红外线自动计数器

1、红外线自动计数器设计 设计方案的选择 1. 单片机的论证与选择 方案一：选择普通8051内核的ST89C51单片机，此单片机价格便宜，满足本设计要求， 但已经停产故不宜选择。 方案二：选择加强型8051内核的STC89C单片机，此单片机价格便宜，功能强大，完 全满足本设计要求。 方案三：采用飞思卡尔公司生产的 MC9S12XS12单片机，此单片机具有8路PWM 16 路AD采集通道，2个UART 2个硬件SPI,具有背景调试功能，方便实时查看程序中 全局变量的值，具有 80个引脚，硬件资源相当丰富。但其价格相对较高。 综合以上三种方案，为了方便控制，节约成本，故我们选择方案二。 2. 显示器件

2、的选择 方案一：两位一体共阳数码管显示，数码管功耗低，价格便宜，显示清晰，完全符合 本设计要求。 方案二：采用液晶屏 1602显示， 1 602液晶也叫 1602字符型液晶它是一种专门用来显 示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个 5X7或者5X11等点阵字符位组成, 每个点阵字符位都可以显示一个字符。不过占用 IO 多，体积大，价格贵。 综合以上二种方案，为了减少硬件资源，节约成本，故我们选择方案一。 精选文库 21 1.硬件总方案确定 依据检测原理和设计思想经过细致比较研究得到如下总体设计方案: 直流输入 5v直流电源 它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。

3、发光二极管与 普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电 压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分 别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子 和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的 能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二 极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻 以控制通过管子的电流。 3.三极管 半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两 个能相互影响的P

4、N结，组成一个PNP（或NPN结构。中间的N区（或P区）叫基区， 两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E 和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。在本设计中选择了 PNPE极管用来驱动蜂鸣器个双位数码管。 4.双位数码管 显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机 连接。其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器（简称LED显示器）。 液晶显示器简LCD LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形， 但接口较复杂成本也较高。 该电路使用双位7段LED构成字型“ 8”，另外还有一个发

5、光二极管显示符号及小 数点。这种显示器分共阳极和共阴极两种。这里采用共阳极LED显示块的发光二极管 阳极共接，如下图左所示，当某个发光二极管的阴极为低电平时，该发光二极管亮。 它的管脚配置如下图右所示。 s ar 图右 图左 实际上要显示各种数字和字符，只需在各段二极管的阴极上加不同的电平，就可 以得到不同的代码。这些用来控制LED显示的不同电平代码称为字段码（也称段选码）。 如下表为七段LED的段选码。 F表为七段LED的段选码 显示字符 共阳极段选码 dp gfedcba 显示字符 共阳极段选码 dp gfedcba 0 C0H A 88H 1 F9H B 83H 2 A4H C C6H

6、3 B0H D A1H 4 99H E 86H 5 92H F 8EH 6 82H P 8CH 7 F8H y 91H 8 80H 8 00H 9 90H “灭” FFH 本系统显示电路采用简单实用两位一体共阳数码管，位码用三极管驱动。 5. STC89C52系统单片机 lT2)PrQlC： nPEXHP匚 F1-2 IL 1.3匚 匚 MCSIjPl.SIL ilTMlSOjPi.oC *SCK F1.7 匚 RSTC (RxD) pa.oic P3.1 IC tliNfTCilP3.2 C fFm)IR3.3C Fi.4 匚 IL 附円.7匚 XTAL2 匚 XT AL 11 匚 3NDC

7、 VCC PGC 屮DOb PC 1 (AD11， J PC 2 径H i pc 3 曲D3 i PC 4 屮 w PC C 二I 尸C e PC 7 A.D7ii， 臣A/PP n ALPO庁 P7(A1S P2 0 P26(A13) P2 4 (A12) P； 3 (Al 111 HP：；： AIDI P2 1 (AOi F2C (AB) 2种软件可选择节电模式。空闲模式下, CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、 中断 STC89C5是一种 STC89C52单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的一种单片机， 低功耗、高性能CMOS位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器

