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)。</p><p>　　Q0~Q7是輸出端，即LED接收輸出的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3.11（a）HC573引腳

69、圖 （b）HC573國(guó)際電工委員會(huì)邏輯符號(hào)</p><p>　　圖3.12為其真值表，如下：</p><p>　　圖3.12 HC573真值表</p><p>　　根據(jù)74HC573真值表,其表示如下：</p><p>　　第一行/第二行：當(dāng)/OE＝0、LE＝1時(shí)，輸出端電平信號(hào)和輸入端電平信號(hào)一致；&l

70、t;/p><p>　　第三行：當(dāng)/OE＝0、LE＝0時(shí)，輸出端保持不變；</p><p>　　第四行：當(dāng)/OE＝1是無(wú)論Dn（第n路輸入電平信號(hào)）、LE為何，輸出端為高阻態(tài)，即輸出既不是高電平，也不是低電平，而是高阻抗的狀態(tài)。</p><p>　　3.3.3 LED顯示</p><p>　　LED是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸出設(shè)備，具有很多優(yōu)點(diǎn)，

71、其能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短（<0.1s），高頻特性好，亮度高，體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)。最主要的較之比較昂貴的LCD，LED性價(jià)比高。故而本次設(shè)計(jì)選用價(jià)廉方便的六位LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管中的發(fā)光二極管，有兩種接法，即共陽(yáng)極接法與共陰極接法。其在顯示時(shí)有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種。由于其選用靜態(tài)顯示占用的硬件多，占用的I/O端口資源比較多且其需要擴(kuò)展單片機(jī)。本次設(shè)計(jì)未設(shè)計(jì)單片機(jī)擴(kuò)展，故而為動(dòng)態(tài)顯示。本次選

72、用的型號(hào)為，7SEG-MPX6-CA，其為六位八段共陽(yáng)極LED數(shù)碼管。如下圖3.13：</p><p>　　圖3.13 7SEG-MPX6-CA</p><p>　　其中123456是位碼輸入，其與74HC573的輸出端相接，其中74HC573芯片可以實(shí)現(xiàn)位選；ABCDEFG DP是數(shù)碼管的段碼輸入，其可直接與單片機(jī)P2口相接，但是此時(shí)六位數(shù)碼管的亮度不高，故與74HC573的輸出端相接

73、，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)段選，此效果較好，故優(yōu)先選用。</p><p>　　共陽(yáng)數(shù)碼管的好處：共陽(yáng)端直接接電源，不用接上拉電阻，而共陰的則要，如此一來(lái)共陽(yáng)數(shù)碼管亮度較高。 如果使用共陰數(shù)碼管通過(guò)單片機(jī)控制時(shí)，單片機(jī)上電和復(fù)位后所有的I/O口都是高電位，這樣只要單片機(jī)通電后，電流經(jīng)過(guò)數(shù)碼管的位流向共陰后接地，數(shù)碼管就會(huì)變亮，耗電量大，不節(jié)能，所以在每次編程序時(shí)都得需要把控制端賦予低電平，太過(guò)麻煩。</p>&l

74、t;p>　　其共陽(yáng)數(shù)碼管編碼原理及七段碼圖示如圖3.14（a）、（b）：</p><p>　　根據(jù)編碼表以及七段碼圖示可以很方便得到所需要的編碼值。當(dāng)成品個(gè)數(shù)的測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)譯碼，輸出的數(shù)據(jù)通過(guò)74HC573鎖存并驅(qū)動(dòng)7SEG-MPX6-CA ，同時(shí)由P0口輸出位掃描信號(hào)以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。P0口 和 P2口都是準(zhǔn)雙向口，輸出時(shí)需要接上拉電阻。由于P0口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，P2口內(nèi)部具有弱上拉電阻。所以在

