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应
用
课
程
设
计
系别：机械工程系
专业：机械设计制造及其自动化 班级：机自082 姓名：孟祥杰
日期：2010年12月23日
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目录
目录························································2 第一章：设计题目············································3 第二章：设计要求············································3 第三章：题目分析·第四章：整体构思·第五章：具体实现· 第六章：定性说明·第七章：第八章：设计心得体会·第九章：参考文献·第十章：附录·
···········································3 ···········································4 ···········································4 5.1电源部分···········································4
5.2光电检测部分·······································4 5.3单片机控制计数部分··································5 5.4显示部分···········································7 5.5报警器部分·········································8 5.6程序设计部分·······································9 5.7焊接部分···········································11
············································11 实验时遇到的困难和排除措施·······························11 ········································12 ············································12 ················································14
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传感器应用课程设计
组员：孟祥杰，周杨，祖傲松，彭海明，陈飞，郑金福
一、设计题目：基于单片机的工业产品自动计数器
二、设计要求：1、数码管可以显示产品个数（0-99），自由设定产品报警个数（比如8），
当产品数目是8的个数时，发出报警（蜂鸣器响）。
2、独立设计电路，应包括单片机小系统、红外光电开关、数码管显示部分。 3、五人一组，每组选一个组长。
三、题目分析：
当今社会，随着人们物质生活的不断提高，电子产品已经走进了家家户户，无论是生活或学习，还是娱乐和消遣几乎样样都离不开电子产品，大型复杂的计算能力是人脑所不能胜任的，而且比较容易出错。计算器作为一种快速通用的计算工具方便了用户的使用。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。
单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中。单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
本系统就是充分利用了8052芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8052为中心器件来设计计算器控制器，实现了能根据实际输入值显示并存储的功能，计算程序则是参照教材。至于位数和功能，如果有需要可以通过设计扩充原系统来实现 。
如今的产品自动计数器大多采用非接触式的计数触发方式。早已开发出了多种型号的专用检测芯片.而利用AT89C2052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厂家研究的主要课题.产品自动计数器主要用于工厂的流水线上，往往是处于高温，高噪声等极度恶劣的环境当中.而MCS-51系列单片机构
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成的产品自动计数器在这种环境中工作时往往会出现误动作（单片机程序跑飞）或死机（程序进入死循环）.这也是基于单片机构成的产品自动计数器存在的致命问题。 四、整体构思：
设计思路和选择设计方案：
光电开关检测 单片机控制计数 显示驱动 电源供电 报警器 LED显示
原理：电路的指导思想是利用光电开关检测装置，当有人或物挡住红外光时，光电开关检测到红外信号被阻挡，放大器将输出低电平。这个便是外部计数脉冲信号。这个计数脉冲信号送入单片机中进行计数控制，在经过扩展、显示驱动完成最后的显示过程。当计数为8的倍数时，报警器鸣响一次。（注：0时不鸣响。）
五、具体实现：
5.1、电源部分：采用5V电源直接驱动。
5.2、光电检测部分：采用E18-B03N1光电开关，其检查距离为30cm。
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光电开关 其内部电路为：
在距离范围内若检查到红外线被挡住了，则将信号传递给单片机进行计数，从0开始，依次往后，每当被遮挡一次，则计数加1，直至全部物品完全通过，即计数结束。
5.3、单片机控制计数部分：
此实验采用的是AT89C2052单片机进行控制计数。 其引脚图和端口功能分别如下图：
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AT89C52单片机引脚图 AT89C52P3口端口功能
AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
兼容MCS51指令系统 · 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM · 32个双向I/O口 · 256x8bit内部RAM · 3个16位可编程定时/计数器中断 · 时钟频率0-24MHz · 2个串行中断 · 可编程UART串行通道 · 2个外部中断源 · 共6个中断源 · 2个读写中断口线 · 3级加密位
· 低功耗空闲和掉电模式 · 软件设置睡眠和唤醒功能
AT89C52P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内
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核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相 连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。
5.4、显示部分：
本实验采用双共阳极LED数码管。 其内部电路图为：
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当单片机有计数时，信号传递给LED数码管，并通过LED数码管显示出来。显示范围为00~99.
