基于89C51单片机红外计数器分解

1、桂林电子科技大学课程设计（论文）说明书用纸第5页共15页引言在工业控制、信息检测系统中广泛使用的计数器，其实际电路的作用不外乎是采集 信号、处理信号、量化为一定数字比例的电压或电流，最后，通过表头或数码管等显示 器件显示具体数据，供使用者观察。单片机控制红外计数器由于采用了软件处理系统， 数据量化精度较高，设计、制作灵活，更适合实际应用。在当今社会飞速发展的格局下，厂家基本采用流水线技术进行产品生产作业，而怎 样对其线上的产品进行实时的、有效率的、精确的自动计数成为广大生产厂家十分关注 的问题。传统的机械式或电子式计数器（主要是用数字电路集成组件组成）电路比较复杂, 元器件数量较多，故障率较高

2、，维修比较困难，而且设置预定数值不太方便，功能不易更 改且功能过于单一，适用范围较窄。而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时， 精确，可靠，稳定等计数优点已成为广大厂家的首选自动计数的装置基于89C51单片机红外计数器的设计可分为硬件电路设计和软件控制设计。硬件设计的目的：1）建立89C5单片机的最小工作系统，提供单片机正常工作条件。2）确定红外光发射电路和接收电路，保障检测信号的有效性。3）组装数据显示电路，以显示具体数据。软件控制设计的内容是：1）确立红外发光二极管的工作状态，提高红外发光二极 管的发光效率，减少损耗。2）处理检测信号，量化、转化为十进制数据，供显示电路显 示。段落格式

3、不对1设计目的本设计主要任务是以单片机为主控芯片来进行软件控制，能正常进行数据计数。基 于单片机构成的产品自动计数器研究的主要内容包括：如果构成检测电路、MCS-51单片 机用何种方式对外部计数脉冲进行计数显示控制、LED显示驱动模块的选择、MCS-51单片机的扩展。在这个设计中主要需要解决的问题便是如何提高MCS-51单片机的抗干扰能力以及稳定性。主要技术指标：(1) 显示并能计数；(2) 具有报警功能；(3) 具有较强的抗干扰性。2系统总体方案设计2.1系统硬件框图图1红外检测计数硬件框图原理：电路的指导思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线， 并将其放大、整流形成高电平信

4、号。当有人或物挡住红外光时，接收管没有接收到红外 信号，放大器将输出低电平。这个便是外部计数脉冲信号。这个计数脉冲信号送入 AT89C51单片机中进行计数控制，在经过扩展、显示驱动完成最后的显示过程。 2.2主控芯片简介2.2.1单片机的发展及趋势在计算机应用控制领域上，如工业控制、汽车、家电等很多控制场合，对控制系统 的要求都比较苛刻。例如需要智能高、体积小、成本低、功耗低、抗干扰能力强和可靠 性高。不仅传统电气设备无能为力，一般应用性PC机也不能胜任。在这个背景下，单片机的设想才逐渐成型。单片机就是将计算机的几个基本组成部分集成在单一的芯片上，体积相对较小，很 好地满足了对控制系统体积的要

5、求。自从1975年美国德克萨斯公司开发生产出第一台单片机TMS-1000以来，单片机经历了 4位8位16位32位的发展过程。最有代表性的In tel公司先后推出了三个系列：MCS-48系列8位单片机、MCS-51系列高档8位 单片机、MCS-96/98系列16位单片机。很多控制场合并不需要单片机去完成复杂的数学计算，因此单片机在生产工艺上进行了简化，降低了制造成本。同时采用大批量生产，成本进一步降低。从目前市场上来 看，其价格一般都在几元到几十元之间。未来单片机技术的发展趋势将以8位单片机主流，并大力发展专用单片机。很多单片机 生产厂家充分考虑到用户的需求，将一些常用的功能部件，如ADQ模/数

6、转换器）、DAC（数/模转换器）、PWN脉冲产生器）以及LCD（液晶）驱动器等集成到芯片内部、尽量 做到单片化；同时，用户还可以提出要求，由厂家为其量身定做（SoC设计）或自主设计。另外，随着科技发展，程序存储器的容量将进一步扩大。当存储空间足够大时，可 嵌入一些软件（如平台软件、虚拟外设软件、系统诊断管理软件等）以提高系统开发效 率。2.2.2 51系列单片机的主要特点51系列单片机生产厂家非常多，型号也非常丰富。但总的来说，51系列的单片机集成度高、体积小、有很高的可靠性；控制功能强；低功耗、低电压，便于生产便携式产品；外部总线增加了 I2C、SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了

