光电传感器计数器：光电传感器脉冲计数器设计

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1、光电传感器脉冲计数电路设计 摘 要 本文基于 AT89C51 单片机设计了一个结构简单、性能稳定反射式光电计数器，可 实现脉冲实时计数功能。系统采用型号为 E18-D50NK 的红外传感器为信号采集装置， 将光信号转换成电信号，经单片机处理后显示在数码管上。当系统出现锁死情况时可 以通过复位键调整，直至系统正常工作。 关键词：AT89C51， 光电计数器， E18-D50NK 目 录 1 绪论.1 1.1 课题描述 .1 1.2 基本工作原理及框图 .1 2 相关芯片及硬件电路设计.2 2.1 AT89C51 芯片.2 2.1.1 AT89C51 的功能特性.3 2.1.2 AT89C51 的

2、主要性能参数.3 2.2 E18-D50NK 反射式红外传感器.4 2.3 单片机最小系统电路 .5 2.4 光电传感器电路 .5 2.5 显示电路.6 3 系统软件设计.6 3.1 系统的软件运行流程图 .7 3.2 程序设计 .7 4 仿真.10 总 结.12 致 谢.13 参考文献.14 1 绪论 1.1 课题描述 在当今社会飞速发展的今天，越来越多的流水线上的产品和各种公共场所需要进 行实时的、有效的、精确的自动计数。传统的机械式或电子式计数器（主要是用数字 电路集成组件组成)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 设置预定数值不太方便，功能不易更改且功能过于单一，

3、适用范围较窄。而基于单片 机构成的产品自动计数器有直观和计数精确的优点，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，总体来说有接触式和非接触式两种，在科技发展的今天， 非接触式光电计数器得到了广泛的应用，光电式传感器是其中之一。 1.2 基本工作原理及框图 本系统是以单片机AT89C51为核心的脉冲计数器。采用光电式传感器，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后，通过接收头输出相应的电信号1。 当有物体穿越光路时，接收头输出为低电平，反之则为高电平，接收头接单片机P3.4 端口，当电信号变

4、化时，启动计数器开始计数，并将计数后所得的数据送给数码管显 示。系统的基本原理如图1所示。 图 1 基本工作原理框图 系统的电路图如图 2 所示。 红外检测电路 单片机 AT89C51 数码管显示 电源 P1.0 V CC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 P3.0EA P3.1 ALE P3.2PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6 P3.5 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7 P2.3 X T AL2 P2.2 X T AL1 P2.1 V SSP2

5、.0 AT 89C51 V CC C1 30P C2 30P C0 1U Y1 S0 R0 100K V CC V CC a b c d efg c a bf g de c a bf g de c a bf g de c a bf g de 2 3 41dp DPY_4-SEG E18-D50NK V CC R1 1k 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 220 P0.4 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P

6、2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.4 图 2 光电脉冲计数器原理图 2 相关芯片及硬件电路设计 2.1 AT89C51 芯片 图 3 3 种常见单片机及引脚图 AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片 机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容2。由于将多功能 8 位 CPU 和闪速存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51

7、是一种高效微控制器，AT89C051 是它的一种精简版本。 AT89C51 单片机为很多嵌入式系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 2.1.1 AT89C51 的功能特性 AT89C51 提供以下标准功能：4K 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个十六位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通 信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持 两种软件可选的节电工作模式3。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计 数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的

8、内容，但振荡器停止 工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 2.1.2 AT89C51 的主要性能参数 AT89C51 主要性能参数如下： （1）与 MCS-51 兼容 （2）4K 字节可编程 FLASH 存储器 （3）寿命：1000 写/擦循环 （4）数据保留时间：10 年 （5）全静态工作：0Hz-24MHz （6）三级程序存储器锁定 （7）288 位内部 RAM （8）32 可编程 I/O 线 （9）两个 16 位定时器/计数器 （10）5 个中断源 （11）可编程串行通道 （12）低功耗的闲置和掉电模式 （13）片内振荡器和时钟电路 2.2 E18-D50NK 反射式红外传感器

9、 光电开关电路主要由光电开关管，即光电传感器是采用光电元件作为检测元件的 传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光 信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成4。电 检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单， 形式灵活样因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。如下图示为本次课程 设计所采用的光电开关，其型号为 E18-D50NK 的反射红外传感器。 图 4 反射红外传感器 红外传感器输出端的原理图如下： 图 5 红外传感器信号输入端 红外传感器感受到外界信息时，产生高低电平，通过软件程序设置单片

