客流量计数器设计与制作

1、 本科毕业设计（论文）题目 客流量计数器的设计与制作学生姓名陈帅学号1107030162教学院系电气信息学院专业年级电子信息工程2011级指导教师 龙红职称副教授单位西南石油大学辅导教师职 称单位完成日期2015年5月29日Southwest Petroleum University Graduation ThesisThe design and production of passenger flow counterGrade: 2011Name: Chen Shuai Speciality:Electronic and Information EngineeringInstructor:

2、Long HongSchool of Electrical and Information 2015-5摘要 随着社会发展十分迅速人们生活质量不断的提高,基于STC89C51单片机计数器无疑成为商场、超市等公共场所对管理层可利用计数器对人数统计系统了解顾客行为，通过对客流量的检测和统计，可以发掘客流的内在规律，从而为公司制定和调整经营策略、公关策略、促销策略、价格策略、商品进货选择、商场布局、服务方式和内容等提供客观、科学的依据等。是管理层追求的目标之一，它所给人的管理提供了方便，就以商场顾客流量计数器举一个例子，它可以给商场提供商机有利于商家对人流量大的区域进行了解。现在商场对计数器有了依赖

3、所以对它的的功能要求越来越高，所以客流量计数器要求设计出更好的更方便更齐全的功能设施就需要数单片机技术入手，逐渐从数字化控制到智能化控制。现在基于单片机设计出的客流量计数器有着计数方便和计数准确的优点，目前已在许多行业中得到广泛应用。数字计数器有主要有两种形式，一种是接触式另一种是非接触式，在当今，非接触式红外计数器得到了普遍的使用。本设计主要采用单片机来控制各单元电路实现光控计数的。本设计由红外光电计数电路、STC89C51单片机系统电路、复位电路和数码显示电路组成，首先由红外对管计数电路将接收的信号转换为电脉冲信号，由单片机计数，再由数码管显示数目的增加或减少，实现自动计数的功能。关键词：

4、自动计数；单片机；数码管 AbstractWith the continuous improvement of living standards, SCM is one of the goals that people pursue, it brings convenience is not negative, the customer flow counter is a typical example,but people's requirements more and more hi

5、gh, to modern scientific research, work, life,provide better and more convenient facilities need to start with a number of single-chip technology, all toward digital control, intelligent control. The product automatic counter base

6、d on single chip microcomputer has the advantages of intuitive and accurate count, and has been widely used in various industries. digital counter has a variety of forms, general contact and non-contact two, in the development of science an

7、d technology today, non-contactinfrared counter is widely used.This design uses a pair of infrared transmitting and receiving tubes as infrared counter signal detection head, has the advantages of low cost, good anti-interference performance, simple structure,

8、 convenient operation etc.The guiding ideology is using infrared luminescence tubes launch infrared, infrared receiving tube receiving this infrared, and put the amplification, rectifier form low level signals. When someone or something blocking infrared, receiving tube without receiving infrar

9、ed signal, amplifier output high level, at the same time will the level signal into SCM control counted, and making digital tube display Numbers. So get to statistics, the number of people or things.Keywords: Automatic counting，MCU，Digital tube目 录1 绪论11.1 课题设计的背景11.2 课题设计的意义11.3课程设计的主要内容与要解决的问题21.4国

10、内外设计的概况21.4.1 国内现状及趋势21.4.2 当今使用客流量计数器的特点32 本设计总体设计方案42.1 设计功能42.2 设计要求42.3 题目分析42.4 整体构思42.5 方案论证与比较52.5.1 设计的思路52.5.2 光电检测模块62.5.3 显示模块62.6 方案比较62.7本设计总体设计方案72.7.1 硬件部分72.7.2 软件部分73 硬件电路的设计与计算83.1 主要元器件概述83.1.1 STC89C51单片机的引脚及其功能83.1.2 数码管103.1.3 光电式传感器（光电开关）E18-D80NK123.2 单片机系统133.2.1 时钟电路选择143.2

11、.2 时钟电路元器件选型及参数计算153.2.3复位电路选择153.2.4复位电路元器件选型及参数计算163.3 数码管显示电路163.4 蜂鸣器电路的设计与计算183.4.1 电路选择183.4.2 元器件选型及参数计算193.5 按键电路的设计与计算193.5.1 电路选择193.5.2 元器件选型及参数计算203.6 LED灯电路的设计与计算203.6.1 电路选择203.6.2 元器件选型及参数计算203.7 硬件总电路图214 软件设计及编程224.1 软件设计功能框图224.2 软件设计流程框图234.2.1 主程序244.2.2 数码管显示程序设计245 系统调试及分析265.1

