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摘要光电编码器是高精度位置控制系统常用的一种位移检测传感器。
在位置控制系统中，由于电机既可能正转，也可能反转，所以要对与其相连的编码器输出的脉冲进行计数，要求相应的计数器既能实现加计数，又能实现减计数，即进行可逆计数。
其计数的方法有多种，包括纯粹的软件计数和硬件计数。
文中分别对这两种常用的计数方法进行了分析，对其优缺点进行了对比，最后提出了一种新的计数方法，利用80C51单片机内部的计数器实现对光电编码器输出脉冲的加减可逆计数，既节省了硬件资源，又能得到较高的计数频率。
本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，光电编码器和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机的光电编码器测速器。
该系统有两个控制按键，分别用于控制每秒的转速和每分钟的转速，并将速度用1602液晶显示出来。
该测速器测速精准，具有实时检测的功能，操作简单。
关键词：光电编码器，51单片机，C语言，1602液晶目录一、设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)二、方案总体设计 (4)2.1 方案一 (4)2.2 方案二 (4)2.3 系统采用方案 (4)三、硬件设计 (6)3.1 单片机最小系统 (6)3.2 液晶显示模块 (6)3.3 系统电源 (7)3.4光电编码器电路 (7)3.5 整体电路 (8)四、软件设计 (9)4.1 keil软件介绍 (9)4.2 系统程序流程 (9)五、仿真与实现 (11)5.1 proteus软件介绍 (11)5.2 仿真过程 (11)5.3 实物制作与调试 (12)5.4 使用说明 (13)六、总结 (14)6.1 设计总结 (14)6.2 经验总结 (14)七、参考文献 (15)一、设计任务与要求1.1 设计任务1).对更多小器件的了解2).巩固51单片机和C语言的知识，熟悉单片机和C语言的实际操作运用3).掌握仿真软件的运用和原理图的绘制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉调试方法和技巧，提高解决实际问题的能力6).熟悉设计报告的编写过程1.2 设计要求1).两个按键控制显示每分钟和每秒钟的功能2).74LS74辅助光电编码器测转向3).光电编码器输出脉冲计数4).1602液晶显示转速二、方案总体设计设计一个基于51单片机的光电编码器测测速。
基于单片机的光电计数器的设计摘要：近年来，随着工业发展和科学技术的创新，光电计数器技术越来越多的被应用到工业生产和生活中。
光电计数器采用光敏元件作为传感器，利用不同光强产生不同电平信号流进一步实现计数的原理，使得光电计数器现在广泛应用于工业生产线的计数。
本论文主要介绍了基于单片机AT89S51的软硬件设计过程，以及实现光电计数的工作原理和理论基础，实现了光电计数器基本的工作要求和性能指标，采用LCD显示技术显示计数结果。
本次光电计数器设计使用PCB板和LCD模块显示，因此电路结构简单清晰、焊接过程简单、电路稳定性好、操作难度小。
关键词：传感器；光电计数器；AT89S51Design based on single chip microcomputer photoelectric counterAbstract: in recent years, along with industrial development and the innovation of science and technology, photoelectric counter technology more and more applied to industrial production and life. Photoelectric counter using photosensitive element as the sensor, the use of different light intensity have different level signal flow to further realize the counting principle, makes the photoelectric counter now counts are widely used in industrial production line. This thesis mainly introduces the hardware and software design process, based on single chip microcomputer AT89S51 and photoelectric counting principle and theoretical