發布日期：2022-10-09 點擊率：62
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1、光電傳感器脈沖計數電路設計 摘 要 本文基于 AT89C51 單片機設計了一個結構簡單、性能穩定反射式光電計數器，可 實現脈沖實時計數功能。系統采用型號為 E18-D50NK 的紅外傳感器為信號采集裝置， 將光信號轉換成電信號，經單片機處理后顯示在數碼管上。當系統出現鎖死情況時可 以通過復位鍵調整，直至系統正常工作。 關鍵詞：AT89C51， 光電計數器， E18-D50NK 目 錄 1 緒論.1 1.1 課題描述 .1 1.2 基本工作原理及框圖 .1 2 相關芯片及硬件電路設計.2 2.1 AT89C51 芯片.2 2.1.1 AT89C51 的功能特性.3 2.1.2 AT89C51 的
2、主要性能參數.3 2.2 E18-D50NK 反射式紅外傳感器.4 2.3 單片機最小系統電路 .5 2.4 光電傳感器電路 .5 2.5 顯示電路.6 3 系統軟件設計.6 3.1 系統的軟件運行流程圖 .7 3.2 程序設計 .7 4 仿真.10 總 結.12 致 謝.13 參考文獻.14 1 緒論 1.1 課題描述 在當今社會飛速發展的今天，越來越多的流水線上的產品和各種公共場所需要進 行實時的、有效的、精確的自動計數。傳統的機械式或電子式計數器（主要是用數字 電路集成組件組成)電路比較復雜，元器件數量較多，故障率較高，維修比較困難，而 設置預定數值不太方便，功能不易更改且功能過于單一，
3、適用范圍較窄。而基于單片 機構成的產品自動計數器有直觀和計數精確的優點，目前已在各種行業中得到廣泛應 用。數字計數器有多種形式，總體來說有接觸式和非接觸式兩種，在科技發展的今天， 非接觸式光電計數器得到了廣泛的應用，光電式傳感器是其中之一。 1.2 基本工作原理及框圖 本系統是以單片機AT89C51為核心的脈沖計數器。采用光電式傳感器，每當物體 通過一次，紅外光就被物體反射，光電接收管接收一次，光電接收管的輸出電壓就發 生一次變化，這個變化的電壓信號通過放大和處理后，通過接收頭輸出相應的電信號1。 當有物體穿越光路時，接收頭輸出為低電平，反之則為高電平，接收頭接單片機P3.4 端口，當電信號變
4、化時，啟動計數器開始計數，并將計數后所得的數據送給數碼管顯 示。系統的基本原理如圖1所示。 圖 1 基本工作原理框圖 系統的電路圖如圖 2 所示。 紅外檢測電路 單片機 AT89C51 數碼管顯示 電源 P1.0 V CC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 P3.0EA P3.1 ALE P3.2PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6 P3.5 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7 P2.3 X T AL2 P2.2 X T AL1 P2.1 V SSP2
5、.0 AT 89C51 V CC C1 30P C2 30P C0 1U Y1 S0 R0 100K V CC V CC a b c d efg c a bf g de c a bf g de c a bf g de c a bf g de 2 3 41dp DPY_4-SEG E18-D50NK V CC R1 1k 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 220 P0.4 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P
6、2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.4 圖 2 光電脈沖計數器原理圖 2 相關芯片及硬件電路設計 2.1 AT89C51 芯片 圖 3 3 種常見單片機及引腳圖 AT89C51 是一種帶 4K 字節 FLASH 存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片 機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容2。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51
7、是一種高效微控制器，AT89C051 是它的一種精簡版本。 AT89C51 單片機為很多嵌入式系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。 2.1.1 AT89C51 的功能特性 AT89C51 提供以下標準功能：4K 字節 Flash 閃速存儲器，128 字節內部 RAM，32 個 I/O 口線，兩個十六位定時/計數器，一個 5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通 信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51 可降至 0Hz 的靜態邏輯操作，并支持 兩種軟件可選的節電工作模式3。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時/計 數器，串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存 RAM 中的
