客流量計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與制作

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 客流量計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與制作學(xué)生姓名陳帥學(xué)號(hào)1107030162教學(xué)院系電氣信息學(xué)院專(zhuān)業(yè)年級(jí)電子信息工程2011級(jí)指導(dǎo)教師 龍紅職稱(chēng)副教授單位西南石油大學(xué)輔導(dǎo)教師職 稱(chēng)單位完成日期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 隨著社會(huì)發(fā)展十分迅速人們生活質(zhì)量不斷的提高,基于STC89C51單片機(jī)計(jì)數(shù)器無(wú)疑成為商場(chǎng)、超市等公共場(chǎng)所對(duì)管理層可利用計(jì)數(shù)器對(duì)人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)了解顧客行為，通過(guò)對(duì)客流量的檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)，可以發(fā)掘客流的內(nèi)在規(guī)律，從而為公司制定和調(diào)整經(jīng)營(yíng)策略、公關(guān)策略、促銷(xiāo)策略、價(jià)格策略、商品進(jìn)貨選擇、商場(chǎng)布局、服務(wù)方式和內(nèi)容等提供客觀、科學(xué)的依據(jù)等。是管理層追求的目標(biāo)之一，它所給人的管理提供了方便，就以商場(chǎng)顧客流量計(jì)數(shù)器舉一個(gè)例子，它可以給商場(chǎng)提供商機(jī)有利于商家對(duì)人流量大的區(qū)域進(jìn)行了解?，F(xiàn)在商場(chǎng)對(duì)計(jì)數(shù)器有了依賴(lài)

3、所以對(duì)它的的功能要求越來(lái)越高，所以客流量計(jì)數(shù)器要求設(shè)計(jì)出更好的更方便更齊全的功能設(shè)施就需要數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，逐漸從數(shù)字化控制到智能化控制?，F(xiàn)在基于單片機(jī)設(shè)計(jì)出的客流量計(jì)數(shù)器有著計(jì)數(shù)方便和計(jì)數(shù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，目前已在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)字計(jì)數(shù)器有主要有兩種形式，一種是接觸式另一種是非接觸式，在當(dāng)今，非接觸式紅外計(jì)數(shù)器得到了普遍的使用。本設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)來(lái)控制各單元電路實(shí)現(xiàn)光控計(jì)數(shù)的。本設(shè)計(jì)由紅外光電計(jì)數(shù)電路、STC89C51單片機(jī)系統(tǒng)電路、復(fù)位電路和數(shù)碼顯示電路組成，首先由紅外對(duì)管計(jì)數(shù)電路將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，由單片機(jī)計(jì)數(shù)，再由數(shù)碼管顯示數(shù)目的增加或減少，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。關(guān)鍵詞：

4、自動(dòng)計(jì)數(shù)；單片機(jī)；數(shù)碼管 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 錄1 緒論11.1 課題設(shè)計(jì)的背景11.2 課題設(shè)計(jì)的意義11.3課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與要解決的問(wèn)題21.4國(guó)

10、內(nèi)外設(shè)計(jì)的概況21.4.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及趨勢(shì)21.4.2 當(dāng)今使用客流量計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)32 本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案42.1 設(shè)計(jì)功能42.2 設(shè)計(jì)要求42.3 題目分析42.4 整體構(gòu)思42.5 方案論證與比較52.5.1 設(shè)計(jì)的思路52.5.2 光電檢測(cè)模塊62.5.3 顯示模塊62.6 方案比較62.7本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案72.7.1 硬件部分72.7.2 軟件部分73 硬件電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算83.1 主要元器件概述83.1.1 STC89C51單片機(jī)的引腳及其功能83.1.2 數(shù)碼管103.1.3 光電式傳感器（光電開(kāi)關(guān)）E18-D80NK123.2 單片機(jī)系統(tǒng)133.2.1 時(shí)鐘電路選擇143.2