basis of implementing the basic job requirements and performance indicators, photoelectric counter use LCD display technology to display the count result. The photoelectric counter design using the PCB and the LCD display module, so the circuit structure is simple and clear, the welding process simple, circuit stability is good, operation difficulty is small.Key words: sensor;Photoelectric counter; AT89S51目录1引言 (1)2任务要求 (2)3方案论证 (2)3.1两种方案的选择 (2)3.2方案的选择 (2)4 系统组成概述 (3)5 硬件系统各部分介绍 (3)5.1光电传感器 (3)5.2 AT89S51单片机 (4)5.2.1 AT89S51系列单片机的主要性能特点 (4)5.2.3 51系列单片机的基本组成 (5)5.2.4外接晶体引脚 (6)5.2.5 控制信号或与其它电源复用引脚 (6)5.3显示器件 (7)6 硬件电路设计 (8)6.1 最小系统 (8)6.1.1 电源电路 (8)6.1.2 复位电路 (8)6.1.3 晶振电路 (9)6.2 单片机控制电路 (10)6.3 显示电路 (10)7 系统软件设计 (11)8 结论 (13)参考文献 (13)致谢............................................................................................................................ 错误!未定义书签。
计控学院College of computer and control engineeringQiqihar 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别电气工程系专业班级电气123班学生姓名宋恺学号2012024073指导教师李艳东提交日期 2015年6月 24日成绩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74 参考文献 (8)1 设计目的及意义设计要求：(1) 实现0~99999范围内计数，能在超出最大值后溢出报警；(2) 通过LED显示数据；(3) 要求使用光电传感器检测；(4) 能在设定值报警，在报警后延时3s自动关闭报警并自动重新计数；可以手动清除报警；(5) 有抗干扰技术，防止背景光或物件抖动时产生误计数；通过本次基于单片机的光电计数器课程设计，使我能够将在课堂上学习到的单片机理论知识与实际应用结合起来，而且能进一步加深对电子电路、电子元器件、印制电路板等知识的认识与理解，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。
单片机与光电传感器的接口设计与光电检测在现代技术领域中，单片机与光电传感器的结合应用已经得到了广泛的应用。
光电传感器是一种通过光电效应来检测物体的传感器，而单片机则是一种集成电路，能够通过程序控制来实现各种功能。
本文将探讨单片机与光电传感器的接口设计以及在光电检测方面的应用。
首先，单片机与光电传感器之间的接口设计至关重要。
在设计接口时，首先需要考虑的是单片机与光电传感器之间的通信方式。
常见的通信方式包括I2C、SPI、UART等，根据具体应用需求选择合适的通信方式。
其次，需要考虑的是电压等电气特性的匹配，确保信号能够稳定可靠地传输。
另外，还需要考虑外部电路的设计，包括滤波器、隔离电路等，以保证信号质量。
最后，在软件设计方面，需要编写相应的驱动程序，实现单片机与光电传感器的数据交互。
在光电检测方面，单片机与光电传感器能够实现多种功能。
例如，可以通过光电传感器检测物体的位置、颜色等信息，并将数据传输给单片机进行处理。
在工业自动化领域，光电传感器可以用于物体的计数、检测以及定位等功能。
此外，在智能家居领域，光电传感器也能够实现对环境光线、人体接近等信息的检测，从而实现智能控制。
总的来说，单片机与光电传感器的接口设计与光电检测应用能够为电子产品的研发提供更多可能性。
通过合理的接口设计，能够实现单片机与光电传感器之间的高效通信，从而实现更多功能。
在光电检测方面，通过单片机与光电传感器的协同工作，能够实现对物体信息的准确检测和处理，为各种应用场景提供更多选择。
综上所述，单片机与光电传感器的接口设计与光电检测应用有着广阔的发展前景。