12、 硬件电路调试及结果分析265.1.1 电路调试265.1.2 对单片机的单元电路测试及结果分析265.1.3对显示电路的测试及结果分析275.1.4对蜂鸣器电路的测试及结果分析275.1.5最小系统测试结果及其分析275.2 系统仿真285.3 测试结果295.4 测试结论306 结论及展望316.1 结论316.2 展望316.3 结束语31致谢33参考文献34附录一 主电路图35附录二 PCB板36附录三 实物图37附录四 源程序3853客流量计数器的设计与制作 1 绪论1.1 课题设计的背景 当今客流量计数器对人们的生产和生活有十分重要的作用，所以客流量计数器发展的十分迅速，而客流量计

13、数器的产品的从数字化计数逐渐到人性化、智能化以及自动化的计数的发展，当今虽然客流量计数器已经十分成熟了，但是它发展潜力非常大。因为首先由于人们生活质量的提高，人们开始去追求更方便、更智能、更快捷的产品，其次计数器被发明出来已经有几百年历史了，经过几百年的设计者的不断研究设计计数器的发展已经十分成熟了，而且计数器技术产品功能也更加齐全以及应用范围更广，最后客流量计数器发展对商场、工厂等人流量大的公共场所进行管理和策划能够提出参考依据,客流量计数器产品现在无疑为工厂、商场、超市等用来制定管理和防止安全事故发生提供便利，但是人们对它的要求愈来愈高，所以计数器产生的种类也非常多如湿度计数器、交通管理计

14、数器、温度计数器、等。因此计数器的应用范围也越来越大如对土地湿度的检测、产品计件、商场人流量计数、温度的计数、超市、工厂、生产计件等行业。本设计是将客流量计数器安装在公共场所的入口处和出口，并由红外光电传感器检测是否有人或物的进出并产生电平脉冲在单片机内进行加减计数输入LED数码管上显示。1.2 课题设计的意义本设计是为了统计解决一些人流量过大公共场所提供管理的参考依据也可以为公司制订方案以及调整怎么去经营、因此客流量对人们的生活有着重要的意义，例如现今的贸易信息不断改变，怎么才能在短的时间中就对市场变化就做出快速准确的反应，并且最大限度的节省商业成本，从而完成高效的贸易运营管理已经成为贸易运

15、营成败的核心要素。避免客流量过多而发生的安全事故，也可以进一步掌控人流量多的场所的情况；在商场的人群的流量入口和人流方向计数，可以提供商业参考是否合理；经过统计各人流量多的区域，那么就可以对整个场所进行合理布置提供科学依据；经过对人流量的统计，什么时候人员流量大、什么地方人员流量这可以对商业信息提供参考的依据。根据人口的变化可以在某一定的时间内的一个区域的交通状况的进行准确判断，并对的物业管理以及操作、维修、安全及对其旅客合理调配提供参考。并且还可以减少了财产损失。因此，对于客流量计数器深入研发与设计，是非常重要的。设计的效果有很高的实用性能并给人们生活和管理带来了方便；客流量计数器不仅可以计

16、数人流量的数据，还可以对工业产生影响，因为有了这个计数器工厂可以对生产产品进行调整。而且还能用这些数据给工人发工资做依据。1.3课程设计的主要内容与要解决的问题用于单片机做计数器的主要内容是，对光电检测电路的选择，用STC89C51单片机是用查询法还是中断法进行计数显示的控制、选择的是一位、二位或四位一体的数码管。本设计中要解决的是在STC89C51工作运行是防止电路的干扰、LED数码管显示的稳定和消除按键的抖动1.4国内外设计的概况1.4.1 国内现状及趋势目前我国市场上基于单片机设计的计数器种类很多，我国对计数器的设计到目前为止已经有30多年的历史了，对于计数器初期设计的目标是用来测量范围

17、、测量准确率和稳定度等。然而经过多年的不断研究和开发制作计数器技术也已经十分成熟了。因此对计数器的应用功能得到了扩展，计数器的价格的高低不同的计数器有着不同的要求如对技术含量不高的产品要求实用特点是使用方便、价格便宜、测量广泛、稳定性好等，除通常计数器所拥有的功能外，还要有时间，日期等功能。目前，柜台的产品全部都是非接触式计数器计数触发方式在人流量计数器。随着非接触式的计数器的发展而接触式计数器也慢慢的在各个公共场所中被淘汰。现在市场基于单片机设计的客流量计数器的主要设计电路主要是使用的是单片机计数的功能，它的硬件简单，软件设计较为复杂，它的硬件是以单片机为主要的控制核心单元再加上外围电路，设

