单片机传送带计数器（LED显示）仿真+程序源码+设计报告

ID:328014 · 发表于 2018-7-1 03:58

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2018-7-1 04:02 上传

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摘要
本设计采用89C51单片机作为主控制器，用独立按键设置传送带产品计数目标值，用继电器控制电机的启动，通过超声波模块检测距离变化得到的的计数值通过缓冲器74LS244 送到4位7段LED数码管，以实现对产品的计数显示。当计数值达到预置值时，停止计数且电机停止运转。文中详细论述了传送带产品计数器的设计原理，电路原理图和程序设计方案。

目录

题目1
任务设计1
21 设计目的1
22 设计要求1
三．系统硬件设计1
31 传送带计数器（LED显示）电路原理图1
32 单片机模块1
33 电源模块2
34 LED显示模块2
35 按键模块3
36 超声波模块3
37 电机控制模块3
四．软件系统设计 3
41 C51程序4
仿真即调试13
51 仿真图13
52 PCB图14
53 3D效果图14
六．总结15
七．参考文献15

一．题目

设计题目：传送带计数器（LED显示）

二．任务设计：

2.1 设计目的

传送带产品计数器广泛应用于工业生产中对各种产品的成件计数，确保了计数的准确性，减少了人为计数的误差，提高了生产效率。在工业生产中对产品的成批包装，管理具有很强的实用性，特别是对批量产品的计数有非常重要的意义。

2.2 设计要求

用AT89C51系列单片机作为控制器；采用4位LED进行计数显示；采用超声波传感器计数；用独立按键控制传送带电机的启停和计数，计数到预定值时，传送带停止，按键后传送带继续运行。

系统硬件设计

硬件电路是系统设计的主要组成部分，各个部分硬件电路的组成就是整个系统各个功能模块的组成。

3.1 传送带计数器（LED显示）电路原理图

硬件原理图如下图所示，包括电源模块，显示模块，按键模块，超声波模块和电机控制模块。

3.2 单片机模块（AT89C51）

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。（图3-1）

图3-1

图3-2

3.3 电源模块

电源部分采用5v直流稳压电源，晶振电路提供时钟信号，复位电路使程序计数器清零。

（图3-2）

3.4 LED显示模块

使用4位7段数码管来显示数字，通过74LS244来驱动数码管。

3.5 按键模块

每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的输入状态。软件设计采用查询方式和外部中断相结合的方法来设计，低电平有效。按键直接与89C51的I/O口线相连接，通过读I/O口的电平状态，即可识别出按下的按键。

3.6 超声波模块

通过超声波模块测距计数，距离小于5且信号灯未亮时代表检测到货并计数，大于6且信号灯亮起时代表货物已经过去了，然后在检测到5以下就又会计数。（允许误差和延时）

3.7 电机控制模块

利用三极管放大电流，继电器来控制电机以控制传送带的启停。

软件系统设计

软件设计就是编写能使单片机运行并控制外围电路的程序，然后把程序导入单片机，对单片机进行控制，以完成硬件的功能。利用软件完成了各个按键要实现的功能、控制了继电器的断开和闭合以及显示电路显示结果，最后把所有的子程序揉合到一块就控制了整个系统的运行。

仿真即调试

5.1 仿真图

5.2 PCB图

布线层打印效果

5.3 3D效果图

总结

本设计是关于传送带产品计数器的设计。在设计中，以AT89C51单片机作为主控制器，可以通过独立按键进行预置数，方便灵活，并且可以在4位LED上显示当前计数值，通过按键来控制传送带电机的启动，操作灵活，可以精确的对产品进行计数。由于使用了超声波模块进行测距，所以控制起来很安全，不会发生意外事故。由于采用的是独立按键进行预置数，所以计数范围需要手动设置，这是本设计的一个不足之处，不能够进行大范围计数（手会累），但是对于小批量的产品计数具有很好的实用性。

