【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）基于單片機(jī)構(gòu)成的紅外對(duì)射式產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器-軟件工程

I 摘 要 在當(dāng)今社會(huì)飛速發(fā)展的格局下，越來(lái)越多的流水線(xiàn)上的產(chǎn)品和各種商業(yè)場(chǎng)合的人員需要進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù) 數(shù)器有直觀和計(jì)數(shù)精確的優(yōu)點(diǎn)，目前已在各種行業(yè)中普遍使用 。 數(shù)字式電子計(jì)數(shù)器有多種計(jì)數(shù)觸發(fā)方式，它是由實(shí)際使用條件和環(huán)境決定的 。 有采用機(jī)械方式的接觸式觸發(fā)的，有采用電子傳感器 這類(lèi) 非接觸式觸發(fā)的 。 本文所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器是采用紅外 對(duì)射式 方式，抗干擾性好，可靠性高 可用于測(cè)量 流水線(xiàn)上的產(chǎn)品的數(shù)量以及可檢查產(chǎn)品有無(wú)缺損；也可以用于測(cè)量 賓館、飯店、商場(chǎng)、超市、博物館、展覽觀、車(chē)站、碼 頭、銀行等場(chǎng)所的人員數(shù)量及人員流通數(shù)量，同時(shí)絲毫不會(huì)侵犯到被測(cè)人員的個(gè)人隱私 計(jì) 的指導(dǎo)思想是利用紅外發(fā)光管發(fā)射紅外線(xiàn)，紅外接收管接收此紅外線(xiàn)，并將其放大、整流形成高電平信號(hào) 收管沒(méi)有接收到紅外信號(hào)，放大器將輸出低電平， 同時(shí)將這個(gè)電平信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行控制計(jì)數(shù) ，并經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路使數(shù)碼管顯示數(shù)值。這樣就得到要統(tǒng)計(jì)的人或物的數(shù)量 。 關(guān)鍵詞： 自動(dòng)計(jì)數(shù)、紅外檢測(cè)、單片機(jī)、 8 位數(shù)碼管 . n s of on of to a of is in in a of it is of of a to is of it is a by is to of of be to of be to of of he of in no of s is to ED of a uo wu to be at to he be Wu to 目 錄 摘要 . . 第一章 緒論 . 1 前言 . 1 題背景 1 計(jì)要求 2 內(nèi)外的研究概況 2 究的主要 內(nèi)容 以及存在的問(wèn)題 2 第二章 基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) .方案論證與選擇 3 系統(tǒng)總體框圖和原理 5 系統(tǒng)各單元部分構(gòu)成 5 電源供電部分 . 紅外 線(xiàn)檢測(cè)部分 . 計(jì)數(shù)、顯示部分 .系統(tǒng)程序 設(shè)計(jì) . 程序 流程圖 . 程序 設(shè)計(jì) . 電路總圖 . 電路總圖 .三章 總結(jié) .考文獻(xiàn) .謝 . 19 附錄 .1 第一章：緒論 前言 在當(dāng)今社會(huì)飛速發(fā)展的格局下，廠家基本采用流水線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)，而怎樣對(duì)其線(xiàn)上的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)的、有效率的、精確的自動(dòng)計(jì)數(shù)成為廣大生產(chǎn)廠家十分關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)的 機(jī)械式或電子式計(jì)數(shù)器 (主要是用數(shù)字電路集成組件組成 )電路比較復(fù)雜 ,元器件數(shù)量較多 ,故障率較高 ,維修比較困難 ,而且設(shè)置預(yù)定數(shù)值不太方便 ,功能不易更改 且 功能過(guò)于單一 ,適用范圍較窄。 而基于單片機(jī)為核心控制的計(jì)數(shù)器有著能夠?qū)崟r(shí)，精確，可靠，穩(wěn)定等計(jì)數(shù)優(yōu)點(diǎn)已 成為廣大廠家的首選自動(dòng)計(jì)數(shù)的裝置。 題背景 電子計(jì)數(shù)器到目前為止已有 30 多年的發(fā)展史 。 早期，設(shè)計(jì)師們追求的目標(biāo)主要是擴(kuò)展 計(jì)數(shù) 范圍，再加上提高 計(jì)數(shù) 精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量電子計(jì)數(shù) 器的技術(shù)水平，決定電子計(jì)數(shù)器價(jià)格高低的主要依據(jù) 熟 數(shù) 上限擴(kuò)展到 無(wú)限大。當(dāng)今，單片微型計(jì) 算機(jī)技術(shù)迅 速發(fā)展， 基于 單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的計(jì)數(shù)設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高 用和維護(hù)管理這些智能化產(chǎn)品的高級(jí)工程技術(shù)人才 能強(qiáng)、可靠性高、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化和智能化測(cè)控產(chǎn)品的重要手段 。