18、计成一个硬件简单功能十分多的自动计数器。因此要对它准确率，计数范围进行改进，防止电路干扰和计数显示器的稳定性是目前国内客流量计数器制造商研发商应该主要考虑的课题。1.4.2 当今使用客流量计数器的特点当今的市场，客流量计数器的产品有许多类型，不同类型的客流统计器针对不同客户的需要，这些产品主要有哪些，它们的特点的主要说明如下：1、用人来对进出人数进行计数优点：可以用在比较小的的地方，几乎没有成本，用人来计数可以让人在心里感到放心。缺点：用人工计数时间不能太长，时间长了计数会就会记错。2、直线式的红外传感器优点：可以区分有温度的生命和无温度的生命。缺点：分别它的分别能力比较差，不能分别出一个或多

19、个人，因此它误差率较大。3、主动式红外计数器优点：价格相对较低。缺点：这个红外计数器它不能对人和物体分辨，如果人多只能检测到一个人它的限制性大，只能用于窄小通道。4、被动式红外顶置帘优点：能区分对象是否有生命。缺点：对行走方向无法辨别；计数多有重叠；误差率很大。5、视频检测系统优点：这种系统安装方便，十分隐蔽；而且还可以和保安系统相连。缺点:对它检测造成干扰的有亮度、光照条件变化和人流量密集程度；并且不可以在黑暗的地方使用；计数区域容易重叠的；导致计数误差，并且价格昂贵。 2 本设计总体设计方案2.1 设计功能 本设计客流量计数器的目的是用于人流量多少来自动计数，通过红外光电传感器对它的检测，

20、使单片机的定时功能启动，根据红外光电传感器在安装两道们一道进门，一道出们。在数码管显示计数的加减。并且能够掌控活动现场的情况，对超市、商场进出的人群流量能够及时的用数字显示处来。2.2 设计要求 1、进入的人数统计，并用二位数码显示； 2、现场的人数统计，并用二数码显示； 3、现场超过预定人数，则报警；2.3 题目分析现在由于社会发展很快人们会到各地景点或商场去消费，所以要对这些人流量大的地方进行限人以免造成安全事故和对环境的破坏，所以，设计了两道门的设计，要求一路光控对进门人数的识别，一路光控对现场人数的识别、设计出由计数、显示驱动等电路组成的客流量计数器，能帮助公共场所人流量大的地方进行计

21、数显示并且进行有效的管理。本设计是当有人或物通过装有红外光电传感器的门时，触发光控电路由高电平变成低电平，然后输入单片机P0口产生触发脉冲使计数器可以进行加减计数，由于可以对人数的限制所以要设定一个最大的人数如果超过了最大的数量就报警。2.4 整体构思本设计我的主要想法首先要有单片机最小系统、红外光电传感器的检测电路、三极管驱动蜂鸣器的报警电路、用单片机直接驱动数码管显示、独立按键电路构成，其结构如图2.1所示：STC89C52单片机系统部分蜂鸣器报警电路红外光电检测电路数码管显示电路按键电路图2.1整体流程结构图红外光电传感器检测有没有人进出的时候，这个整体的红外光电传感器变成低电平的脉冲输

22、入到单片机P1口，通过单片机计数在P0的IO口低电平触发，然后自动计数启动定时器时设定好初始值后启动定时器就会自己在一段时间内进入，然后在数码管显示计数的数字。当电路断电了然后从新接入电源，这个系统就自动复位了，数据清除又从00开始计数了。2.5 方案论证与比较2.5.1 设计的思路设计将商场或景点都设计两门一个是进门一个是出门所以要设计两路红外光电传感器，当有人经过检测的进门或出门的时候，红外光电传感器检测并产生电脉冲信号然后让单片机接收到并进行记数。然后通过单片机P0与数码管段码和P2口与数码管的位码连接，最后能在数码管显示进入和现场人数。此方案原理方框图如图2.1所示。图2.1 系统整体

23、原理图2.5.2 光电检测模块 方案一选用的红外光电传感器是一种将光电传感器的集成，它是将发送器和接收器结合一个整体。检测距离可以根据要求进行调节。这个红外光电传感器它受到关照的影响小、操作使用方便、电路对它的干扰小等特点，可以在人流量大的场合中使用。 方案二选用激光对射与传感器当被人或物进出时被遮住了来检测人的进出；它的优点是准直性好，测试的距离远。缺点是：它输出信号复杂不好采集其此是价格较高。方案三选用红外发射二极管和NE555模块组成的发射模块以及红外接收二极管和LM547模块组成的红外接收模块光电检测模块。缺点：电路设计难度大，对编程要求高，对电路的干扰性大。2.5.3 显示模块 方案