7、结开发平台都可以用Keil，编程软件都可以用A51和C51。所不同的是，不同厂家和型号 的产品，在外设和下载方式上不同。比如Atmel公司的89C51和89S51,89S51兼容89C51, 不同的是89C51可以用ISP下载方式，而89C51不能。51系列单片机的特点有以下几个 方面：（1）（2）（3）单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。 寄存器A/B/C/D控制字格式如表2-2所示：表1寄存器A/B/C/D控制字格式（4） 构；（5）寄存器BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0寄存器AUIPDV2DV1DV0RS3RS2RS1RS0

8、寄存器BSETPIEAIEUIESQWFDM24/12DSE寄存器CIRQFPFAFUF0000寄存器DVRT0000000DS12887有128个RAM单元。其中4个单元用作控制寄存器，10个单元用作存放 时钟字节，114字节为通用RAM其主要寄存器如下：DS12887内部寄存器A：UIP=I :更新已到，不能读/写DS12887； UIP=0:更新末到，能读/写DS12887桂林电子科技大学课程设计（论文）说明书用纸第11页共15页DV2 DV1 DVO应设置为010，表示打开晶振，允许计时。RS3 RS2 RS1 RS0为方波频率选择位，产生方波周期中断。DS12887内部寄存器B:SE

9、T=0时间更新正常进行，每秒计数1次；SET=1禁止更新，程序可初始化时间和日历。PIE=I :允许周期中断；PIE=0:禁止周期中断。AIE=1:允许报警中断；AIE=0:禁止报警中断。UIE=1:允许更新结束中断；UIE=0:禁止更新结束中断。SQWE为方波允许位。SQWE=1将RS3 RS2 RS1 RS0选定的方波输出。DM=1 BCD码；DM=0二进制。该位不受复位信号影响。24/12 : 1表示24小时制；0表示12小时制。DSE为夏时制允许位。DSE=I:采用夏时制；DSE=0不采用夏时制。DS12887内部寄存器C:IRQF为中断申请标志。PF为方波周期中断标志。PF=1:方波

10、周期结束，申请中断。AF为闹铃中断标志。AF=1:当前时间与闹铃时间匹配时即刻申请中断。UF为更新周期结束中断标志。UF=1:更新周期结束时申请中断。DS12887内部寄存器D:VRT为内部锂电池状态。VRT=1锂电池正常；VRT=0锂电池耗尽11。3硬件电路设计3.1建立AT89C51最小工作系统PIO 1Pll戈P12 3P13 4 'FITPl 5,F107P17 SP33 13 严VCCPJ5 15Pi4 14IXI 19X2 18KST 9PIOT PUT P12P13P14PI5 PI6Pl 7INTIr<T0T1TOEATXIX2RESFTPOO POlPOJ 中P

11、O5 P06PO7P2O P21 P22 P23P24P2SP26P27RXDTJCDAi&PSEX39 POO38 POl 37 P0236 P03炎P04M P05 3T"POO 32 P0721 P202T>23'27P2610 P30Tr>3110K图2单片机最小系统图51单片机的最小系统由单片机、晶振电路、复位电路和P0的上拉电阻组成。其介绍如下：（1） 晶振电路为单片机提供时序使单片机能够正常工作，在图3-1中采用单片 机内部振荡方式。此时，只要接上两个电容和一个晶振即可。电容的大小影响着振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择 103 0pF的相

12、等的两个瓷片电容。（2） C1和R2构成了复位电路。冈寸开始上电时时， C1瞬间相当于短路，C1两端 保持0V电压，VCC勺电源电压就都加在了 R2上，因此在单片机9脚RST上变成 了高电平，此后C1上逐渐充电，即在C1上出现电压，R2上的电压开始下降，最 后单片机9脚RST上变成了低电平。在此过程中只要满足单片机9脚RST上的高 电平持续24个振荡周期即可使单片机复位。3.2红外检测电路图3红外检测电路常见的光敏器件有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光耦等。本实验中使用了 光电二极管和光电三极管。光电二极管和光电三极管都是两条引脚的元件，光电三极管 没有基极引出脚，它们的外形与 LED相似

13、。光电二极管分为发射管和接收管；光电三极 管一般用于接收，但它的接收灵敏度比光电二极管高得多。市场上的光电管种类很多， 许多是以对管的形式出售，对管的发射管和接收管工作在相同的光波波段，接收管只对 发射管发出的光波敏感在本实验中我们选择一对工作在“不可见光”波段的对管，除了 避免灯光和日光的干扰外，即使在黑暗中入侵者也看不到探测光束，具有很强的隐蔽性。 电路如图所示。在电路左半部分是发射管电路，电源通过限流电阻R1接到发射光电二极管IR-D1上，电流通过光电二极管到地线，光电二极管发射光束，我们将这部分电路安装到走廊 的一面墙壁上；电路右半部分是接收管电路，团中 PT1是光电三极管，三极管Q1

