运动木棒长度计量装置.docx
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运动木棒长度计量装置
运动木棒长度计量装置
学生姓名：
指导教师
起止日期：
2010.04.05～2010.04.23
吉林化工学院
目录
摘要I
第1章方案论证与比较1
1.1传感器的选择1
1.2控制器的选择1
1.3播放器的选择2
1.4显示模块的选择2
1.5实施方案2
第2章整体系统与理论分析3
2.1整体设计框图3
2.2系统硬件3
第3章软件设计6
3.16
3.1.2特6
3.1.3MSP430系列单片机的结构6
3.1.4较6
3.2片6
3.2.1介6
3.2.2构6
3.3器6
3.3.1基6
3.3.2基6
第4章操作说明7
4.1系统操作说明7
第5章设计总结8
参考文献9
附录程10
摘要
本计量装置是以51系列单片机80C51单片机为控制核心，加以脉冲调制的反射式红外发射-接收器、WTV020-SD-16P语音模块、1602液晶显示屏以及其他电路构成。
通过拖动木棒滑动，采用脉冲调制的反射式红外发射-接收器检测木棒长度、累计长度和木棒个数；采用1602显示模块显示采集的信息，并通过WTV020-SD-16P语音模块播报。
关键字：
80C51;步进电机；脉冲调制的反射式红外发射-接收器；WTV020-SD-16P语音模块；1602显示器
第1章方案论证与比较
本题目是设计制作一个运动的棒体长度计量装置。
实现单个木棒长度、累计长度和木棒个数的计量、显示和语音播报，而且要求长度测量误差在1cm之内。
1-1
1.1传感器的选择
方案一：
不调制的反射式红外发射-接收器。
直接用直流电压对管子进行供电，限于管子的平均功率要求，工作电流只能在10mA左右，容易受到干扰。
方案二：
脉冲调制的反射式红外发射-接收器。
红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占空比较小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大（50~100mA），这样也大大提高了信噪比。
基于上述考虑，本装置采用方案二。
1.2控制器的选择
方案一：
采用80C51单片机。
内部资源比较少,程序下载需要编程器硬件搭建比较复杂,软件实现比较麻烦。
另外需要用仿真器来实现软硬件调试。
方案二：
采用ATmega16单片机。
此单片机具有一整套的编程与系统开发工具，支持片内调试与编程。
该单片机为单调指令，执行速度快，而且IO口驱动能力强，应用灵活，价格低廉。
由于本次设计采用资源较少,80C51基本可完成设计需要,所以选择方案一。
1.3播放器的选择
方案一：
采用WTV020-SD-16P语音模块。
此模块支持外挂最大1G容量的SD卡；支持微处理器和按键控制；支持播放4BitADPCM格式文件；可以调用任意段落的语音进行播放；加载语音无需软件辅助。
方案二：
采用单片机控制扬声器,作为语音模块.。
此方法需要事先在单片机内存入大量代码，而且操作很困难，软件实现较麻烦。
基于上述考虑以及题目要求，故选择方案一。
1.4显示模块的选择
方案一：
采用1602液晶来充当显示模块。
该液晶显示器以其微功耗、显示内容丰富、体积小、超薄轻巧等诸多优点在电子设计中被广泛应用。
方案二：
采用8段数码管显示。
虽然数码管的价格较液晶低廉。
但其耗电量大，显示不美观大方。
而且动态显示易乱码。
基于上述考虑，故选择方案一。
1.5实施方案
根据分析，采用如下方案。
1）木棒动力方案采用机械传导，避免自由落体所带了的误差。
传感器选择脉冲调制的反射式红外发射-接收器，增加了系统的抗干扰能力。
播放器采用WTV020-SD-16P语音模块，用1602充当显示模块。
2）微控制器采用,80C51单片机。
操作方便灵活。
本系统以,80C51单片机为核心部件，,80C51单片机采集传感器采样还记录木棒的长度和个数。
第2章整体系统与理论分析
2.1整体设计框图
1）本题目是设计制作一个运动的棒体长度计量装置。
实现单个木棒长度、累计长度和木棒个数的计量、显示和语音播报，而且要求长度测量误差在1cm之内。
2）计量装置的整体设计框图如图所示
2-1
通过自行编制的控制程序将红外传感器采集到的木棒的长度、累计长度和木棒的个数等信息处理，采用1602显示模块显示信息,并通过WTV020-SD-16P语音模块播报信息。
2.2系统硬件
80C51单片机负责信号的采集、处理、控制和输出。
80C51单片机最小系统电路图2-2所示。
2-280C51单片机最小系统电路图
各部分电路设计：
1）信号采集电路
本系统采用脉冲调制的反射式红外发射-接收器，系统主要实现红外对管检测，即利用传感器对木棒的个数、运动方向进行测量。
装置上共安装有两组红外对管，分别安装于滑槽两侧。
2）语音播报电路
本系统采用WTV020-SD-16P语音模块。
此模块支持微处理器和按键控制。
可以调用任意段落的语音进行播放。
当接收到单片机发出的指令时，模块调用输出相应语音。
3）LED显示模块
LED用来显示木棒长度、累计长度和个数。
本设计采用的LCD。
LED编程的过程是：
首先对LCD进行初始化，完成LCD的各种功能设置，然后送要显示字符的地址坐标，最后把要显示的数据送出，就可以在LED相应的位置显示所要显示的
第3章软件设计
3.1
3.1.2特
强
3.1.3MSP430系列单片机的结构
结
3.1.4较
我
3.2片
3.2.1介
MS
3.2.2构
芯
3.3器
3.3.1基
单
图3-4电路
3.3.2基
输
第4章操作说明
4.1系统操作说明
开启电源：
连接电源线，系统启动，系统自动运行。
第5章设计总结
在此次设计中，使用了51系列单片机STC89C51进行了该装置的设计。
设计实现了题目的大部分要求。
STC89C51的时钟是11.0592M晶振，32个I/O口，而且具有一定的中断处理能力。
这些都为我们实现电路提供了非常便利的条件。
此次大学生电子设计大赛马上就要结束了，在整个设计过程中，我们组的成员在老师的带领下不怕困难，不怕失败，一次又一次的克服难题，终于靠我们的团结协作，多方查找资料，多次试验验证等各方面的努力圆满地完成了此次设计任务。
在此次设计中，我们学到了课堂上学不到的知识，我们在课堂上学的知识，也有了实际应用的机会。
参考文献
[4]严天峰，张俊莫.单片机应用系统设计.北京：
北京航空航天大学出版社，2005.8：
180~186
[5]邱关源，电路.北京：
高等教育出版社，1999.6
附录程
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