24、一选用LED数码管显示，因为数码管对电压要求低，并且数码管使用时间长，还有他功耗低，损耗低，价格便宜。还有数码管还可以光照强度大的环境下工作，能够适应任何环境，数码管容易检测和维护，数码管使用时它的精度比较高，软件编程比较容易，对单片机的资源占用较少。方案二选用LCD液晶作为计数器的显示屏显示，由于它对编程能力要求高，考虑的显示的信息量大，而且对电路的干扰性大的一个整体，它有多种功能，还可以节省电力的使用，无偏风险，因为本设计需要的信息量少，制作简单，电路对它的干扰小的特点。但是本设计只显示两位的数字，使用的信息量少，以免照成浪费。2.6 方案比较比较以上三种方案的优缺点，方案二采用的是激光对

25、射和液晶显示屏组成的计数它们的缺点是激光设备价格昂贵，输出信号比较复杂，不利于采集，由于显示的是两位的数字，信息量小因此实用液晶显示成本有点高而方案一比较灵活，成本较低，制作较为简单，所以采用 51 系列单片机作为控制单元，使用软件编程来解决计数器加减计数，这样能使用的硬件少，做出来的硬件实物简单整洁。并能对电路更好的编程能实现设计的要求，因此我最终选择方案一作为本课设的方案。2.7本设计总体设计方案采用STC89C51单片机作在电路中为核心控制单元，按键电路是为了设置计数的人数，时钟电路和复位电路是单片机工作的必要条件，直接用单片机驱动LED数码管，LED数码管显示信息的工作方式为首先用红外

26、发射电路和红外接收电路为一体红外检测单元检测是否有人或物进出数，产生低电平被单片机触动脉冲然后计数、最后通过单片机P0口直接驱动数码管LED显示器P2口接数码管LED的位选码，然后完成最后的显示。2.7.1 硬件部分本设计在Protel软件画图，P1口接按键电路每个按键功能都是独立的、单片机时钟电路、复位电路、单片机直接驱动LED显示电路P0口接段码P2口接位选码、用三极管驱动蜂鸣器报警的电路它们的功能是：按键输入电路：提供按键信号单片机时钟电路、复位电路：单片机正常工作的需要LED显示电路：显示计数的加减值报警电路：是三极管驱动蜂鸣器，它连接一个电阻这个电阻有限流的作用。2.7.2 软件部分

27、软件控制程序由主程序和数码管显示程序，设置计数报警程序三部分，其主要实现计数加减、键盘扫描、LED显示，设定超值就报警等功能。3 硬件电路的设计与计算3.1 主要元器件概述3.1.1 STC89C51单片机的引脚及其功能图3.1 STC89C51单片机引脚图VCC:供电电压GND: 接地P0口: P0口在单片机的32-39管脚，它是个8位的开漏型双向IO口它们每个IO口当输出的时候最多可以驱动8个TTL输入口；当作地址/数据线用P0时可以直接用单片机驱动输入，不加上拉电阻其他情况下场效应管开路，P0口做输出；又做输入口的时候，要加上拉电阻。当单片机做的是上电复位时，那个P0口就做输出口。P1口

28、：P1口在单片机芯片上的1-8的管脚，P1口有两种功能。当它做输入输出的时候单片机P1口因为它内部本身就有上拉电阻，它做输入输出时不需要接上拉电阻；当单片机P1口接上74系列的缓冲期的时候可以驱动4个LSTTL的电路，P1口作为输入，你必须先写到引脚为高电平。此外，P1口还有第二个使用功能。表3.1 P1口引脚功能引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（可以在系统编程）P1.6 MISO（可以在系统编程）P1.7 SCK（可以在系统编程）P2口： P2口是在单片机的第21-2

29、8的管脚 ，当P2口作为普通的的IO口的时候它的内部也有上拉电阻如果做输入输出用的时候单片机外部可以不接上拉电阻，P2端口的读/写外部存储器的地址/数据转换的多路复用器P2的结构，交换地址/数据或内部地址总线。P3口： P3口和P1、P2口都有相同的功能；它做输入输出的时候；由于它本生的内部就有了上拉电阻，那么它在做为输入和输出的时候可以不用加上拉电阻就直接和其他的器件连接起来。如果单独作为输出的时候，就必须需要高电平。端口引脚第二功能:如表3.2所示。表3.2 P3口引脚功能引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2 (外部中断0)P3.3 (外部中断1)

30、P3.4T0（计时器0外部输入）P3.5 T1（ 计时器1外部输入）P3.6 (外部数据存储器写选通)P3.7 (外部数据存储器写选通)RST： 该引脚是单片机芯片的第九脚，它代表是一个复位，它的电路需要连接一个1K的电阻的10uF的电容，所以如果正常运行时间的引脚加一个较低的水平是必要的，如果两个机器周期的高电平时间使单片机复位。ALE/: 这个引脚在单片机芯片的第三十个引脚，这个引脚的功能是它有地址锁存信号的功能以及能在低8个字节锁存地址，并且可以访问外部存储器或数据存储器，当烧写程序时可以使用这个引脚当作接收烧录启动信号：这个引脚在单片机芯片的第二十九引脚上，这个引脚的名称是外部程序存储

