CN204010390U - 基于stc89c52的新型光电检测传感实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STC89C52的新型光电检测传感实训装置，其特点在于，包括实训装置总板及总板上设有的：电源模块，为装置各模块提供所需的工作电源；传感器模块，所有传感器件集中在该模块中，同类传感器就近安装，对前端信号信号进行采集；扩展模块，由空白测试面包板组成，为实训时提供自行设计电路并完成调试的平台；模数转换模块，采用A/D转换电路组成；以及以STC89C52为核心的单片机模块；串口通信模块、矩阵键盘模块和液晶显示部分。本实用新型将传统的实验仪改变为设计创新型实验平台，使学生能够充分接触实验所需的传感器件及电路元件，可以灵活搭建实验平台并自行维修仪器，为锻炼学生综合创新动手能力提供平台。

Description

基于STC89C52的新型光电检测传感实训装置

技术领域

本实用新型属于电子信息类教学检测仪器，具体涉及一种基于STC89C52的新型光电传感实训装置。

技术背景

光电传感检测技术，是一种非接触测量的高新技术，以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过光电传感器检测待测信号，并转换为电信号，经检测电路，A/D变换，计算机运算、处理，最后得到所需信息，是现代检测技术重要的手段和方法技术的，也是未来计量技术的一个重要发展方向。

《光电检测技术》是测控技术与仪器专业的一门重要专业课程，实验环节在该课程中的学习中尤为重要，以提高学生设计能力及动手能力为目的，是整个光电检测技术学习的重要部分。然而现有的光电检测教学实验仪设计方法单一，功能局限于理论验证，很难达到培养学生综合实训及创新能力的要求。其次，国内现有的光电传感教学实验仪，多数外形美观，价格昂贵，大部分的电路以及所用元器件隐藏于实验箱体内部，学生无法直接接触到内部电路，更不用说进行创新型实验设计。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种新型光电检测传感实训装置，能满足现行普通高校光电检测实验教学需求的教研平台。

本实用新型总体设计为：实训装置总板包括电源模块、传感器模块、实训扩展模块、模数转换模块、以STC89C52为核心的单片机模块、串口通信模块、矩阵键盘模块和液晶显示部分。供电后STC89C52启动初始化并驱动液晶屏显示人机交互界面，通过操作矩阵键盘使STC89C52调用不同子程序进入待做实验流程；进入相应实验后，前端传感器采集的被测信号输入模拟扩展模块，学生在模拟扩展模块上自行设计并完成信号调理电路，并将处理后的信号输入单片机模块，STC89C52完成数据采集与算法处理后驱动液晶屏进行实验结果显示。

技术方案：

一种基于STC89C52的新型光电传感实训装置，包括实训装置总板及总板上设有的：

电源模块，为装置各模块提供所需的工作电源；

传感器模块，所有传感器件集中在该模块中，同类传感器就近安装，对前端信号信号进行采集；

扩展模块，由空白测试面包板组成，为实训时提供自行设计电路并完成调试的平台；

模数转换模块，采用A/D转换电路组成；

以及

以STC89C52为核心的单片机模块；

串口通信模块、矩阵键盘模块和液晶显示部分。

优选：

电源模块采用双排欧式插座供电与固定；

模数转换模块，由A/D574组成的A/D转换电路组成；

单片机模块包括核心控制器STC89C52和8255A，通过8255A对STC89C52进行I/O口的扩展以增强单片机的外接控制能力；

串口通信模块通过其串口与计算机相连，另一端通过MAX232与单片机相连接，进行数据传输，烧写程序；

矩阵键盘模块与STC89C52单线相连，用于手动操作单片机调用不同子程序；

液晶显示器为系统提供人机交互界面并显示测量结果。

供电后STC89C52启动初始化并驱动液晶屏显示人机交互界面，通过操作矩阵键盘使STC89C52调用不同子程序进入待做实验流程；进入相应实验后，前端传感器采集的被测信号输入模拟扩展模块，实训者在模拟扩展模块上自行设计并完成信号调理电路，并将处理后的信号输入单片机模块，STC89C52完成数据采集与算法处理后驱动液晶屏进行实验结果显示。

进一步优选：

STC89C52单片机作为微控制器，12位逐次比较型AD转换器AD574A作为模数转换， MAX3232作为数据通信，8255A用于扩展单片机的I/O口。

电源模块采用开关电源供电，输出+5V、±15V；

传感器模块包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极、光电池、反射式和对射式二极管、红外热释电传感器、有孔转盘、直流电机、热敏电阻和步进电机；

矩阵键盘模块采用4×4矩阵键盘用于手动操作单片机调用不同子程序进入不同的实验流程；液晶显示部分采用1602、12864两种不同液晶屏对比使用光敏电阻自动调节亮度显示，1602初始化为实时显示时间、机箱温度及其它初始化显示，12864液晶屏初始化用于显示工作单位以及实验时的实验数据。

本实用新型将传统的实验仪改变为设计创新型实验平台：STC89C52结合键盘模块和液晶显示模块，将多个不同实验集成在同一操作平台完成，大大节约了实验仪的成本；传感器模块将所有传感器件，集成在一个模块中使用方便操作灵活，同类传感器就近安装，增加对比度，让学生在实验过程能够中认识更深刻，同时也节约了仪器的成本；扩展模块给学生提供自行设计电路和信号调理的平台，增强学生设计和创新的实践能力；模块化的开放式设计思想，使学生能够充分接触实验所需的传感器件及电路元件，可以灵活搭建实验平台并自行维修仪器，为锻炼学生综合创新动手能力提供平台。

