工件計(jì)數(shù)器 課程設(shè)計(jì) 單片機(jī)

1、淮陰工學(xué)院無(wú)線單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目： 工件計(jì)數(shù)器 系 （院）: 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 物聯(lián)網(wǎng)工程 班 級(jí)： 物聯(lián)網(wǎng)1091 學(xué) 號(hào)： 1091305206 姓 名： 單重陽(yáng) 指導(dǎo)教師： 戴峻峰，陳宏明 學(xué)年學(xué)期: 2010 2011學(xué)年 第 2 學(xué)期2011年6月25 日設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課題名稱(chēng)工件計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)目的（1）增進(jìn)對(duì)AT89C51單片機(jī)電路的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)理論方面的理解。（2）掌握軟硬件的有關(guān)知識(shí)等。（3）了解和掌握軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)，為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。（4）通過(guò)簡(jiǎn)單課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，了解必須提交的各項(xiàng)工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題

2、的目的。實(shí)驗(yàn)環(huán)境（1）Protel應(yīng)用繪圖，Keil硬件仿真環(huán)境（2）Windows XP/2003（3）硬件電路板、單片機(jī)、元器件任務(wù)要求利用單片機(jī)的T0口，外接一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，模擬有工件通過(guò)時(shí)，微機(jī)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，單片機(jī)計(jì)數(shù)，并通過(guò)P1.0P1.3外接的四個(gè)LED發(fā)光管以BCD碼的方式顯示工件數(shù)量。編寫(xiě)程序，調(diào)試運(yùn)行，模擬有工件通過(guò)時(shí)，單片機(jī)計(jì)數(shù)，并顯示工作數(shù)量。工作進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)起止日期工 作 內(nèi) 容1在預(yù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查閱資料，完成硬件電路設(shè)計(jì)和焊接。2測(cè)試電路，編寫(xiě)軟件代碼， 調(diào)試與完善。3測(cè)試程序，優(yōu)化代碼，增強(qiáng)功能，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4提交軟件代碼、硬件電路成果和設(shè)計(jì)報(bào)告，參加答辯。

3、指導(dǎo)教師（簽章）： 年 月 日 摘要硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)是學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，全面掌握單片微型計(jì)算機(jī)及其接口的工作原理、編程和使用方法的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。使學(xué)生增進(jìn)對(duì)單片機(jī)電路的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)理論方面的理解、掌握軟硬件的有關(guān)知識(shí)。通過(guò)簡(jiǎn)單課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，可使學(xué)生了解必須提交的各項(xiàng)工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的目的。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力；工程繪圖的能力。工件計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)要求是利用單片機(jī)的T0口，外接一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，模擬有工件通過(guò)時(shí)，微機(jī)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，單片機(jī)計(jì)數(shù)，并通過(guò)P1.0P1.3外接的四個(gè)LED發(fā)光管以BCD碼的方式顯示

4、工件數(shù)量。編寫(xiě)程序，調(diào)試運(yùn)行，模擬有工件通過(guò)時(shí)，單片機(jī)計(jì)數(shù)，并顯示工作數(shù)量。關(guān)鍵詞 AT89C51 發(fā)光管 微動(dòng)開(kāi)關(guān)目 錄1引言11.1課題的意義11.2原理圖的確定12硬件的選擇與電路設(shè)計(jì)22.1復(fù)位電路的設(shè)計(jì)32.2晶振電路的設(shè)計(jì)32.3顯示電路的設(shè)計(jì)43軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)43.1主程序的設(shè)計(jì)43.2工件計(jì)數(shù)器程序的編寫(xiě)54仿真與焊接6總 結(jié)8致謝9參 考 文 獻(xiàn)101引言在車(chē)間的工件計(jì)數(shù)是嚴(yán)格控制的。合理的控制和統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)情況，是非常重要的，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省人力，增加經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)內(nèi)主要用紅外開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù)作為工件的計(jì)數(shù)和檢測(cè)開(kāi)關(guān)。然而，進(jìn)口紅外開(kāi)關(guān)價(jià)格高，不易維修。本設(shè)計(jì)研究一種利用發(fā)光二

