光电方法在线测物体长度

光电方法在线测长

1 设计方案

本实现方案分为三个基本模块：稳定的发光二极管发光模块和光电二极管接收模块、单片机编程计算模块、液晶数码管显示模块。

本方案实现在线测长的基本思路：首先假设基本前提条件是待测长物体能够通过发光管与接收管之间的部分，并在通过两个管之前运动时能够有效地挡住光电二极管接收光；另一个基本假设是物体是匀速运动，这样才能用单片机算出准确的速度。实现的思路是，设计两个已知距离的发光——接收光系统（发光管和光电管），并且正常接收到光时输出高电平。测量之前发光二极管正常发光，光电二极管接收光，此时发光接收模块一直输出高电平，单片机没有计时。开始测量待测物时，物体发光——接收系统开始挡光，此时单片机开始计时挡光的时间，单片机通过定时计算待测物经过两接收系统的时间差和一只两个系统的距离算出物体的速度，再通过定时计算待测物经过其中一个接收系统的挡光时间，算出待测物的长度。其核心部分是通过对单片机编程，定时计算物体经过接收系统的时间和速度，再通过驱动液晶显示模块显示出计算所得的待测物的长度。

2 基本原理

通过发光管与接收管，物体运动时能够有效地挡住光电二极管接收光，物体须是匀速运动才能用单片机算出准确的速度，已知距离的发光——接收光系统正常接收到光时输出高电平，测量之前发光二极管正常发光，光电二极管接收光，此时发光接收模块一直输出高电平，单片机还未计时。测量时，物体发光——接收系统开始挡光，单片机开始计时挡光的时间，单片机通过定时计算待测物经过两接收系统的时间差和一只两个系统的距离算出物体的速度，再通过定时计算待测物经过其中一个接收系统的挡光时间，算出待测物的长度。单片机定时计算物体经过接收系统的时间和速度，驱动液晶显示模块显示出计算所得的待测物的长

度。图1所示为原理框图。

图1整个测长系统的原理框图

2光电发光——接收模块实现电路图

此模块包括稳压模块和两部分的发光——接收模块。稳压模块电路如图2所示。

图2 稳压模块电路

电路由最基本的发光二极管和红外二极管构成，其中通过对三极管反向偏置

的方式实现对电流的放大以提高接收系统的灵敏度。由于可见光干扰非常严重，

所以二极管采用红外发光管和红外接收二极管。电路图如下，其中通过三极管的发射机输出的信号输入到单片机的接收定时接口。发光电路图如图3所示。

图3 发光电路图

接收光电路图如图4所示。

图4 接受光电路图

3 软件设计

如图4中在BJT的发射极将电平信号送入单片机，单片机硬件电路和液晶显示模块的驱动电路如下图5所示。

图5 单片机硬件电路和液晶显示模块的驱动电路

3 实现本方案所需的基本器件

1) 80C51单片机及晶体振动器等相关器件1个

2) 1602液晶显示管1个

3) 5v稳压电源及接地模块1个

4) 1k电阻1个，4.7k电阻一个，10k电阻9个，最大值为10k左右的滑动变阻器一个

5) NPN型三极管1个

6) 红外发光二极管和红外光电二极管

4 心得体会

5 参考文献

6 附录

6.1 电板焊接

图6 焊接面

图7 电路面6.2 源代码

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar code table[]={"the length is"};

sbit lcden=P3^0;

sbit lcdrs=P3^6;

sbit lcdrw=P3^7;

sbit d1=P3^2;

sbit d2=P2^7;

sbit d3=P2^6;

uchar num,th0,tl0;

uint t0,t1,t2,t3,t4;

void display(uint t4);

void delay(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--)

;

}

void write_com(uchar com) {

lcdrs=0;

P2=com;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

void write_data(uchar date) {

lcdrs=1;

P2=date;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

void init()

{

lcden=0;

lcdrw=0;

t1=0;

t2=0;

t3=0;

t0=0;

t4=0;

write_com(0x38);

write_com(0x0e);

write_com(0x06);

write_com(0x01);

write_com(0x80);

EA=1;

EX0=1;

EX1=1;

ET0=1;

IT0=1;

TMOD=0x01;

TH0=(65536-1000)/256; TL0=(65536-1000)%256; TR0=1;

IP=0x01;

}

void main()

{

init();

for(num=0;num<13;num++) {

write_data(table[num]); delay(1);

}

while(1);

}

void exter0() interrupt 0 {

t1=t0/10;

while(!d1)

{

for(th0=1000;th0>0;th0--); t3++;

t2=t3*20;

}

t4=8*t2/t1;

display(t4);

}

void timer0() interrupt 1 {

TH0=(65536-1000)/256;

TL0=(65536-1000)%256;

t0++;

}

void display(uint t4)

{ uint qian,bai,shi,ge;

qian=t4/1000;

bai=t4%1000/100;

shi=t4%100/10;

ge=t4%10;

write_com(0x80+0x40); write_data(0x30+qian);

write_com(0x80+0x41);

write_data(0x30+bai);

write_com(0x80+0x42);

write_data(0x2e);

write_com(0x80+0x43); write_data(0x30+shi);

write_com(0x80+0x44);

write_data(0x30+ge);

write_com(0x80+0x45); write_data('c');

write_com(0x80+0x46);

write_data('m');

}