光电计数器的设计

景德镇陶瓷学院

电子电路CAD课程设计课题名称光敏计数器

所在院系机电学院

班级 13自动化2班

学号 0210

姓名董儒诚

指导老师刘蜀阳

时间 2015年12月30日

光敏计数器

设计一种自动计数的装置。在学习了脉冲数字电路的基础上，利用光线的通断来统计数目的光控计数器。其主要系统组成为：光电转换模块、整形模块、时序控制模块、计数译码模块和显示模块，通过对光电的转换，由时序逻辑电路控制，达到自动计数的功能

前言 (1)

第一章设计要求 (2)

基本要求 (2)

提高要求 (2)

第二章系统组成及方案设计 (3)

系统组成 (3)

方案一 (3)

方案二 (4)

方案比较与选择 (4)

第三章单元电路的工作原理 (5)

光电转换电路 (5)

计数电路 (5)

报警电路 (7)

电路仿真 (9)

第四章组装及测试结果与分析 (10)

焊接是特别要注意的几点： (10)

测试 (10)

结果 (11)

第五章总结 (12)

附录一元件清单 (13)

附录二总电路图 (14)

参考文献 (15)

前言

21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感器是获取信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。基于光电效应的传感器，光电式传感器在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而光电式传感器是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电计数器的设计是一种比较初级的利用光电传感器发出信号脉冲进行计数的一种简单光电系统。

光电计数器可完成小型的计数功能，可应用于小教室和小餐厅等小容量的场所，进行相应的计数功能，具有很大的实用价值。工业生产中常常需要自动统计产品的数量，计数器在这里有其用武之地。数字式电子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。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的，通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种。本次设计的光电计数器为非接触式计数器中的一种。

在该光电计数器中，计数的过程其实是获取脉冲源的过程，首先遮挡物遮挡光电传感器产生一下降沿，拿掉遮挡物产生一个上升沿，使计数器得到一个脉冲进行计数。之后计数器输出一个信号输入到译码器中，由译码器控制数码管的显示，数码管最大显示99。计数范围为一百，可以预设计数数目，当计数达到设定后，停止计数并报警，可手动解除报警。

整个电路的设计先借助于仿真软件proteus仿真，得到了预期的结果，而后依据仿真图在实验室焊接、调试，实现了预定的功能。

第一章设计要求

基本要求

利用发光二极管和光敏三极管作为光电计数器的传感器进行计数，用数码管显示计数值，当数码管显示值与设定值相同时报警，此外计数器停止计数，手动清除报警后可重新工作。

提高要求

l)发光器件和光接收器之间的距离大于lM(提示：生于距离较远；需要增大发光二极管的电流，这种情况下只能采用脉冲供电方法，此时有物体和无物体其输出频率会产生变化

2)有抗干扰技术，防止背景光和瓶子抖动产生计数误差

3)每计数100，用灯闪烁2S指示一下

第二章系统组成及方案设计

根据设计要求，方案的设计与制作过程都分为三个部分：产生脉冲源、两位十进制计数、报警。

系统组成

本电路设计的系统框图如图所示。

图系统设计原理框图

方案一

第一部分：产生脉冲源。根据设计要求利用发光二极管和光敏三极管产生光电转换信号，并经过555单稳电路输出稳定的脉冲源。

第二部分：两位十进制计数。利用CD4518芯片进行串行计数，将设计的低位输出的4Q接高位的使能端，使得CD4518芯片的两位十进制输出端位有高低之分，再用CD4511芯片译码，将译码结果输出给共阴数码管。同时通过CD4511芯片的LE锁存控制端，使译码器的输出在99的时候停止。而用CD4518芯片的1引脚CK端进行清零操作。

第三部分：报警，使用NE555芯片多稳震荡电路。将NE555芯片的4引脚当做电路的开启端，当4为高时，芯片开始工作，此时NE555与外围电路构成多谐振荡，实现发光LED的闪烁，蜂鸣器报警的作用。

方案二

第一部分：产生脉冲源。询问老师并查阅资料后，发现光电转换电路产生的下降、上升沿比较稳定，所以在这个方案中直接采用光电转换电路产生脉冲源。

第二部分：两位十进制计数。在这个方案中，使用74LS160进行编码，并通过他的引脚1实现清零的操作，引脚10实现锁存功能。再经过74LS47译码给共阳数码管，实现从00—99的计数。

第三部分：报警功能。这部分电路与方案一的设计相同。通过NE555芯片与外围电路构成多谐振荡，实现发光LED的闪烁，蜂鸣器报警的作用。

方案比较与选择

方案一虽然比方案二实现起来更稳定一些，但这这是一个小实验，使用方案一会使简单问题复杂化，有些部分不需要也可以达到实验效果，而且方案二也比方案一更经济实用，总体来讲方案二比方案一的元器件少一些，焊起电路来会更方便一些，分析实验时也会更有效简洁，更主要的是在学科设计中接触74LS160芯片比较多，对其功能比较了解，所以最后决定用方案二来完成实际电路。

