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1、基于 AVR 单片机的在线式光电计数方法及应用研究指导教师： 学生姓名：专 业：电子信息工程 班 级：班 25 号摘 要在线式光电计数器是基于AVR单片机和光电检测方法研制的计数仪，当有工件通过时光被遮挡住，光电管输出一个脉冲，对此脉冲信号进行计数即为工件数，并对激光光源进行缩束，解决了小工件计数的难点。文中介绍了光电检测技术的背景、发展现状，光电计数技术的研究意义、发展趋势及前景进行了讨论，然后重点阐述了光电计数技术的工作原理，其主要包括：光电信号接收和发送、AVR 单片机和接口系统设计等。本文对AVR单片机AT90S8515进行了介绍，给出了在线试光电计数装置的具体设计方案，进行了原理分析
2、和实验，并对实验结果进行了分析。分析结果表明，此光电自动计数仪具有较高的精度，速度快，实用性强。关键词：AVR单片机 激光传感器 光电测量 自动计数ABSTRACTOn-line type automatic photoelectric counter is developed based on AVR single-chip and photoelectric detection method. When a work piece passes through the light area the light will be blocked by the work piece and the
3、 photoelectric tube will emit a pulse signal, the counting for the passing work piece just is the work piece number. The laser light source is narrowed and collimated, thus solving the difficulty in counting for small work piece.The text introduces the background and the development actuality of the
4、 photoelectric detection method. And it discusses the meaning and trend of photoelectric counter then it highlights the principle of photoelectric counter technique. It contains: transmitting and receiving interface design.The text introduces AT90S8515 of AVR single-chip, put forward embody on-line
5、type automatic photoelectric counter design. Carry through principle analyzing and experiment. Analysis he output of experiment. The experiments show that the instrument has the advantages of precision counting, fast detection speed and strong practicability.Keywords: AVR single-chip，Laser sensor，Ph
6、otoelectric measurement，Automatic countingI目 录第一章 绪 论 .11.1 光电检测技术的发展状况 .21.2 光电技术在在线检测中的应用 .21.3 光电计数器简介 .3第二章 AVR 单片机简介 .42.1 AT90 系列单片简介 .42.2 管脚定义 .52.3 中央处理器 CPU .72.4 单片机的存储器组织 .9第三章 在线式光电计数器设计 .123.1 光电传感器的介绍 .123.2 光电系统设计 .163.3 硬件电路设计 .203.4 软件设计 .24第四章 实验及测量结果 .294.1 光电管的实验测试 .294.2 光电计数器的
7、实验测试 .29结 论 .31致 谢 .32参考文献 .331第一章 绪 论全国工业生产中的废次率约为 2%，按此推算，每年就要造成经济损失 400 亿元。因为，传统的计量测试技术只能对产品进行事后的检测，不具有控制产品质量的功能，所以达不到 100%消灭产品废次率的目标。现代化的生产要求自动控制生产流程、高质量和高效率，随着科学技术的发展和生产的需要，一门新兴的技术在线检测技术应运而生，它为实现 100%消灭产品废次率的目标提供了技术保证条件。在线检测技术是把计量技术同生产工艺、自动控制原理结合起来，对生产过程中的产品实现 100%的检验，并要求在生产过程中始终处于最佳状态。它综合运用了传感
8、技术、计算技术和自动控制原理等。它属于信息技术范畴，包含着信息的采集、传递和处理。在线检测技术的主要作用，能在生产过程中彻底消灭废品，保证产品的质量，降低消耗。由于生产过程是在自动控制和自动调节的情况下进行，既降低了对操作人员技术水平的要求，又减少了停机，从而提高了劳动生产率。另外，在线检测生产自动化程度高，不仅减轻了操作人员的劳动强度和减少了人为的主观差错，并且，还能适应条件比较恶劣的生产场合和工作环境，如高温、有害气体、强磁场等。本设计中的单片机采用 AT90 系列单片机的 AT90S8515，这种AVR 单片机是 ATMEL 公司在 1997 年推出的全新配置精简指令集（RISC ）单片
9、机系列。片内程序存储器采用了 Flash 存储器，可以反复编程修改上千次，便于新品开发和程序的保密，避免了非法的窃取。由于它采用了 Harvard 结构，程序存储器和数据存储器是分开的，可以直接访问全部的程序存储器和数据存储寄存器。文件被双向映射并能被访问，所以速度快，大多数指令仅用一个晶振周期，是一个真正意义上的具有接近 1MIPS/MHz 的高速处理能力单片机 1。对于单片机来说，用高级语言编程是一种标准编程方法。AVR 单片机的开发目的就是在于采用 C 语言编程，它是一门结构化的语言，其特点是效率高和与系统十分接近，功能强大，使程序员可以实现采用少量的结构解决复杂的问题，从而能高效地开发
10、出目标产品。AVR 单片2机采用低功耗、非挥发的 CMOS 工艺。通用 SPI 口和一般的编程器可以对 AVR 单片机的 Flash 存储器进行编程。1.1 光电检测技术的发展状况在 20 世纪 50 年代后期，随着材料技术、半导体技术、激光技术、微电子技术以及光学技术的迅速发展，从而大大地推动了光电技术的发展，使得这一技术得到人们的广泛关注。尤其是在军事中得到了较好的应用，如激光雷达、反激光制导武器系统等都利用到了这一技术。同时在一些特殊的工业行业中，如光纤通信、精密测量、精密制造、零件检查等，其生产技术中对光电技术都有了不同程度地应用。并且这些行业由于用了这一高新技术而使得其效率得到大幅提
11、高。但是，目前的光电技术还属于前沿技术，现存的一些光电产品大多原理比较复杂，而且对生产加工技术要求较为严格，因而造价一直比较高，不能被普通用户接受。因此，本文利用单片机结合光电检测技术而开发设计了这一光电计数设备。该设备原理简单，造价低廉也使他能够被普通用户所接受。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，在轻工自动机上广泛应用。光电传感器的敏感范围远远超过了电感、电容、磁力、超声波传感器的敏感范围。此外，光电传感器的体积很小，而敏感范围很宽，加上机壳有很多样式，几乎可以到处使用。最后，随着技术的不断发展，光电传感器在价钱方面可以同用其他技术制造的传感器竞争。1.2 光电技术在在线检测中的应