8、內容，但振蕩器停止 工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復位。 2.1.2 AT89C51 的主要性能參數 AT89C51 主要性能參數如下： （1）與 MCS-51 兼容 （2）4K 字節可編程 FLASH 存儲器 （3）壽命：1000 寫/擦循環 （4）數據保留時間：10 年 （5）全靜態工作：0Hz-24MHz （6）三級程序存儲器鎖定 （7）288 位內部 RAM （8）32 可編程 I/O 線 （9）兩個 16 位定時器/計數器 （10）5 個中斷源 （11）可編程串行通道 （12）低功耗的閑置和掉電模式 （13）片內振蕩器和時鐘電路 2.2 E18-D50NK 反射式紅外傳感器
9、 光電開關電路主要由光電開關管，即光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的 傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光 信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成4。電 檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單， 形式靈活樣因此，光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。如下圖示為本次課程 設計所采用的光電開關，其型號為 E18-D50NK 的反射紅外傳感器。 圖 4 反射紅外傳感器 紅外傳感器輸出端的原理圖如下： 圖 5 紅外傳感器信號輸入端 紅外傳感器感受到外界信息時，產生高低電平，通過軟件程序設置單片
10、機內部寄 存器，當傳感器的高低脈沖被單片機接收到時，單片機產生中斷，中斷產生后進入中 斷服務程序，通過設置中斷服務程序，進行計數。并通過 P2.4，P23，P2.5，P2.6，P2. 口計數信息傳送至數碼管，數碼管顯示計數的個數。當需要時按下復位開關，則計數 器清零，數碼管顯示清零，重新開始計數。 2.3 單片機最小系統電路 P1.0 V CC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 P3.0EA P3.1 ALE P3.2PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6
11、P3.5 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7 P2.3 X T AL2 P2.2 X T AL1 P2.1 V SSP2.0 AT 89C51 V CC C1 30P C2 30P C0 1U Y1 S0 R0 100K V CC P0.4 P0.5 P0.7 P0.6 圖 6 單片機最小系統 單片機最小系統，或者稱為最小應用系統，是指用最少的元件組成的單片機可以 工作的系統.對 51 系列單片機來說，最小系統一般應該包括:單片機、晶振電路、復位 電路。 單片機的晶振電路是一種典型起振電路，分為內部時鐘方式和外部時鐘方式兩種。 本次設計所采用的為內部時鐘方式。典型的晶振取 11.0592M
12、Hz（因為可以準確地得到 9600 波特率和 波特率，用于有串口通訊的場合）/12MHz（產生精確的 uS 級時 歇，方便定時操作）5。 單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啟按 鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣，當單片機系統在運行中，受到環境 干擾 出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。 2.4 光電傳感器電路 本設計使用的光電接受部分是紅外光電式傳感器，它是采用光電元件作為檢測元 件信號轉換成電信號，光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成，其 中光電傳感器是型號 1E8-B03M 封裝的紅外反射傳感器，E
13、18-DS30NK 光電傳感器， 其工作電壓為 5V，其傳感器有三條引腳，一條接+5V，一條接 GND，另一條則是數據 輸出接口，正常情況下輸出為高電平，當有物體遮擋時輸出為低電平，本課題就是利 用該傳感器的這種工作原理實現的。將數據輸出端與單片機進行通信，進而實現計數 功能。 2.5 顯示電路 P1.0 V CC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 P3.0EA P3.1 ALE P3.2PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6 P3.5 P2.5 P3.6
14、P2.4 P3.7 P2.3 X T AL2 P2.2 X T AL1 P2.1 V SSP2.0 AT 89C51 V CC a b c d efg c a bf g de c a bf g de c a bf g de c a bf g de 2 3 41dp DPY_4-SEG 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 220 P0.4 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
15、 P0.4 圖 7 顯示電路 本課題采用四位八段數碼管，該數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為廣泛的 一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的 8 個顯示筆劃 “a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所 有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機 對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該 位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的 COM 端，就使各個數碼管輪流受控顯