31、器选通信号，如果它在外部程序存储器取到值的时候就会产生一个负脉冲那么就实现了对外部程序存储器有着读的操作，其次假如单片机在外部程序存储器执行外部代码时，所以，每一个机器周期被运行了两次，当这个引脚在对外部数据存储器进行访问的时候，就不能被产生信号。/VPP： 这个引脚在单片机芯片的第三十一引脚上，它的名称是内外程序存储器，功能是，当这个引脚接高电平的时候首先从单片机内部读取命令，如果程序的长度超过FlashROM的容量，它将外部程序存储器，该引脚可以直接在外部程序存储器的读。这个引脚接低电平的时候就可以直接在外部程序存储器读命令了，此外这个引脚在烧录程序的时候非常适合烧写电压。 XTAL1：这

32、个引脚在单片机芯片上的第十九个引脚，它接在一个22pF电容的一端由于,单片机内部有一个高增益的反向放大器使用内部时钟方式时必须接XTAL1的输入端。XTAL2：这个引脚在单片机芯片上的第十八个引脚，它接在另一个22pF电容的另一端；单片机内部有一个高增益的反向放大器使用内部时钟方式时必须接XTAL2的输出端。 3.1.2 数码管LED数码管显示器被称为7段数码管而它是用七个条状二极管构成的显示器，由于二极管有正反因此它们的结构不相同，根据二极管组成时它们的不同方向，可以分为共阴极数码管和共阳极数码管。数码管是共阴极还是共阳极是由数码管的引脚公共端的正负决定。采用几个二极管组成显示电路。LED为

33、数码管显示面板，由于LED数码管电流有点大的时候驱动它时需要用三极管或缓冲器作为驱动电路，并且LED数码管的接线需要看清楚是共阴极数码管还是共阳极数码管，由于LED数码管的结构比较脆弱，通常会单独使用。但如果要驱动显示电路就是将需要驱动电流较大LED数码管、需要驱动电路与控制电路组合而成一个LED数码管显示电路。事实上，电源在单片机输入的是低电平，那么发光二极管不会点亮。LED数码管在工作，需要3.5V以上的电压，D0D7接单片机P0口，作为显示数据的输入；位码1、2、3、4接单片机P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口，当单片机引脚做灌电流使用，当单片机引脚做低电平时，对应的P0引脚也是高

34、电平；需要占用8个P0IO口段选，4个P2IO口的位选共用12个单片机I/O口。共阴极数码管在P0口驱动的时候，当P0口输出为高电平的时候必须接上拉电阻数码管亮电源经过上拉电阻，给数码管供电，P0口的引脚，几乎不导电，数码管的亮度起决于上拉电阻的数值，P0口输出为低电平的时候，数码管就熄灭了，此时由电源经过上拉电阻P0引脚供电。本设计使用了一片四位LED数码管，它们拥有独立的位选端，所有相同的段选端引脚公用，使用时将所有位选引脚接高电平，当给某一段段选引脚低电平时，该段就被点亮。共阴、共阳数码管与单片机连接时需要看清段码和位码了解共阳数码管是公共端接正极；共阴极数码管的公共端接地看的原理图如图

35、3.2、3.3所示。将数码管了解清楚然后与单片机连接。 图3.2共阴数码管原理图 图3.3共阳数码管原理图由于设计的电路图不同，那么所用的元器件也会有不一样，因此在所选择的数码管也有所差异。在电路中运用LED数码管时首先要了解共阴结构还是共阳的结构因为它们各个引脚所对应的端口与导线的连接有区别。如图3.4、3.5所示。 图3.4共阴极数码管管脚示意图 图3.5共阳极数码管管脚示意图3.1.3 光电式传感器（光电开关）E18-D80NK光电式传感器这中器件它的发射电路和接受电路都是在一个整体，它和单片机的IO口连接的时候需用低电平作为输入，如果接到高电平它的指示灯会一直亮不能对单片机进行工作也无

36、法对外来的人或物的进出做出判断。这种它可以检测到的距离最大为80厘米，在做演示的时候检测时进出可以根据演示时具体的要求来对它进行调节。这个红外光电传感器它受到关照的影响小、操作使用方便、电路对它的干扰小等特点，可以在人流量大的场合中使用。由下图3.5实物图所示注。注意请不要不要将引脚接错，否则会烧掉传感器。 图3.5光电式传感器（光电开关）E18-D80NK实物图 这是个NPN型光电开关有红黄绿三条线，红色线接电源高电平、绿色线接地、黄色线接单片机输出，它的工作状态是0或1，也就是相当于数字电路的高电平与低电平。如果能检测到人或物进出的时候红外光电就由高电平变成低电平成为电信号,如果这个器件与