第三章单元电路的工作原理

光电转换电路

发光器件（例如LED）的输出光强于与通过其工作电流成正比，发光侧与接收侧的距离越大时，要求输出光强也越强，即要求工作电流越大。一般LED的工作电流约为10—50mA，因此为了提高传送距离，必须提高LED的工作电流。无遮挡物挡光时，输出一个高电平，产生一个上升沿；有遮挡物挡光时，输出一个低电平，产生一个下降沿。根据此原理可向计数电路输送其所需脉冲。

图光电转换电路

发光二极管的正常工作压降大约是，电流大约是20mA，从而可以估算出限流电阻大约是200Ω，光敏三极管在无光照射下，电阻可达数兆欧姆，有足够的光照时，电阻降到几千欧姆，因此其分压电阻可以取几十到几百千欧，具体需根据实际情况调整，这里采用了典型值33kΩ。

计数电路

计数电路主要采用计数器统计信号采集电路输出的脉冲个数，实现对物件计数的功能。为了使电路简单化，减少其它器件的使用，通过查看各种计数器芯片的技术手册，选取74LS160为该电路计数元件。下图所示为计数电路：

图两位十进制计数电路

设计要求是两位的十进制计数器，根据74ls160的功能图可知，将芯片的进位端连接高位芯片的P、T端，使其只有在低位芯片计到9，Co端输出高电平时才在下个脉冲来到时计一个在十位的数。当芯片的CR非端、LD非端，即引脚1、引脚9为高电平时，引脚10由高电平变为低电平，则电路将会处于保持状态。根据电路知高低位芯片的Q3、Q2、Q1、Q0分别为1001时，经过与门与与非门的作用，此时引脚10的电位将会由高电平变为低电平，使电路处于保持状态。而当CR非端低电平时，电路无论何种状态，芯片产生的功能都为异步清零，将输出直接清零。3.2.3 数码显示电路

该电路是实现将计数电路的计数值以直观的数字方式显现出来，只需实现基本要求即可，无特殊要求。

计数电路输出两组BCD码，为了使电路简单，应选用BCD码—七段数码管译码驱动

器，而七段数码管的选择与之配套。译码器无特殊功能要求。这里选用了常用的74LS47共阳数码管驱动器，配套选取共阳八段数码管，但小数点位不用。74LS47为内部有上拉电阻的BCD —七段数码管译码器/驱动器，输出端为低电平有效，可用于

驱动缓冲器或共阳数码管。根据功能表，将LT RIB RBO BI 、、

/即引脚3、4、5接高电平，30~A A 接计数电路的30~D D ，该部分电路简单，只要根据功能表将相应端口连接起来即可完成功能，其中公共端要接电阻，起限流作用，保护共阳数码管不被烧坏。由于数码管相当于并联LED ，因此前面计算的限流电阻计算值仍然适用，但又由于是LED 并联情况，在正常工作时，存在同时数个LED 共同发光的情况，总线中的电流加大，因此应适当减小限流电阻的大小，这里选取100Ω的电阻。

报警电路该电路是为了实现数码管显示值为99时报警，此外计数器停止计数，手动清除报警后可重新工作。当74LS00输出一个输出一个高电位给NE555芯片的4引脚，此信号可用来触发满百报警电路。引脚4为高电位时，触发由NE555与外围电路构成多谐振荡，使其输出一个周期为两秒的高电平，使LED 灯闪烁。

NE555是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 ~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA ，因而其输出可与 TTL 、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

由555定时器和外接元件1R 、2R 、C 构成多谐振荡器，引脚2与引脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过1R 、2R 向C 充电，以及C 通过2R 向放电端

放电，使电路产生振荡。电容C 在32vcc 和3vcc

之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波。输出信号的时

间参数为：

21w w t t T += （1）

C R t w 227.0= （2） C R R t w )(7.0211+= （3）

故

C R R T

)2(7.021+= （4）报警电路中，根据设计的参数闪灯与峰鸣周期：

()s C R R T 2)2(7.05128=+= （5）

考虑其的最佳占空比，将8R 、12R 设置为常用的10k Ω和Ω，再根据计算将电容5C 设为100uF 。

则电路中周期的计算为

()()()

s C R R T 21010027.4107.07.035128=???+=+=-

报警器采用蜂鸣器，只需要采用三极管驱动即可，由于蜂鸣器工作状况与LED 相似，限流电阻7R 取值为100Ω。74LS00输出端为锁定信号，用于锁定计数器，处于锁定状态时，按下复位电路的复位键后，解除报警，计数器重新开始计数。

