光电开关式检测及计数器设计

摘要自动计数器在现代社会中起到越来越重要的作用。自动计数器在单片机的基础上构成的产品自动计数器计数精确的优点，目前已在各种行业中得到广泛应用。，数字计数器有多种形式，在今天非接触式红外计数器得到了广泛的应用。本设计采用红外发射接收管作为红外计数器的信号检测头价格低廉，抗干扰性好，结构简单，操作方便等特点。指导思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线，并将其放大、整流形成低电平信号.当有人或物挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，放大器将输出高电平，将这个电平信号送入单片机进行控制计数，使数码管显示数值为所求的数值。关键字：自动计数,单片机,数码管AbstractAutomaticcounterplaysmoreandmoreimportantroleinmodernsociety.TheadvantagesofproductautomaticcountingautomaticcounterintheSCMareconstructedonthebasisofaccurate,hasbeenwidelyusedinvariousindustries.Digitalcounters,haveavarietyofforms,intoday'snoncontactinfraredcounterhasbeenwidelyapplied.Thisdesignusestheinfraredtransmittingandreceivingtubesasthesignalofinfraredcounterdetectionheadlowprice,goodanti-jammingperformance,simplestructure,convenientoperationetc..Theguidingideologyofusinginfraredemittingtubeemitsinfrared,infraredreceivingtubereceivestheinfrared,andamplifyit,rectifierformlowlevelsignals.Whensomeoneorsomethingisblockingtheinfraredreceivingpipe,notreceivingtheinfraredsignal,theamplifieroutputhighlevel,theelectricsignalintoSCMcontrolcounter,digitaldisplayvaluefornumericalrequest.Keywords:automaticcounting,single-chipmicrocomputer,digitaltube目录一、绪论........................................................................................................11.1前言.................................................................................................................11.2光电开关式检测及计数器的发展.........................................................11.3国内外光电开关式检测及计数器的研究.............................................1二、用单片机构成的产品来实现自动计数的设计............................................22.1方案思路..................................................................................................22.2系统总体机构图和及其原理.................................................................22.3系统单元电路设计..................................................................................32.3.1电源供电电路...............................................................................32.3.2红外线检测部分的设计............................................................5三、单片机计数及控制部分................................................................................83.1计数部分的设计......................................................................................83.2单片机控制的设计..................................................................................9参考文献..............................................................................................................10谢词..................................................................................................................11光电开关式检测及计数器设计作者：XXX共11页第1页一、绪论1.1前言在当今社会飞速发展的今天，厂家基本采用流水线技术进行产品生产作业，而怎样对其线上的产品进行实时的、有效的、精确的自动计数成为广大生产厂家十分关注的问题。传统的机械式或电子式计数器电路比较复杂，元器件数量较多，故障率较高，维修比较困难，而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时、精确、可靠、稳定等计数优点已成为广大厂家的首先自动计数装置。1.2光电开关式检测及计数器的发展当今社会，单片微型计算机技术迅速发展，基于单片机技术开发的计数设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高，企业迫切需要大量熟练掌握单片机技术并能开发、应用和维护管理这些智能化产品的高级工程技术人才，而不是表面看来似乎发展到头了，电子计数器是一种多功能的电子测量仪器，它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。1.3国内外光电开关式检测及计数器的研究用AT89C51为控制单元、辅以多种外围硬件搭配而成的计数装置已成为现在自动计数应用领域的潮流。而如何提高自动计数器的实时性、抗干扰能力、稳定性是现在国内外自动计数生产研究的主要课题，产品自动计数主要用于工厂的流水线眩，往往是处于高温，高噪声等极度恶劣的环境中，而AT89C系列单片机构成的产品自动计数器，单片机构成的产品自动计数器存在的致命在这种环境中工作时往往会出现误操作或死机。光电开关式检测及计数器设计作者：XXX共11页第2页二、用单片机构成的产品来实现自动计数的设计2.1方案思路图2.1原理阐述：红外发射电路（以NE555为核心）和红外接收电路（由LM567为核心）构成红外检测单元及形成计数脉冲，计数显示部分使用了四合一芯片CL102它是集译码、驱动、锁存、显示为一体。2.2系统总体机构图和及其原理图2.2原理：电路的指导思想是红外发射管发射红外线，红外接收管接收红外线，并且接收管当有红外线照射的时候，电阻比较小，当无线外线照射的时光电开关式检测及计数器设计作者：XXX共11页第3页候电阻比较大，这样就可以通过一个电压比较器和一个基准电压进行对比，当有光照的时候，红外接收管电阻比较小，那么和其串联的电压分压就会增大，所以电压比较器将会输出一高电平；当无光照射的时候，红外接收管的电阻比较大，这样电压比较器就会输出一个低电平。这个便是外部计数电平信号，这个电平信号送入AT89C51单片机进行计数控制，在经过扩展、显示驱动完成最后的显示过程。2.3系统单元电路设计2.3.1电源供电电路图2.3-1电源供电电路如图所示电源供电部分采用变压器降压、桥式整流、电容器滤波、三端稳压器7805稳压后供电，电源用220V的家庭用电经变压器降至9V交流电，然后经四个整流二极管（D1～D4）组成的桥式整流成直流电压，经C1滤波后输入7805芯片稳压成5V直流电源供红外发射、接收电路、AT89C51等供电。光电开关式检测及计数器设计作者：XXX共11页第4页图2.3-2桥式整流桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用电路，常用来将交流转变成为直流电。原理：桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。半波整流利用二极管单向导通特性，在输入标准正弦波的情况下，输了获得正弦波正半部分，负半部分则损失掉。桥式整流器利用四个二极管，两两对接，输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出，输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用率比半波整流高一倍。桥式整流是交流转换成直流电的第一步。桥式整流也叫整流桥堆。桥式整流器是多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘塑料封装而成，大功率整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。桥式整流器品种多，性能优良，整效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A到50A，最高反射峰值电压从50V到1000V。光电开关式检测及计数器设计作者：XXX共11页第5页图2.3-3滤波电路整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数（电压或电流的幅值与平均值之比，称为脉动系数S）要求小于0.01，故整流输出的电压必须采取一定的措施，尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。在交流电的角频率一定的情况下R越大，C2越大，则脉动系数越小，也就是滤波效果就越好。而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会电容器的体积和重量，实现现起来也不现实。为了解决这个问题，我们在稳压前后各有滤波吸收电路，利用电容器的充放电，补偿交流分量的电压波动2.3.2红外线检测部分的设计直接反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率较高时，直接反射式的光电开关是首选的检测模式。反射板反射式光电开关集发射和接收一体化，使用和安装非常方便，精心设计的光路经过透镜聚焦配合特制的反射板反射，可以达到4米的检测距离，在很多场合可以替代红外对射，并且产品的灵敏度可以调节，并且采用继电器输出。光电开关式检测及计数器设计作者：XXX共11页第6页产品正面有红色LED指示，没有遮挡物体时处于熄灭状态，有遮挡物体时立即点亮，非常直观，引线长度为100毫米，其中棕色线是正24V，蓝线地线，白线是继电器触点的公共端，灰线是继电器触点的常闭，黑线是继电器触点的常开。红外线反射型传感器的电参数：工作电压5～12V，极限电压15V，工作电流5～20mA，最大30mA，对应检测距离为0～120cm。图2.3-4计数传感器