5、極管、光敏三極管與單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)車(chē)間工件計(jì)數(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)體積小，可靠性高，控制靈敏，準(zhǔn)確。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中，串行通信以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)控制應(yīng)用軟件也越來(lái)越豐富，這樣就可以用一臺(tái)PC機(jī)來(lái)完成復(fù)雜的控制任務(wù)。在一般的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中，特別是采用流水作業(yè)的控制中，對(duì)某些設(shè)備只需完成并不復(fù)雜的控制，用一般的單片機(jī)系統(tǒng)即可以實(shí)現(xiàn)；如果在現(xiàn)場(chǎng)控制過(guò)程中需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，那么一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)就難以完成，這時(shí)往往采用PC機(jī)完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，而單片機(jī)進(jìn)行控制，這樣使單片機(jī)和PC機(jī)的資源都得以充分利用。一個(gè)PC機(jī)可以同時(shí)管理多臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng)，從而組成一

6、個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)，這就是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制采用的集散控制。上位機(jī)PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的統(tǒng)一管理，并為用戶提供一個(gè)良好的人機(jī)接口界面。1-1課題的意義在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和物流過(guò)程中，提供準(zhǔn)確的原材料或成品的數(shù)量是比較關(guān)鍵的問(wèn)題，尤其是對(duì)大批量的小件產(chǎn)品的計(jì)數(shù)。而在許多場(chǎng)所，物品是通過(guò)傳送帶傳送的，對(duì)傳送帶上的物品數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)有人工計(jì)數(shù)和儀表計(jì)數(shù)等方法。目前，許多企業(yè)對(duì)大批量的小件產(chǎn)品，仍采用人工稱(chēng)重的計(jì)數(shù)方法。這種計(jì)數(shù)方法存在計(jì)數(shù)錯(cuò)誤率高，工作效率低，不能實(shí)時(shí)反映計(jì)數(shù)值，不利于生產(chǎn)管理等缺點(diǎn)。本課題基于脈沖計(jì)數(shù)的原理，提高計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率和工作效率。1-2原理圖的確定在設(shè)計(jì)開(kāi)始，我們查了不少關(guān)于工件計(jì)數(shù)器的資

7、料，但由于材料有限本次課程設(shè)計(jì)我們采用AT89C51實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)工件計(jì)數(shù)的原理圖：（如圖1-1） 圖1-1 工件計(jì)數(shù)的原理圖2硬件的選擇與電路設(shè)計(jì)工件計(jì)數(shù)電路的核心是AT89C51單片機(jī)，AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式體制CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作并禁止其

8、他所有不見(jiàn)工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。圖2-1 AT89C51的引腳圖2-1復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)如圖2-2所示：圖2-2 復(fù)位電路原理圖電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到vcc，沒(méi)到vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近vcc時(shí)芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。通常若采用12MHz的晶振時(shí)，復(fù)位元件參數(shù)為22F的電解電容和10k的電阻。按鈕復(fù)位電路是通過(guò)按下復(fù)位按鈕時(shí)，電源對(duì)RESET端維持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平實(shí)現(xiàn)復(fù)位的。2-2晶振電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器的輸入端和輸出端，外接定時(shí)反饋元件組成振蕩器（內(nèi)部時(shí)鐘方

9、式），產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部各元件。時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)控制器的控制節(jié)拍就越快，運(yùn)算速度也就越快。一般來(lái)說(shuō)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)帶反饋的線性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振蕩器）和電容就可組成振蕩器，如圖2-3所示。加電以后延時(shí)一段時(shí)間（約10ms）振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，不受軟件控制，圖中Y1為晶振，震蕩產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由Y1確定。電容C1，C2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振，二是對(duì)振蕩器的頻率起微調(diào)作用，典型值為30pF。晶振電路的設(shè)計(jì)如圖2-3所示：圖2-3 晶振電路原理圖2-3顯示電路的設(shè)計(jì)利用4個(gè)LED發(fā)光管共陰極連接，以BCD碼顯示顯示電路的設(shè)計(jì)如圖2-4所示：圖2-4 顯示電路原理圖3軟件

10、詳細(xì)設(shè)計(jì)3-1主程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序流程圖如圖3-1所示。模擬工件通過(guò)，微控開(kāi)關(guān)閉合讀入數(shù)據(jù)，單片機(jī)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)以BCD碼顯示把數(shù)據(jù)處理送出，四個(gè)LED發(fā)光管顯示圖3-1 系統(tǒng)主程序流程圖3-2工件計(jì)數(shù)器程序的編寫(xiě)有工件通過(guò)時(shí)，單片機(jī)計(jì)數(shù)，并顯示工作數(shù)量。試驗(yàn)的程序通過(guò)Keil軟件編譯，主程序部分和注解如下：ORG 0000H ；START指令代碼從地址0000H開(kāi)始程序AJMP START ；跳轉(zhuǎn)到START開(kāi)始執(zhí)行程序ORG 0003H ；外部中斷0的入口地址AJMP INT_I0 ORG 0100H ；程序代碼從0100H存儲(chǔ)空間開(kāi)始存放START: MOV R0,#0 SETB IT0 ；