图报警电路

电路仿真

设计的正确性通过proteus软件仿真进行验证，仿真的结果证实了设计的电路是正确的。当计数到99时，显示器将不会改变，蜂鸣器与二极管在高低电位间，可以实现其功能，只有按复位键后才开始由00重新计数。

第四章组装及测试结果与分析

焊接是特别要注意的几点：

1.共阳数码管的各引脚接到不同的管脚分清，要不然会产生乱码。

2.安装时要求发光管与接收管正对，同时为避免自然光线干扰引起的误计数，可在接收管上套一段黑色圆筒作遮光筒。

3.注意芯片的耐温能力，避免烧坏元器件，可以采用引热的方法。

4.连线过程不能发生短接，不然轻则短路，重则烧坏元器件。

测试

结果

经测试后，电路正常工作，相关功能完全实现：用手通过一次光电门，记数加一；当计数达到预设的数字时，停止计数，LED灯以周期2秒闪烁，同时发出报警声，报警声也以2s为周期鸣响，按下复位键停止报警，电路重新工作。

第五章总结

经过自己与搭档的努力制作和调试，我们的光电计数器终于完成。电路板调试成功，满足了设计要求中的基本要求及大部分提高要求，并且计数显示部分的计数位数具有直接扩展性。从这次课程设计中，学到了很多的专业知识，以及一些宝贵的心得。从找寻参考书这方面来说，别人的答案只能参考，不能照搬。要有独立的见解，善于发现错误，勤于讨论和提问，这样才能改正错误。

专业知识的缺乏成为了整个过程最大的阻力，“书到用时方知少”，此时才知自己专业知识的贫乏。通过不懈的找寻，查资料，对于电路的构造和基本设计有了大概的蓝图, 现经过慢慢的探索和仔细的调试，电路功能得以实现,通过这次设计，巩固了之前学习的数字电路模拟电路的相关知识，并把这些知识运用到实际中。这次设计是理论和实践的相结合，放大了理论和实践之间的差别，问题带来了设计经验，从而为以后的发展添加了资本。

附录二总电路图

附录一元件清单

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，

[2]赵珂，彭嵩.电子技术实践(三).南昌航空工业学院电子信息工程学院电子实验实践中心，

[3]谢自美.电子线路设计.武汉：华中理工大学出版社，2003

[4]周润景，张丽娜.刘映群.PROTEUS入门实用教程.北京:机械工业出版社,2007

[5]陈振官，陈宏威等.光电子电路及制作实例.北京：国防工业出版社,2006

[6]李忠播，袁宏.电子设计与仿真技术.北京:机械工业出版社,2004

[7]黄正谨.综合电子设计与实践.南京:东南大学出版社,2002

51单片机的光电计数器电路设计原理

51单片机的光电计数器电路设计原理 1.前言 21世纪是信息时代，获取信息，处理信息，运用信息。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。传感与检测技术是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它从传感器的基本理论入手，着重讲叙传感器的结构与感测原理，传感器是一个二端口的装置，不同的传感器输入-输出特性不同，同一传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。尤其当被测信号为静态信号时两种状态下，传感器的输入-输出特性完全不同。感测技术在许多新技术、新器件里都有应用，在课程安排上，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量原理及方法。光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。本课题利用AT89C51单片机，探讨一种简易光电计数器的设计思路。 2光电计数器的系统设计 2.1系统硬件设计 2.1.1方案选择由于单片机所具有的特性，它特别适用于各种智能仪器仪表，家电等领域中，可以减少硬件以减轻仪表的重量，便于携带和使用，同时也可能低存本，提高性能价格之比。

光电计数器实验报告

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光电计数器(数电)

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5）学习使用Protel，画出系统的PCB图。 2、发挥部分： 1）计数结果要求实现十位数的动态“零消隐”，即：当计数结果不超过10时，十位数的那个数码管无显示； 2）报告第三部分给出其他设计方案，画出仿真实现的电路图，并与参考方案对比分析。三、课程设计考核平时20%；验收40%；报告40% 摘要 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子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。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光

