传感器与检测课程设计--矿石计数器

引言及论文工作简介

计数器在日常生活中屡见不鲜，它是根据不同的情况设定的，能够通过技术功能实现一些相应的程序，给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了自动计数器的功能。计数器是一种能够记录脉冲数目的装置，是数字电路中最常用的逻辑部件。计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器等。诸如自动定时报警器、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭电路，定时开关烤箱、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以自动计数器为基础的。传统的机械式或者是电子式计数器电路比较复杂，元器件数量较多，故障率较多，维修比较困难，设置预定数值也不方便，在科技飞速发展的今天，非接触式光电计数器得到了广泛的应用，光电式传感器就是其中之一。由于它的功能强劲，用途广泛，方便利用，所以在这个电子科技发展的时代，它是一个很好的电子产品。本次课设设计是检验理论学习水平、实践动手能力及理论结合实际的能力，要求具有一定的分析处理问题能力和自学能力的一个比较重要得实践课程。

本电路的指导思想是设计利用光敏器件制成的产品计数器，具有非接触、安全可靠的特点，可广泛用于自动化生产线的产品计数，如机械零件加工、输送线产品、汽水、瓶装酒类，还可用米来统计出入口人员的流动情况。当达到设定的报警值时，报警电路发出报警。在本次论文中，我们大致分为三个大方向来描述，分别是整机电路的工作原理、改进与创新和整体程序设计以及具体实现。我们会着重说明单元电路的设计，元器件的选择。

相关工作及国内外研究现状

2.1 相关工作

系统主要分为信号采集、计数电路、数码显示、报警电路四个模块，分别实现对通过光电门的物体感应将红外发光管与光电接收管相邻安放，每当物体通过一次，红外光就被物体反射，光电接收管接收一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理，使得微弱的光电流变化能比较好的识别，达到信号采集的作用。光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，光电探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉光电检测系统的噪声来自两个方面：系统外部干扰噪声和内部噪声，主要分析内部热噪声，由于噪声大部分是高频，所以用低通滤波器来整波。计数显示用数码管来完成，发光二极管LED是一种通电后能发光的半导体器件，其导电性质与普通二极管类似。LED数码显示器就是由发光二极管组合而成的1种新型显示器件。报警用蜂鸣器来实现，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，本系统采用的是电磁式蜂鸣器，电磁式蜂鸣器由振荡器，电磁线圈，磁铁，振动膜片及外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后，多谐振荡器起振，输出音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

2.2 国内外研究现状

在信息化时代，是获取信息、处理信息、信息应用的时代，因此传感器与检测技术在社会发展中起到重要的作用，主要在于对信息的获取和信息的处理，使得自动化工业快速发展。光电技术在自动化领域得到较好的应用。现在是信息高速发展的时代，随着大规模、自动化的生产行业的不断发展，精密仪器已经逐渐取代了过去的普通电子设备，很多企业在生产的过程中，大量使用各种智能化的产品，不但提高了生产管理的水平同时也使得生产效率得到突破提升。在我国电子技术的不断发展和市场新需求的推动作用下，计数器相关技术和产业不断完善，除了它原先存在的主要核心功能外，电子计数器的辅助功能也逐渐增加，现在已经出现了多功能计数器，多功能计数器产品的响应度较高，交直、流电两用、耗能低、价格低、无机械碰撞、无磨损、使用寿命长，既可计数，又可计算。例如在毛衣编织机上运用，除可计数和计算外，还可实现断线报警。　通用计数器不仅可测频率、周期还可以测多周期平均、时间间隔、频率比和累计等。频率计数器专门用于测量高频和微波频率的计数器。微波计数器是以通用计数器和频率计数器为主配以测频扩展器而组成的微波频率计。它的测频上限已进入毫米波段，有手动、半自动、全自动3类。系列化微波计数器是电子计数器发展的一个重要方面。

国外方面，实际上根据最新的研究成果和趋势，对计数器的研究大体分为通用与专用两个大类。而光电计数器就是其中的一种。国内外至今已出版了大量有关光电计数器理论研究和技术应用的专门书籍，许多书均有专门的章节论述光电计数技术。有关光电计数器的综述文章也已发表了很多，它们所引用的有关光电计数研究的参考文献数以千计。事实上计数器多年来一直是电子测量领域中的研究热点，至今仅各种类型的计数方法就已提出了上千种，而且近年来每年都有上百篇有关研究报道发表。

原理与公式

3.1 整体构思

系统的组成与结构

图1 光电计数器系统结构图

整个光电计数器系统是由光电传感电路、AT89S52单片机系统电路、显示计数电路、报警电路五个部分组成的，如图所示。光电传感电路把被计数的矿石的变化转换成电信号，由显示计数电路计数，再由数码显示管显示，当达到设定的报警值时，报警电路发出报警。