14、的作用 是增加光电三极管接收的灵敏度，UIA是施密特反相器，作用是对A点的电平进行整形， 保证送到单片机P3.2 口的电平只能是0V或+5V,我们将接收管电路安装在发射电路对 面的墙壁上，调节光电三极管的位置使它正对发射光电二极管的位置。没有人走过时，光电二极管IR-D1发射出的光照射到光电三极管 PT1,光感应的电 流直接馈入PT1的基极PT1发射极和集电极导通便Q1导通，这时A点为低电平OVP3.2 为高电平+5V。如果有人走过，光电二极管IR-D1发射出的光被遮挡，不能照射到光电三极管 PT1, 因为PT1只对IR-D1发出的光敏感，PT1的基极没有电流镣入，PT1发射极和集电极截 止使

15、Q1截止，这时A点为高电平+5V, P3.2变为低电平OV。由此看出，没有人走过时P3.2为高电平+5V,有人走过时P3.2会变为低电平0V 简单地说，单片机P3.2 口变为低电平0V说明有人走过这段走廊。在干簧管的程序中， 介绍了 P3.2是单片机外部中断0的端口，当P3.2的电平从高变为低时（下降沿跳变）会 触发中断，程序会自动转入外部中断 0的服务程序中。在本实验中，有人走过时就会使 P3.2端口的电平从高电平变为低电平，从而触发中断。3.3显示电路|ii 李Ma « 三邑1-1，旨4*4 in*；o*SII m -1 J,*I III7*當in显示电路图3.4蜂鸣器报警电路本

16、设计采软件处理报警，利用有源蜂鸣器进行报警输出，采用直流供电。当有人通 过时，数据口相应输出低电平，报警输出。报警电路硬件连接见下图3.5单片机管脚PDIPPI OC PI «C FM r cAl 3C Pl JEPl SE plPil T C臣3 * C ilMTipaiC flMiT i,i iP3 an<WR=i II PQO4A<X>1 PO 1 iAOl POJ lAWF WiAO® PO<4W4 PO5 <A1>勒1POA<AO&) PO / go 巧二 E>WPP ALenoO PSC*4 pa J &l

17、t;Ai5 PS尊 <*n) pa S 1A13 R24 4AI7)3 P3J <A11) PfiN 4A1<h P i <A# PS fl ZJ图6单片机管脚汇编语言与机器指令一对4红外检测计数软件设计STC89C52R单片机可以用汇编语言和 C语言进行编程。应，所以用汇编语言编写的程序在单片机里运行起来效率较高，而且对于红外计数器数 据的读写上，所用到的语句比较简单易懂。而 C语言程序可读性高，更便于理解。本设计使用C语言编程。4.1设计要求有两对红外对管构成光电检测电路，有m n两个变量代表。当有人经过 时m置1,有人经过时n置1,当m n同时为1时两个变量变为0

18、,;当m=1 n=0 时代表正向有一人通过，正向计数加1;当m=0 n=1时代表反向有一人通过，反向计数 加1。同时有人从不同方向通过时，蜂鸣器发出两个不同的声音进行提示。4.2程序框图图7主程序框图主程序设计: uchar da010=0xEE,0x28,0xCD,0x6D,0x2B,0x67,0xE7,0x2C,0xEF,0x2F;uchar da110=0xB7,0x81,0x3B,0xAB,0x8D,0xAE,0xBE,0x83,0xBF,0x8F; void main() m=0;n=0;a=0;b=0;开总中断开外部中断0开外部中断1EA=1;/EX0=1;/EX1=1;/IT0=

19、1;IT1=1; while(1) 计数显示fm=1;P0=da0a;/P1=da1b;桂林电子科技大学课程设计（论文）说明书用纸第15页共15页中断程序设计:void exter0() interrupt 0 delay(10);if(P 32=0) 中断开始"T图8中断程序框图m=1;if(m=1 &&n=1) m=0; n=0; if(m=1 &&n=0) a+=1;fm=0; delay(100); fm=1;while(! P32);5系统调试调试工作可分硬件调试和软件调试两个部分，调试方法如下：首先，硬件调试主要是先制作硬件电路板，然后用万