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或者部分實(shí)現(xiàn)，但要真正完美的實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，對(duì)于 設(shè)計(jì)者 來(lái)說(shuō)，還有許多工作要做，而不是表面看來(lái)似乎發(fā)展到頭了 它利用電子學(xué)的方法測(cè)出一定時(shí)間內(nèi)輸入 的脈沖數(shù)目，并將結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來(lái) 。 計(jì)要求 較強(qiáng)的 抗干擾能力 . 000000999999. 確 顯示出來(lái) . 2 內(nèi)外的研究概況 如今的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器大多采用非接觸式的計(jì)數(shù)觸發(fā)方式。早已開(kāi)發(fā)出了多種型號(hào)的專(zhuān)用檢測(cè)芯片 控制單元、輔以多種外圍硬件搭配而成的計(jì)數(shù)裝置已成為現(xiàn)在自動(dòng)計(jì)數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的潮流。而如何提高自動(dòng)計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)性，抗干擾能力、穩(wěn)定性是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外自動(dòng)計(jì)數(shù)生產(chǎn)廠家研究的主要課題 ，往往是處于高溫，高噪聲等極度惡劣的環(huán)境當(dāng)中 列單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器在這種環(huán)境中工作時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作（單片機(jī)程序跑飛）或死機(jī)（程序進(jìn)入死循環(huán)） 此次設(shè)計(jì) 研究的主要內(nèi)容應(yīng)解決的問(wèn)題 基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器研究的主要內(nèi)容包括：如果構(gòu)成檢測(cè)電路、 示驅(qū)動(dòng)模塊的選擇、 片機(jī)的擴(kuò)展。在這個(gè)設(shè)計(jì)中主要需要解決的問(wèn)題便是如何提高 機(jī)的抗干擾能力以及穩(wěn)定性。 3 第二章：基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 案論證與選擇 方案一、如圖一 圖一：方案一 原理闡述：專(zhuān)業(yè)檢測(cè)芯片形成計(jì)數(shù)脈沖后送給控制單元 片機(jī) 通過(guò)對(duì)它片內(nèi)計(jì)數(shù)、顯示編程。 個(gè) 7段數(shù)碼管 . 一塊 有電源電壓監(jiān)控、 看門(mén)狗定時(shí)器電路三種功能于一體的芯片 ,它 保證了在電源接通、關(guān)斷、瞬間電源電壓不穩(wěn)時(shí) ,不會(huì)造成系統(tǒng)死機(jī)、數(shù)據(jù)誤寫(xiě)或誤動(dòng)作 ,大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力 方案二、如圖二 紅外發(fā)射電路 外接收電路 制計(jì)數(shù)顯示示驅(qū)動(dòng) 示 電源供電電路 源監(jiān)測(cè)、單片機(jī)保護(hù)專(zhuān)用芯片 用檢測(cè)芯片 制單元示驅(qū)動(dòng)芯片 示 掉電數(shù)據(jù)保護(hù)芯片 源供電電路 4 圖二：方案二 原理闡述：紅外發(fā)射電路（以 核心）和紅外接收電路（由 成 紅外 檢測(cè)單元以及形成計(jì)數(shù)脈沖、經(jīng)過(guò) 部中斷 對(duì)其片內(nèi)計(jì)數(shù)、顯示編程、最后通過(guò)顯示驅(qū)動(dòng)芯片連接上 示器就完成了最后 的計(jì)數(shù)顯示 . 方案三、如圖三 圖三：方案三 原理闡述：檢測(cè)單元同方案二一樣、不同的便是計(jì)數(shù)顯示部分 動(dòng)、鎖存、顯示一體 . 以上三個(gè)方案各有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)： 方案一既可完美的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)功能且能讓系統(tǒng)處于異常狀態(tài)和抗干擾時(shí)通過(guò)外圍專(zhuān)用芯片得到非常好的解決 . 外圍電路架設(shè)相對(duì)簡(jiǎn)單、在市場(chǎng)上屬于高端自動(dòng)計(jì)數(shù)產(chǎn)品 于成本太貴的原因此類(lèi) 產(chǎn)品并沒(méi)有得到普及 沒(méi)有很好的達(dá)到我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的，故雖然這個(gè)方案是最完美的一個(gè)方案也只有舍棄 . 方案三是一個(gè)簡(jiǎn)易的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器 數(shù)精確 是屬于現(xiàn)在產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)市場(chǎng)上的淘汰產(chǎn)品 這個(gè)方案太過(guò)于簡(jiǎn)單故不選用 . 