75、P0相關(guān)的外圍電路設(shè)計(jì)中為低電平信號(hào)，高電平無(wú)效。</p><p>　　圖3.14（a）共陽(yáng)數(shù)碼管編碼表 （b）七段碼圖示</p><p>　　在通過(guò)掌握相關(guān)的單片機(jī)控制原理和LED顯示原理后，再經(jīng)過(guò)Proteus仿真軟件后，便可得到顯示電路圖，如圖3.15：</p><p>　　圖3.15顯示電路圖</p&g

76、t;<p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Proteus軟件</b></p><p>　　Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。</p><p&

77、gt;　　Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持

78、續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的單片機(jī)仿真軟件即為該軟件。</p><p>　　4.2 Keil軟件</p><p>　　Keil軟件是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)。其提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)

79、大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，并通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。本次設(shè)計(jì)所用的KeilμVision2是51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)C語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開發(fā)，與匯編相比，C語(yǔ)言易學(xué)易用,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開發(fā)周期，能嵌入?yún)R編，可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。Keil C51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語(yǔ)言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效

80、，快速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使設(shè)計(jì)者能夠更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到μVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。μVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。</p><p>　　4.3 程序流程圖</p><p>　　圖4.1主程序流程圖

81、 4.2主程序初始化流程圖 </p><p>　　圖4.3中斷計(jì)數(shù)流程</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我在開始階段時(shí)關(guān)于選擇光電傳感器或者是紅外對(duì)射裝置來(lái)獲得脈沖信號(hào)感覺(jué)很矛盾，后來(lái)，我

82、認(rèn)為在生產(chǎn)線的成品計(jì)數(shù)器中，外界因素對(duì)于計(jì)數(shù)器的要求比較低，選擇了紅外對(duì)射式的檢測(cè)裝置；在對(duì)于其他的硬件的選型，如在進(jìn)行單片機(jī)選擇時(shí)，AT89C51單片機(jī)完全可以滿足計(jì)數(shù)控制要求，還有LED還是LCD上進(jìn)行了客觀的比較，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，選擇了LED等；在后來(lái)關(guān)于計(jì)數(shù)顯示設(shè)置上限的問(wèn)題上，我認(rèn)為在生產(chǎn)線上的成品計(jì)數(shù)器多用于掌握日產(chǎn)量，總產(chǎn)量等指標(biāo)。若真的需要設(shè)置計(jì)數(shù)上限，AT89C51單片機(jī)完全可以利用其可擦除性能來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且工廠的

83、生產(chǎn)線計(jì)數(shù)器，往往處于高溫，高燥等極度惡劣的環(huán)境，提供主要的功能即計(jì)數(shù)顯示功能，有利于計(jì)數(shù)器精確，高效，穩(wěn)定的更加長(zhǎng)久的工作。當(dāng)然針對(duì)不同的工作要求、環(huán)境，還需要給單片機(jī)提供更好的輔助功能，例如加入鍵盤，按鍵設(shè)置上限，或者加入定時(shí)器計(jì)算規(guī)定時(shí)間的產(chǎn)量。本次設(shè)計(jì)只適用一般生產(chǎn)線的工作要求和環(huán)境。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)所構(gòu)成的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器要求實(shí)現(xiàn)實(shí)精確、穩(wěn)定的計(jì)數(shù)。如果需要對(duì)該課題進(jìn)行深入的研

84、究可以針對(duì)不同的工作要求及工作環(huán)境來(lái)加入其他的輔助功能，且可以用AT89C51配合專用的掉電數(shù)據(jù)保護(hù)芯片、單片機(jī)專用保護(hù)芯片等就可以很好的提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。</p><p>　　生產(chǎn)線的成品計(jì)數(shù)器的中心問(wèn)題是，在保證實(shí)時(shí)，精確，穩(wěn)定的前提下，盡可能的提高單片機(jī)的抗干擾能力，來(lái)避免單片機(jī)發(fā)生誤動(dòng)作（程序跑飛）或者是死機(jī)（程序死循環(huán)）。只要采取良好的措施遏制這個(gè)缺陷才能帶來(lái)一個(gè)更好的自動(dòng)計(jì)數(shù)產(chǎn)品。</p