10、机内部寄 存器，当传感器的高低脉冲被单片机接收到时，单片机产生中断，中断产生后进入中 断服务程序，通过设置中断服务程序，进行计数。并通过 P2.4，P23，P2.5，P2.6，P2. 口计数信息传送至数码管，数码管显示计数的个数。当需要时按下复位开关，则计数 器清零，数码管显示清零，重新开始计数。 2.3 单片机最小系统电路 P1.0 V CC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 P3.0EA P3.1 ALE P3.2PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6

11、P3.5 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7 P2.3 X T AL2 P2.2 X T AL1 P2.1 V SSP2.0 AT 89C51 V CC C1 30P C2 30P C0 1U Y1 S0 R0 100K V CC P0.4 P0.5 P0.7 P0.6 图 6 单片机最小系统 单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以 工作的系统.对 51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位 电路。 单片机的晶振电路是一种典型起振电路，分为内部时钟方式和外部时钟方式两种。 本次设计所采用的为内部时钟方式。典型的晶振取 11.0592M

12、Hz（因为可以准确地得到 9600 波特率和  波特率，用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的 uS 级时 歇，方便定时操作）5。 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按 钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境 干扰 出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 2.4 光电传感器电路 本设计使用的光电接受部分是红外光电式传感器，它是采用光电元件作为检测元 件信号转换成电信号，光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成，其 中光电传感器是型号 1E8-B03M 封装的红外反射传感器，E

13、18-DS30NK 光电传感器， 其工作电压为 5V，其传感器有三条引脚，一条接+5V，一条接 GND，另一条则是数据 输出接口，正常情况下输出为高电平，当有物体遮挡时输出为低电平，本课题就是利 用该传感器的这种工作原理实现的。将数据输出端与单片机进行通信，进而实现计数 功能。 2.5 显示电路 P1.0 V CC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 P3.0EA P3.1 ALE P3.2PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6 P3.5 P2.5 P3.6

14、P2.4 P3.7 P2.3 X T AL2 P2.2 X T AL1 P2.1 V SSP2.0 AT 89C51 V CC a b c d efg c a bf g de c a bf g de c a bf g de c a bf g de 2 3 41dp DPY_4-SEG 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 220 P0.4 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.5 P0.7 P0.6 P2.1 P2.2 P2.3 P2.0 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7

15、 P0.4 图 7 显示电路 本课题采用四位八段数码管，该数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的 一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 “a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所 有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机 对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该 位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显

16、示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位 数码管的点亮时间为 12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管 实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳 定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的6，能够节省大量 的 I/O 端口，而且功耗更低。其四位八段数码管显示电路图 7。 3 系统软件设计 3.1 系统的软件运程图 本次软件的流程图如下： 图 7 系统的软件流程图 3.2 程序设计 #include #include #define uchar unsigned char void timer1_init（); void s

17、mg_dis（); void Delay1ms（uchar ms); sbit P34=P34; unsigned int num=0; uchar smg_duanma10=0 xc0，0 xf9，0 xa4，0 xb0，0 x99，0 x92，0 x82，0 xf8，0 x80，0 x90; segbuf4=0，0，0，0; uchar dspcom，i;  void main（void) timer1_init（); P3=0 xff; while（1) if（P34=0); Delay1ms（20); if（P34=0) +num; if（num=9999) num=0

18、; while（P34); void timer1_init（) TMOD=0 x10; / TMOD=0000 0110B，使用计数器T1的模式2 TH1=（-5000)/256; TL1=（-5000)%256; EA=1; /开总中断 ET1=1; /允许定时器T1的中断 TR1=1; /启动T1 void Key_counter（) interrupt 3 TH1=（-5000)/256; TL1=（-5000)%256; smg_dis（); void smg_dis（) segbuf0=num/1000; segbuf1=num/100% 1

19、0; segbuf2=num/10%10; segbuf3=num%10; P0=0 xff; P0=smg_duanmasegbufdspcom; P2=0 x10dspcom; if（+dspcom=4) dspcom=0; void Delay1ms（uchar ms) unsigned int k; for（k=0;kms;k+) unsigned char i， j; _nop_（); _nop_（); _nop_（); i=11; j=190; do while （-j); while （-i); 4 仿真 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 3