虽然，在硬件电路设计中我们遇到了很多问题，但通过我们的努力，最终都一一解决了。最困难的我想应该是PCB板的制作和软件编程。PCB板的制作是以前我们没有接触太多的，这次为了能制作出实物图，我们就又认真学了PCB的制作，中间有很多不懂的问题，都通过询问老师同学和反复实践解决了，最后我们终于制作出了很好的板子。如果说硬件电路是躯体的话，那么软件就是血液，软件编程的正确与否，直接导致了硬件电路功能的实现。程序调试过程中，出现了设置过程中数码管不能闪动、出现误计数的现象。这些都通过增大延时解决了。

我们所做的有关传送带计数包装的设计虽然满足了基本的要求，但还存在着一些不足，比如用独立按键进行预置数，每次按键值增加一个数值会耗费大量时间；我们不经过计时再设计，无法保证货物是否到位，而且如果货物之间的间隔不规则，也将会无法控制。另外，我们也没有考虑掉点保护和单片机抗干扰问题。由于能力有限，很多想法就没有体现在设计中。

单片机源程序如下:

#include<reg52.h> //头文件
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit seg_1=P3^4;//定义数码管的位选
sbit seg_2=P3^5;
sbit seg_3=P3^6;
sbit seg_4=P3^7;
sbit TX=P2^5; //超声波传感器的接口
sbit RX=P2^6;
sbit LED=P2^7; //指示灯接口
sbit motor=P1^5; //传送带电机接口
sbit K1=P1^0; //按键接口
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit K5=P1^4;
uchar code SEG_Table[]= {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; //CC共阴
char dis_data_buf[4]= {0,0,0,0};
uchar counter_buf[4]= {0,0,0,0};
long int set_num=0;
unsigned long int counter_num=0;
uchar start_flag=0; //开始标志
uchar set_flag=0;//设定计数值得标志
uchar key_num=0; //按键值
unsigned int time=0; //声波时间
unsigned int S=0; //距离
void Delay_1ms(uint i)//1ms延时
{
uchar x,j;
for(j=0; j<i; j++)
for(x=0; x<=148; x++);
}
//*********************************
//按键扫描程序
//mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
//*********************************
uchar KEY_Scan(uchar mode)
{
static uchar key_up=1;//按键按松开标志
if(mode)key_up=1; //支持连按
if(key_up&&(K1==0||K2==0||K3==0||K4==0||K5==0))
{
//Delay_1ms(10);//去抖动
key_up=0;
if(K1==0)return 1;
else if(K2==0)return 2;
else if(K3==0)return 3;
else if(K4==0)return 4;
else if(K5==0)return 5;
} else if(K1==1&&K2==1&&K3==1&&K4==1&&K5==1)key_up=1;
return 0;// 无按键按下
}
void diplay(uchar *dis_p)
{
static uchar temp_num=0;
static uint flash_time=0;
P0=SEG_Table[*(dis_p+temp_num)]; //查数组得到数码管段吗
switch(temp_num)
{
case 0:
if(set_flag) //如果是设定状态下就闪烁
{
if(flash_time<50)
{
seg_1=0;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
else if(flash_time<100)
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
else
{
flash_time=0;
}
}
else //正常显示千位
{
seg_1=0;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
break;
case 1: //显示百位
if(set_flag)
{
if( flash_time<50)
{
seg_1=1;
seg_2=0;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
else if(flash_time<100)
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
else
{
flash_time=0;
}
}
else
{
seg_1=1;
seg_2=0;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
break;
case 2://显示十位
if(set_flag)
{
if( flash_time<50)
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=0;
seg_4=1;
}
else if(flash_time<100)
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
else
{
flash_time=0;
}
}
else
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=0;
seg_4=1;
}
break;
case 3://显示个位
if(set_flag)
{
if( flash_time<50)
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=0;