紅外發(fā)射電路 外接收電路 數(shù)顯示專(zhuān)用芯片 源供電電路 5 方案二便是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的方案 以選用主要是這個(gè)方案涉及的知識(shí)面廣且能達(dá)到精確、穩(wěn)定的自動(dòng)計(jì)數(shù) 的抗干擾能力較弱、系統(tǒng)掉電后不能保存數(shù)據(jù) 這也是此設(shè)計(jì)著重解決的問(wèn)題。 統(tǒng)總體框圖和原理 系統(tǒng)總體框圖如圖四、 圖四：系統(tǒng)總體框圖 原理： 電路的指導(dǎo)思想是利用紅外發(fā)光管發(fā)射紅外線(xiàn)，紅外接收管接收此紅外線(xiàn)，并將其放大、整流形成高電平信號(hào)。當(dāng)有人或物擋住紅外光時(shí)，接收管沒(méi)有接收到紅外信號(hào)，放大器將輸出低電平 。這個(gè)便是外部計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。這個(gè)計(jì)數(shù)脈沖信 號(hào)送入 片機(jī)中進(jìn)行計(jì)數(shù)控制，在經(jīng)過(guò)擴(kuò)展、顯示驅(qū)動(dòng)完成最后的顯示過(guò)程。 統(tǒng)各單元電路設(shè)計(jì) 源供電電路 圖 五 ：電源供電電路 紅外發(fā)射電路 外接收電路 制計(jì)數(shù)顯示示驅(qū)動(dòng) 示 電源供電電路 6 如圖 五 所示電源 供電 部分采用變壓器降壓、橋式整流、電容器濾波、三端穩(wěn)壓器 7805穩(wěn)壓后供電。電源用 2201壓器降壓成 9后經(jīng)四個(gè)整流二極管 （ 組成的 橋 式整流變成直流電壓，經(jīng) 805芯片穩(wěn)壓成 5收電路 、 外線(xiàn)檢測(cè)部分 這個(gè)部分 主要 由 工作原理為當(dāng)紅外發(fā)射二級(jí)管發(fā)出紅外光 ,檢測(cè)是否受人或者物體遮擋 ,然后由紅外線(xiàn)接 收 二極管將調(diào)制信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)鑒頻后 輸出 圖 六 :紅外線(xiàn)發(fā)射電路 如圖 六 所示， 紅外線(xiàn)發(fā)射電路 以時(shí)鐘定時(shí)集成芯片 內(nèi)部含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)分壓器，一個(gè) 個(gè)放電晶體管和一個(gè)功率輸出級(jí) 構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器。產(chǎn)生一個(gè)頻率在 9130這是理論值。由于元件偏差 ,以實(shí)際測(cè)量為準(zhǔn) )，通過(guò) 3腳輸出脈沖 波，由紅外線(xiàn)發(fā)光二極管 (射出去。頻率計(jì)算方法： F=1 因此根據(jù)公式計(jì)算我們知道此設(shè)計(jì)中紅外線(xiàn)發(fā)光二極管的發(fā)射頻率為 7 發(fā)射的是脈沖波。 圖七 : 1腳 ：芯片 腳 ： 觸發(fā) 3腳： 輸出 4腳： 復(fù)位 5腳： 控制電壓 6腳： 門(mén)限 (閾值） 7腳： 放電 8腳： 電源電壓 穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路、無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。 在 本設(shè)計(jì)中使用的是間接反饋型無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。其主要特點(diǎn)是振蕩電路直接連接在電源上。 圖 八： 紅外線(xiàn)接收電路 8 紅外 接收電路 如圖八所表示 是以鎖相環(huán)集成芯片 成一個(gè)鑒頻電路。如圖 4所示，紅外線(xiàn)接收二極管將感應(yīng)到的脈沖信號(hào)通過(guò)電容 1的基極，由 00 倍后， 送給腳，由 果接收信號(hào)在 8腳輸出低電平；否則 8腳維持高電平。 5腳， 6腳上的電容、電阻決定了內(nèi)部壓控晶體 振蕩器的中心頻率（ ）當(dāng) f=構(gòu)成 紅外 接收電路）。 1腳上的電容 3接地構(gòu)成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和低通濾波網(wǎng)絡(luò)，在具體值的設(shè)置上 3的兩倍。 利用 而提高了整個(gè)檢測(cè)電路的干擾能力。如果在對(duì)射管（接收管和發(fā)射管）外加濾光片便可以更好的提高抗干擾能力。 而根據(jù)單片機(jī)原理與應(yīng)用書(shū)中可知，單片機(jī)正常工作頻率為 f=4.（ 般為 12即 0 從而在電路設(shè)計(jì)上滿(mǎn)足了單片機(jī)控制的基本要求。 圖九 :腳圖 圖十 :部功能圖 從上面的分析上不難看出，利用 費(fèi) 現(xiàn)象 。市面 上 的主流產(chǎn)品計(jì)數(shù)產(chǎn)品 在檢測(cè)部分 一般都用到了專(zhuān)用檢測(cè)芯片 如（ 合光電傳感器構(gòu)成，檢測(cè)精度非常高 ）。 遙控距離為 15 30米、 如多路電燈的開(kāi) 9 關(guān)控制、多路水龍頭的控制中 ） 。 是完成電子控制到機(jī)械控制），由于篇幅原因這里不做過(guò)多闡述。 數(shù)、顯示部分 10 計(jì)數(shù)顯示部分 如圖十一所示。 