运动木棒长度计量装置.docx

1、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： 2010.04.052010.04.23 吉林化工学院目 录摘要 I第1章 方案论证与比较 11.1传感器的选择 11.2控制器的选择 11.3播放器的选择 21.4显示模块的选择 21.5实施方案 2第2章 整体系统与理论分析 32.1整体设计框图 32.2系统硬件 3第3章 软件设计 63.1 63.1.2特 63.1.3 MSP430系列单片机的结构 63.1.4较 63.2片 63.2.1介 63.2.2构 63.3器 63.3.1 基 63.3.2 基 6第4章 操作说明 74.1系统操作说明 7第5章 设计总

2、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

3、和语音播报，而且要求长度测量误差在1cm之内。 1-11.1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（50100mA），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

4、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

5、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

6、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。2-2 80C51单片机

7、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 L C D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

8、，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3.1.3 MSP430系列单片机的结构结3.1.4较我3.2片3.2.1介MS3.2.2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，2005.8：1801865 邱关源，电路. 北京：高等教育出版社，1999.6附录 程