8、。在单芯片 上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C5为众多嵌入式控制 应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8位CPU和在系统可编程 Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应 用系统提供高灵活、 超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16位 定时器/计数 支持 继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡

9、器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一 个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35Mhz，6T/12T 可选。 器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52可降至OHz静态逻辑操作, 6.蜂鸣器播报 口控制，通过高低电平触发使其工作。每当检 蜂鸣器采用三极管放大，单片机10 测有人进出时，播放一段优美的音乐，人性化的旋律。 7.单片机复位电路 R1 399 -IL. T- 单片机复位后的状态: 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PO 0000H 这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行 中的复位操作不改变片内R

10、AM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定 值，见下表。 值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态， 减少应用程序中的韧始化部分是十分必要的。 说明：表中符号*为随机状态； A= 00H,表明累加器已被清零； 特殊功能寄存器 初始状态 特殊功能寄存器 初始状态 A 00H TMOD 00H B 00H TCON 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL0 00H DPL 00H TH1 00H DPH 00H TL1 00H P0P3 FFH SBUF 不定 IP *00000B SCON 00H IE 0*00000B P CO

11、N 0*B PSW OOH,表明选寄存器0组为工作寄存器组； S吐07H,表明堆栈指针指向片内RAM 07H字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则, 第一个被压入的内容写入到08H单元中； Po-P3= FFH,表明已向各端口线写入1,此时，各端口既可用于输入又可用于输出； IP = XXX 00000B表明各个中断源处于低优先级； IE = 0XX 00000B表明各个中断均被关断； 51单片机在系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，（在特殊寄存器 介绍时再做详细说明）至于内部 RAM内部的数据则不变。 系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。51

12、 单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过 24个振荡周期后， 51单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转为 低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码， 若为低电平便会执行外部程序。 9.数码管显示电路 VCC X VCC -X IK QI g IE = Jr LED1 厂I n厂I厂1 亡 X u P 匸 5c p壬 2 u P M 二 EC C 4 寸 E 1 1 _ pf g 寸 E r r Ln2 SLEMC- 采用两组双位共阳数码管，实现人体计数，段选分别接P0 口和P1 口，位选通过PNP

13、 三极管放大，然后接单片机I/O 口。 数码管动态显示 1 .动态显示概念 用数码管显示信息时，由于每个数码管至少需要 8个I/O 口，如果需要多个数码管， 则需要太多I/O 口，而单片机的I/O 口是有限的。在实际应用中，一般采用动态显示 的方式解决此问题。 在编程时，需要输出段选和位选信号，位选信号选中其中一个数码管，然后输出段 码，使该数码管显示所需要的内容，延时一段时间后，再选中另一个数码管，再输出 对应的段码，高速交替。 例如需要显示数字“12”时，先输出位选信号，选中第一个数码管，输出 1的段码， 延时一段时间后选中第二个数码管，输出 2的段码。把上面的流程以一定的速度循环 执行就

14、可以显示出“12”，由于交替的速度非常快，人眼看到的就是连续的“ 12”。 在动态显示程序中，各个位的延时时间长短是非常重要的，如果延时时间长，则会 出现闪烁现象；如果延时时间太短，则会出现显示暗且有重影。 软件设计 红外自动计数器主要由光电传感检测电路、进出门处理与识别电路、中央处理显 示电路、数码管显示电路，蜂鸣器播报音乐电路组成。鉴于单片机技术比较成熟，且 开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。故设计用C语言对其编 程并烧录到芯片内部，C语言表达和运算能力比较强，且具有很好的可移植性和硬件 控制能力。采用KEIL51的C52编译器。KEIL Uvision3是众多单片机应

15、用开发软件中 的优秀软件之一，它支持众多不同公司的构架的芯片，集编辑、编译、仿真等于一体， 同时还支持PLM汇编和C语言的程序设计，它的界面和常用的微软 VC+勺界面相似, 界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强的功能。 硬件设计和软件设计是电子设计中必不可少的内容，为了满足设计的功能和指标 的要求，我们必须在开始设计的时候就要考虑到硬件和软件的协调；不然不是造成硬 件资源的浪费就是增加软件实现时困难和复杂程度，甚至造成信号的断层，即使硬件 和软件能单独使用，却不能使它们组成的系统工作。故在设计的过程中必须考虑软硬 件的处理能力以及它们的接口是否兼容，实现软硬件的信号过渡。其次设