20、1 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2

21、/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 R1 100 R8 图 8 仿真结果 在 Keil uvision3 下新建工程，在工程下新建文件，完成程序的编写，并生成 hex 文件，在 Proteus 中画出电路图，进行仿真。由于光传感器在仿真过程中无法接受光信 号，不能产生相应的电信号，所以在仿真中是将光电传感器电路改为一个开关按键。 开关按键一端接地，一端接 P3.4 端口。将 P3.4 端置为高电平，按下开关按键时，P3.4 变为低电平。从而达到光传感器接收光的效果。仿真结果如图 8 所示。 总 结

22、 本文介绍了一种基于 AT89C51 单片机的光电脉冲计数器系统的设计，主要包括单 片机的最小系统电路、显示电路和光电传感器电路。本文利用软件编程、这样做占用 硬件资源少，成本较低。光电传感器电路通过光的采集输出相应的高低电平即；单片 机将收到的脉冲信号通过寄存器储存，同时将信号经处理，通过数码管把脉冲的数量 显示出来。在设计的开始到结束我一直认真对待，在制作的过程中遇到了很多困难， 通过查阅相关资料逐一解决问题的同时自己也增长了知识，到最后对光电计数系统的 工作原理的掌握，最终设计出了自己理解的光电计数系统使我从中学习到了许多的新 知识。 致 谢 从拿到设计题目到设计整稿，从理论到实践，学习

23、到了很多新的知识，也成长了 好多，在此要特别感谢导师司小平的指导与帮忙，在导师的指导下才能够产生了不错 的设计思路，在设计过程中，遇到不少问题，都能够得到付致伟老师的指点，让设计 工作得以顺利进行，在此要感谢教我们单片机的吕运鹏老师和指导设计的付致，伟同 时要感谢设计制作中帮助过我的同学，特别是汪杨铭在设计过程中帮我解决了许多问 题，及时帮我解惑，以及排除障碍等。在此要感谢老师和同学们，让我在这次设计过 程中增长知识，学会成长，同时我们在实践中学习，把我们的知识掌握的更加牢固， 也为以后找工作奠定了扎实的基础。 参考文献 1 韩志强，姚国兴.风光互补充电控制器的研究J.电力电子技术，2011.4：25-26. 2 胡汉才.单片机原理与接口技术M.北京：清华大学出版社，1995.6. 3 孙丽霞.数字电子技术M.北京：高等教育出版社，2006:174-196. 4 肖洪兵.跟我学用单片机M.北京：北京航空航天大学出版社，2002.8. 5 夏继强.单片机实验与实践教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2001. 6 何立民.单片机高级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2001.

光电传感器计数器：光电传感器脉冲计数器设计资料.pdf

课程设计说明书                                                 第  I 页
  光电传感器脉冲计数电路设计
  摘     要
本文基于     AT89C51  单片机设计了一个结构简单、性能稳定反射式光电计数器，可
实现脉冲实时计数功能。系统采用型号为                    E18-D50NK  的红外传感器为信号采集装置，
将光信号转换成电信号，经单片机处理后显示在数码管上。当系统出现锁死情况时可以
通过复位键调整，直至系统正常工作。
关键词： AT89C51，  光电计数器，              E18-D50NK
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 目        录
1  绪论  1
1.1 课题描述  1
1.2 基本工作原理及框图   1
2  相关芯片及硬件电路设计                              2
  2.1AT89C51 芯片 2
  2.1.1 AT89C51 的功能特性 3
  2.1.2 AT89C51 的主要性能参数  3
  2.2 E18-D50NK 反射式红外传感器   4
  2.3 单片机最小系统电路   5
  2.4 光电传感器电路  5
  2.5  显示电路 6
3  系统软件设计  6
  3.1 系统的软件运行流程图   7
  3.2 程序设计  7
4  仿真 10
总           结 12
致           谢 13
参考文献  14
  第 1  页
  课程设计说明书
1  绪论
1.1  课题描述
在当今社会飞速发展的今天，             越来越多的流水线上的产品和各种公共场所需要进行
实时的、有效的、精确的自动计数。传统的机械式或电子式计数器（主要是用数字电路
集成组件组成 ) 电路比较复杂，元器件数量较多，故障率较高，维修比较困难，而设置
预定数值不太方便，功能不易更改且功能过于单一，适用范围较窄。而基于单片机构成
的产品自动计数器有直观和计数精确的优点，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，总体来说有接触式和非接触式两种，在科技发展的今天，非接触式
光电计数器得到了广泛的应用，光电式传感器是其中之一。
1.2  基本工作原理及框图
本系统是以单片机  AT89C51 为核心的脉冲计数器。采用光电式传感器，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后，通过接收头输出相应的电信号                                     [1] 。当
有物体穿越光路时， 接收头输出为低电平，  反之则为高电平， 接收头接单片机  P3.4端口，
当电信号变化时，启动计数器开始计数，并将计数后所得的数据送给数码管显示。系统
的基本原理如图 1所示。
  电源
 红外检测电路                单片机  AT89C51                 数码管显示
 图 1  基本工作原理框图
系统的电路图如图         2 所示。
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光电传感器计数器：光电传感器计数是什么原理