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数字电路实验计数器的设计

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摘要数字式计数器因为其有使用方便，计数精确，显示直观等优点，被广泛应用于各行业生产线上的物件计数。本论文利用光电二极管接收激光光源发射的光信号，并通过数字计数与显示电路设计了一种光电计数器。当物件从光电二极管与激光器之间通过时会对光束进行遮挡，光电二极管的电压发生变化。该信号经过放大和处理后，经计数电路和LED数码管显示计数的数值。该光电计数器可以将机械或者人工的计数方式转变为电子自动计数，工业实用性很强。关键词:光电二极管，激光器，计数器， LED数码管 Abstract As the digital counter has advantages in convenient using, accurate counting, direct display , it is widely used in industry production line for counting the paper designed a photoelectric counter,the photoelectric receivers sent from the laser,and then through the digital count and display objects cross the middle of the laser ,the beam will be kept out, photoelectric receiver's voltage would have a voltage signal will be amplified and processed, then input it to the count circuit, and then the number can be displayed on the LED digital display photoelectric counter can change mechanical counting or artificial counting into electronic automatic counting, it has strong industrial usability. Key Words:photodiode,,laser,counter,LED digital tube 引言随着自动化技术的高速发展，工业上的生产越来越趋向于自动化。在流水生产线中，自动化的计数装置已经普及。采用自动化计数不仅可以提高生产计数的效率，还可以提高计数的准确性。对于工业生产的现代化具有很大的推进作用。生产自动化、设备数字化、机电一体化不断发展，工业中对光电计数器的需求量也逐渐在增大，因此，设计光电计数器是十分具有现实意义的。光电技术是一门以光电子学为基础，将光学技术、现代微电子技术、精密机械及计算机技术紧密结合，成为获取光信息或借助光提取其他信息的重要手段的课程。光电技术在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用，以此为支撑的光电子产业是当今世界争相发展的支柱产业，是竞争激烈、发展最快的信息技

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光电计数器的设计摘要本系统采用的是以单片机STC89c52为核心的自动计数器。采用反射式光电传感器，将激光发射管与接收管相邻安放，每当物体通过一次，激光就被物体遮挡一次，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，形成计数脉冲，输入至STC89c52单片机的P1口，通过软件控制用LED 加以显示，便可实现对物体的计数统计。本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用LED数码管显示，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活方式的需求。所谓的光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。市场上的光电计数器采用的光电传感器有摄像头、光电管等，采用的光的种类有普通光和激光，可见光和不可见光等。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，光电检测方法具有精度高、应用快、非接触等优点，而可测参数多，光电传感器的结构简单，形式灵活多变因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。【关键词】计数器光电传感器单片机数码管

气垫导轨实验报告

基础物理实验实验报告计算机科学与技术【实验名称】气轨上弹簧振子的简谐振动【实验简介】气垫导轨的基本原理是在导轨的轨面与滑块之间产生一层薄薄的气垫，使滑块“漂浮”在气垫上，从而消除了接触摩擦阻力。虽然仍然存在着空气的粘滞阻力，但由于它极小，可以忽略不计，所以滑块的运动几乎可以视为无摩擦运动。由于滑块作近似的无摩擦运动，再加上气垫导轨与电脑计数器配套使用，时间的测量可以精确到0.01ms（十万分之一秒），这样就使气垫导轨上的实验精度大大提高，相对误差小，重复性好。利用气垫导轨装置可以做很多力学实验，如测量物体的速度，验证牛顿第一定律；测量物体的加速度，验证牛顿第二定律；测量重力加速度；研究动量守恒定律；研究机械能守恒定律；研究简谐振动、阻尼振动等。本实验采用气垫导轨研究弹簧振子的振动。【实验目的】 1. 观察简谐振动现象，测定简谐振动的周期。 2. 求弹簧的倔强系数和有效质量。 3. 观察简谐振动的运动学特征。 4. 验证机械能守恒定律。 1

【实验仪器与用具】气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、U 型挡光片、平板挡光片、数字毫秒计、天平等。【实验内容】 1. 学会利用光电计数器测速度、加速度和周期的使用方法。 2. 调节气垫导轨至水平状态，通过测量任意两点的速度变化，验证气垫导轨是否处于水平状态。 3. 测量弹簧振子的振动周期并考察振动周期和振幅的关系。滑块的振幅 A 分别取 10.0, 20.0, 30.0, 40.0cm 时，测量其相应振动周期。分析和讨论实验结果可得出什么结论？（若滑块做简谐振动，应该有怎么样的实验结果？） 4. 研究振动周期和振子质量之间的关系。在滑块上加骑码（铁片）。对一个确定的振幅（如取A=40.0cm）每增加一个骑码测量一组 T。(骑码不能加太多，以阻尼不明显为限。) 作 T2-m 的图，如果 T 与 m 的关系式为T2= 42m1+m0，则 T2-m 的图应为一条直线，其斜率为，截距为。 k 用最小二乘法做直线拟合，求出 k 和 m0。 5. 研究速度和位移的关系。在滑块上装上 U 型挡光片，可测量速度。作 v2-x2 的图，看改图是否为一条直线，并进行直线拟合，看斜率是否为，截距是否为，其中，T 可测出。 6. 研究振动系统的机械能是否守恒。固定振幅（如取 A=40.0cm），测出不同 x 处的滑块速度，由此算出振动过程中经过每一个 x 处的动能和势能，并对各 x 处的机械能进行比较，得出结论。 7. 改变弹簧振子的振幅 A，测相应的V max，由V max2A2关系求 k，与实验内容 4 的结果进行比较。 8. 固定振幅（如取 A=40.0cm），测0、A4、A2、34A处的加速度。【数据处理】 1. 实验仪器的调试多次测量滑块从左到右和从又到左做运动经过两个光电门的速度差并多次调平，最终将经过两个光电门的速度差控制在了 0.5% 以内。 2