37、单片机P1、P2、P3相连接的时候；它们内部有上拉电阻；所以直接连接器件；它们的原理如下：采用红外光电传感器是正常的时候就是高电平的状态，当它检测到外部的人进出就从高电平变为低电平，并且通过与单片机I/O连接时电平的变化来检测。图3.7光电式传感器E18-D80NK原理图在使用中有几个问题要注意:1.工作电压4.5V-5V 低于4.5V不能工作.3.3V供模块不工作.状况是指示红灯一直亮!2.这个红外光电传感器模块没有接反的保护,如果正负接就会被烧坏,再接线路时一定要仔细，,确认没有接反后再上电，如果模块接反后被烧坏它的状况是后面面指示灯一直亮,或是怎么也不亮3.白色线做输入时与单片I/O口连

38、接的时候一定要设成输入状态,和51 单片机连接准I/O 那就把I/O设成1 如P1.0=1 注意不能设成0 如P1.0=0,设成0 那么模块指示灯会一直亮,模块不检测3.2 单片机系统下面的图是Protel软件绘制单片机最小系统电路图的使用，STC89C51芯片为核心的电路控制单元，然后使用12MHz晶振和电容器两22pf大小的电容构造成时钟电路的设计和在一个1K的电阻的使用与10uF电容联合使用电阻的一端要接地电容的一端要接5V的电压，构成复位电路复位电路，在使用12MHz晶振的时钟电路的设计装置，两个22pF电容12MHz的晶振片时钟信号频率为6MHz，而对于这次的设计单片机最小

39、系统基本电路图如图3.8所示。图3.8单片机最小系统基本电路图3.2.1 时钟电路选择下图就是本设计在Protel软件画的时钟电路，其电路图如图3.9所示。图3.9时钟电路图3.2.2 时钟电路元器件选型及参数计算时钟电路的功能是时钟信号由时钟信号反映 。因为STC89C51单片机具有高增益反相放大器，所以连接引脚第十八和引脚十九的输入和输出端。然后反馈电路由两22pf两电容构成，所以稳定是由自激振荡电路构成的振荡电路，因此就构成了一个比较稳定的自激振荡电路。本设计采用内部时钟部方式，晶振选用12MHz，电容选用的是22PF。3.2.3复位电路选择复位电路可以由一个1K的电阻和10uF的电容组

40、成的上电自动复位、如加上一个按键既可以上电自动复位也可手动复位。该设计将使用，电源自动复位电路图如图3.10所示。图3.10复位电路图3.2.4复位电路元器件选型及参数计算STC89C51的复位在单片机的第9个引脚上，如这个引脚的它的电平大于3V是高电平，小于3V为低电平。当这个引脚它连接是高电平，并且超过2个机器周期就会复位。本设计采用12MHZ晶振那么2个机器周期就为2µS。使用的是1K的电阻和10uF的极性电容能够组成一个上电复位电路。如图3.10所示；电源刚开始通电流的时候，它的电容器C是没有电流经过的，电路没有导通被短路了，那么这个引脚就会被高电平自动复位，当连接低电平的时

41、候电容电流为零相当于开路，所以第9脚连接低电平，这个程序是正常工作。随着时间的增加，电容器上的电压逐渐升高而当第九脚的电压逐渐下降在当第九脚电压下降到低功耗的单片机，恢复到正常的状态。3.3 数码管显示电路 采用二极管构成LED数码管显示模块并组成显示电路。LED为数码管显示单片机对它输入的信息，并在数码管显示数字。对于LED数码管电流较大的器件在使用单片机显示时可以用三极管或74系列的缓冲器对它驱动并显示，对电流较小的数码管可以直接用单片机驱动；本设计我采用的是单片机直接驱动电路，将LED面板、驱动电路与控制电路组合而成一个LED模块。接线如图3.11所示。数码管显示是动态显示扫描数码管方法

42、是动态扫描法。显示部分是接P0口必须加上通过上拉电阻才能将7段数码管点亮.采用的是软件译码方式。软件译码就是首先把数字利用8421编码变成二进制段码或十六进制段码，编程时显示一个字符第一次查表得到的截面选择代码，如表4.1所示，然后送往显示器的段码。表3.3数码管对应的LED字形值序号显示数据引脚排列8421编码二进制段码十六进制码10Dp gfedcba0000001111113FH21Dp gfedcba00010000011006H32Dp gfedcba 0010010110115BH43Dp gfedcba0011010011114FH54Dp gfedcba010001100110