85、><p>　　本次基于單片機(jī)的生產(chǎn)線成品計(jì)數(shù)器除了實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)數(shù)功能，并未加入輔助功能，若需要某項(xiàng)功能，可以在圍繞單片機(jī)加入新的功能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 朱海星; 丁晨陽(yáng); 葛賽賽. 基于單片機(jī)的紙張計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì). [J] 揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) .2014-09-30 .</p>

86、<p>　　[2] 王松林; 魯高奇; 高岳. 基于單片機(jī)的可辨向計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì). [J]科技信息 .2009-02-07.</p><p>　　[3] 程瓊; 王春枝; 鮑鴻. 單片機(jī)產(chǎn)品計(jì)數(shù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì). [J] 湖北工學(xué)院學(xué)報(bào). 1997.02.</p><p>　　[4] 賴發(fā)春; 瞿燕; 林發(fā)銀; 林旺添. 用MCS-51單片機(jī)替代自動(dòng)定標(biāo)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)電路. [J]

87、福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003.01.</p><p>　　[5] 曹巖; 孫鳳茹.流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)及包裝微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng).[J]自動(dòng)化與儀器儀表. 2014.09.</p><p>　　[6] 郭金影. 基于單片機(jī)的LED顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)與PROTEUS仿真.[J]大連交通大學(xué). 2010年</p><p>　　[7] 康莉；郭紅霞. 基于單片機(jī)的手搖橫機(jī)

88、計(jì)數(shù)器系統(tǒng)的設(shè).[Z] 第三屆全國(guó)虛擬儀器大會(huì). 2008.12.</p><p>　　[8] 曹巖，孫鳳茹.流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)及包裝微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng).[J]自動(dòng)化與儀器儀表. 2014.09.</p><p>　　[9] 李曉林主編. 《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》.[M]第2版. 電子工業(yè)出版社. 2013年</p><p>　　[10] 徐沐龍主編 .《單片機(jī)原理及應(yīng)用

89、》.[M]機(jī)械工業(yè)出版社. 2013年</p><p>　　[11] 張毅坤；梁莉；陳善久.《單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》.[M]西安電子科技大學(xué)出版社 2013.02</p><p>　　[12]韓克；薛迎宵. 《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)——基于Proteus的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與仿真》.[M] 電子工業(yè)出版社. 2013.03</p><p>　　[13] 肖景和. 《數(shù)子集成電路應(yīng)

90、用精粹》.[M] 人民郵電出版社.2002年</p><p>　　[14] 中國(guó)集成電路大全編寫委員會(huì).《中國(guó)集成電路大全CMOS集成電路》.[M]國(guó)防工業(yè)出版社.1985年</p><p>　　[15] 樊孝輝. 適合紡織行業(yè)的智能型計(jì)數(shù)器.[J] 維普網(wǎng)站 2003年</p><p><b>　　致謝</b></p><

91、p>　　本次課題研究是在老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。</p><p>　　本次課題設(shè)計(jì)在選題及研究過(guò)程中得到張煥梅老師的專業(yè)指導(dǎo)，并且多次詢問(wèn)研究進(jìn)度，幫助我開拓了研究思路，得到了熱忱鼓勵(lì)。張老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度和認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神是我在學(xué)習(xí)和生活中的榜樣，我對(duì)張老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。在閑聊中張老師像一位朋友一樣鼓勵(lì)我，正是張老師對(duì)我無(wú)私的幫助與熱情的鼓勵(lì)，才幫助我更好的完成本次課題設(shè)計(jì)，在此我