11、.2 時(shí)鐘電路元器件選型及參數(shù)計(jì)算153.2.3復(fù)位電路選擇153.2.4復(fù)位電路元器件選型及參數(shù)計(jì)算163.3 數(shù)碼管顯示電路163.4 蜂鳴器電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算183.4.1 電路選擇183.4.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算193.5 按鍵電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算193.5.1 電路選擇193.5.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算203.6 LED燈電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算203.6.1 電路選擇203.6.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算203.7 硬件總電路圖214 軟件設(shè)計(jì)及編程224.1 軟件設(shè)計(jì)功能框圖224.2 軟件設(shè)計(jì)流程框圖234.2.1 主程序244.2.2 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)245 系統(tǒng)調(diào)試及分析265.1

12、 硬件電路調(diào)試及結(jié)果分析265.1.1 電路調(diào)試265.1.2 對(duì)單片機(jī)的單元電路測(cè)試及結(jié)果分析265.1.3對(duì)顯示電路的測(cè)試及結(jié)果分析275.1.4對(duì)蜂鳴器電路的測(cè)試及結(jié)果分析275.1.5最小系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及其分析275.2 系統(tǒng)仿真285.3 測(cè)試結(jié)果295.4 測(cè)試結(jié)論306 結(jié)論及展望316.1 結(jié)論316.2 展望316.3 結(jié)束語(yǔ)31致謝33參考文獻(xiàn)34附錄一 主電路圖35附錄二 PCB板36附錄三 實(shí)物圖37附錄四 源程序3853客流量計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與制作 1 緒論1.1 課題設(shè)計(jì)的背景 當(dāng)今客流量計(jì)數(shù)器對(duì)人們的生產(chǎn)和生活有十分重要的作用，所以客流量計(jì)數(shù)器發(fā)展的十分迅速，而客流量計(jì)

13、數(shù)器的產(chǎn)品的從數(shù)字化計(jì)數(shù)逐漸到人性化、智能化以及自動(dòng)化的計(jì)數(shù)的發(fā)展，當(dāng)今雖然客流量計(jì)數(shù)器已經(jīng)十分成熟了，但是它發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?。因?yàn)槭紫扔捎谌藗兩钯|(zhì)量的提高，人們開(kāi)始去追求更方便、更智能、更快捷的產(chǎn)品，其次計(jì)數(shù)器被發(fā)明出來(lái)已經(jīng)有幾百年歷史了，經(jīng)過(guò)幾百年的設(shè)計(jì)者的不斷研究設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器的發(fā)展已經(jīng)十分成熟了，而且計(jì)數(shù)器技術(shù)產(chǎn)品功能也更加齊全以及應(yīng)用范圍更廣，最后客流量計(jì)數(shù)器發(fā)展對(duì)商場(chǎng)、工廠等人流量大的公共場(chǎng)所進(jìn)行管理和策劃能夠提出參考依據(jù),客流量計(jì)數(shù)器產(chǎn)品現(xiàn)在無(wú)疑為工廠、商場(chǎng)、超市等用來(lái)制定管理和防止安全事故發(fā)生提供便利，但是人們對(duì)它的要求愈來(lái)愈高，所以計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的種類(lèi)也非常多如濕度計(jì)數(shù)器、交通管理計(jì)

14、數(shù)器、溫度計(jì)數(shù)器、等。因此計(jì)數(shù)器的應(yīng)用范圍也越來(lái)越大如對(duì)土地濕度的檢測(cè)、產(chǎn)品計(jì)件、商場(chǎng)人流量計(jì)數(shù)、溫度的計(jì)數(shù)、超市、工廠、生產(chǎn)計(jì)件等行業(yè)。本設(shè)計(jì)是將客流量計(jì)數(shù)器安裝在公共場(chǎng)所的入口處和出口，并由紅外光電傳感器檢測(cè)是否有人或物的進(jìn)出并產(chǎn)生電平脈沖在單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)輸入LED數(shù)碼管上顯示。1.2 課題設(shè)計(jì)的意義本設(shè)計(jì)是為了統(tǒng)計(jì)解決一些人流量過(guò)大公共場(chǎng)所提供管理的參考依據(jù)也可以為公司制訂方案以及調(diào)整怎么去經(jīng)營(yíng)、因此客流量對(duì)人們的生活有著重要的意義，例如現(xiàn)今的貿(mào)易信息不斷改變，怎么才能在短的時(shí)間中就對(duì)市場(chǎng)變化就做出快速準(zhǔn)確的反應(yīng)，并且最大限度的節(jié)省商業(yè)成本，從而完成高效的貿(mào)易運(yùn)營(yíng)管理已經(jīng)成為貿(mào)易運(yùn)