单片机和显示部分电路图：
5.5、报警器部分：
本实验采用蜂鸣器进行鸣响报数，当单片机计数为8的倍数时，即LED数码管显示数值为8的倍数时，蜂鸣器鸣响一次。
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蜂鸣器电路为：
5.6、程序设计部分：
程序流程图：
开始 初始化 计数 显示
实验程序：
#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit buzzer=P3^0; uchar code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92, 9 0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; uchar num,num1,num2,flag; void delay(unsigned int i) { unsigned int j; for(i;i>0;i--) for(j = 110; j >0; j--); } void display() { uchar a,b; a=num%10; b=num/10; if((num%8==0)&&(num!=0)&&flag==1) { buzzer=1; delay(1000); flag=0; buzzer=0; num1++; if(num1==100) { num1=0; } } P0=tab[a]; P2=0xfe; delay(5); P0=tab[b]; P2=0xfd; delay(5); /* P0=tab[c]; P2=0xfe; delay(5); P0=tab[d]; P2=0xfb; delay(5);*/ } 10 main() { EA=1; EX1=1; 5.7、焊接部分： 5.7.1焊接工具：内热式电烙铁 用电烙铁将各个零部件焊接在电路板上，并尽量在焊接时使电路板整洁，焊接平整。 5.7.2焊接图见附录：图1、图2 5.7.3总电路图见附录：图3 六、定性说明： 各部分按照规定和设计组合起来，详细情况见各部分说明和总电路图。 七、实验时遇到的困难和排除措施： 1、困难：也许是电烙铁不好使，在焊接时候不管怎么做焊接出来的结果总是差强人意，非常的不美观，这件事着实让我们头疼 解决方法：我们又换了一个电烙铁，这次焊接出来的结果就稍微漂亮一点了 2、困难：在布线时总是不美观，虽然也能够实现功能，但对我们工科生来说使用是 一方面，美观同样也占据着相当重要的地位。 解决方法：我们多次重画草图，终于黄天不负有心人，我们终于做到了美观，至 少在我们看来是这样 11 八、设计心得体会： 之前我们也曾做过几次课程设计，例如：在子电子技术的课程设计中我们做的是电子时钟的课程设计，机械设计的课程设计中我们做了一个减速箱的设计和原理图的绘制等，前几次我们做的课程设计的的确确给我们带来了意想不到的效果 也学着正是我们工科专业与非工科专业的区别： 关键就在练习中提高自己，而不是单单的进行理论知识的学习，否则我们只会成为一个没有用的“文”呆子，纯理论文字的学习的确能让我们知道甚至了解一些相关专业知识，但我相信这绝对不是社会和我们自己希望看到和得到的结果！ 同样在这次传感器的课程设计中我同样学习到了我之前所不了解的很多知识，并且锻炼了自己的动手操作能力和提高了查找资料的水平！ 自从12月20号我们从老师那领到焊接板之后，我们小组几个人就进行了相关知识了查找及了解，对于有些元件我们甚至听都没有听都没有得听过的，就在网上搜到了一些关于它的资料：元件照片，功能特点使用说明。由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能 并且，我们在最小系统板JZ-M2套件的焊接中不仅知道了如何去焊接，还知道了焊接过程中的注意事项： 1：拿到三件以后请先用小纸盒之类的装好所有元件，不要一把全放桌上，以免焊接过程中小的原件掉了； 2：元件要插到位，焊接时用手按住PCB板，这样焊接出来的元件才会平整，美观； 3：遇到有地线的焊盘，焊接时间需要烧长一些，如果是调温烙铁，焊接地线引脚的时候可以把温度调高一些，那样更容易上锡。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。并且在这次课程设计中我还有一个更大的体会那就是“团队很重要”，之前几次课程设计中我们都是一对一的进行设计和操作，即各干各的，虽然那样用助于培养我们自己的独立思考能力，但是我们要知道以后我们面临的困难都不会是只凭我们一人之力所能够解决的，此时我们就必须有人能在我们面对困境找不到头绪时给我们指导和帮助，所谓术业有专攻，并充分利用他们的专长来共同完成一项非一人能够完成的项目。 同样在这次课程设计中我们也非常感谢我们的指导老师——贾宛英老师，没有她就不坑能有我们今日课设的完美结束！ 在这次课程设计中我学会的，也许这些才是真正最重要的！ 九、参考文献： [1]单片机原理与接口技术教程 倪小军 章韵 清华大学出版社 12 [2]高可靠红外线传感器控制开关[J] 陈勇 仪表技术与传感器 2004 (5). [3] CMOS 4000系列60种常用集成电路的应用[M] 魏丑君等 人民邮电出版社，1995. [4]中国集成电路大全CMOS集成电路[M] 中国集成电路大全编写委员会 国防工业出版社，1985. [5]数子集成电路应用精粹[M] 肖景和 人民邮电出版社 2002. [6]传感器应用电路详解[M] 罗四维 人民邮电出版社 1993. [7]传感器应用制作入门[M] 吴桂秀 浙江科学技术出版社 2004. [8]单片机原理及应用 李建忠 西安电子科技大学出版社 2002. [9]电子线路CAD实用教程 潘永雄等 西安电子科技大学出版社 2002. [10]红外探测与控制电路[M] 陈永莆 人民邮电出版社 2005. [11]8051单片机彻底研究基础篇 林伸茂 人民邮电出版社 2004. 13 十、附录： 焊接图： 图1 图2 14 图3 http://baike.baidu.com/view/485202.htm 15 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容