16、示，這就是動態驅動。在輪流顯示過程中，每位 數碼管的點亮時間為 12ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管 實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩 定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的6，能夠節省大量 的 I/O 端口，而且功耗更低。其四位八段數碼管顯示電路圖 7。 3 系統軟件設計 3.1 系統的軟件運程圖 本次軟件的流程圖如下： 圖 7 系統的軟件流程圖 3.2 程序設計 #include #include #define uchar unsigned char void timer1_init（); void s
17、mg_dis（); void Delay1ms（uchar ms); sbit P34=P34; unsigned int num=0; uchar smg_duanma10=0 xc0，0 xf9，0 xa4，0 xb0，0 x99，0 x92，0 x82，0 xf8，0 x80，0 x90; segbuf4=0，0，0，0; uchar dspcom，i; void main（void) timer1_init（); P3=0 xff; while（1) if（P34=0); Delay1ms（20); if（P34=0) +num; if（num=9999) num=0
18、; while（P34); void timer1_init（) TMOD=0 x10; / TMOD=0000 0110B，使用計數器T1的模式2 TH1=（-5000)/256; TL1=（-5000)%256; EA=1; /開總中斷 ET1=1; /允許定時器T1的中斷 TR1=1; /啟動T1 void Key_counter（) interrupt 3 TH1=（-5000)/256; TL1=（-5000)%256; smg_dis（); void smg_dis（) segbuf0=num/1000; segbuf1=num/100% 1
19、0; segbuf2=num/10%10; segbuf3=num%10; P0=0 xff; P0=smg_duanmasegbufdspcom; P2=0 x10dspcom; if（+dspcom=4) dspcom=0; void Delay1ms（uchar ms) unsigned int k; for（k=0;kms;k+) unsigned char i， j; _nop_（); _nop_（); _nop_（); i=11; j=190; do while （-j); while （-i); 4 仿真 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 3
20、1 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2
21、/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 R1 100 R8 圖 8 仿真結果 在 Keil uvision3 下新建工程，在工程下新建文件，完成程序的編寫，并生成 hex 文件，在 Proteus 中畫出電路圖，進行仿真。由于光傳感器在仿真過程中無法接受光信 號，不能產生相應的電信號，所以在仿真中是將光電傳感器電路改為一個開關按鍵。 開關按鍵一端接地，一端接 P3.4 端口。將 P3.4 端置為高電平，按下開關按鍵時，P3.4 變為低電平。從而達到光傳感器接收光的效果。仿真結果如圖 8 所示。 總 結
22、 本文介紹了一種基于 AT89C51 單片機的光電脈沖計數器系統的設計，主要包括單 片機的最小系統電路、顯示電路和光電傳感器電路。本文利用軟件編程、這樣做占用 硬件資源少，成本較低。光電傳感器電路通過光的采集輸出相應的高低電平即；單片 機將收到的脈沖信號通過寄存器儲存，同時將信號經處理，通過數碼管把脈沖的數量 顯示出來。在設計的開始到結束我一直認真對待，在制作的過程中遇到了很多困難， 通過查閱相關資料逐一解決問題的同時自己也增長了知識，到最后對光電計數系統的 工作原理的掌握，最終設計出了自己理解的光電計數系統使我從中學習到了許多的新 知識。 致 謝 從拿到設計題目到設計整稿，從理論到實踐，學習
23、到了很多新的知識，也成長了 好多，在此要特別感謝導師司小平的指導與幫忙，在導師的指導下才能夠產生了不錯 的設計思路，在設計過程中，遇到不少問題，都能夠得到付致偉老師的指點，讓設計 工作得以順利進行，在此要感謝教我們單片機的呂運鵬老師和指導設計的付致，偉同 時要感謝設計制作中幫助過我的同學，特別是汪楊銘在設計過程中幫我解決了許多問 題，及時幫我解惑，以及排除障礙等。在此要感謝老師和同學們，讓我在這次設計過 程中增長知識，學會成長，同時我們在實踐中學習，把我們的知識掌握的更加牢固， 也為以后找工作奠定了扎實的基礎。 參考文獻 1 韓志強，姚國興.風光互補充電控制器的研究J.電力電子技術，2011.4：25-26. 2 胡漢才.單片機原理與接口技術M.北京：清華大學出版社，1995.6. 3 孫麗霞.數字電子技術M.北京：高等教育出版社，2006:174-196. 4 肖洪兵.跟我學用單片機M.北京：北京航空航天大學出版社，2002.8. 5 夏繼強.單片機實驗與實踐教程M.北京：北京航空航天大學出版社，2001. 6 何立民.單片機高級教程M.北京：北京航空航天大學出版社，2001.
