智能光电定时器课程设计吴昊天.doc

智能光电定时器课程设计-吴昊天———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期： 编号：20210622 智能仪器课程设计?光电定时器设计? 学 生 姓 名 ： 吴昊天 专 业 ： 测控技术与仪器 学 号 ： 1122332 指 导 老 师 ： 刘智超 分 院 ： 光电工程分院 2021年6月 目 录第一章 总体设计思路………………………………………2第二章 元器件的选择 51最小系统………………………………………2 最小系统的性能参数………………………… 2 光电开关…………………………………………3 光电对管开关…………………………………3 红外对管开关…………………………………3 光敏电阻开关…………………………………4 LED数码管………………………………………6 发光二极管………………………………………7第三章 硬件电路设计…………………………………………83.1 51最小系统………………………………………8 51最小系统的组成及其工作原理……………83.2 七段数码管………………………………………10 七段数码管的构造及其工作原理……………10 七段数码管驱动方法………………………11 硬件编码…………………………………123.3 蜂鸣器的工作原理…………………………………143.4 光敏电阻…………………………………………153.5 发光二极管………………………………………16工作原理……………………………173.7 总体电路图………………………………………18第四章 程序设计………………………………………………19 4.1 程序流程图………………………………………19 4.2 主程序……………………………………………20第五章 实习心得………………………………………………28第一章 总体设计思路本课程设计用单片机内部的定时/计数器来实现时钟定时器的方法，此次设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个最小单片机系统。

它具有走时准确,显示直观等特点它的定时周期为三分钟，显满刻度为“03分00秒〞该定时器可以做到的功能：通过光电对管控制分钟，光耦控制秒钟，通过51最小系统程序控制使得定时器四位LED数码管显示0 3 0 0 并开场实施倒计时状态，当三分钟倒计时完毕之后使得发光二极管发光以及蜂鸣器开场发出警报提示 第二章 元器件的选择 51最小系统型号：AT89S51 AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,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8051指令系统及引脚它集Flash程序存储器既可编程〔ISP〕也可用传统方法进展编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域 主要性能参数：与MCS-51产品指令系统完全兼容4k字节在系统编程〔ISP〕Flash闪速存储器1000次擦写周期－的工作电压范围全静态工作模式：0Hz－33MHz三级程序加密锁1288字节内部RAM32个可编程I／O口线2个16位定时／计数器6个中断源全双工串行UART通道低功耗空闲和掉电模式中断可从空闲模唤醒系统看门狗〔WDT〕及双数据指针掉电标识和快速编程特性灵活的在系统编程〔ISP字节或页写模式〕 光电开关光电对管开关型号：红外线光电传感器GK112 红外对管型号：红外线光电传感器GK112红外对管红外对射槽型开关型号：红外线光电传感器GK112 红外对管光敏电阻开关：型号：5516光敏电阻极限测试参数：〔该参数是在强光与黑暗下测试的参数，仅供参考〕 亮电阻：<45欧 暗电阻：>200兆欧应用参数参考值：亮电阻：<8K欧暗电阻：>20兆欧 型号：5516光敏电阻极限测试参数：亮电阻：＜45欧 暗电阻：＞200兆欧应用参数参考值：亮电阻：＜8K欧 暗电阻：＞20兆欧引脚长度： 光敏电阻开关实物图 红外对管开关型号：型号：QT50CMQT50CM技术参数： 1. 检测距离：50cm2. 感应方式：光束遮断〔红外〕3. 工作电压：DC5V4. 工作电流：发射〔20mA〕接收〔10mA〕5. 输出方式：上下电平NPN常开6. 输出电流：70Ma(可直接驱动继电器)7. 发射角度：＜58. 接收角度：＜109. 响应时间：2ms10.工作温度：-10℃~60℃11.工作环境：室内〔不防水〕12.外形尺寸：长21mm 宽11mm 高6mm13.线长：30cm14.工作寿命：50000小时黑-----负极------GND黄-----输出------OUT〔NPN〕(即：红色接正极、黑线接地、黄〔白〕线接信号)输出信号：上下电平课直接驱动继电器 在正极和信号间加1K上拉电阻课直接接单片机IO口 红外对管对射式开关实物2、3 蜂鸣器型号：LZQ-401K根本参数：1.规格尺寸：55*45〔mm〕2.发生形式：双音频报警声3.额定电压：24v4.工作电压：3-26v5.额定电流：80mA6.声压：120db7.声频：25005008.重量：52工作温度：20-80℃ 蜂鸣器实物图2、4 LED数码管型号：QH-5461AB性能参数：*发光颜色：红色*外观颜色：黑、白两色**脉冲电流：60mA*直流电流：20mA*反向电压：5V*工作温度：-40→+80 ℃*储藏温度：-40→+85 ℃*焊接温度：260℃*当工作温度高于25℃Ma/℃Ma/℃Mw/℃。

产品的工作电流不能大于对应工作温度条件的60% 数码管显示图2.5 发光二极管极限参数的意义 〔1〕允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之 积的最大值超过此值，LED发热、损坏 〔2〕最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流超过此 值可损坏二极管 〔3〕最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压超过此值，发光 二极管可能被击穿损坏 〔4〕工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围低于 或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低 发光二极管实物图 第三章 硬件电路设计 S51最小系统3、1、1 S51单片机组成：S51单片机最小系统包括：MCU、复位电路、晶振电路原理图如下图： S51单片机主控制模块原理图S51单片机的工作原理：S51单片机的定时功能是通过计数器的计数来实现的，不过此时的计数脉冲来自单片机芯片内部，每个机器周期有一个计数脉冲，即每个机器周期计数器加1由于一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此，计数频率为振荡频率的1/12。

如果单片机采用12MHz晶振，那么计数频率为1MHz，即每微妙计数器加1这样，在使用定时器是既可以根据计数值计算出定时时间，也可以通过定时时间的要求算出计数器的预置值要实现定时器的功能，需要用到与定时器/计数器应用有关的控制存放器，它们分别是：定时器控制存放器(TCON)、定时器方式选择存放器(TMOD)、中断允许控制存放器(IE)利用定时器/计数器定时3分钟，开场倒计时，定时时间到发光二极管亮且蜂鸣器发出报警信号取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原那么就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.单片机:一片AT89S51单片机特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开场执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开场执行单片机复位电路图如下：51单片机最小系统电路介绍1、 51单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短2、 51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。

3、 51单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好4.P0口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数〔1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12〕计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t3、2 七段数码管显示3、2、1 七段数码管构造与工作原理：七段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使有也方便发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，如下图七段数码管构造显示图3、2、2 七段数码管驱动方法：发光二极管〔LED是一种由磷化镓〔GaP〕等半导体材料制成的，能直接将电能转变成光能的发光显示器件当其内部有一一电流通过时，它就会发光7段数码管每段的驱动电流和其他单个LED发光二极管一样，一般为5～10mA；正向电压随发光材料不同表现为1.8~2.5V不等。

7段数码管的显示方法可分为静态显示与动态显示，下面分别介绍〔1〕静态显示所谓静态显示，就是当显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地寻能可截止这种显示方。