}
else if(flash_time<100)
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
else
{
flash_time=0;
}
}
else
{
seg_1=1;
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=0;
}
break;
}
Delay_1ms(5);
temp_num++; //循环扫描
if(temp_num>3) temp_num=0;
flash_time++; //闪烁的标志
if(set_flag==0)flash_time=0;
seg_1=1; //关闭所有数码管准备下次显示
seg_2=1;
seg_3=1;
seg_4=1;
}
void delayms(unsigned int ms) //延时函数
{
unsigned char i=100,j;
for(;ms;ms--)
{
while(--i)
{
j=10;
while(--j);
}
}
}
void Conut(void) //计算距离的函数
{
static uchar temp1=0,temp2=0,temp3=0;
time=(TH0<<8)+TL0;
TH0=0;
TL0=0;
S=time/58; //算出来是CM
delayms(10);
if(start_flag)//开始键按下的时候才开始计数
{
if(S<5)// 距离小于5cm就认为有物体了，要计数
{
temp1++;
temp3=0;
if(temp1>1)
{
temp1 =0;
if(temp2==0)
{
LED=1;//关闭指示灯
temp2=1;
counter_num++;
if(counter_num>9999)counter_num=0; //把计数值分解到数码管上显示
counter_buf[0]=counter_num%10000/1000;
counter_buf[1]=counter_num%1000/100;
counter_buf[2]=counter_num%100/10;
counter_buf[3]=counter_num%10;
}
}
}
else if(S>6) //如果距离大于6cm就认为货已经过去了，清除变来过准备下一次计数
{
temp1=0;
temp3++;
if(temp3>1)
{
LED=0;//打开指示灯
temp3=0;
temp2=0;
}
}
}
}
//************************************
//定时器初始化
//初始化为10MS定时器
//************************************
void Time0_init()
{
TMOD |= 0x01; //使用模式1,16位定时器
TH0 = 0; //定时器装入初始值10ms
TL0 = 0;
EA = 1; //总中断
ET0 = 1;//定时器0初始化
TR0 = 0;
}
//************************************
//定时器初始化
//初始化为60MS定时器
//************************************
void Time1_init()
{
TMOD |= 0x10; //使用模式1,16位定时器
TH1 = (65536-6000)/256; //定时器装入初始值60ms
TL1 = (65536-6000)%256;
EA = 1; //总中断
ET1 = 1;//定时器1初始化
TR1 = 1;
}
//
void StartModule() //T1中断用来扫描数码管和计800MS启动模块
{
TX=1; //800MS 启动一次模块
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
TX=0;
}
/********************************************************************
* 名称 : Main()
* 功能 : 主函数
* 输入 : 无
* 输出 : 无
***********************************************************************/
void Main(void)
{
uint try=0;
uchar timeout_flag=0;
Time0_init(); //初始化定时器
Time1_init();
while(1)
{
StartModule();
while(!RX) //当RX为零时等待
{
try++;
if(try>6000) //等待时间不能太长，防止程序死机
{
try=0;
timeout_flag=1;//置位超时标志
break;
}
}
TH0=0;
TL0=0;
TR0=1; //开启计数
if(timeout_flag==0)
{
while(RX) //当RX为1计数并等待
{
try++;
if(try>6000) //等待时间不能太长，防止程序死机
{
try=0;
timeout_flag=1; //置位超时标志
break;
}
}
}
TR0=0; //关闭计数
if(timeout_flag)//如果超时了
{
TH0=0;
TL0=0;
timeout_flag=0;
}
else//正常数据
{
Conut(); //计算
}
delayms(12); //延时一段时间
}
}
void time1(void)interrupt 3
{
key_num=KEY_Scan(0); //获取矩阵按键的数值
switch(key_num)
{
case 1: //开始按键
start_flag=1;
set_flag=0;
break;
case 2: //停止按键
start_flag=0;
break;
case 3://设定计数按键
if(start_flag==0)
set_flag=1;
break;
……………………
…………限于本文篇幅余下代码请从51黑下载附件…………

复制代码

ID:367110 · 发表于 2018-7-8 14:09

没有potues仿真啊

ID:453974 · 发表于 2019-1-2 22:36

仿真不能实现

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