3,2单元电路的设计计算、元器件选择、电路图

3.2.1 功能模块划分

系统主要分为信号采集、计数电路、数码显示报警电路四个模块，分别实现对通过光电门的物体感应将红外发光管与光电接收管相邻安放，每当物体通过一次，红外光就被物体反射，光电接收管接收一次，光电接收管的输出电压就发生一次变化，这个变化的电压信号通过放大和处理，使得微弱的光电流变化能比较好的识别，达到信号采集的作用。光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，光电探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉光电检测系统的噪声来自两个方面：系统外部干扰噪声和内部噪声，主要分析内部热噪声，由于噪声大部分是高频，所以用低通滤波器来整波。计数显示用数码管来完成，发光二极管LED是一种通电后能发光的半导体器件，其导电性质与普通二极管类似。LED数码显示器就是由发光二极管组合而成的1种新型显示器件。报警用蜂鸣器来实现，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，本系统采用的是电磁式蜂鸣器，电磁式蜂鸣器由振荡器，电磁线圈，磁铁，振动膜片及外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后，多谐振荡器起振，输出音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

3.2.2发射和接收装置

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件，它由发光源和受光器两部分组成。为了能准确地远距离地感应到产品经过光电门，就必须选择敏感性高且稳定的信号感应器件，而光电耦合器满足这个条件。光电耦合器是发光源和受光器件组装在同一密闭的壳体内，此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器件的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三级管等，实际电路发光源选用高亮发光管和硅光电池。L1和高亮发光管，BT1是硅光电池，光电传感器的电路图如图2所示。

图2 光电传感器

3.2.3 中断方式计数

由于光电计数电路需要在数码管上显示通过光电门的矿石数量，因此可以在内部存储器空间定义它的显示缓存区，用来暂存数码管显示的当前值。系统在初始化程序之中，设置外部中断0产生中断标志T0,并初始化值为0。当有外部中产生时，相应的中断置1。当外部中断0产生中断时，在主程序中扫描T0是否为1。当T0为1 时，调用光电计数子程序，将显示暂存变量加1，。每当通过光电门的矿石数量达到10时，蜂鸣器响一声，并清零缓存，继续计数。

3.2.4 显示部分

方案：采用 LED显示，LED只显示数字输出。这种方案既满足系统功能要求，又简单，成本有低。系统中采用的数码管为共阴极数码管，显示电路图的电路如图3所示。

3.2.5 报警部分

当计数器计数到"00"时应使计数器复位并置数"99"。但这时将不会显示"00"，而计数器从"01"直接复位。由于"00"是一个过渡时期，不会显示出来，所以本电路采用"12"作为计数器复位脉冲。当计数器由"00"跳变到"12''时，从输出低电平使计数器置数，并保持继续计数，蜂鸣器发出一声报警声。当有矿石经过光电门时，Rs触发器翻转输出高电平，计数器开始计数。若按下S1，计数器立即复位。报警电路的电路图如图4所示。

图3 显示电路图

图4 报警电路图

改进与创新

该计数器运用到了模拟电子技术,数字电子技术以及光电转换技术设计制作,它的基本运行流程是：首先利用红外发光二极管发出的光来控制电路输出高低电平,然后再通过计数器记录数字数据,之后再用译码器进行译码工作,最后通过数码管来显示数字数据,该计数器应用范围十分广泛，作用巨大，适用性很强，能够节约大量人力，物力，财力，例如，工厂里产品生产相关的技术。目前，市场上各式各样的计数器技术层出不尽，水平参差不齐，如温度计数器，触摸计数器等，其电路复杂，元件昂贵，体积大，且外观不好看，计数效果不好，不能在各种不同的环境中工作，本计数器具有能在高低温下长期工作，且受外界干扰小，使用方便，性能稳定，价格低廉的特点。光自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确行，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业。随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展，对光电计数器的需求增多。从实际情况出发，不断去完善电路的设计方式，降低元件的价格、缩小体积，提高生产效率，回馈企业促进生产力的发展，这样才能循环式的刺激计数器的发展。

仿真实验结果与分析
1. 总电路图

图5 总电路图

5.2 程序的设计

5.2.1 软件程序设计

系统上电初始化之后，主程序不断地扫描键盘和显示程序；同时判断外部中断标志是否有效。如果外部中断标志有效，则调用光电计数处理子程序，刷新数码管的显示值

5.2.2 系统控制主程序的设计

定义蜂鸣器接口P3.6，初始状态为0，蜂鸣器不报警，当有高电平触发P3.6是，蜂鸣器开始报警。当下一个脉冲是1时外部中断T0则产生中断，计数器停止加计数。

5.2.3 系统初始化主程序的设计

设定外部中断T0的标志位置0即中断处于关闭状态，蜂鸣器控制标志位也置0，处于关闭状态，系统初始化流程图如图5所示。

图6 系统初始化流程图

5.2.4 显示子程序设计

定义数码管的段码表、位选码，定义计数器的显示缓存区，在统计过程中，当一个信号传到单片机中，系统调用延时子程序进行延时，计数器对十位和个位进行计数判断，将数据通过数码管显示出来，显示子程序的电路图如图6所示。

