光电检测技术课程设计论文题目：基于红外传感器光电计数器的设计姓名：班级：学号：日期：2015年7月15日摘要：在当今社会飞速发展的格局下，越来越多的流水线上的产品和各种商业场合的人员需要进行自动计数.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普遍使用。

本文所设计的计数器是采用红外对射式方式，抗干扰性好，可靠性高。

本设计的指导思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线，并将其放大、整流形成高电平信号.当有人或物挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，放大器将输出低电平，同时将这个电平信号送入单片机进行控制计数，并经译码驱动电路使数码管显示数值。

这样就得到要统计的人或物的数量。

本设计应用单片机AT89C51芯片作为核心，4位LED数码管，使用LM324芯片实现红外线计数，并且添加了报警功能。

这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性好，操作简单，编程容易等。

关键词：单片机；红外对射管；LM324；蜂鸣器；LED数码管Rapid development in the pattern of today's society, more and more of the pipeline of products and a variety of businessoccasions need to automatically co unt. Based on SCM products constitute automatic counter has the advantages of intuitive and accurate count, now in a variety of commonly used in industry.This article is designed to counter radio-style method using infrared, interference i mmunity and high reliability.The design of the guiding idea is to use infrared emissioninfrared LED, infrar ed receiver to receive the infrared, and enlarge, forming high commutation sign al. When persons or block infrared light, the receiver does not receive infrared control signals, the amplifier the output low, while the level control signal into t he microcontroller counts, and by decoding the digital display drive circuit value s. This will be the number ofpersons or things to statistics. The AT89C51 microco ntroller chip design applications as a core, 4 LED digital tube, the use of infrare d LM324 chip count, and add the alarm function. This implementation method h as the advantage of simple circuit, reliable, real-time, simple operation, easy pr ogramming and so on.Key words: SCM; infrared shooting tube; LM324; Buzzer LED digital tube一绪论1.前言在当今社会飞速发展的今天，厂家基本采用流水线技术进行产品生产作业，而怎样对其线上的产品进行实时的、有效的、精确的自动计数成为广大生产厂家十分关注的问题。

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。

而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时、精确、可靠、稳定等计数优点已成为广大厂家的首先自动计数装置。

2.选题背景当今社会，单片微型计算机技术迅速发展，基于单片机技术开发的计数设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高，企业迫切需要大量熟练掌握单片机技术并能开发、应用和维护管理这些智能化产品的高级工程技术人才，单片机以体积小、功能强、可靠性高、性能价格比高等特点，已成为实现工业生产技术进步和开发机电一体化和智能化测控产品的重要手段，已经实现或部分实现，但要真正完美地实现这些目标，对于设计者来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了，电子计数器是一种多功能的电子测量仪器，它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。

3.相似系统发展概况如今的产品自动计数器大多采用非接触方式，早已开发出了多种型号的专用检测芯片。

而利用AT89C51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研究的主要课题，产品自动计数主要用于工厂的流水线眩，往往是处于高温，高噪声等极度恶劣的环境中，而AT89C系列单片机构成的产品自动计数器在这种环境中工作时往往会出现误操作（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。

红外线电子计数器是一种多功能的电子测量仪器。

它利用红外线发射器发射红外线，接收器接收由物体阻挡或直射的红外线，把接受到的红外线信号转换为电脉冲，并由放大电路进行多级放大，通过计数芯片分析，计算出遮拦的次数，再由数码译码器翻译，通过动态数字显示方式显示被测物体遮挡的次数从而进行计数。

随着红外技术的提高，在军事、医学等多种领域得到应用，在军事上可以用来防止敌人的侵入，在医学上可以查看病人的病情等[11]。

红外线电子计数器作为工业生产流水线上的重要组成部分，对任何一个大型乃至中、小型企业都是不可或缺的。

它能够快速准确的统计产品的数量提高生产的效率，节约大量的人力资源，提高厂家的竞争力。

并且随着红外计数器的不断改进，抗干扰能力增强，可以在许多恶劣的地方代替科研人员进行科学工作二、设计任务和设计目标本设计主要任务是以单片机为主控芯片来进行软件控制，能正常进行数据计数。

基于单片机构成的产品自动计数器研究的主要内容包括：如果构成检测电路、MCS-51单片机用何种方式对外部计数脉冲进行计数显示控制、LED显示驱动模块的选择、MCS-51单片机的扩展。

在这个设计中主要需要解决的问题便是如何提高MCS-51单片机的抗干扰能力以及稳定性。

主要目标：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。

三、总体方案及论证方案一，框图如下：原理：红外发射电路（以NE555为核心）和红外接收电路（由LM567为核心）构成红外检测单元及形成计数脉冲，计数显示部分使用了四合一芯片CL102它是集译码、驱动、锁存、显示为一体。

方案二，框图如下：原理：利用红外接收发射管的特性（即红外接收头在有红外光电阻原理分压可取基准电压，然后通过电压比较器可输出高低电平，当有红外光照射的时候，红外接收管串联的电阻分得的电压很大，可使电压比较器LM324输出为低电平；当无红外光照射的时候，红外接收头串联电阻分得的电压很小，可使电压比较器LM324输出为高电平，然后通过单片机处理，可使输出精准的计数值。

两个方案各自优点：方案一是一个简易的产品自动计数器，价格低廉、计数精确，但在系统处于异常状态时，工作十分不稳定，也是属于现在产品自动计数市场上的淘汰产品，仅用于在计数要求不高的场合中，这个方案太过于简单故不选用。

方案二是这次设计用的方案，之所以选用主要是这个方案涉及的知识面广且能达到精确、稳定的自动计数，但也有一个致使的缺点，整个系统的抗干扰力较弱，系统掉电后不能保存数据，在系统牌异常状态时容易出现误操作或死机，这也是此设计看重的问题。

经比较分析可知，选用方案二较好。

四、系统工作原理由以上论证，本设计采用方案二。

1.其系统工作原理图为：2.软件流程图五、硬件及软件设计1．光电红外传感器部分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。

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，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。

本次设计所采用的光电开关，其型号为E18-B03N1封装的反射红外传感器。

红外线检测电路如图所示，红外线检测部分采用一对红外发送接收管完成，当电路正常工作时，无障碍物遮挡，红外接收头有红外线照射，这时，红外接收头的电阻很小，大部分电压都加在R3上，这正是电压比较器LM324的正向输入电压，而负向输入电压由R4和R5分压得到VRRRU3.35455=+•=-，而R3分得的电压要大于此基准电压值，故这时电压比较器LM324输出高电平；当在红外发射接收管间有一不透光的障碍物时，，红外接收头无红外线照射，这时红外接收头的电阻很大，大部分电压都加在红外接收头上，这也是电压比较器LM324的正向输入电压，而负向输入电压也是由R4和R5分压得到，和原来电压一样，这时，R3分得的电压要小于此基准电压值，故这时电压比较器|LM324输出低电平。

2.电源供电电路如图所示电源供电部分采用变压器降压、桥式整流、电容器滤波、三端稳压器7805稳压后供电，电源用220V的家庭用电经变压器降至9V交流电，然后经四个整流二极管（D1～D4）组成的桥式整流成直流电压，经C1滤波后输入7805芯片稳压成5V直流电源供红外发射、接收电路、AT89C51等供电。

3.数码管显示和扫描部分数码管显示部分显示部分是通过74LS245作为数码管的驱动级和两个PNP三极管来完成位选操作。