課程設計說明書 第 I 頁
光電傳感器脈沖計數電路設計
摘 要
本文基于 AT89C51 單片機設計了一個結構簡單、性能穩定反射式光電計數器，可
實現脈沖實時計數功能。系統采用型號為 E18-D50NK 的紅外傳感器為信號采集裝置，
將光信號轉換成電信號，經單片機處理后顯示在數碼管上。當系統出現鎖死情況時可以
通過復位鍵調整，直至系統正常工作。
關鍵詞： AT89C51， 光電計數器， E18-D50NK
課程設計說明書 第 II 頁
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題描述 1
1.2 基本工作原理及框圖 1
2 相關芯片及硬件電路設計 2
2.1AT89C51 芯片 2
2.1.1 AT89C51 的功能特性 3
2.1.2 AT89C51 的主要性能參數 3
2.2 E18-D50NK 反射式紅外傳感器 4
2.3 單片機最小系統電路 5
2.4 光電傳感器電路 5
2.5 顯示電路 6
3 系統軟件設計 6
3.1 系統的軟件運行流程圖 7
3.2 程序設計 7
4 仿真 10
總 結 12
致 謝 13
參考文獻 14
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課程設計說明書
1 緒論
1.1 課題描述
在當今社會飛速發展的今天， 越來越多的流水線上的產品和各種公共場所需要進行
實時的、有效的、精確的自動計數。傳統的機械式或電子式計數器（主要是用數字電路
集成組件組成 ) 電路比較復雜，元器件數量較多，故障率較高，維修比較困難，而設置
預定數值不太方便，功能不易更改且功能過于單一，適用范圍較窄。而基于單片機構成
的產品自動計數器有直觀和計數精確的優點，目前已在各種行業中得到廣泛應用。數字
計數器有多種形式，總體來說有接觸式和非接觸式兩種，在科技發展的今天，非接觸式
光電計數器得到了廣泛的應用，光電式傳感器是其中之一。
1.2 基本工作原理及框圖
本系統是以單片機 AT89C51 為核心的脈沖計數器。采用光電式傳感器，每當物體通
過一次，紅外光就被物體反射，光電接收管接收一次，光電接收管的輸出電壓就發生一
次變化，這個變化的電壓信號通過放大和處理后，通過接收頭輸出相應的電信號 [1] 。當
有物體穿越光路時， 接收頭輸出為低電平， 反之則為高電平， 接收頭接單片機 P3.4端口，
當電信號變化時，啟動計數器開始計數，并將計數后所得的數據送給數碼管顯示。系統
的基本原理如圖 1所示。
電源
紅外檢測電路 單片機 AT89C51 數碼管顯示
圖 1 基本工作原理框圖
系統的電路圖如圖 2 所示。
第 2 頁
原標題：光電傳感器計數是什么原理
光電計數器是利用光電元件制成的自動計數裝置。紅外光電計數器分為二種，分別為紅外遮光式計數器、紅外反射式計數器。紅外遮光式計數器，其工作原理是從紅外發光管發射出的紅外光線直射在光電元件(如光電管光敏電阻等)上，每當這紅外光線被遮擋一次時，光電元件的工作狀態就改變次，通過放大器可使計數記下被遮擋的次數。
無論是藥品包裝中的泡罩包裝、液體灌裝、還是壓蓋、貼標、噴碼，以及最后的裝盒檢測，都離不開傳感器。
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NB-IoT雙模車位檢測器5G 衍進路線
新物聯號：目博科技 2019-11-4 共有: 1420 瀏覽
現在是信息爆炸的時代，5G是當前的一大熱詞，而5G技術究竟是為何物？為何如此熱門？而5G與NB-IoT物聯網又有何區別與聯系？智慧交通如何與5G接軌？本文便來揭開5G的神秘面紗，雙模地磁車位檢測器進一步升級！