由單片機(jī) 本原理為 當(dāng)紅外檢測(cè)部分檢測(cè)到有產(chǎn)品經(jīng)過(guò)時(shí)， 紅外接收電路 腳輸出口將產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，這個(gè)信號(hào)將供給單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)控制；顯示部分是通過(guò)擴(kuò)展8155I/0口實(shí)現(xiàn)，通過(guò) 集成驅(qū)動(dòng)芯片 成最終的顯 示 . 計(jì)數(shù)控制部分是將計(jì)數(shù)脈沖 （負(fù)脈沖有效）送入 單片機(jī) 個(gè)中斷入口的 經(jīng)過(guò) 單片機(jī) 內(nèi)部 對(duì)這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù) 編程構(gòu)成 供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4128字節(jié)內(nèi)部 32個(gè) I/個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 、一個(gè) 5向量?jī)杉?jí)中斷、 一個(gè)全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí) 支持兩個(gè)軟件的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 是允許 時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電后保存 振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 圖十二： 片機(jī)外型 圖十三： 端口功能 顯示部分是通過(guò) 8155芯片擴(kuò)展 I/及 8段數(shù)碼管構(gòu)成 圖十一所示。 軟件譯碼是把各字符的段選碼組織到一個(gè)表中，要顯示某字符先查表得到其段選碼，然后送往顯示器的段碼線(xiàn)。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中多采用軟件譯碼的動(dòng)態(tài)顯示。圖十一中 8155位選碼占用的輸出口線(xiàn)數(shù)取決于顯示器位數(shù)。 11 對(duì)應(yīng)于 片機(jī)的 I/O 口擴(kuò)展普遍的選用 8155 和 8255 系列。 8155 和 8255 擴(kuò)展芯片 都是通用可編程并行 I/O 口擴(kuò)展芯片， 40 個(gè)引腳封裝 ，在這個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中我們選擇使用 8155 擴(kuò)展芯片。 155 芯片內(nèi)包含有 256 個(gè)字節(jié) 2 個(gè) 8 位、 1 個(gè) 6 位的可編程并行 I/O 口和 1 個(gè) 14 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 8155 可直接與 51 單片機(jī)連接不需要增加任何硬件邏輯。由于 8155 既有 具有 I/O 口，因而是 51 單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片之一， 8155 的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 十四 ： 圖十四： 8155 引腳以及內(nèi)部引腳 圖十五： 8155 外部引腳圖 8155芯片外部引腳圖如圖十五。 8155共有 40個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝。各引腳功能如下： 址數(shù)據(jù)總路線(xiàn)。單片機(jī)和 8155之間的地址、數(shù) 據(jù)、命令、狀態(tài)信息都是通過(guò)它傳送的。 / 選 信號(hào)線(xiàn)，低電平有效 。 /儲(chǔ)器讀信號(hào)線(xiàn)，低電平有效。 /儲(chǔ)器寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，低電平有效、 址及片選信號(hào)鎖存線(xiàn)，高電平有效，其后沿將地址及片選信號(hào)鎖存到器件中。 M： I/電平表示選擇 I/電平選擇存儲(chǔ)器。 輸出線(xiàn)。 12 輸出線(xiàn)。 輸出或控制信號(hào)線(xiàn)。用作控制信號(hào)線(xiàn)時(shí)，其功能如下： A A （ B B B 口緩沖器滿(mǎn)信號(hào)線(xiàn)）。 （ N：定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器輸入端。 /時(shí)器 /計(jì)數(shù)器輸出端。 位信號(hào)線(xiàn)。 5。 8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括兩個(gè) 8位并行輸入 /輸出端口，一個(gè) 6位并行輸入 /輸出端口， 256個(gè)字節(jié)的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 個(gè)地址鎖存器，一個(gè) 14位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及控制邏輯電路，各部件和存儲(chǔ) 器地址的選擇由 當(dāng) M 0（低電平）時(shí)，表示 址范圍為 00H 當(dāng) M 1（高電平）時(shí)，表示 ，其編碼如下表所示。其中 生片選信號(hào) /部寄存器和口地址由 出。 