光电计数器

光电计数器的设计摘要： 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应，即在光照射下，能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应，即在光线照射下，能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应，即在光线作用下，物体内产生电动势的现象，此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后，电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近，包括红外波长和紫外波长。数字式电子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。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。采用光电传感器制作的光电式电子计数器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。关键词：计数光电传感器单片机设计内容与要求： 1、发光器件和接收器件之间的距离大于一米； 2、有抗干扰技术，防止由于抖动产生的误计数； 3、每计数100，用等闪烁2s指示一下； 4、LED数码显示计数器。

目录第1章引言 (2) 第2章光电计数器的系统设计 (3) 2.1系统硬件设计 (3) 2.1.1各组成模块 (4) 2.1.2主要芯片元器件引脚图及功能介绍 (7) 2.2系统软件设计 (9) 第3章设计原理 (10) 3.1计数测量 (10) 3.2 中断方式计数 (11) 第4章软件程序的设计 (11) 4.1 时间控制设置 (11) 4.2 10ms定时设置 (12) 4.3 中断闪烁2S (12) 4.4 总程序调试 (12) 第一章引言传感与检测技术是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它从传感器的基本理论入手，着重讲叙传感器的结构与感测原理，传感器是一个二端口的装置，不同的传感器输入-输出特性不同，同一传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。尤其当被测信号为静态信号时两种状态下，传感器的输入-输出特性完全不同。感测技术在许多新技术、新器件里都有应用，在课程安排上，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量原理及方法。自动化的计数提高了工业生产上的效率以及准确性，计数的自动化和智能化最终能加速实现现代化的工业。随着生产自动化、设备数字化和机电一体化的发展,对光电计数器的需求日益增多。光电计数器设计一方面是为了巩固课本所学知识，完成知识迁移，另一方面加强动手能

学士学位论文—-基于单片机的光电计数器电气工程课程设计报告

计控学院 College of computer and control engineering Xxx university 电气工程课程设计报告题目：基于单片机的光电计数器系另寸电气工程系专业班级______ 电气XXX班_____ 学生姓名________ XX ________ 学号XXXX 指导教师XX ___________ 提交日期2015年6月24日成绩___________________________

电气工程课程设计报告摘要光电计数器是利用光电元件制成的自动计数装置。其工作原理是从光源发出的一束平行光照射在光电元件（如光电管、光敏电阻等）上，每当这束光被遮挡一次时，光电元件的工作状态就改变一次，通过放大器可使计数器记下被遮挡的次数。光电计数器的应用范围非常广泛，常用于记录成品数量，例如绕线机线圈匝数的检测、点钞机纸币张数的检测、复印机纸张数量的检测，或展览会参观者人数。光电计数器与机械计数器相比，具有可靠性高、体积小、技术频率高、能和计算机链接实现自动控制等优点。本文即介绍基于MCS-51单片机的光电技术器。关键词：单片机；光电计数器；数码显示；自动报警

齐齐哈尔大学计控学院电气工程系课程设计报告目录 1设计目的及意义 (1) 2设计内容 (1) 2.1系统整体设计 (1) 2.1.1 实验方案 (1) 2.1.2光电计数器结构框图 (2) 图1光电计数器结构框图 (2) 2.2系统硬件设计 (2) 2.2.1 稳压直流电源电路 (2) 2.2.2发射接收电路 (3) 2.2.3显示电路 (3) 2.2.4报警电路 (4) 2.2.5硬件系统 (4) 2.3系统软件设计 (6) 3结论7 4参考文献 (8)

光电计数器的设计

景德镇陶瓷学院电子电路CAD课程设计课题名称光敏计数器所在院系机电学院班级13自动化2班学号201310320210 姓名董儒诚指导老师刘蜀阳时间2015年12月30日

光敏计数器设计一种自动计数的装置。在学习了脉冲数字电路的基础上，利用光线的通断来统计数目的光控计数器。其主要系统组成为：光电转换模块、整形模块、时序控制模块、计数译码模块和显示模块，通过对光电的转换，由时序逻辑电路控制，达到自动计数的功能目录前言 (1) 第一章设计要求 (2) 1.1 基本要求 (2) 1.2 提高要求 (2)

