外发光二极管是种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小功耗低寿命长响应快机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机仪器仪表和自动控制设备中。光电转换及信号调理电路设计传感器将啤酒生产线上流动信号转变成了电脉冲信号，该信号经过集成运放整形驱动，送到单片机进行脉冲计数。光电转换部分与单片机的连接框图如图所示。图光电转换部分与单片机的连接框图是四运放集成电路，它采用脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互。每组运算放大器可用图所示的符号来表示，它有个引出脚，其中为两个信号输入端，为正负电源端，为输出端。两个信号输入端中，为反相输入端，表示运放输出端的信号与该输入端的位相反为同相输入端，表示运放输出端的信号与该输入端的相位相同。的引脚排列见图计数脉冲传感器整形驱动数码显示译码器数码管图放大器图图引脚图由于四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。本设计计划采用高性能集成四运放来进行光电信号调理电路设计。电路采用两级放大电路对脉冲信号进行放大，防止信号脉冲太小以至对实验结果不产生影响。此外，还设计了有源带通滤波器。为了达到预定效果，对系统运用进行模拟仿真，并利用模拟仿真结果对有关元器件进行参数设定，以使电路满足要求。如图所示是进行电路模拟仿真示意图及其模拟仿真结果。图电路模拟仿真示意图及其模拟仿真结果系统设计的光电转换及信号调理电路见图。设计中为了系统抗干扰及降低成本，考虑了下些方面。为了消除玻璃瓶经过光敏三极管时由于透射和折射产生的干扰信号,采用了级单稳电路,利用玻璃瓶前沿到达光敏三极管瞬间触发单稳态电路翻转,并利用单稳态电路的暂稳期隔离光电信号,使玻璃瓶前沿以后所产生的折射和透射干扰不能进入计数电路,保证个产品只产生个计数脉冲计数器要求计数脉冲不能太宽,如将单稳态电路的输出直接加到计数器,会产生两次甚至多次翻转。同时为使计数脉冲获得质量较好的上升和下降边沿,并且具有定的幅度和宽度,采用了级积分整形电路。为使电路供电简单化,统采用直流稳压电源。具体电路原理见图。选用光敏三极管作为光电传感器,该元件灵敏度高性能稳定,能够适合生产线复杂的工作环境要求。当传送带上没有玻璃瓶通过时,光敏三极管受光直射呈低电阻,光电流很大,使,截止。这时,使二极管反向截止。单稳态电路的静止状态是饱和,截止。当有玻璃瓶通过的遮光瞬间,光电管呈高阻,增大,饱和,从下降到图,这个负跳变经微分得到个负脉冲,使截止,饱和,也就是利用玻璃瓶遮光时光敏三极管的前沿跳变触发单稳态翻转。由于的放电使逐渐上升,当上升到的导通电压时,才重新导通图,电路又迅速恢复到静止状态。而此期内由于很小,玻璃瓶折射和透射干扰对截止管不起任何作用,起到了抑制干扰信号的作用,使得个玻璃瓶只触发次单稳。积分型整形电路用五块型集成电路与非门以及,组成。常态时因截止。,输出为低电平输出,都为高电平图电容被充电至图。当玻璃瓶前沿到来时,单稳电路翻转,虽然使输出为。但是经和的放电需要时间,不能突跳为。所以的两个输入全为,输出为。此后的放电使逐渐下降到的关门电平图中的,输出又立即为。此后经,整形获得计数脉冲图,其宽度由决定。图电路原理图图电路波形图单片机系统的设计单片机单片机是单片微型计算机的简称，是指在块芯片上集成了中央处理器随机存储器程序存储器或定时器计数器中断控制器以及串行和并行接口等部件，构成个完整的微型计算机。目前，新型单片机内还有及转换器高速输入输出等部件。由于它的结构和指令功能都是按工业控制要求设计的，特别适用于工业控制及其数据处理场合，因此，确切的称谓应是微控制器系统使用的单片机是型单片机。单片机是基于单片机为内核的，其输入输出管脚以及指令系统和单片机是完全兼容的。其优越的性价比使其成为颇受欢迎的位单片机。如图是结构框图。单片机的特点它内部有个位的，具有的。字节的数据存储器，个特殊功能寄存器。个位并行口，其中为地址数据线，可寻址和个可编程全双工串行口,具有个中断源。两个位定时器计数器。计数脉冲输入中断输入串行接口并行接口中断系统特殊功能寄存器字节无定时计数器时钟源图结构框图图是单片机引脚分布图。由图我们可以看到，单片机的引脚除了电源复位时钟接入用户口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。这些的简称，是指在块芯片上集成了中央处理器随机存储器程序存储器或定时器计数器中断控制器以及串行和并行接口等部件，构成个完整的微型计算机。目前，新型单片机内还有及转换器高速输入输出等部件。由于它的结构和指令功能都是按工业控制要求设计的，特别适用于工业控制及其数据处理场合，因此，确切的称谓应是微控制器系统使用的单片机是型单片机。单片机是基于单片机为内核的，其输入输出管脚以及指令系统和单片机是完全兼容的。其优越的性价比使其成为颇受欢迎的位单片机。如图是结构框图。单片机的特点它内部有个位的，具有的。字节的数据存储器，个特殊功能寄存器。