刘永锋

(山西职业技术学院 电子信息工程系，山西 太原 030006)

1 系统介绍

1.1 系统分析

本系统采用新型接近开关传感器，将传感器安装在管壁外，可以在不接触钢球和不破坏管道的情况下，检测到管道内高速通过的小球，灵敏度极高，当传感器内有小球经过时，传感器产生低电平信号，经过LM358P电平转换，反馈给单片机IO口形成闭环控制系统，计算出所需信息，送给1602液晶显示，按键可以切换到所需任务，方便灵活，易于操作。

1.2 各模块方案选择与论证

1.2.1 主控芯片

方案一：STC89C51单片机价格低廉，技术成熟，但功耗较高，运行速度慢，单片机内集成资源少。

方案二：STC公司新款IAP15f2k61s2单片机，无需外接晶振，外围电路简单，运行速度快，硬件设计方便，资源丰富，可以满足本设计的要求[2]。

通过比较，综合考虑认为在满足功能要求的前提下使用IAP15f2k61s2单片机，运行速度较快，资源较多。故选择方案二。

1.2.2 传感器

方案一：金属传感器，可以感应管道内钢珠，但是当钢珠运动过快时，灵敏度降低，且价格昂贵。

方案二：采用新型环形接近开关传感器精度高，输出反应速度快，工作可靠，功耗低，操作频率高，体积小，安装调整方便。

本系统中传感器的选择极为重要，能否正确感知到钢珠的存在，关系到系统的成功与否，考虑到系统对传感器的灵敏度要求较高，故选用方案二。

经过以上论证，最终确定总体设计方案框图如图1所示。

图1 系统总体方案框图

2 理论分析与计算

利用单片机外部中断检测环形接近开关产生的低电平脉冲信号，即可计算出管道内运动的小球的个数。……