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，相信单片机与光电传感器的结合将在未来发挥更加重要的作用，为人们的生活带来更多便利与智能。
0 引言马吕斯定律用于验证光的横波性，是偏振光学中的重要内容。
实验室中，激光通过起偏器后获得线偏振光，再经过检偏器；通过调节检偏器的角度，可以得到对应角度的光强。
一般利用硅光电池配合检流计法验证马吕斯定律。
但现有装置在进行马吕斯验证实验时有一定的局限性：（1）需要手动调节检偏器，在调节检偏器角度时有一定的误差；（2）硅光电池和检流计测量时精度有限；（3）需要在暗光条件下进行。
近年来，研究人员对该传统装置进行了各种改进。
尹真等人利用CCD 及相关软件直接测量/显示光强[1]；王建中等人利用PASCO 传感器和数据采集卡实现了相对光强和检偏器旋转角度的自动完成[2-3]；蔡建乐等人利用光强分布测试仪实现了极小角度变化时对应的光强测量[4]；杨胡江等人利用的Android 手机光强传感器和Arduino uno 单片机、步进电机等，提高了测量效率[5]；喻秋山等人利用双PIN 光电二极管和STM32F103微处理器实现了光强数据的采集、处理和输出[6]。
本文对传统的实验系统进行改进，采用光敏电阻和STC-89C516RD51单片机，同时利用28BYJ-48步进电机和同步带，开发了基于光敏电阻和STC89C516RD51单片机的“马吕斯定律验证”自动测量系统。
该系统实现了检偏器的小角度自动定向旋转，以及数据的测量和显示，提高了实验操作的效率和测量数据的准确性。
1 马吕斯定律光的偏振是指光的振动方向在传播方向上的不对称现象。
如图1所示，利用偏振片P a （起偏器）将激光调制为线偏振光，当线偏振光再次透过作为理想检偏器的偏振片P b 时：（1）如果检偏器与起偏器透光轴互相平行，透过的偏振光光强不变；（2）当二者透光轴相互垂直时，透射光完全不能通过，光强为零；（3）一般情况下，两个平行放置的偏振片的透光轴互成θ角，透射光强和θ有关。
假设入射到检偏器上的光强为I 0，则透射出来的光强为 I=I 0×cos 2θ实验室中，马吕斯实验装置如图2所示。
基于单片机的光电编码器位置检测系统设计代杰;樊瑜瑾;张学丽;孙宏德【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(19)1【摘要】In order to real time monitoring of the running state of mechanical equipment, a photoelectric encoder position measuring system based on single-chip is designed. To achive highest counting resolution and faster counting speed, the system use AVR single-chip to accomplish the phase detection and quadruple frequency in the front-end circuit, use the 16-bit counter T2 of MCS - 52 single-chip to count. Meanwhile, the position data is being sent to the upper PC through the serial port of MCS-52 single-chip. Use VB6.0 software to devise the monitoring interface that can dynamically display the position data of encoder. The design is very simple, and has high measuring accuracy, fast speed, which achieve150KHz, and is suitable for the situation of position and angle measurment.%为了实现对机床设备运行状态的实时监测,设计了一种基于单片机的光电编码器位置检测系统;系统采用高性能的AVR单片机对编码器的两相位置信号进行鉴相及四倍频处理,然后通过MCS-52单片机的T2计数器进行硬件计数,同时使用MCS-52单片机的串行端口将位置数据传送至上位PC机中;采用VB6.0软件设计上位机的监控界面,实时动态显示各种编码器的位置数据;试运行结果表明,该设计不仪电路简单,且计数精度高、响应速度快,达到150kHz,适用于各种位置及角度检测场合.【总页数】3页(P17-19)【作者】代杰;樊瑜瑾;张学丽;孙宏德【作者单位】昆明理工大学,机电工程学院,云南,昆明,650093;昆明理工大学,机电工程学院,云南,昆明,650093;云南科技信息职业学院,云南,昆明,650224;昆明昆开专用数控设备有限责任公司,云南,昆明,650106【正文语种】中文【中图分类】TP274【相关文献】1.位置检测装置--光电编码器 [J], 付旭东;付瀛;徐冰2.基于AVR单片机的光电编码器定长系统设计 [J], 陈立兵;樊瑜瑾;代杰;郭波江;孙宏德3.一种光电编码器位置检测系统研究与应用 [J], 李红果4.基于单片机的引俄雷达光电编码器试验检测平台设计 [J], 柳颖5.基于SOC单片机的高集成度光电编码器电路设计 [J], 黎梦泽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
