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【關鍵詞】單片機;計數器;敏感性能;采集系統;二級控制系統;
【中圖分類號】TP339【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158(2013)02-0356-02
1.單片機的介紹
單片機是靠程序的,并且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能,尤其是特殊的獨特的一些功能,這是別的器件需要費很大力氣才能做到的,有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列,或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話,電路一定是一塊大PCB板!但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機,結果就會有天壤之別!只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能,高效率。
由于單片機對成本是敏感的,所以目前占統治地位的軟件還是最低級匯編語言,它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了,既然這么低級為什么還要用呢?很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什么不用呢?原因很簡單,就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU,也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕,也會達到幾十K的尺寸!對于家用PC的硬盤來講沒什么,可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行,所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理,如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟件拿到家用PC上來運行,家用PC的也是承受不了的。
目前最常用的單片機為MCS-51,是由美國INTEL公司(生產CPU的英特爾)生產的,89C51是這幾年在我國非常流行的單片機,它是由美國ATMEL公司開發生產的,其內核兼容MCS-51單片機。
單片機的應用領域:單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域,大致可分如下幾個范疇:.在智能儀器儀表上的應用,單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點,廣泛應用于儀器儀表中,結合不同類型的傳感器,可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化,且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備。
在家用電器中的應用,可以這樣說,現在的家用電器基本上都采用了單片機控制,從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備,五花八門,無所不在。在計算機網絡和通信領域中的應用,現代的單片機普遍具備通信接口,可以很方便地與計算機進行數據通信,為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件,現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制,從手機,電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話,集群移動通信,無線電對講機等。
2.計數器總體思路與結構框圖
系統上電復位,計數器自動復位清零。當無物體遮擋時計數器不被觸發計數,使之保持原態,計數器顯示數值不會變化。當有物體遮擋時使計數器可靠觸發,計數器被觸發翻轉計數。當物體下次到來時,計數器將自動加一,直到加至計數值為999。繼續加一,使計數器進入下次從099的循環計數。通過以上分析,數字式光電計數器電路主要由直流穩壓電源、光電變換電路(信號采樣電路)、信號觸發電路和兩位數電子計數器電路及譯碼顯示電路等組成。
電路分析。電路中對于第一比較器IC2B,當紅外傳感器輸出的脈沖信號電壓小于參考電壓時,輸出端輸出高電平;當輸入電壓大于參考電壓時,輸出低電平。對于IC2A,當IC2B輸出高電平時,它輸出低電平。這時,光耦合器中的發光二極管、光敏三極管導通,使VT導通輸出低電平,這是紅外傳感器在無物體遮擋時脈沖輸出端的輸出狀態。當IC2B輸出低電平時,IC2A輸出高電平,光耦合器中的發光二極管截止,光電管及VT截止,輸出高電平,這是紅外傳感器被遮擋后脈沖輸出端的輸出狀態。這樣,每當傳感器被遮擋一次,脈沖形成電路便輸出一個計數脈沖。從而觸發譯碼器在數碼管上顯示計數值。一只計數器上加上兩個譯碼器和兩個數碼管組成一個兩位的電子計數器。它的計數范圍為0~999,采用同樣的計數器和譯碼器進行級聯便可組成多位計數器。電路中,C4與R12組成開機復位電路,接通電源后由RC電路產生一個復位脈沖加至計數器的復位端R,計數器自動清零。本電路采用脈沖下降沿觸發方式,計數脈沖由EN端輸入,這時應將CP端接地。
電路的優缺點及改進方法:一是電路的優點,易于實現自動化控制、計數精確、直觀性比較好、具有一定的抗干擾能力且比較容易實現級聯,以達到擴大計數范圍的作用,同時電路具有很強的實用性。二是電路的不足,由紅外發射管IRED和接收管VTP組成的信號采樣電路靈敏度稍差,以及電路焊接工藝和線路排布個人覺得并不十分完美。三是電路改進措施,在調試之前我把發光管與接收管正對,同時為避免自然光線干擾引起誤計數,我在接收管上套一段黑色圓管作遮光筒,將兩管之間調整好距離,以有效實現物體運動。在電路板焊接工藝這一塊,有待于在今后的技能實習中進一步加強和訓練。四是電路調試過程中兩種出現的情況 ①電壓比較器LM393的第一級比較器的參考電壓端(五號端)的上電電壓很高,接近于電源電壓,使輸入端(六號端)與之比較時沒有反應,LM393不能正常工作,從而不能產生脈沖信號。②某些時候數碼顯示器計數不準確,產生這種現象的原因是由于脈沖發生電路所產生的脈沖信號頻率不正常。
解決方法:一是電壓比較器LM393集成塊的四號端和八號端對調,使四腳接地,八腳接正極,這樣就將參考電壓端(五號端)的電壓拉低,使之為VDD/2,即4.5V,使電路正常工作。二是既然脈沖信號頻率不正常,那么我就查脈沖發生電路,由發射接收管到電壓比較器再到光耦合器再到三極管最后到充放電電容。最終確定充放電電容不匹配,由容量為10的4次方皮法改為了10的2次方皮法,電路能準確計數,正常工作。
電源電路。220V交流市電經變壓器T降壓,橋式整流器D1整流,電解電容C7濾波,三端穩壓器78L05穩壓,最后得到整機要求的+5V穩定直流電源。單片機系統。U1為AT89S52單片機。C1,R0,R1和復位按鈕RESET組成手動電平復位和上電自動復位電路;C2,C3以及晶振JT1組成時鐘電路;C4,C5為+5V電源濾波電容。U2為CMOS6反相器CC4069,起驅動作用。VD1~VD6為紅外發射管,其負極端接與P1口,P1口設置為輸出狀態,當P1口為“0”時,VD1~VD6發紅外光。VD7~VD12為紅外接收管,當接收到紅外光時導通,+5V電源通過VD7~VD12加到反相器CC4069的輸入端,經反相為低電平,這時P3.0~P3.5為低電平。
參考文獻
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