15、營(yíng)成敗的核心要素。避免客流量過(guò)多而發(fā)生的安全事故，也可以進(jìn)一步掌控人流量多的場(chǎng)所的情況；在商場(chǎng)的人群的流量入口和人流方向計(jì)數(shù)，可以提供商業(yè)參考是否合理；經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)各人流量多的區(qū)域，那么就可以對(duì)整個(gè)場(chǎng)所進(jìn)行合理布置提供科學(xué)依據(jù)；經(jīng)過(guò)對(duì)人流量的統(tǒng)計(jì)，什么時(shí)候人員流量大、什么地方人員流量這可以對(duì)商業(yè)信息提供參考的依據(jù)。根據(jù)人口的變化可以在某一定的時(shí)間內(nèi)的一個(gè)區(qū)域的交通狀況的進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并對(duì)的物業(yè)管理以及操作、維修、安全及對(duì)其旅客合理調(diào)配提供參考。并且還可以減少了財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)于客流量計(jì)數(shù)器深入研發(fā)與設(shè)計(jì)，是非常重要的。設(shè)計(jì)的效果有很高的實(shí)用性能并給人們生活和管理帶來(lái)了方便；客流量計(jì)數(shù)器不僅可以計(jì)

16、數(shù)人流量的數(shù)據(jù)，還可以對(duì)工業(yè)產(chǎn)生影響，因?yàn)橛辛诉@個(gè)計(jì)數(shù)器工廠可以對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整。而且還能用這些數(shù)據(jù)給工人發(fā)工資做依據(jù)。1.3課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與要解決的問(wèn)題用于單片機(jī)做計(jì)數(shù)器的主要內(nèi)容是，對(duì)光電檢測(cè)電路的選擇，用STC89C51單片機(jī)是用查詢(xún)法還是中斷法進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示的控制、選擇的是一位、二位或四位一體的數(shù)碼管。本設(shè)計(jì)中要解決的是在STC89C51工作運(yùn)行是防止電路的干擾、LED數(shù)碼管顯示的穩(wěn)定和消除按鍵的抖動(dòng)1.4國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)的概況1.4.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及趨勢(shì)目前我國(guó)市場(chǎng)上基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器種類(lèi)很多，我國(guó)對(duì)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)到目前為止已經(jīng)有30多年的歷史了，對(duì)于計(jì)數(shù)器初期設(shè)計(jì)的目標(biāo)是用來(lái)測(cè)量范圍

17、、測(cè)量準(zhǔn)確率和穩(wěn)定度等。然而經(jīng)過(guò)多年的不斷研究和開(kāi)發(fā)制作計(jì)數(shù)器技術(shù)也已經(jīng)十分成熟了。因此對(duì)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用功能得到了擴(kuò)展，計(jì)數(shù)器的價(jià)格的高低不同的計(jì)數(shù)器有著不同的要求如對(duì)技術(shù)含量不高的產(chǎn)品要求實(shí)用特點(diǎn)是使用方便、價(jià)格便宜、測(cè)量廣泛、穩(wěn)定性好等，除通常計(jì)數(shù)器所擁有的功能外，還要有時(shí)間，日期等功能。目前，柜臺(tái)的產(chǎn)品全部都是非接觸式計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)觸發(fā)方式在人流量計(jì)數(shù)器。隨著非接觸式的計(jì)數(shù)器的發(fā)展而接觸式計(jì)數(shù)器也慢慢的在各個(gè)公共場(chǎng)所中被淘汰?，F(xiàn)在市場(chǎng)基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的客流量計(jì)數(shù)器的主要設(shè)計(jì)電路主要是使用的是單片機(jī)計(jì)數(shù)的功能，它的硬件簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，它的硬件是以單片機(jī)為主要的控制核心單元再加上外圍電路，設(shè)