附图说明

图1为本发明实施例的结构图。

图2为本发明实施例的扩展模块示意图。

图3为本发明实施例的单片机模块示意图。

图4为本发明实施例的串口通信模块示意图。

图中电源模块U1，传感器模块U2，扩展模块U3，模数转换模块U4，单片机模块U5～U7，串口通信模块U8～U9，矩阵键盘模块U10，液晶显示部分U11。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行完整地描述,所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。因此，本实用新型的范围并不限于下述实施例。

实施例1：

结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1中，U1提供各实验模块所需的工作电源，供电后实验仪进入初始化状态；U10作为功能选择，充当菜单的功能，启动实验仪后，通过操作U10使单片机选择相应程序进入待做实验；U2的传感器将采集到的信号经过学生自主设计的信号调理电路U3输出至U4, U4将模拟量转换为数字量，送入U5进行相应实验数据的处理,并驱动U11进行结果显示。U8、U9用于串口通信，为单片机烧写程序控制单片机运行，以控制各个模块协调工作。

扩展模块结构如图2所示，前端U2的输出信号连接至采样电路的输入端，经过采样电路，滤波电路和放大电路的信号调理后，输送至U4的A/D转换输入端口。此模块作为学生创新实训的平台，由学生自行设计完成。

单片机模块结构如图3所示: U5为控制核心，通过内部程序控制整个机箱的协调工作，U6为数据锁存，U7实现I/O口的扩展,U1为整个模块供电。单片机模块在I/O口足够用的时候，不需要连接U6、U7，直接从单片机引出插针接线即可。在I/O口不够用的时候，单片机模块使用U7扩展I/O口：U5的32～39号引脚与U6数据输入端2～9号引脚相连接进行8位数据传输，U6的OE使能端1号引脚与GND10号引脚相连接保证输出一直有效； LE 锁存控制端11号引脚引出插针，通过单片机程序使它置高或置低，接线时利用跳线将11号引脚与单片机任意一脚连接，用于控制数据的锁存与传输；U6数据输出端Q0、Q1、Q219、18和17号引脚分别连接至U7的地址信息控制位A1、A08、9号引脚和片选端CS6号引脚，其中A1、A0用于选择端口地址，如当A1、A0为00时选择A口，当A1、A0为01时选择B口，当A1、A0为10时选择C口，当A1、A0为11时选择控制字寄存器；U5的P0口分别与U7的双向数据总线相连接，用于数据传输，U7的写信号输入端WR、读信号输入端RD和控制位CS分别引出插针，通用跳线连接至单片机以选择不同的I/O口。

串口通信模块结构如图4所示，串口通信模块作为PC机与单片机数据传输的桥梁，通过U8、U9将控制程序写入单片机。U1负责给整个模块供电；U9为串口通信控制器,U8的2、3号引脚分别与U9的13号引脚T1OUT和14号引脚R1IN连接；U9的11号引脚R1OUT和12引脚T1IN分别与单片机U5的10号引脚P3.0和11号引脚P3.1连接，作为数据线。

Claims (4)

1.一种基于STC89C52的新型光电检测传感实训装置，其特点在于，包括实训装置总板及总板上设有的：

电源模块，为装置各模块提供所需的工作电源；

传感器模块，所有传感器件集中在该模块中，同类传感器就近安装，对前端信号信号进行采集；

扩展模块，由空白测试面包板组成，为实训时提供自行设计电路并完成调试的平台；

模数转换模块，采用A/D转换电路组成；

以及

以STC89C52为核心的单片机模块；

串口通信模块、矩阵键盘模块和液晶显示部分。

2.根据权利要求1所述的基于STC89C52的新型光电检测传感实训装置，其特点在于，

电源模块采用双排欧式插座供电与固定；

模数转换模块，由A/D574组成的A/D转换电路组成；

单片机模块包括核心控制器STC89C52和8255A，通过8255A对STC89C52进行I/O口的扩展以增强单片机的外接控制能力；

串口通信模块通过其串口与计算机相连，另一端通过MAX232与单片机相连接，进行数据传输，烧写程序；

矩阵键盘模块与STC89C52单线相连，用于手动操作单片机调用不同子程序；

液晶显示器为系统提供人机交互界面并显示测量结果。

3.根据权利要求2所述的基于STC89C52的新型光电检测传感实训装置，其特点在于，STC89C52单片机作为微控制器，12位逐次比较型AD转换器AD574A作为模数转换， MAX3232作为数据通信，8255A用于扩展单片机的I/O口。

4.根据权利要求1所述的基于STC89C52的新型光电检测传感实训装置，其特点在于，

电源模块采用开关电源供电，输出+5V、±15V；

传感器模块包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极、光电池、反射式和对射式二极管、红外热释电传感器、有孔转盘、直流电机、热敏电阻和步进电机；

矩阵键盘模块采用4×4矩阵键盘用于手动操作单片机调用不同子程序进入不同的实验流程；

液晶显示部分采用1602、12864两种不同液晶屏对比使用光敏电阻自动调节亮度显示，1602初始化为实时显示时间、机箱温度及其它初始化显示，12864液晶屏初始化用于显示工作单位以及实验时的实验数据。