图7 动态显示电路流程图

5.2.5 光电数字处理子程序设计

外部中断T0初始化后处于关闭状态，当其中断标志有效时进行加计数，外部中断T0进行加计数且判断计数器是否达到10，若等于10则KEYBOARD=1蜂鸣器报警。最后将计数值通过数码管显示，其流程图如图7所示。

图8光电数字处理子程序流程图

结论

传感器课设结束了，在课程设计过程中，我收获很多。随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，我们学习了传感器这门课程，感觉比较难以理解并且运用到实际。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，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，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。通过这次课程设计我发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也让我对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。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。课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。

结束语：在课设实践中，发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我。在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。千帆过尽，总有彩虹。

参考文献

[1] 江晓安、董秀峰. 模拟电子技术. 第三版西安电子科技大学出版社，出版年：2008年3月

[2] 江晓安、董秀峰. 数字电子技术. 第三版西安电子科技大学出版社，出版年：2008年6月

[3] 陈杰.黄鸿.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社,2002

[4] 王卫平. 电子产品制造技术. 清华大学出版社，出版年：2005年1月

韩广兴、韩雪涛等. 电子产品装配技术与技能实训教程. 电子工业出版社，出版年：2006年5月

[6]成辉．传感器的理论与设计基础及其应用[M]．北京：国防工业出版社.1999.

电话：15797651608

邮箱：22866954

传感器与检测课程设计--矿石计数器相关推荐

如何撰写android课程设计ppt,课程设计实例讲解.ppt
长春理工大学光电工程学院;①研究相应系统检测的原理:通过查找资料,给出题目的研究意义,国内外的发展现状,并进行不同测量方法的对比与分析.②研究与此原理相应的总体方案并建立相应的数学模型:确定总体方案并 ...
基于STM32的光敏传感器数据采集系统-嵌入式系统与设计课程设计
目录 1 项目概述 1.1 项目介绍 1.2 项目开发环境 1.3 小组人员及分工 2 需求分析 2.1 系统需求分析 2.2 可行性分析 2.3 项目实施安排 3 系统硬件设计 3.1 系统整体硬件 ...
c语言模拟计算机指令流程图,家居分布式温度监测报警系统-传感器课程设计报告带程序及仿真全套资料...
资料包: 0.png (13.1 KB, 下载次数: 11) 2018-1-10 04:19 上传传感器课程设计报告课题: 家居分布式温度监测报警系统班级: 自152 姓名 ...
计数器的设计--电子技术课程设计说明书--模99
< 计数器的设计> 电子技术课程设计说明书目录 < 计数器的设计> 电子技术课程设计说明书引言方案比较电路设计电路的仿真结论参考文献: 引言计数是一种最简单基本 ...
基于51单片机的光照强度检测c语言程序,智能仪器课程设计-基于51单片机的光照强度检测报告.doc...
该设计论文已经通过各大高校老师审核认可并通过答辩,.欢迎大家下载学习交流.如有疑问可随时联系店主,竭诚为您解答!! 课程设计报告课程名称: 智能仪器课程设计题目: 基于51单片机的光照强度摘要 ...
单片机课程设计-温度检测（STM32）
单片机课程设计-温度检测(STM32) 原理 KEY配置 ADC配置中断配置 UI及主函数原理 STM32ADC采样,我选用PA5作为ADC接口,并做了UI设计. KEY配置 key.c #inc ...
【camera】基于深度学习的车牌检测与识别系统实现（课程设计）
基于深度学习的车牌检测与识别系统实现(课程设计) 代码+数据集下载地址:下载地址用python3+opencv3做的中国车牌识别,包括算法和客户端界面,只有2个文件,surface.py是界面代码, ...
基于YOLO的密集人脸检测（课程设计）
基于YOLO的密集人脸检测(课程设计) 数据集+代码下载地址:下载地址实现的功能添加关键点检测分支,使用wing loss Installation Clone and install 使用src ...
【lidar】基于YOLO的3D目标检测（激光雷达点云）课程设计
基于YOLO的3D目标检测(激光雷达点云)课程设计代码+数据集下载地址:下载地址
基于YOLO的手部检测和计数实现（课程设计，训练和测试）（1）
基于YOLO的手部检测和计数实现(课程设计)支持YOLOV3和YOLOV3-TINY 训练测试代码.数据集.测试视频下载地址:下载地址环境要求: * Python 3.7 * PyTorch > ...

传感器与检测课程设计--矿石计数器

传感器与检测课程设计--矿石计数器相关推荐

最新文章

热门文章