11、啟動(dòng)外部中斷0為邊沿觸發(fā) MOV SP,#60H ；指針地址 SETB EX0 ；開(kāi)外部中斷0 SETB EA ；cpu中斷開(kāi)放標(biāo)志位 SJMP $ ；原地等待INT_I0: PUSH PSW ；入棧保護(hù) PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH INC R0 ；R0寄存器加1 ANL 00,#00FH ；R0的地址為00，滿16次清零 MOV P1,R0 ；送P1口顯示 POP DPH ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，出棧 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中斷返回 END 4仿真與焊接通過(guò)proteus繪制仿真圖，仿真圖如圖4-1所示：圖4-1 仿真圖利用protel99

12、se繪制PCB版圖，如圖4-2所示：圖4-2 PCB版圖接下來(lái)是焊接，由于以前有焊接經(jīng)驗(yàn)，稍練習(xí)了一段時(shí)間，就找到了訣竅，先把烙鐵靠近焊盤(pán)，緊接著把錫絲往烙鐵上送，等錫絲熔了輕輕一提，一個(gè)又圓又亮的焊點(diǎn)就做好了。很熟練的在一個(gè)小時(shí)左右把元件都焊上去了，總體還是蠻好的?？偨Y(jié)經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的努力,在我們小組的共同努力下，比較順利的完成了此次硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)。通過(guò)此次硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，我重新認(rèn)識(shí)到了自學(xué)的重要性，以及學(xué)以致用的道理。我在網(wǎng)絡(luò)上查閱了大量的資料，我更加鞏固了所學(xué)的知識(shí)并在設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)會(huì)了與時(shí)俱進(jìn)。在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)該多到圖書(shū)館看一些專(zhuān)業(yè)方面的書(shū)籍，以豐富自己的知識(shí)。也使我加深了對(duì)單片機(jī)及接

13、口技術(shù)的理解和應(yīng)用，由于知識(shí)水平的局限，設(shè)計(jì)中可能會(huì)存在著一些不足，我真誠(chéng)的接受老師和同學(xué)的批評(píng)和指正。除此之外，我們學(xué)會(huì)了利用Keil和proteus的連接仿真和焊接電路板，掌握了書(shū)本以外的電子技術(shù)知識(shí)，培養(yǎng)了專(zhuān)心致志的工作學(xué)習(xí)習(xí)慣，懂得了相互之間的理解與體諒，克服了編程的枯燥感，讓我受益匪淺。致謝在這次硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)的撰寫(xiě)過(guò)程中，我得到了許多人的幫助。這樣的硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)真的很有意義，第一次自己真真切切的動(dòng)手設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品，感覺(jué)自己學(xué)會(huì)了很多，成長(zhǎng)了很多，讓我找回了往日奮斗的激情，也許這樣的機(jī)會(huì)在大學(xué)不會(huì)再有了，我會(huì)深深的記住這次，記住這次飽含我汗水的綜合硬件設(shè)計(jì)。這次也發(fā)現(xiàn)了自身很多的不足，許

14、多的基本電路都不是很熟悉，在畫(huà)原理圖的時(shí)候就不停的找以前的教材，以后還得多看看教材，牢記一些基本的電路與波形。首先我要感謝我的老師在硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，感謝百度幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，與隊(duì)友的合作更是一件快樂(lè)的事情，只有彼此都付出，彼此都努力維護(hù)才能將作品做的更加完美。我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)中的難題。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)的環(huán)境。最后在這里忠心的感謝在教學(xué)大綱中安排了這次硬件設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，感謝指導(dǎo)老師

15、的辛勤付出。參 考 文 獻(xiàn)1 李勛單片機(jī)實(shí)用教程M北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20002 李廣弟、朱月秀、冷祖祁單片機(jī)基礎(chǔ)M第三版北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20073何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程 第1版北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001 4 徐惠民、安德寧 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用 第1版 北京：北京郵電大學(xué)出版社，1996 5夏繼強(qiáng). 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2001 6陳志強(qiáng) 胡輝. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐指南. 自編教材 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)學(xué)號(hào)1091305206姓名戴俊峰班級(jí)物聯(lián)網(wǎng)1091選題名稱(chēng)工件計(jì)數(shù)器序號(hào)評(píng)價(jià)內(nèi)容權(quán)重（%）得分1考勤記錄、學(xué)習(xí)態(tài)度、工