目前數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)芯片的主流產(chǎn)品有： 74列、 803) , 74803) , 。 8段數(shù)碼顯示管的型號(hào)有 x、 圖十六： x. 圖十七： 13 統(tǒng)程序 設(shè)計(jì) 程序流程圖 圖十八 ：主程序流程圖 圖十九 ：中斷計(jì)數(shù)程序流程圖 開(kāi)始 初始化 計(jì)數(shù) 顯示 檢測(cè)外部計(jì)數(shù)脈沖 是否處于低電平計(jì)數(shù) 否 中斷返回 計(jì) 數(shù) 顯 示 14 序設(shè)計(jì) # 1; 1; 1; /*外部中斷 0 函數(shù) */ ; /關(guān)中斷 if(99998) 0; ; ; /開(kāi)中斷 A， #00000011B ； 8155 初始化 #7 ；使 向 8155 控制寄存器端口 A #78H ；動(dòng)態(tài)顯示初始化，使 向緩沖區(qū)首地址 #7 ；首選位字節(jié)送 A， 15 #7 ；使 向 A ；選通顯示器低位（最右端一位） ； 向 A， ；讀要顯示數(shù) A， #0 ；調(diào)整距段碼表首的偏移量 A， A+ ；查表取得段選碼 A ；段選碼從 輸出 ；調(diào)用 1時(shí)子程序 ； 指向緩沖區(qū)下一單元 A， ； 位選碼送累加器 A ；判斷 6 位是否顯示完畢， A ； 未顯示完，把位選數(shù)字變?yōu)橄乱?位選字 A ； 修改后的位選字送 ； 循環(huán)實(shí)現(xiàn)按位序依次顯示 06H， 5466H， 67 ；斷碼表 7H， 7677H， 739H， 579H #02H ；延時(shí)子程序 #0 16 路總圖 圖二十 ：電路總圖 17 第三章 :結(jié)論 在研究這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中曾經(jīng)讓我遇到了許多小麻煩：在檢測(cè)單元的選擇上是選擇光電傳感器還是紅外對(duì)射式曾經(jīng)讓我迷茫 片機(jī)的選擇上是選擇內(nèi)部具有 4節(jié) 的閃爍存儲(chǔ)器的 是 選擇內(nèi)部 具有 8經(jīng)也讓我困惑不已 （其實(shí)任選一款都可以實(shí)現(xiàn)） 155進(jìn)行 I/實(shí) 通過(guò)設(shè)計(jì)要求可以看出 不難看出 根本 不需要對(duì) 行擴(kuò)展就可有完成 0計(jì)數(shù)顯示功能 （采用 7 段數(shù)碼管顯示可以不擴(kuò)展） 。而我最終還是選擇了擴(kuò)展 是因?yàn)殡m然這樣讓電路復(fù)雜了許多但也讓我對(duì)單片機(jī)的 I/O 口擴(kuò)展部分詳細(xì)進(jìn)行了重新學(xué)習(xí)和掌握。 基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、精確的計(jì)數(shù)。如果要對(duì)這個(gè)課題進(jìn)行深入的研究可以采用 片機(jī)專(zhuān)用保護(hù)芯片等就可以很好的提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。 產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器的設(shè) 計(jì)的抗干擾問(wèn)題永遠(yuǎn)是設(shè)計(jì) 者們研究的課程！只要能有效的遏制這個(gè)缺陷 形成一個(gè)優(yōu)質(zhì)的自動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品指日可待！ （ 51 單片機(jī)允許工作的溫度范圍： ， 正產(chǎn)工作的 頻率范圍 上限 ： 2433。 本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器沒(méi)有任何外加任何停止、復(fù)位等功能按鍵，上電便進(jìn)行計(jì)數(shù)工作。僅作為自動(dòng)計(jì)數(shù)產(chǎn)品理論研究之用。 18 參考文獻(xiàn) 1高精度數(shù)字顯示轉(zhuǎn)速測(cè)試儀的研究 J 張軍 農(nóng)機(jī)化研究 2000(3) 74. 2高可靠紅外線(xiàn)傳感器控制開(kāi)關(guān) J 陳勇 儀表技術(shù)與傳感器 2004 (5). 3 000系列 60種常用集成電路的應(yīng)用 M 魏丑君等 人民郵電出版社，1995. 4中國(guó)集成電路大全 M 中國(guó)集成電路大全編寫(xiě)委員會(huì) 國(guó)防工業(yè)出版社， 1985. 5數(shù)子集成電路應(yīng)用精粹 M 肖景和 人民郵電出版社 2002. 6傳感器應(yīng)用電路 詳 解 M 羅四維 人民郵電出版社 1993. 7傳感器應(yīng)用制作入門(mén) M 吳桂秀 浙江科學(xué)技術(shù)出版社 2004. 8單片機(jī)原理及應(yīng)用 李建忠 西安電子科技大學(xué)出版社 2002. 9電子線(xiàn)路 潘永雄等 西安電子科技大學(xué)出版社 2002. 10紅外探測(cè)與控制電路 M 陳永莆 人民郵電出版社 2005. 118051單片機(jī)徹底研究基礎(chǔ)篇 林伸茂 人民郵電出版社 2004. 19 致謝 本 設(shè)計(jì) 在選題及研究過(guò)程中得到老師的悉心指導(dǎo)。多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 陳 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí) 的精神，不僅授我以文，而且教我做人， 我 對(duì) 陳老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。 