原标题：光电传感器计数是什么原理

光电计数器是利用光电元件制成的自动计数装置。红外光电计数器分为二种，分别为红外遮光式计数器、红外反射式计数器。红外遮光式计数器，其工作原理是从红外发光管发射出的红外光线直射在光电元件(如光电管光敏电阻等)上，每当这红外光线被遮挡一次时，光电元件的工作状态就改变次，通过放大器可使计数记下被遮挡的次数。

无论是药品包装中的泡罩包装、液体灌装、还是压盖、贴标、喷码，以及最后的装盒检测，都离不开传感器。

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物联网应用开发之C语言介绍

新闻来源：新物联Newiot 整理    2019-11-5    共有: 3313 浏览
 物联网是未来科技发展的趋势之一，物联网开发应用涉及到嵌入式开发、信息的传输与存取、大数据的分析、云平台的展现等诸多方面。在不同的过程，也可能用到不同的语言，比如C语言、Java、Python、GO、PHP等。由于在物联网连接设备中，用于信息采集和传输的传感器、电路板、物联网IC芯片等，只拥有较小的内存和较低的处理能力，来存取相关数据。所以C语言做为底层开发的嵌入式语言，就有一定的优势。

5G将带动物联网行业爆发性增长

新闻来源：新物联Newiot 原创    2019-11-7    共有: 7815 浏览
 的到来，将在智能家居、智慧城市、工业物联、智慧医疗、智能安防、智慧农业等多方面产生积极深远的影响。抓住5G发展的机会，将迎来下一个发展的新时代！

不用再说“芝麻开门！”我用脸刷开了金库的大门！物联网无感支付的时代，花钱还会心痛吗？

新闻来源：新物联Newiot 原创    2019-11-7    共有: 1436 浏览
 人脸支付最近也越来越火，商家都在不断地推广刷脸支付。曾经的阿里巴巴，用“芝麻开门”的咒语，打开了金库。如今的阿里巴巴，又上线了一款新的支付方式，那就是支付宝的刷脸支付蜻蜓。物联网无感支付的时代，你花钱还会心痛吗？小伙伴们，欢迎在评论区说说你的看法！

5G才刚刚商用，我国又宣布正式启动6G研发，厉害了我的国！

新闻来源：新物联Newiot 原创    2019-11-7    共有: 1363 浏览
 在2019年11月3日，由科技部会同发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会。由专家代表共同讨论未来6G的发展思路及工作计划，标志着我们6G研发工作正式开启。

小米投资物联网造车新势力，小鹏汽车C轮融资4亿美元

新闻来源：新物联Newiot 整理    2019-11-13    共有: 1491 浏览
 据11月13日，小鹏汽车官方报道，宣布成功签署C轮融资，总金额为4亿美金。此次小鹏汽车C轮的主要投资者，既有全球顶尖消费电子和互联网领域战略投资者，同时也包含了知名私募基金和企业家投资者。小鹏汽车董事长兼CEO何小鹏在A、B轮基础上再次加持。

2019年世界物联网排行500强，华为以第1名排行榜首，前100强中国企业31家入榜！

新闻来源：新物联Newiot 整理    2019-11-13    共有: 2446 浏览
 在2019年11月8日-9日的世界物联网大会上，发布了2019年世界物联网排行500强，华为以第1名排行榜首。中国联通、 中国移动进入前10名，前100强中国企业31家入榜！

目博科技联合北京云星宇共建随州市智慧停车项目！

新物联号：目博科技                              2019-11-18    共有: 2041 浏览
 2019年8月，北京云星宇交通科技股份有限公司成功中标随州市智慧停车项目，目博科技凭借出色的产品质量、完善的服务体系，成为该项目地磁车辆检测器及相关服务的独家供应商。