第二章系统组成及方案设计 (3) 2.1 系统组成 (3) 2.1 方案一 (3) 2.2 方案二 (4) 2.3 方案比较与选择 (5) 第三章单元电路的工作原理 (6) 3.1 光电转换电路 (6) 3.2 计数电路 (6) 3.3 报警电路 (8) 3.4 电路仿真 (10) 第四章组装及测试结果与分析 (10) 4.1 焊接是特别要注意的几点： (10) 4.2 测试 (10) 4.3 结果 (10) 第五章总结 (11) 附录一元件清单 (13) 附录二总电路图 (14) 参考文献 (15)

前言 21世纪是信息时代，是获取信息，处理信息，运用信息的时代。传感器是获取信息并对信息进行必要处理的基础技术，是获取信息和处理加工信息的手段，无法获取信息则无法运用信息。基于光电效应的传感器，光电式传感器在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而光电式传感器是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电计数器的设计是一种比较初级的利用光电传感器发出信号脉冲进行计数的一种简单光电系统。光电计数器可完成小型的计数功能，可应用于小教室和小餐厅等小容量的场所，进行相应的计数功能，具有很大的实用价值。工业生产中常常需要自动统计产品的数量，计数器在这里有其用武之地。数字式电子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。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的，通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种。本次设计的光电计数器为非接触式计数器中的一种。在该光电计数器中，计数的过程其实是获取脉冲源的过程，首先遮挡物遮挡光电传感器产生一下降沿，拿掉遮挡物产生一个上升沿，使计数器得到一个脉冲进行计数。之后计数器输出一个信号输入到译码器中，由译码器控制数码管的显示，数码管最大显示99。计数范围为一百，可以预设计数数目，当计数达到设定后，停止计数并报警，可手动解除报警。整个电路的设计先借助于仿真软件proteus仿真，得到了预期的结果，而后依据仿真图在实验室焊接、调试，实现了预定的功能。 1

红外计数器实验报告

红外计数器设计报告一：任务分析。二：设计方案。三：电路设计。四：焊接与调试。五：实验结果和分析。六：实验感想。参考文献元件件清单

一：任务分析本电路的实验指导思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接受此红外线并将其放大，整流形成高电平信号。当有人或物体挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，运算放大器将输出低电平；当移开物体时，运算放大器输出高电平，同时计数器计数这个上升沿脉冲，并经译码器驱动电路是数码管显示数值。这样就可以统计红外对管物体触发的次数。范围在0~99之间计数。二：设计方案 1.设计原理该计数器系统总体设计方案是用光电感应器实现对触发感应红外信号数量的采集，将信号传送到防干扰的迟滞比较器，共经过两级比较器，传输信号脉冲，通过74LS190计数器进行计数，计数范围是0～99，通过 74LS248七段译码器进行译码，输出信号给LED数码管进行显示。其中，个位计数器的进位标志位接到十位计数器的计数控制端CLK控制十位计数器工作计数，因为74LS190是十进制计数器，计数的结果是BCD码0000～1001，经过译码器数码管后显示的十进制00～99。实验原理是，每当光电传感器接收到信号，信号在通过两级比较器后，就会有一个上升沿信号作为时钟信号，控制计数器工作，同时计数开始，每触发一次到移开形成一个上升沿脉冲，并且只能计数一次。 2.红外对管计数器系统简介

（1）红外计数器系统的组成 1.74LS190 (1)个位计数器时钟脉冲给的是比较器的输出信号，计数器自上电起一直处于初始00状态，每当有物体经过光电对管之间时，计数器的CP 端就接收到上升沿信号，开始计数。进位输出端接到十位计数器的时钟脉冲端，四个输出引脚的信号作为七段译码器的输入信号。 (2)十位计数器时钟脉冲给的是比较器的输出信号，计数器的CP端就接收到上升沿信号时，还不能进行计数，只有当个位的计数溢出时时钟脉冲CLK端有上升沿触发才有效，进行计数。

数字电路实验-光电计数器

课程综合设计课程名称：《数字电路实验》实验名称：《光电计数器》学院：应用科技学院专业：电子信息工程年级：2012级学号：____________ 姓名：____________