18、計(jì)成一個(gè)硬件簡(jiǎn)單功能十分多的自動(dòng)計(jì)數(shù)器。因此要對(duì)它準(zhǔn)確率，計(jì)數(shù)范圍進(jìn)行改進(jìn)，防止電路干擾和計(jì)數(shù)顯示器的穩(wěn)定性是目前國(guó)內(nèi)客流量計(jì)數(shù)器制造商研發(fā)商應(yīng)該主要考慮的課題。1.4.2 當(dāng)今使用客流量計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)當(dāng)今的市場(chǎng)，客流量計(jì)數(shù)器的產(chǎn)品有許多類(lèi)型，不同類(lèi)型的客流統(tǒng)計(jì)器針對(duì)不同客戶的需要，這些產(chǎn)品主要有哪些，它們的特點(diǎn)的主要說(shuō)明如下：1、用人來(lái)對(duì)進(jìn)出人數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)優(yōu)點(diǎn)：可以用在比較小的的地方，幾乎沒(méi)有成本，用人來(lái)計(jì)數(shù)可以讓人在心里感到放心。缺點(diǎn)：用人工計(jì)數(shù)時(shí)間不能太長(zhǎng)，時(shí)間長(zhǎng)了計(jì)數(shù)會(huì)就會(huì)記錯(cuò)。2、直線式的紅外傳感器優(yōu)點(diǎn)：可以區(qū)分有溫度的生命和無(wú)溫度的生命。缺點(diǎn)：分別它的分別能力比較差，不能分別出一個(gè)或多

19、個(gè)人，因此它誤差率較大。3、主動(dòng)式紅外計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格相對(duì)較低。缺點(diǎn)：這個(gè)紅外計(jì)數(shù)器它不能對(duì)人和物體分辨，如果人多只能檢測(cè)到一個(gè)人它的限制性大，只能用于窄小通道。4、被動(dòng)式紅外頂置簾優(yōu)點(diǎn)：能區(qū)分對(duì)象是否有生命。缺點(diǎn)：對(duì)行走方向無(wú)法辨別；計(jì)數(shù)多有重疊；誤差率很大。5、視頻檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：這種系統(tǒng)安裝方便，十分隱蔽；而且還可以和保安系統(tǒng)相連。缺點(diǎn):對(duì)它檢測(cè)造成干擾的有亮度、光照條件變化和人流量密集程度；并且不可以在黑暗的地方使用；計(jì)數(shù)區(qū)域容易重疊的；導(dǎo)致計(jì)數(shù)誤差，并且價(jià)格昂貴。 2 本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)功能 本設(shè)計(jì)客流量計(jì)數(shù)器的目的是用于人流量多少來(lái)自動(dòng)計(jì)數(shù)，通過(guò)紅外光電傳感器對(duì)它的檢測(cè)，

20、使單片機(jī)的定時(shí)功能啟動(dòng)，根據(jù)紅外光電傳感器在安裝兩道們一道進(jìn)門(mén)，一道出們。在數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)的加減。并且能夠掌控活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的情況，對(duì)超市、商場(chǎng)進(jìn)出的人群流量能夠及時(shí)的用數(shù)字顯示處來(lái)。2.2 設(shè)計(jì)要求 1、進(jìn)入的人數(shù)統(tǒng)計(jì)，并用二位數(shù)碼顯示； 2、現(xiàn)場(chǎng)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)，并用二數(shù)碼顯示； 3、現(xiàn)場(chǎng)超過(guò)預(yù)定人數(shù)，則報(bào)警；2.3 題目分析現(xiàn)在由于社會(huì)發(fā)展很快人們會(huì)到各地景點(diǎn)或商場(chǎng)去消費(fèi)，所以要對(duì)這些人流量大的地方進(jìn)行限人以免造成安全事故和對(duì)環(huán)境的破壞，所以，設(shè)計(jì)了兩道門(mén)的設(shè)計(jì)，要求一路光控對(duì)進(jìn)門(mén)人數(shù)的識(shí)別，一路光控對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)的識(shí)別、設(shè)計(jì)出由計(jì)數(shù)、顯示驅(qū)動(dòng)等電路組成的客流量計(jì)數(shù)器，能幫助公共場(chǎng)所人流量大的地方進(jìn)行計(jì)