16、计时硬件之 间应尽可能减小联系，只要把必要的信号线相连则可。这样做的优点是：首先，调试 时可以减少很多不必要的麻烦，因为电路是相对独立的，故在调整电路参数值时其影 响和干扰就小，在满足发射和接收模块的要求后可单独对控制模块进行调整；再者， 当出现问题时检查电路就容易缩小问题的范围，使得排错效率高。由于硬件的分离， 在软件的调试时就可以单独针对控制模块。 1.进出方向控制程序 方向的判断，是通过红外光电开关检测到物体的前后顺序不同来判断的，当第一个光 电开关先检测到人通过，接着第二个光电开关检测到有人通过，说明有人进门，相反, 则有人出门。具体控制程序如下： void directi on(v

17、oid) if(dirvalue=0 x18) if(hon gwai1=1) dirvalue=1; if(hon gwai2=1) dirvalue=1; while(ho ngwai1|ho ngwai2); else if(dirvalue=0 x0c) if(hon gwai2=1) nu m1+; yuyin=1; while(h on gwai2); dirvalue=0 x18; if(n um1=99) num1=99; yuyin=0; else if(dirvalue=0 x30) if(hon gwai1=1) nu m2+; yuyin=1; while(h on g

18、wail); dirvalue=0 x18; if(n um2=99) num2=99; yuyin=0; 流程图 定义方向初值 设计中采用了两组双位共阳数码管，因此，显示函数分别对应display1 ()和display2 ()两个函数，在动态显示程序中，各个位的延时时间长短是非常重要的，如果延时 时间长，贝U会出现闪烁现象；如果延时时间太短，贝U会出现显示暗且有重影。具体程 序如下： void dis pl ay1(uchar nu mdis) uchar shi,ge; shi=nu mdis/10; ge=nu mdis%10; P 0=Tabshi; a=0; delayms(5);

19、 a=1; PO=Tabge; b=0; delayms(5); b=1; void dis pl ay2(uchar nu mdis) uchar shi,ge; shi=nu mdis/10; ge=nu mdis%10; P2=Tabshi; c=0; delayms(5); c=1; P2=Tabge; d=0; delayms(5); d=1; 2.软件流程框图 sbit hon gwai1=卩3人6; sbit hon gwai2=卩3人7; sbit a=P 1人0; sbit b=P 1人1; sbit c= P1A2; sbit d=P 1人3; 3.程序 #i nclude

20、reg52.h #defi ne uchar un sig ned char #defi ne uintun sig ned int #in clude /位定义模拟红外光电开关1接口 /位定义模拟红外光电开关2接口 /第一个数码管十位 /第一个数码管各位 /第二个数码管十位 /第二个数码管各位 sbit jin=P 3人5; sbit chu=P3A4； /进门指示灯端口 /出门指示灯端口 uchar dirvalue=0 x18; void delayms( uin t); void direct ion( void); /方向开始赋初值 /Tab为数码管显示值，存入一个数组内 声明按键扫

21、描函数 uchar code Tab=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90; unsigned char num1= 0,num2=0; /num 为被显示的数字 void dis play1(uchar numdis)/ 显示函数 1 uchar shi,ge; shi=nu mdis/10; ge=nu mdis%10; /将数扯开到十位 /将数扯开到各位 P 0=Tabshi; a=0; delayms(5); a=1; /送十位数 /打开位选 /延时 /关闭位选 /送个位数 /打开位选 延时 /关闭位选 P0=Tabge; b=0; delayms(5); b=1; void display2(uchar numdis)/显示函数 2 uchar shi,ge; shi=nu mdis/10; ge=nu mdis%10; 同上 P 2=Tabshi; c=0; delayms(5); c=1; P