“光电检测技术”课程的教学研究与实践摘要：“光电检测技术”是光信息科学与技术专业的一门重要专业课，它所包含的内容多，涉及的知识面广，对培养学生综合运用专业知识及创新能力起着非常重要的作用。
本文根据“光电检测技术”课程教学中存在的问题，对教学内容、教学方法、和教学手段等方面提出了一些改革思路，并进行了实践教学研究。
实践表明，通过精心组织教学内容, 积极开展启发式教学, 并将课堂教学、实验教学与实践创新活动紧密联系起来, 不仅可以激发学生的学习的学习兴趣，而且有利于对学生综合运用专业知识和创新能力的培养，可以取得较好的教学效果。
关键词：光电检测技术教学研究教学实践教学改革中图分类号: o43 文献标识码：a 文章编号：1674-098x(2011)12(c)-0000-000 引言当今时代是信息化的时代,光电技术就是随信息技术发展起来的一门高度知识集中的新学科，它将光学、微电子学、精密机械、计算机科学及其它相关技术交叉融合构成一门综合性高新技术，在国民经济、国防和科学研究等各个方面有着广泛的应用，成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱。
光电检测技术是光电技术中最主要、最核心的部分，它是专门用光电的方法进行各种检测、变换、处理的原理和方法的技术，具有非接触、高精度、高速度等特点，是现代检测技术最重要的手段和方法之一，是光信息科学与技术专业的一门非常重要的专业必修课，对于衔接学生以前所学的光学、激光技术和模拟数字电路技术、单片机技术等课程内容, 拓展光电类专业知识的交叉综合应用具有举足轻重的意义[1]。
学习和掌握这门课程对于提高学生素质和培养分析能力、创新能力都有重要意义。
对于地位如此重要专业课,需要在教学内容、教学方法和教学手段等方面进行探索改革, 以期进一步提高教学效果, 培养学生的创新能力,满足日益增长的光电一体化复合型人才需要[2]。
本文根据自己的教学实践和他人的研究成果，对“光电检测技术”课程的教学进行了积极的探索。
目录1.前言 12 光电计数器的系统设计 12.1 系统硬件设计 12.1.1方案选择 12.1.2仪器各部分组成 22.2 系统软件设计 33 设计原理 53.1转速计算及误差分析 53.2转速测量 63.2.1门控方式计数 63.2.2中断方式计数 73.3串行显示接口 74 软件程序的设计 84.1 1s定时 84.2 T1计数程序 84.3 频率数据采集 94.4 进制转换 104.5 数码显示 135 软件设计总体程序 156 总程序调试 217 心得体会 21参考文献 221.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。
基于单片机技术的光电检测研究
摘要：随着光学技术、微电子技术、激光技术、材料技术和半导体技术的快速发展，光电技术的发展在此基础上得到了极大的推动，使得光电技术得到了人们的广泛关注和认可。
特别是在军事上得到了很好的应用。
比如反激光制导武器系统和激光雷达都是利用光电技术。
同时，在一些特殊行业，例如在零件检测、精密制造、精密测量、光纤通信等生产技术中，对光电技术的应用有很大程度的依赖。
并且由于光电技术的应用，他们的工作效率大大提高。
然而，在目前的发展形势下，当前的光电技术仍然是一项相对前沿的技术。
现有的一些光电产品原理非常复杂，对生产加工工艺要求非常严格，所以光电技术的成本一直比较高，普通消费水平的用户无法接受。
关键词：光电检测；单片机；脉冲信号；多路控制；
在当前经济发展形势下，光电检测技术已经广泛应用于精密制造和高技术武器行业。
提出了一种基于单片机技术的激光检测方法。
主要采用单片机对激光脉冲信号进行调制和控制。
在此基础上，结合单片机和光电检测的相关技术，设计了一种检测电路，实现了利用激光携带信号进行多通道控制的方法和途径。
一、基本的原理
光电控制系统的基本原理是利用光电检测技术和单片机技术的结合。
在该系统中，电源由单片机控制，从而形成一系列有序的功率脉冲(输入用户的基本信息)，用于控制半导体激光器，从而发射一系列携带用户信息的激光脉冲波(信号波)。
在光电系统的检测下，信号波被转换成电脉冲波(此时电脉冲波信号微弱，受外界因素干扰，不能直接施加此时的信号)。