21、數(shù)顯示并且進(jìn)行有效的管理。本設(shè)計(jì)是當(dāng)有人或物通過(guò)裝有紅外光電傳感器的門(mén)時(shí)，觸發(fā)光控電路由高電平變成低電平，然后輸入單片機(jī)P0口產(chǎn)生觸發(fā)脈沖使計(jì)數(shù)器可以進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，由于可以對(duì)人數(shù)的限制所以要設(shè)定一個(gè)最大的人數(shù)如果超過(guò)了最大的數(shù)量就報(bào)警。2.4 整體構(gòu)思本設(shè)計(jì)我的主要想法首先要有單片機(jī)最小系統(tǒng)、紅外光電傳感器的檢測(cè)電路、三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的報(bào)警電路、用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示、獨(dú)立按鍵電路構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)部分蜂鳴器報(bào)警電路紅外光電檢測(cè)電路數(shù)碼管顯示電路按鍵電路圖2.1整體流程結(jié)構(gòu)圖紅外光電傳感器檢測(cè)有沒(méi)有人進(jìn)出的時(shí)候，這個(gè)整體的紅外光電傳感器變成低電平的脈沖輸

22、入到單片機(jī)P1口，通過(guò)單片機(jī)計(jì)數(shù)在P0的IO口低電平觸發(fā)，然后自動(dòng)計(jì)數(shù)啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)設(shè)定好初始值后啟動(dòng)定時(shí)器就會(huì)自己在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入，然后在數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)的數(shù)字。當(dāng)電路斷電了然后從新接入電源，這個(gè)系統(tǒng)就自動(dòng)復(fù)位了，數(shù)據(jù)清除又從00開(kāi)始計(jì)數(shù)了。2.5 方案論證與比較2.5.1 設(shè)計(jì)的思路設(shè)計(jì)將商場(chǎng)或景點(diǎn)都設(shè)計(jì)兩門(mén)一個(gè)是進(jìn)門(mén)一個(gè)是出門(mén)所以要設(shè)計(jì)兩路紅外光電傳感器，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)檢測(cè)的進(jìn)門(mén)或出門(mén)的時(shí)候，紅外光電傳感器檢測(cè)并產(chǎn)生電脈沖信號(hào)然后讓單片機(jī)接收到并進(jìn)行記數(shù)。然后通過(guò)單片機(jī)P0與數(shù)碼管段碼和P2口與數(shù)碼管的位碼連接，最后能在數(shù)碼管顯示進(jìn)入和現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)。此方案原理方框圖如圖2.1所示。圖2.1 系統(tǒng)整體

23、原理圖2.5.2 光電檢測(cè)模塊 方案一選用的紅外光電傳感器是一種將光電傳感器的集成，它是將發(fā)送器和接收器結(jié)合一個(gè)整體。檢測(cè)距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。這個(gè)紅外光電傳感器它受到關(guān)照的影響小、操作使用方便、電路對(duì)它的干擾小等特點(diǎn)，可以在人流量大的場(chǎng)合中使用。 方案二選用激光對(duì)射與傳感器當(dāng)被人或物進(jìn)出時(shí)被遮住了來(lái)檢測(cè)人的進(jìn)出；它的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)直性好，測(cè)試的距離遠(yuǎn)。缺點(diǎn)是：它輸出信號(hào)復(fù)雜不好采集其此是價(jià)格較高。方案三選用紅外發(fā)射二極管和NE555模塊組成的發(fā)射模塊以及紅外接收二極管和LM547模塊組成的紅外接收模塊光電檢測(cè)模塊。缺點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)難度大，對(duì)編程要求高，對(duì)電路的干擾性大。2.5.3 顯示模塊 方案

24、一選用LED數(shù)碼管顯示，因?yàn)閿?shù)碼管對(duì)電壓要求低，并且數(shù)碼管使用時(shí)間長(zhǎng)，還有他功耗低，損耗低，價(jià)格便宜。還有數(shù)碼管還可以光照強(qiáng)度大的環(huán)境下工作，能夠適應(yīng)任何環(huán)境，數(shù)碼管容易檢測(cè)和維護(hù)，數(shù)碼管使用時(shí)它的精度比較高，軟件編程比較容易，對(duì)單片機(jī)的資源占用較少。方案二選用LCD液晶作為計(jì)數(shù)器的顯示屏顯示，由于它對(duì)編程能力要求高，考慮的顯示的信息量大，而且對(duì)電路的干擾性大的一個(gè)整體，它有多種功能，還可以節(jié)省電力的使用，無(wú)偏風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)需要的信息量少，制作簡(jiǎn)單，電路對(duì)它的干擾小的特點(diǎn)。但是本設(shè)計(jì)只顯示兩位的數(shù)字，使用的信息量少，以免照成浪費(fèi)。2.6 方案比較比較以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二采用的是激光對(duì)

