基于单片机的光电计数器设计.doc

淮安信息职业技术学院毕业设计论文 19 - 图书馆人数统计系统设计 第一章 绪论 1.1 概述（要提到图书馆人数统计系统） 当今生活是信息时代，是获取信息和处理信息 ，以及信息应用的时代。传感信息与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行一定处理的基础技术，是获取信息和信息加工处理的重要手段之一。 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。该技术在许多新知识里都有应用，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、电量等参数的测量原理及方法。传感器是传感与检测技术的核心部分，传感器是一个多端口的装置，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。尤其当被测信号为动、静两种状态下的信号时，传感器的输入-输出特性完全不同。 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。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而触发的，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。这种计数器在统计公共产所人数、工厂生产流水线上的产品数量，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四位数，但通过级联可以扩展至多位。 1.2光电计数的现状及发展前景 随着科学技术的发展，电子计数器的辅助功能也逐渐增加，现在已经出现了多功能计数器，多功能计数器产品的响应度较高，交直、流电两用、耗能低、价格低、无机械碰撞、无磨损、使用寿命长，既可计数，又可计算。例如在毛衣编织机上运用，除可计数和计算外，还可实现断线报警。通用计数器不仅可测频率、周期还可以测多周期平均、时间间隔、频率比和累计等。频率计数器是专门用于测量高频和低频率的计数器。微波计数器是以通用计数器和频率计数器为主配以测频扩展器而组成的微波频率计，它的测频上限已进入毫米波段，有手动、半自动 、全自动3类，系列化微波计数器是电子计数器发展的一个重要方面。 第二章 系统的设计原理 2.1系统的设计要求 设计一光控电路，放置在图书馆门的内外两侧。当有人通过光电门时，都会触发光控电路，根据光控电路产生触发脉冲的先后顺序令计数器进行加计数或者是减计数，要求计数器的最大计数容量是9999个，并用四个数码管动态显示数字，如果大于预先设计好的人数容量时，报警电路开始就行报警，直到管理员就行相应的处理。 2.2系统的组成与结构 图（2-1） 光电计数器系统结构图 整个光电计数器系统是由光电传感电路、运算放大电路、电压比较电路、AT89S51单片机系统电路、显示计数电路、报警，键盘电路，电源电路八个部分组成的，如图2-1所示。光电传感电路把被计数的物体的变化转换成微弱的电压号，电压信号进行放大以后与基准电压进行比较，大于基准电压时输出高电平，小于基准电压时输出低电平，单片机根据INT0、INT1引脚的电平变化来进行相应的计数，再把计数结果送到数码管显示，当达到设定的报警值时，报警电路发出报警。 2.3主要芯片元器件引脚图及功能介绍 2.3.1硅光电池2CR工作原理 硅光电池是一种利用光生伏特效应直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构如图1-1，核心部分是一个大面积的PN 结，硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多，所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多，N型层是受光层，上面制作有栅状负电极,而且在受光面上还均匀覆盖有抗反射膜,它是一层很薄的天蓝色一氧化硅膜,可以使电池对有效入射光的吸收率达到90%以上并使硅光电池的短路电流增加25%-30%。当光照射在硅光电池的PN结区时，会在半导体中激发出光生电子一空穴对。PN结两边的光生电子一空穴对，在内电场的作用下，属于多数载流子的不能穿越阻挡层，而少数载流子却能穿越阻挡层。结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入p区，使每个区中的光生电子一空穴对分割开来。光生电子在N区的集结使N区带负电，光生电子在p区的集结使P区带正电。P区和N区之间产生光生电动势。当硅光电池接人负载后，光电流从P区经负载流至N区