然后，前置放大器电路放大电脉冲波并去除噪声，此时的信号可以通过单片机的驱动来使用、解码和鉴别。
通过这些过程，单片机可以产生启动控制设备的信号。
二、单片机和光电检测
1.单片机。
单片机是集成电路芯片。
在使用超大规模集成电路(VLSI)技术的
基础上，将CPU、RAM、ROM等具有数据处理能力的功能集中在一个微型硅片上，
形成一个小规模但功能齐全的微型计算机系统。
目前，单片机技术已经广泛应用
于工业控制和自动化控制领域。
在智能仪器、通信设备、导航系统等领域。
，各
种产品都会在使用单片机的基础上得到升级产品的功能。
2.光电检测。
光电检测技术是一项重要的光电信息技术，主要基于激光、红
外线、光纤等器件。
光电探测器对被测物体进行光照射后，接收光辐射并将其转
换成电信号，通过输入电路、放大、滤波等过程获得有效信息，再通过A/D转换
接口输入计算机运算过程，最终显示出相关的待测物理参数。
光电检测技术包括
光电转换技术、光学信息采集技术、光电处理技术等。
它在检测各种数据量的过
程中具有以下特点:(1)精度高。
在众多测量技术中，光电检测技术是最精确的技
术之一。
比如用激光干涉法检测长度，可以获得0.05um/m的精度；利用激光测
距法，地球与其他行星的距离可以精确到1m。
(2)速度快。
光电检测技术利用光
作为检测介质，光是一种快速运动的物质，所以利用光进行检测的速度是最快的。
(3)非接触测量。
当光与被检测物体接触时，没有摩擦力，因此可以进行动态测
量过程，其非接触测量已经成为众多检测方法中最高效的一种。
三、关键的技术
1.编码技术/激光调制技术。
激光调制一般是调制激光的频率或振幅。
该方
法采用的技术是将编码技术与激光调制技术相结合进行综合编译。
这里选用A
T89C51作为控制模块，应用广泛，具有稳定性好、性价比高等突出优点。
因此，
它成为该系统中单片机的首选。
具体的编码调制过程如下:首先在单片机中设置。
当检测到一组二进制码时，通电40 μ s，如果为“0”，断电40μs，然后规定
当检测到这组二进制码时，循环执行。
这样，这个电脉冲就形成了周期脉冲。
当
用户输入的数字为1998时，其二进制代码为11111001110。
然后单片机控制发出
如图1所示的脉冲信号定时控制信号。
考虑到接收端也使用单片机，还有一个通
信协议。
这样的话，一般都是低水平的。
发射时，先发射四组10μs信号。
直到
这个信号被发送，控制信号才会被发送。
图1脉冲信号时序
1.
光电检测设备的选择。
目前光电检测技术中常用的一些光电检测器件有光电
倍增管、雪崩二极管、光电二极管、光电晶体管、PIN二极管、光敏电阻、光敏
电池和CCD阵列等。
光电二极管是最理想的选择，其光谱响应范围可以满足该系
统的需要。
它具有线性度好、施加电压小、暗电流小、体积小、最稳定、价格低、输出电流和光敏面积小等优点。
因此，选择光电二极管作为该系统的光电检测装置，连接检测电器时应注意光电二极管在反向偏置状态下的正常工作。
3.检测电路的频率特性分析。
当给定输入光照度时要在负载上取到最大功率
输出时,要求满足RL=Rb和g<
4.噪声处理及前置放大电路设计。
光电检测电路的关键部分在于前置放大电
路的设计和噪声处理。
实际光电检测电路中存在各种外部干扰和内部噪声。
外部
干扰包括随机波动和额外的光调制、光传输介质的末端流动和背景波动杂散光的
入射，以及检测电路遭受的电磁干扰。
这些干扰可以通过稳定辐射源、去除杂散
光和选择偏振器来解决。
内部噪声主要由检测电路中的一些半导体器件引起。
这
些噪声主要是热噪声的形式，可以通过电容耦合消除。
因此，为了减少外部干扰，采用单片机控制半导体激光器，产生有序的激光脉冲信号，大大降低了外部干扰
对系统的影响。
为了降低内部热噪声的影响并提高放大器输出端的信噪比，选择
了无噪声偏置放大器电路，如图2所示。
图2前置放大电路
应选择C2的大小，以使其电抗在最低工作效率下小于铷，从而使镭和铷产
生的热噪声可以通过C2旁路接地。
这样，只有Rd产生少量噪声。
为了便于计算
和确定电阻和电容元件的一些具体参数，对该电路进行了微变量等效分析。
一般
等效处理是指各种器件等效为相同形式的均方值(或有效值)电流源。
5.信号的判断和处理以及控制信号的产生。
这部分信号经过放大整形后送到
单片机进行处理，单片机产生控制信号，可以实现不同器件的同步控制。
为了测
试该技术的可行性，我们设计开发了一种性能稳定、操作方便的激光密码报警系统。
实践证明，这种方法是非常可行的。
总之，该系统具有原理简单、系统稳定、价格低廉、操作简单等优点，被更
多的用户所接受。
如果对接收部分进行改造，安装光电轴或镜头，增加接收面积，就可以在近中范围内进行灵活快速的通信和控制。
它智能化程度高，在单片机中
通过改变程序可以执行更多的其他控制，具有很大的发展前景。
参考文献：
[1]胡玲.单片机技术的光电检测研究.2019.
[2]朱道平.浅谈基于单片机技术的光电检测研究.2020.。