设计意义及实现功能: 工厂生产线或某些设备上（如打印机）常装有自动计数器，以便计算产量或为生产过程自动化合计算机管理系统提供数据，计数器种类很多，光电计数器是常见的一种。设计并制作一个光电计数器，要求如下：（1）光源采用聚焦白炽灯，电压为6.3V，自行选择光敏器件。当有光照到光敏器件上时，计数器不计数，当光照有亮突变到暗的一瞬间，产生一个脉冲沿，对这个脉冲沿进行技术，光照由暗突变到亮不计数。 (2) 计数器范围：00～99。用两只LED数码管作显示组件，可显示00～99。（3）定数控制功能：当需要定数时，事先预置一个定数值，显示器同时显示这个定数值。每光照一次，计数器减“1”，当定数值减至:“00”,发出声、光报警。（4）当计数器作“累加”功能时，需先清零。计数器从“00”累加到“99”。当光照次数大于99次时，发出声，光报警。实验原理 CD4511引脚图及功能 CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。器中的字形消隐。其功能介绍如下： BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。 LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。 A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。 CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。 1. CD4511的引脚 CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如3-2所示。各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。左

光电计数器的设计

景德镇陶瓷学院电子电路CAD课程设计课题名称光敏计数器所在院系机电学院班级13自动化2班学号201310320210 姓名董儒诚指导老师刘蜀阳时间2015年12月30日 word . .

第二章系统组成及方案设计 (3) 2.1 系统组成 (3) 2.1 方案一 (3) 2.2 方案二 (4) 2.3 方案比较与选择 (4) 第三章单元电路的工作原理 (5) 3.1 光电转换电路 (5) 3.2 计数电路 (5) 3.3 报警电路 (7) 3.4 电路仿真 (9) 第四章组装及测试结果与分析 (10) 4.1 焊接是特别要注意的几点： (10) 4.2 测试 (10) 4.3 结果 (11) 第五章总结 (12) 附录一元件清单 (13) 附录二总电路图 (14) 参考文献 (15) word . .

NaI(Tl)闪烁谱仪实验报告材料

实验5：NaI(Tl)闪烁谱仪实验目的 1．了解谱仪的工作原理及其使用。 2．学习分析实验测得的137Cs γ谱之谱形。 3．测定谱仪的能量分辨率及线性。容 1．调整谱仪参量，选择并固定最佳工作条件。 2．测量137Cs 、65Zn 、60Co 等标准源之γ能谱，确定谱仪的能量分辨率、刻度能量线性并对137Cs γ谱进行谱形分析。 3．测量未知γ源的能谱，并确定各条γ射线的能量。原理 )1(T NaI 闪烁谱仪由)1(T NaI 闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器（或多道分析器）、定标器等电子学设备组成。图1为)1(T NaI 闪烁谱仪装置的示意图。此种谱仪既能对辐射强度进行测量又可作辐射能量的分析，同时具有对 γ射线探测效率高（比G-M 计数器高几十倍）和分辨时间短的优点，是目前广泛使用的一种辐射探测装置。

当γ射线入射至闪烁体时，发生三种基本相互作用过程，见表1第一行所示：（1）光电效应；（2）康普顿散射；（3）电子对效应。前两种过程中产生电子，后一过程出现正、负电子对。这些次级电子获得动能见表1第二行所示，次级电子将能量消耗在闪烁体中，使闪烁体中原子电离、激发而后产生荧光。光电倍增管的光阴极将收集到的这些光子转换成光电子，光电子再在光电倍增管中倍增，最后经过倍增的电子在管子阳极上收集起来，并通过阳极负载电阻形成电压脉冲信号。γ射线与物质的三种作用所产生的次级电子能量各不相同，因此对于一条单能量的γ射线，闪烁探测器输出的次级电子脉冲幅度仍有一个很宽的分布。分布形状决定于三种相互作用的贡献。表1 γ射线在NaI（Tl）闪烁体中相互作用的基本过程

红外光电计数器实验报告(DOC)

信息与电气工程学院课程设计说明书（2015 /2016 学年第1 学期）课程名称：小型数据设计题目：红外线计数器专业班级：计算机1401 学生姓名：何亚茹赵君王中昆学号：140210122 140210107 140210121 指导教师：生龙设计周数：二周设计成绩： 2016年01月08日

目录 1 程序设计 (1) 2 课程设的主要内容 (1) 2.1设计的要求.............. . (1) 2.2创新方案及原理分析 (1) 2.3方案论证与选择 (2) 2.4软件的设计 (3) 3主要芯片设计 (4) 3.1介绍 (4) 3.2 51 单片机的特点 (5) 3.3数码管 (7) 4系统设计 (8) 4.1单片机最小设计系统 (8) 4.2红外线检测电路 (9) 4.3计数显示部分 (10) 4.4蜂鸣器报警电路 (10) 4.5按键控制电路 (11) 5 红外计数器程序设计 (11) 5.1主程序设计 (11) 5.2子程序设计 (13) 6总结 (15) 7参考文献 (16)