他不僅學(xué)識(shí)淵博，對(duì)專(zhuān)業(yè)孜孜以求，精益求精；而且在百忙之余仍然讀書(shū)不輟，不斷探求；為人師表，率先垂范；傳道授業(yè)，嘔心瀝血。如果說(shuō)我從指導(dǎo)老師那里學(xué)會(huì)了怎樣做好學(xué)問(wèn)，那么首先應(yīng)該說(shuō)我從導(dǎo)師那里領(lǐng)略了真正的學(xué)術(shù)精神，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和堅(jiān)韌的探索精神將使我終生受益。 載此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò)大學(xué)生生活的 5 舍 602 的各位同 門(mén)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的同學(xué)給予我不少 的幫助。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 20 附錄 ： 本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)所用到的集成電路和電子元件 如下： 155 x 三端電源穩(wěn)壓塊 紅外發(fā)射 紅外接收 單片機(jī) I/O 口擴(kuò)展 顯示 驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼管 1 塊 1 塊 1 塊 1 塊 1 塊 2 塊 8 個(gè) 外接收頭 1 個(gè) 外發(fā)射管 1 個(gè) 流二極管 4 個(gè) 電阻、電容 若 干 21 論文二 摘 要 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更 新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，但僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)、軟硬件結(jié)合，來(lái)加以完善。 計(jì)算機(jī)在人們的日常生活中是比較常見(jiàn)的電子產(chǎn)品之一。可是它還在發(fā)展之中，以后必將出現(xiàn)功能更加強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，基于這樣的理念，本次設(shè)計(jì)是用片機(jī)、 示器、控制按鍵為元件來(lái)設(shè)計(jì)的計(jì)算器。利用此設(shè)計(jì)熟悉單片機(jī)微控制器及 C 語(yǔ)言編程，對(duì)其片資源及各個(gè) I/O 端口的功能和基本用途的了解。掌握 + 用程序開(kāi)發(fā)環(huán) 境，常用的 示器的使用方法和一般鍵盤(pán)的使用方法。 關(guān)鍵字： 控制按鍵 目 錄 第一章 緒論 4 題簡(jiǎn)介 22 計(jì)目的 計(jì)任務(wù) 二章 課題背景 6 片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 算器系統(tǒng)現(xiàn)狀 .陣按鍵 .算器設(shè)計(jì)總體思想 .三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .盤(pán)接口電路 .示模塊 33 算模塊 .四章 軟件設(shè)計(jì) .編語(yǔ)言和 .掃程序設(shè)計(jì) .術(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì) .示程序設(shè)計(jì) .五章 系統(tǒng)調(diào)試與存在的問(wèn)題 .件調(diào)試 .件調(diào)試 . 結(jié) .考文獻(xiàn) 41 附錄一 28 附錄二 29 附錄三 30 第一章 緒論 題簡(jiǎn)介 當(dāng)今社會(huì)，隨著人們物 質(zhì)生活的不斷提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了家家戶(hù)戶(hù)，無(wú)論是生活或?qū)W習(xí)，還是娛樂(lè)和消遣幾乎樣樣都離不開(kāi)電子產(chǎn)品，大型復(fù)雜的計(jì)算能力是人腦所不能勝任的，而且比較容易出錯(cuò)。計(jì)算器作為一種快速通用的計(jì)算工具方便了用戶(hù)的使用。計(jì)算器可謂是我們最親密的電子伙伴之一。本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對(duì)計(jì)算器 23 設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研究。 單片機(jī)由于其微小的體積和極低的成本，廣泛的應(yīng)用于家用電器、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中。 單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片 微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱(chēng)為微控制器。 本系統(tǒng)就是充分利用了 8051芯片的 I/O 引腳。系統(tǒng)以采用 現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際輸入值顯示并存儲(chǔ)的功能，計(jì)算程序則是參照教材。