物聯網應用開發之C語言介紹
新聞來源：新物聯Newiot 整理 2019-11-5 共有: 3313 瀏覽
物聯網是未來科技發展的趨勢之一，物聯網開發應用涉及到嵌入式開發、信息的傳輸與存取、大數據的分析、云平臺的展現等諸多方面。在不同的過程，也可能用到不同的語言，比如C語言、Java、Python、GO、PHP等。由于在物聯網連接設備中，用于信息采集和傳輸的傳感器、電路板、物聯網IC芯片等，只擁有較小的內存和較低的處理能力，來存取相關數據。所以C語言做為底層開發的嵌入式語言，就有一定的優勢。
5G將帶動物聯網行業爆發性增長
新聞來源：新物聯Newiot 原創 2019-11-7 共有: 7815 瀏覽
的到來，將在智能家居、智慧城市、工業物聯、智慧醫療、智能安防、智慧農業等多方面產生積極深遠的影響。抓住5G發展的機會，將迎來下一個發展的新時代！
不用再說“芝麻開門！”我用臉刷開了金庫的大門！物聯網無感支付的時代，花錢還會心痛嗎？
新聞來源：新物聯Newiot 原創 2019-11-7 共有: 1436 瀏覽
人臉支付最近也越來越火，商家都在不斷地推廣刷臉支付。曾經的阿里巴巴，用“芝麻開門”的咒語，打開了金庫。如今的阿里巴巴，又上線了一款新的支付方式，那就是支付寶的刷臉支付蜻蜓。物聯網無感支付的時代，你花錢還會心痛嗎？小伙伴們，歡迎在評論區說說你的看法！
5G才剛剛商用，我國又宣布正式啟動6G研發，厲害了我的國！
新聞來源：新物聯Newiot 原創 2019-11-7 共有: 1363 瀏覽
在2019年11月3日，由科技部會同發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發工作啟動會。由專家代表共同討論未來6G的發展思路及工作計劃，標志著我們6G研發工作正式開啟。
小米投資物聯網造車新勢力，小鵬汽車C輪融資4億美元
新聞來源：新物聯Newiot 整理 2019-11-13 共有: 1491 瀏覽
據11月13日，小鵬汽車官方報道，宣布成功簽署C輪融資，總金額為4億美金。此次小鵬汽車C輪的主要投資者，既有全球頂尖消費電子和互聯網領域戰略投資者，同時也包含了知名私募基金和企業家投資者。小鵬汽車董事長兼CEO何小鵬在A、B輪基礎上再次加持。
2019年世界物聯網排行500強，華為以第1名排行榜首，前100強中國企業31家入榜！
新聞來源：新物聯Newiot 整理 2019-11-13 共有: 2446 瀏覽
在2019年11月8日-9日的世界物聯網大會上，發布了2019年世界物聯網排行500強，華為以第1名排行榜首。中國聯通、 中國移動進入前10名，前100強中國企業31家入榜！
目博科技聯合北京云星宇共建隨州市智慧停車項目！
新物聯號：目博科技 2019-11-18 共有: 2041 瀏覽
2019年8月，北京云星宇交通科技股份有限公司成功中標隨州市智慧停車項目，目博科技憑借出色的產品質量、完善的服務體系，成為該項目地磁車輛檢測器及相關服務的獨家供應商。
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型號：E3FARP21
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型號：E3Z-LS61 2M BY OMS
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型號：HG-C1400
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