1、程设计目的课利用AT89C51单片机来制作一个手动计数器。通过具体的项目设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制程序的设计等，以便掌握单片机系统设计的总体思路和方法，掌握基于单片机控制的电子产品开发的技术方法,培养个人的创新意识和动手能力。 2、课程设计的主要内容 2.1设计的要求 1.利用AT89C51单片机来制作一个红外线计数器。有物体经过红外对管时计数一次。计数的范围是0~99, 计数满时，又从零开始计数。 2.整个系统有较强的抗干扰能力，具有报警能力。 3.将计数值准确显示出来。 2.2创新方案及原理分析总体电路是由AT89C51单片机系统、红外光电管电路、蜂鸣器报警电路、数码管显示部分、复位电路部分组成，其结构如图2.1所示图 2.1 整体方框图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P0 口将计数信息传送至数码管，数码管显示计数的个数。当电路断电后重新启动计数器时，系统自动复位（上电自动复位），以00开始重新计数。

光电计数器的设计

光电计数器的设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

景德镇陶瓷学院电子电路CAD课程设计课题名称光敏计数器所在院系机电学院班级 13自动化2班学号 0210 姓名董儒诚指导老师刘蜀阳时间 2015年12月30日光敏计数器设计一种自动计数的装置。在学习了脉冲数字电路的基础上，利用光线的通断来统计数目的光控计数器。其主要系统组成为：光电转换模块、整形模块、时序控制模块、计数译码模块和显示模块，通过对光电的转换，由时序逻辑电路控制，达到自动计数的功能

目录前言 (1) 第一章设计要求 (2) 基本要求 (2) 提高要求 (2) 第二章系统组成及方案设计 (3) 系统组成 (3) 方案一 (3) 方案二 (4) 方案比较与选择 (5) 第三章单元电路的工作原理 (6) 光电转换电路 (6) 计数电路 (6) 报警电路 (8) 电路仿真 (9)

第四章组装及测试结果与分析 (10) 焊接是特别要注意的几点： (10) 测试 (10) 结果 (10) 第五章总结 (11) 附录一元件清单 (13) 附录二总电路图 (14) 参考文献 (15)

光电计数器

电子系统课程设计设计报告设计题目：光电计数器小组成员所在学院指导教师年月日

目录前言 (2) 一、设计任务 (2) 二、设计要求及技术指标 (3) 三、设计方案比较 (3) 四、主要元件介绍 (5) 五、电路设计 (10) 六、电路焊接与调试、故障分析与解决 (16) 七、收获与体会 (17) 八、参考文献 (17) 九、附仿真图、元件清单和实物图 (17)

光电计数器指导教师摘要：数字式电子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。数字式电子计数器有多种计数触发方式，它是由实际使用条件和环境决定的。有采用机械方式的接触式触发的，有采用电子传感器的非接触式触发的，光电式传感器是其中之一，它是一种非接触式电子传感器。这种计数器在工厂的生产流水线上作产品统计，有着其他计数器不可取代的优点。该例光电触发式电子计数器只有两位数，但通过级联可以扩展为四位，甚至多位。本文针对光电计数器的设计要求，翻阅了一些资料，基本能实现其所要求的功能。关键词：电子计数器计数触发光电式传感器 Abstract:Digital electronic counter intuitive and counting accurate advantages, has currently in various industries commonly used. Digital electronic counter have multiple counts, it is triggered by the actual conditions of use and environments. Using the contact of mechanical way, have use trigger non-contact electronic sensors, photoelectric sensor trigger is one of these, it is a kind of non-contact electronic sensors. This counter on the factory production lines for product statistics, has the advantages of other counter irreplaceable. This example photoelectric trigger type electronic counter only two digits, but through the cascade can be extended for four, even more. Aiming at the design requirements of photoelectric counter, looked up some material, basic can realize its the required functions. KEY WORDS: electronic counters counting trigger photoelectric sensor 前言在啤酒、汽水和罐头等灌装生产线上，常常需要对随传送带传送到包装处的成品瓶进行自动计数，以便统计产量或为计算机管理系统提供数据。光电计数器是通过红外线发射和接收进行计数，有直射式和反射式两种，通常用于流水线作业工件计数。直射式的发射、接收分体，发生器和接收器分别置于流水线两边，中间没有阻挡时发射器的红外线射到接收器，接收器收到发射来的红外线，经相反处理使之没有信号输出，有工件经过时挡住光路，接收机失去红外线信号的便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。发射式是发射、接收同体，置流水线一边，前面没有工件往下流时，发射器发出的红外线直接射出没有发射，接收器没有接收到反射来的红外线信号没有输出。有工件经过时挡住光电路使发射器发出的红外线信号发射到接收器上，接收器接收到反射来的红外线信号便输出一个脉冲信号到运算累加器进行计数。一、设计任务