至于位數(shù)和功能，如果有需要可以通過(guò)設(shè)計(jì)擴(kuò)充原系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 計(jì)目的 通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)等所學(xué)相關(guān)知識(shí)及查閱資料，完成簡(jiǎn)易計(jì)算器的設(shè)計(jì)，以達(dá)到理論與實(shí)踐更好的結(jié)合、進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的能力的目的。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對(duì)基于 具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。 計(jì)任務(wù) 在本次課程設(shè)計(jì)中，主要完成如下方面的設(shè)計(jì)任務(wù)： 1、簡(jiǎn)要闡述單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及 2、掌握 列某種產(chǎn)品（例如 8051）的最小電路及外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法； 3、了解單片機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能及工作過(guò)程； 4、完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)及必要的參數(shù)確定； 5、用 24 第二 章 課題背景 目前， 51系列單片機(jī)在我國(guó)的各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，各大專(zhuān)業(yè)院校、職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校，均開(kāi)設(shè)了單片機(jī)原理與應(yīng)用方面的課程，這是一門(mén)技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，必須通過(guò)一系列的軟硬件實(shí)驗(yàn)、理論聯(lián)系實(shí)際，才能學(xué)好、學(xué)懂，取得較好的學(xué)習(xí)效果。 片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：低功耗 ；微型單片化；主流與多品種共存；單片機(jī)從 8位、 16位到 32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。 縱觀單片機(jī)的發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn) 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)大致有： 1、低功耗 051推出時(shí)的功耗達(dá) 630現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在 100著對(duì)單片機(jī)功耗的要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了 補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。像 80采用了 高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )和 補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 然功耗較低，但由于其物理特征決定了其工作速度不夠高，而 些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種 工藝將是今后一段時(shí)期內(nèi)單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。 2、微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 (隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) (只讀程序存儲(chǔ)器 (并行和串行通信接口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/寬調(diào)制電路 )、 門(mén)狗 )，有些單片機(jī)將 晶 )驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就更強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶(hù)的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。 此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品 普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中面封裝 )越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。 3、主流與多品種共存 25 現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍是以 80容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 此以 80核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而司的 簡(jiǎn)指令集 (有著 強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，以其價(jià)低質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。