43、66H65Dp gfedcba0101O11011016DH76Dp gfedcba0110011111017DH87Dp gfedcba01110000011107H98Dp gfedcba1000011111117FH109Dp gfedcba1001011011116FH11ADp gfedcba10100111011177H12bDp gfedcba1011011111007CH13CDp gfedcba11000011100139H14dDp gfedcba1101010111105EH15EDp gfedcba11100111100179H16FDp gfedcba11110111

44、000171H17全熄Dp gfedcba0000000000H18全亮Dp gfedcba11111111FFH 本设计所采用的是一个四位七段共阴极的数码管，分成二位其可以显示计数范围0099。共有12个管脚，数码管即：A，C，B，D，E，F，G，DP，1，2，3，4。其中，B，C，D，E，F，G，DP八码，1，2，3，4为所选的公共端，与单片机应用系统的输出数据在动态显示P0口输出。而P2口输出的是位选码，进而在数码管显示数字。该数码管为共阴极数码管，由于标准的STC80C51单片机的端口引脚有下拉输出驱动管，因此可以直接驱动LED共阴极数码管，其中P0口输出的是段选码(a、b、c、d、e

45、、f、g、dp)的引脚，通过对P2口附高低电平来控制四个引脚接LED显示器的输出的是位选码(1、2、3、4），的引脚上，原理如下图3.11所示。图3.11显示电路图3.4 蜂鸣器电路的设计与计算3.4.1 电路选择 在本次设计中，需要设计一个报警电路所以需要驱动一个蜂鸣器，但是因为单片机I/O端口的驱动蜂鸣器是不行的，不能直接驱动蜂鸣器。因此我设计报警电路的时候加了一个三极管来驱动蜂鸣器，其电路图如3.12所示。图3.12报警电路图3.4.2 元器件选型及参数计算对蜂鸣器报警检测，驱动蜂鸣器报警要使用三极管，然后通过对声音用高电平在改变端口，延迟修改调试声音的频率和修改声音的质量。当P3.5接

46、的是高电平的时候那么三极管就可以导通，而蜂鸣器的两端都是5V，P3.5接的是低电平时，三极管没有工作了，那么蜂鸣器两端没有电压，那么蜂鸣器根据脉冲发出声音。而三极管相当于一个开关由蜂鸣器来控制的，解决了单片机电流不足的问题，需要占用第15单片机引脚的I/O口。 3.5 按键电路的设计与计算3.5.1 电路选择在案件电路中有矩阵方式和独立方式，在本设计中选择独立方式。电路图如图3.13所示。 下图为独立按键图中，每一个按键都接一个I/O口都有不同的功能则它们的功能分别为：K0键表示设置计数键；K1键表示设置计数加键；K2键表示设置计数减键标K3键表示复位清零键红外光电传感器1表示进入的

47、人数红外光电传感器2表示出去的人数。本设计是将按键电路都是设置成低电平才能工作，当没有对按键按下的时候，按键和单片机引脚端口连接工作前全部都是高电平。如图3.13所示图3.13按键电路图3.5.2 元器件选型及参数计算如图3.13所示单按键没有按下时KEY处的电平为高，当按键按下时KEY处的电平为低。需要占用6个单片机I/O口。3.6 LED灯电路的设计与计算3.6.1 电路选择在本次设计的时候，需要将LED灯点亮，报警时候会闪烁；驱动这个发光二极管那可以用单片机可以采用三级管作驱动也可以采用直接驱动LED灯但本设计采用的是直接驱动LED。其电路图如3.14所示。图3.14LED驱动电路图3.

48、6.2 元器件选型及参数计算如图3.14所示，当发光二极管接高电平时，这个电路没有导通所以发光二极管不亮；当发光二极管接低电平时，这个电路导通了则发光二极管会亮。在本设计中串联一个电阻是为了由于导通后LED灯两端电压过大防止烧坏LED灯，故和LED灯串联了一个分压电阻如图3.5中的R3所示，需要占用1个单片机I/O口。3.7 硬件总电路图 STC89C51单片机作为主控单元，工作的过程是是，现在按键上设置报警的人数然后在红外光电传感器检测到的人或物，当检测到任何物时，红外接收电路的输出端会产低电平脉冲信号。然后输入到单片机计数，然后检测启动定时器计数数码管段码连接P0位码连接P2口实现显示。

49、本设计的电路图见附录一，用软件设计的PCB板见附录二。 4 软件设计及编程4.1 软件设计功能框图主程序模块计数加减处理模块输出报警模块程序初始化模块数码管显示模块按键驱动模块图4.1 系统框图 采用STC89C51单片是这个系统的主要控制单元，本设计编程软件要完成的功能键盘电路的按键识别进行键值编码，可以设定报警的人数，用红外光电传感器检测然后在数码管中显示场所进入人数和现场人数，设置设定值就报警，软件的功能划分软件设计模块结构如图4.1所示。其中各个模块的具体任务是。程序初始化模块：对按键、数码管、定时器初始化。按键驱动模块：对各按键的功能进行简单的定义。输出报警模块：由于有设定值，超过设