20、用表等工具对电路检查，最后 应用程序进行功能调试。硬件调试比较费时，需要细心和耐心，也需要熟练掌握电路原 理。然后，用仿真软件进行软件调试，比如单片机C51编辑软件KEIL，该软件提供一个 集成开发环境uVision，它包括C编辑器、宏编辑器、连接器、库管理和一个功能强大 的仿真调试器。通过编译、运行，可以检查程序错误。但应用此方法，仍需要十分了解 所使用元器件的工作方式和管脚连接方式。5.1系统的硬件调试在接通电源后，电路正常工作。我通过一张卡片模拟人从不同方向通过光电检测区， 用万用表测得中断管脚有高电平 4.89V变成低电平0v,表明光电检测电路时正确的能正 常工作的；然后发现数码管能够

21、显示数据，表明我的显示电路没问题。但是蜂鸣器没有 响，这是硬件调试当中遇到的唯一一个问题。原因：基极电阻太大，影响集电极电流， 导致蜂鸣器不够响亮。解决方法：换一个小点的电阻。5.2软件调试本次设计则是直接完成电路的硬件设计，出现的硬件问题几乎没有，主要在软件的 程序上进行调试。在调试过程中，曾遇到以下问题： 在通电后，光线被遮挡时无法进行正常计数；原因：在被挡一次过程中可能发生几次下降沿触发，导致执行中断次数和计数不确 定。解决方法：在中断程序后加一个循环语句while(!P32)和开头加一个延迟 delay(10)，排除干扰。 一人走过检测区的两个对管，两向计数器都加1 ；if(n=1 &

22、amp;&m=0)反向加1。原因：两个中断程序中不经比较就都加一。解决方法：在两程序中加以判断if(m=1 &&n=0)正向加1，1， if(m=1 &&n=1)m, n同时置0且计数不加在检测单元的选择上6结论在研究这个毕业设计的过程当中曾经让我遇到了许多小麻烦：是选择光电传感器还是红外对射式曾经让我迷茫 .在MCS-5单片机的选择上是选择内部 具有4KB字节的闪烁存储器的 AT89C51还是选择内部具有 8KB字节的闪烁存储器的 AT89C2051曾经也让我困惑不已(其实任选一款都可以实现)。而最让我感到迷茫的是否 利用8155进行I/O 口的扩展，

23、其实通过设计要求可以看出不难看出根本不需要对 AT89C51进行扩展就可有完成0-999999的计数显示功能(采用7段数码管显示可以不扩 展)。基于单片机构成的产品自动计数器能够实现实时、稳定、精确的计数。如果要对这 个课题进行深入的研究可以采用 AT89C2051或者AT89C52为控制单元的产品自动计数器 在配合专用的掉电数据保护芯片、单片机专用保护芯片等就可以很好的提高整个系统的 抗干扰能力。24MH33MHZ。产品自动计数器的设计的抗干扰问题永远是设计者们研究的课程！ 只要能有效的遏 制这个缺陷形成一个优质的自动技术产品指日可待！ ( MC 51单片机允许工作的温度范 围：-55 C

24、-150 C,正产工作的频率范围上限：通过本次设计，对单片机的内部模块更加熟悉，使用上也更加的清晰，对于今后用 单片机设计产品提供了极大的帮助，并且培养了良好的编程习惯，对子程序命名的规范, 和对寄存器的使用上，有了一定的良好意识。桂林电子科技大学课程设计（论文）说明书用纸第21页共15页致谢404的各位同门，正是特本设计在选题及研究过程中得到何宁老师的悉心指导。何老师多次询问研究进程， 并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。何老师一丝不苟的作风, 严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，我对何老师的感激 之情是无法用言语表达的。他不仅学识渊博，对专业孜孜

25、以求，精益求精；而且在百忙 之余仍然读书不辍，不断探求；为人师表，率先垂范；传道授业，呕心沥血。如果说我 从指导老师那里学会了怎样做好学问， 那么首先应该说我从导师那里领略了真正的学术 精神，导师严谨的治学态度和坚韧的探索精神将使我终生受益。载此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生生活的宿舍有!最后我由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 别感谢我的同学，梁川等对本课题做了不少工作，给予我不少的帮助。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成， 多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意 还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！参考文献1周茜.电路分析基础（第2版）.北京：电子工业出版社，2010.1.2王卫东.模拟电子技术基础（第 2版）.北京：电子工业出版社，2010.5.3陈永甫.红外探测与控制电路M.北京：人民邮电出版社，2004.6.4谭浩强.C程序设计（第3版）.北京：清华大学出版社，2005.7.段晨东，爨莹，张文革.单片机原理及接口技术M.第一版.清华大学出版社，2008. 7.郁道银.工程光学基础.北京：机械工业出版社， 2007.4.7彭军.光电器件基础与应用.科学出版社，20098Don aid A.Neame n.半