此外還有 司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專(zhuān)用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種形勢(shì)將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。 算器系統(tǒng)現(xiàn)狀 計(jì)算器一般由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)、顯示器、電源和一些可選外圍設(shè)備及電子配件通過(guò)人工或機(jī)器設(shè)備組成。低檔計(jì)算器的運(yùn)算器、控制器由數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的串行運(yùn)算，其隨機(jī)存儲(chǔ)器只有一、二個(gè)單元，供累 加存儲(chǔ)用。高檔計(jì)算器由微處理器和只讀存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)算程序，有較多的隨機(jī)存儲(chǔ)單元以存放輸入程序和數(shù)據(jù)。鍵盤(pán)是計(jì)算器的輸入部件，一般采用接觸式或傳感式。為減小計(jì)算器的尺寸，一鍵常常有多種功能。顯示器是計(jì)算器的輸出部件，有發(fā)光二極管顯示器和液晶顯示器等。除顯示計(jì)算結(jié)果外，還常有溢出指示、錯(cuò)誤指示等。計(jì)算器電源采用交流轉(zhuǎn)換器或電池，電池可用交流轉(zhuǎn)換器或太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器再充電。為節(jié)省電能，計(jì)算器都采用 藝制作的大規(guī)模集成電路（見(jiàn)互補(bǔ)金屬半導(dǎo)體集成電路），并在內(nèi)部裝有定時(shí)不操作自動(dòng)斷電電路。計(jì)算器 可選用的外圍設(shè)備有微型打印機(jī)、盒式磁帶機(jī)和磁卡機(jī)等。 本計(jì)算器是以 051單片機(jī)為核心構(gòu)成的簡(jiǎn)易計(jì)算器系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì) 4*4鍵盤(pán)掃描進(jìn)行實(shí)時(shí)的按鍵檢測(cè)，并把檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)。整個(gè)計(jì)算器系統(tǒng)的工作過(guò)程為：首先存儲(chǔ)單元初始化，顯示初始值和鍵盤(pán)掃描，判斷按鍵位置，查表得出按鍵值，單片機(jī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存與相應(yīng)處理轉(zhuǎn)換，之后送入 示器動(dòng)態(tài)顯示。整個(gè)系統(tǒng)可分為三個(gè)主要功能模塊：功能模塊一，實(shí)時(shí)鍵盤(pán)掃描；功能模塊二，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成顯示器顯示；功能模塊三，顯示器動(dòng)態(tài)顯示。 26 8051是 列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 在分別加以說(shuō)明： 圖 051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 中央處理器 ： 中央處理器 (整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， 揮和調(diào)度整個(gè)單元 系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ( 8051 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)，而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以，用戶(hù)能使用的 有 128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。 程序存儲(chǔ)器 ( 8051共有 4096 個(gè) 8位掩膜 于存放用戶(hù)程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器： 8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷，用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出 (I/O)口： 8051共有 4組 8位 I/ 用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 全雙工串行口： 27 8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 中斷系統(tǒng)： 8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿(mǎn)足不同的控制要求，并具有 2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 時(shí)鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12時(shí)鐘電