个位并行口，其中为地址数据线，可寻址和个可编程全双工串行口,具有个中断源。两个位定时器计数器。计数脉冲输入中断输入串行接口并行接口中断系统特殊功能寄存器字节无定时计数器时钟源图结构框图图是单片机引脚分布图。由图我们可以看到，单片机的引脚除了电源复位时钟接入用户口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。这些引脚构成单片机片外三总线结构，即地址总线地址总线宽为位，因此，其外部存储器直接寻址为字节，位地址总线由口经地址锁存器提供位地址至口直接提供位地址。数据总线数据总线宽度为位，由提供。控制总线由口的第二功能状态和根控制线组成。图管脚图键盘显示模块设计图为键盘电路图，按键功能通过软件编程设置按为清零复位按显示计时时间按显示计数脉冲数此按键电路为低电平有效，当无按键按下时，单片机输入引脚端口均为高电平。当其中任按键按下时，其对应的端口变为低电平，在软件中利用这个低电平设计其功能。软件中还设置了按键防抖动误触发功能，软件中设置定时器中断次，每次中断都对按键进行扫描，如果扫描到有按键按下，则延迟，再次进行键扫描，若仍有按键按下，则按键为真，并从口读取数据，低电平对应的即为有效按键。图按键电路图显示部分采用价廉方便的数码管，图为数码管的引脚接线图。测量系统有位共阳的数码管，表为驱动数码管的段代码表，代表对应的笔段亮，代表对应的笔段不亮。若需要在最右边显示，只要将从表中查得相应的段代码写入口，在将置高，置低即可。图数码管的引脚接线图表驱动数码管的段代码表数字十六进制共阴共阳显示电路如图，其电路采用动态显示方式。啤酒瓶个数的测量结果经过译码，输出的位并行数据通过的并行口口输出，送至段，同时由口输出位扫描信号以实现测量数据的动态显示。口和口都是准双向口，输出时需要接上拉电阻。内部没有上拉电阻，口内部有弱上拉。所以口外围电路设计为低电平有效，高电平无效。要使数码管的其中个亮，其对应的端口要置高，的其余端口置低。如亮置高，置低。系统将定时把缓冲区的数据送出，在数码管上显示。图显示电路图电源模块设计电源模块为系统板上其它模块提供电源。电源的设计有分立元件和集成稳压器几种方法，目前较常用的是用集成稳压器来设计稳压电源。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式集成稳压器有系列，它们的输出电压从伏可调，负端则为等。最简的电路外接元件只需个固定电阻和只电位器。其芯片内有过热和安全工作区保护，最大输出电流为。系统需要设计个电源，电源采用，电路原理图如图。原理的交流电压输入后经桥堆整流，通过的电解电容进行滤波，再经过集成稳压器稳压，等电容对其进行滤波后，最后输出电压。供系统板上的其它模块使用。图电源模块电路图系统软件设计程序原理框图软件部分由数据处理程序按键程序设计中断服务子程序显示程序等几个部分组成。数据处理完成对各种测量数据的处理，如各种数据的计算数据格式的转换等。按键程序包括按键防抖动处理判键及修改项目等。程序原理框图如图所示上电图程序原理框图初始化相同均为高标志位置电源足标志位为显示状态键按下转换显示状态显示班产量班计数送显示累计产量送显示标志位置计数值加程序设计与调试在硬件调试与制作方面，可从下面系列着手考虑。此计数装置完全按照计数器上传感器的实际安装位置进行安装。光电传感器正对着啤酒流水线的啤酒瓶盖。光电传感器接有根导线，其中棕线蓝线为电源输入线，黑线为信号输出线。测量头由光电传感器组成。当啤酒流水线流动时，光电元件即可输出正负交替的周期性脉冲信号。脉冲信号的频率大小就反映了流过测量头的啤酒瓶个数。此计数测量装置可以实现数字显示。整形电路调试。在焊接硬件电路时需细心排除元器件和焊接等方面可能出现的故障，元器件的安装位置出错或引脚差错可能导致电路短路或实现不了电路本身的功能，甚至烧坏元器件。单片机部分最容易出现的问题为元器件引脚的虚焊。被测物理量经过传感器变换后，往往成为电阻电流电压电感等种电参数的变化值。为了进行信号的分析处理显示和记录，须对信号作放大运算分析等处理。除了要考虑到硬件方面，对软件调试也不能忽视。程序应该模块化，便于修改。使用或，必须先定义再使用，避免直接引用。将来需要调整时，只要修改定义部分就好了。写程序要有足够的注释说明文档流程图原理图。每次修改程序，应该同步更新相关的注释说明文档流程图原理图。免得下次再改时对不上号。在进行软件编程调试时需要用到单片机的集成开发环境软件，编程时容易出现键盘输入和无意的语法，还有些模块达不到预期的功能，都要经过调试才能排除。软件具有很强大的编程调试功能，能够模仿仿真实际单片机的端口和内部功能部件的状态值。该软件中有硬件调试和软件调试功能可以看到单片机内存单元对应的运行值，外围部件中可以显示单片机端口，中断定时器定时器定时器还有串口对应的运行值。可以单步调试也可以模块调试，最好的是可以对你所怀疑的语句模块设置断点。所以具有强大的编译调试功能。此系统将个功能模块主程序数据处理程序按键程序设计中断服务子程序显示程序分开分别进行调试，最后整体调试。编译无误后生成目标代码文件。实验及结果分析设计已基本完成题目中的各