50、定值，蜂鸣器报警。数码管显示模块：根据和单片机连接定时计数，进行相应的数字显示。计数加减模块：根据两个红外光电传感器，一个是计数加，一个是计数减4.2 软件设计流程框图 开始 初始化按键设置红外光电传感器的检测出 人的进出 进现场人数显示进入人数显示未超出显示设置的人数超出报警显示图4.2 系统总流程图系统开始后首先会对LED数码管进行初始化设置，定时器一初始化设置。接下来对按键进行设置。设置最大的人数，然后用红外光电传感器进行检测是有人和物通过然后通过数码管显示进入的人数和现场的人数，当现场的人数超过了设定的人数时，蜂鸣器报警，最后使用按键进行清零或设置再来运行。4.2.1 主程序系统的软件

51、部分主要由按键，报警，显示这几个部分组成。通电之后，系统首先进行初始化，开始运行LED显示STC89C51芯片初始化的数值，设置按键的设定值，调用按键处理子程序，通过红外光电传感器判断有无人进入若无人人，则继续等待进入。如果有进入人数，则读取进入人数的值，并且做出相应的改变，并显示输出。当达到设定的报警值时，蜂鸣器报警，如果你想停止蜂鸣器报警是可以在出口检验是第二复位按钮然后报警停止，主程序开始初始化，本设计采用动态显示，所以显示程序不断的调用后，首先调用初始值。主流程图如图4.3所示。4.3 主程序模块流程图4.2.2 数码管显示程序设计 本次设计现将数码管初始化然后数码管显示的变量进行的数

52、据处理在位码上选位先选数据在写数据，将数码管和单片机的P0口接段码P2口接位码一个4位的共阴极数码管分为两个部分，各自显示 00-99的计数。这样做是为了反映进出人数及现场人数的实验的结果，和右边的是图4.4的数量显示。左边显示进入人数右边显示现场人数。i=2;i>0;i- 图4.4 数码管显示程序流程图5 系统调试及分析5.1 硬件电路调试及结果分析5.1.1 电路调试在万用板上完成电路焊接后，对万用板上的电路进行测试。对万用板上的按键电路、报警电路、单片机最小系统、显示电路进行测试发现其中可能会出现的问题，然后加以改正。分别从一下几个步骤进行测试接下来将系统上电，把单片机的P3.4口

53、与地短接，LED发光了，以上全部测试表明LED闪烁信号电路能正常工作。5.1.2 对单片机的单元电路测试及结果分析接通电源开关后，用万用表的电压档对单片机的各个引脚电压进行测试，观察单片机是否工作在正常状态，将万用表打到二极管测试档位，万用表的蜂鸣器响了；同样的红表笔和黑表笔分别接到R3的另一端与Q2三极管的基极，万用表的蜂鸣器响了；红表笔和黑表笔分别接到电源正极与Q2三极管的发射极，万用表的蜂鸣器响了；红表笔和黑表笔分别接到Q2集电极与LED相连端的三极管上和LED的正极上，万用表的蜂鸣器响了；红表笔和黑表笔分别接到电源负极与LED负极，万用表的蜂鸣器响了；以上测量结果表示电路连接正常，接下

54、来将系统上电，把单片机的P3口与地短接以上全部测试表明LED报警闪烁。具体操作方法如图5.1所示：图5.1 单片机的引脚电压测试5.1.3对显示电路的测试及结果分析显示电路的核心为一个四位一体的LED数码管，测试的主要内容就是检查数码管能否正常工作，因为所选用的数码管是共阴数码管，所以按照数码管的引脚图将位选端接+5V，然后分别将段选引脚接低电平，观察数码管的每一段是否为亮。测试方法如图5.2所示，经测试，所有数码管能正常工作。图5.2 数码管的测试方法5.1.4对蜂鸣器电路的测试及结果分析按照蜂鸣器电路，将蜂鸣器的接VCC端接+5V，与单片机P3.5口想接的一端施以低电平，蜂鸣器持续发出“滴”的声音，说明蜂鸣器能正常工作，蜂鸣器电路正常。将万用表打到二极管测试档位，同样的红表笔和黑表笔分别接到R5的另一端与Q2三极管的基极，万用表的蜂鸣器响了；红表笔和黑表笔分别接到电源正极与Q2三极管的发射极，万用表的蜂鸣器响了；红表笔和黑表笔分别接到Q2集电极和蜂鸣器的正极上，万用表的蜂鸣器响了；红表笔和黑表笔分别接到电源负极与蜂鸣器负极，万用表的蜂鸣器响了；以上测量结果表示电路连接正常，接下