92、對(duì)張老師表示真摯的感謝。</p><p>　　我還要感謝一起度過(guò)愉快的大學(xué)生活的332的舍友們，正是你們給予我的幫助和支持，我才能不斷地克服課程設(shè)計(jì)中所遇到的疑惑與困難，才能順利的完成本次設(shè)計(jì)。并特別感謝王坤、薛祺等同學(xué)對(duì)本次設(shè)計(jì)的幫助，提供了許多有關(guān)課題的資料和相關(guān)問(wèn)題的解決方法。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)完成之際，心情久久無(wú)法平靜，從課題設(shè)計(jì)開始直至論文順利完成，感謝許多老師、同

93、學(xué)、朋友給予我的幫助，在這里請(qǐng)接受我真誠(chéng)的感謝！并且感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！</p><p>　　最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。</p><p>　　附錄Ⅰ 電路圖 </p><p><b>　　附錄Ⅱ 源程序</b></p><p><b

94、>　　本次設(shè)計(jì)的源程序：</b></p><p>　　#include"reg51.h"</p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　sbit P32=P3^2;</p><p>　　sbit P10=P1^0;</p><p&g

95、t;　　uchar tem1=0,tem2=0,tem3=0;</p><p>　　uchar code taba[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};</p><p>　　uchar code table[]= //共陽(yáng)數(shù)碼管0-9-滅-代碼</p><p>　　{0xc0,0xf9

96、,0xa4,0xb0,</p><p>　　0x99,0x92,0x82,0xf8,</p><p>　　0x80,0x90,0xff,0x7f};</p><p>　　void delay(uchar );</p><p>　　void preset_exter();</p><p>　　void display(u

97、char,uchar,uchar );</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　preset_exter();</p><p><b>　　P10=0;</b></p><p><b>　　whil

98、e(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　display(tem3,tem2,tem1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　

99、void preset_exter()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EA=1;//開總中斷</p><p>　　EX0=1;//開外部中斷0允許位</p><p><b>　　EX1=1;</b></p><p>　　IT0=1;//IT0=1

100、,設(shè)外部中斷0為負(fù)跳變沿有效,IT0=0表示低電平有效</p><p><b>　　IT1=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void exter1() interrupt 2 using 1</p><p><b>　　{</b>&

101、lt;/p><p>　　tem1=0;tem2=0;tem3=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void exter0() interrupt 0 using 0</p><p><b>　　{</b></p><p><b>

102、　　tem1++;</b></p><p>　　if(tem1>=100)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　tem1=0;</b></p><p><b>　　tem2++;</b></p><p>

103、<b>　　}</b></p><p>　　if(tem2>=100)</p><p><b>　　{tem2=0;</b></p><p><b>　　tem3++;</b></p><p><b>　　}</b></p><

104、p>　　if(tem3>=100)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P10=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>&l

105、t;p>　　void display(uchar n3 ,uchar n2 ,uchar n1 ) //共陽(yáng)數(shù)碼管，用P</p><p><b>　　//P2位選</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar m1=n1,m2=n2,m3=n3;</p>&l

106、t;p>　　uchar shu[6]={10,10,10,10,10,10};</p><p>　　uchar i=0,t;</p><p>　　for(i=0;i<=1;i++)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　shu[i]=n1%10;</p><

107、;p>　　n1/=10; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=2;i<=3;i++)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　shu[i]=n2%10;</p><p>　　n2/=10

108、; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=4;i<=5;i++)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　shu[i]=n3%10;</p><p>　　n3/=10; </p&g

109、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<=2;i++) //shu[]倒序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　t=shu[i];</p><p>　　shu[i]=shu[5-i] ;</p>&

110、lt;p>　　shu[5-i]=t;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<=5;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(shu[i+1]==0)</p><p>　　shu[i]=10

111、;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　{shu[i]=10;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b><

112、;/p><p>　　if(shu[5]==10)</p><p><b>　　shu[5]=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<=5;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=taba[i]; </p>&l

113、t;p>　　P0=table[shu[i]];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　P0=0Xff;//消影</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>

114、;　　void delay(uchar z)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar x,y;</p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=10;y>0;y--)</p><p><b>　　}<