基于-51单片机的光电计数器的设计.doc

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1、目录1.前言 12光电计数器的系统设计 12.1系统硬件设计 12.1.1方案选择 12.1.2仪器各部分组成 22.2系统软件设计 33设计原理 53.1转速计算及误差分析 53.2转速测量 63.2.1门控方式计数 63.2.2中断方式计数 73.3串行显示接口 74软件程序的设计 84.11s定时 84.2T1计数程序 84.3频率数据采集 94.4进制转换 104.5数码显示 135软件设计总体程序 156总程序调试 217心得体会 21 参考文献 22 1.前言21世纪是信息时代，获取信息，处理信息，运用信息。传感与检测技术的重要性在于它是获得信

2、息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。传感与检测技术是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它从传感器的基本理论入手，着重讲叙传感器的结构与感测原理，传感器是一个二端口的装置，不同的传感器输入-输出特性不同，同一传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。尤其当被测信号为静态信号时两种状态下，传感器的输入-输出特性完全不同。感测技术在许多新技术、新器件里都有应用，在课程安排上，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量原理及方法。光电式传感器

3、是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。本课题利用AT89C51单片机，探讨一种简易光电计数器的设计思

4、路。2光电计数器的系统设计2.1系统硬件设计2.1.1方案选择  由于单片机所具有的特性，它特别适用于各种智能仪器仪表，家电等领域中，可以减少硬件以减轻仪表的重量，便于携带和使用，同时也可能低存本，提高性能价格之比。   该光电计数器选用MCS-51系列单片机的AT89C51芯片，该系统的整体结构框图见下图2.1所示：图2.1光电计数器总结构流程图2.1.2仪器各部分组成u     稳压直流电源的实现（1）   稳压直流电源原理图     （2）   稳压直流电源原理u     传感器  传感器为红外光电式传感器。其中一个发光二极管发出红外波长的光，可不受

5、室自然光的影响，此光照到旋转物体上反射回后，被光敏三极管接收。光敏三极管接受到此信号后，经放大，整形转换为矩形脉冲信号送入MCS-51单片机的外部中断输入端INTO和INT1上。u     显示器   4个LED数码管作显示器，通过573驱动。u     数据存储器   数据存储器由AT89C51片的低128字节和8155部256字节的RAM组成.AT89C51的部RAM主要用于堆栈，工作寄存器，显示缓冲器，各测量参数的计算缓冲器和标致位等。而8155部的RAM除上部4个单元外，全部用于存放转速和线速度值，其存储空间划分如图2-2所示，共分为三组，每组84

6、个单元，可存入42个16位二进制数据，即42个4位16进制数据。如下图2.1为外部RAM存储器空间划分图。图2.1外部RAM存储器空间划分u     检测齿轮：检测齿轮上有10个齿均匀分布在轮盘周围，并被直接固定在被测轴上，安装时光电耦合器的发光二极管和光敏三极管正对齿轮上的齿，当被测轴转动时带动检测齿轮转动，光电耦合器通过对检测齿轮上的齿进行耦合从而产生数字脉冲。脉冲经过放大送向单片机的计数端。u     系统工作简图　 u     整体硬件电路设计 2.2系统软件设计系统监控程序的主程序流程框图见图2.2系统软件采用模块式结构，由主程序及多个功能模块子

7、程序组成，可使程序清楚，易编易读，便于调试和修改。图2.2监控主程序流程图主程序的任务是对AT89C51单片机初始化，如设置堆栈，预置各定时器的控制字，初始化显示缓冲区，8155的初始化，设置标致位，清存等；然后显示开机初始化状态，扫描键盘，根据按下键的功能各自的功能操作。3设计原理3.1转速计算及误差分析根据转速,周期,频率之间的关系可知:                                              (3-1)                                              (3-2)       

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