25、射和液晶顯示屏組成的計(jì)數(shù)它們的缺點(diǎn)是激光設(shè)備價(jià)格昂貴，輸出信號(hào)比較復(fù)雜，不利于采集，由于顯示的是兩位的數(shù)字，信息量小因此實(shí)用液晶顯示成本有點(diǎn)高而方案一比較靈活，成本較低，制作較為簡(jiǎn)單，所以采用 51 系列單片機(jī)作為控制單元，使用軟件編程來(lái)解決計(jì)數(shù)器加減計(jì)數(shù)，這樣能使用的硬件少，做出來(lái)的硬件實(shí)物簡(jiǎn)單整潔。并能對(duì)電路更好的編程能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，因此我最終選擇方案一作為本課設(shè)的方案。2.7本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案采用STC89C51單片機(jī)作在電路中為核心控制單元，按鍵電路是為了設(shè)置計(jì)數(shù)的人數(shù)，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路是單片機(jī)工作的必要條件，直接用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管，LED數(shù)碼管顯示信息的工作方式為首先用紅外

26、發(fā)射電路和紅外接收電路為一體紅外檢測(cè)單元檢測(cè)是否有人或物進(jìn)出數(shù)，產(chǎn)生低電平被單片機(jī)觸動(dòng)脈沖然后計(jì)數(shù)、最后通過(guò)單片機(jī)P0口直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管LED顯示器P2口接數(shù)碼管LED的位選碼，然后完成最后的顯示。2.7.1 硬件部分本設(shè)計(jì)在Protel軟件畫(huà)圖，P1口接按鍵電路每個(gè)按鍵功能都是獨(dú)立的、單片機(jī)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)LED顯示電路P0口接段碼P2口接位選碼、用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警的電路它們的功能是：按鍵輸入電路：提供按鍵信號(hào)單片機(jī)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)正常工作的需要LED顯示電路：顯示計(jì)數(shù)的加減值報(bào)警電路：是三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，它連接一個(gè)電阻這個(gè)電阻有限流的作用。2.7.2 軟件部分

27、軟件控制程序由主程序和數(shù)碼管顯示程序，設(shè)置計(jì)數(shù)報(bào)警程序三部分，其主要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)加減、鍵盤(pán)掃描、LED顯示，設(shè)定超值就報(bào)警等功能。3 硬件電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 主要元器件概述3.1.1 STC89C51單片機(jī)的引腳及其功能圖3.1 STC89C51單片機(jī)引腳圖VCC:供電電壓GND: 接地P0口: P0口在單片機(jī)的32-39管腳，它是個(gè)8位的開(kāi)漏型雙向IO口它們每個(gè)IO口當(dāng)輸出的時(shí)候最多可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL輸入口；當(dāng)作地址/數(shù)據(jù)線用P0時(shí)可以直接用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入，不加上拉電阻其他情況下場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)路，P0口做輸出；又做輸入口的時(shí)候，要加上拉電阻。當(dāng)單片機(jī)做的是上電復(fù)位時(shí)，那個(gè)P0口就做輸出口。P1口

28、：P1口在單片機(jī)芯片上的1-8的管腳，P1口有兩種功能。當(dāng)它做輸入輸出的時(shí)候單片機(jī)P1口因?yàn)樗鼉?nèi)部本身就有上拉電阻，它做輸入輸出時(shí)不需要接上拉電阻；當(dāng)單片機(jī)P1口接上74系列的緩沖期的時(shí)候可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL的電路，P1口作為輸入，你必須先寫(xiě)到引腳為高電平。此外，P1口還有第二個(gè)使用功能。表3.1 P1口引腳功能引腳號(hào)第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5 MOSI（可以在系統(tǒng)編程）P1.6 MISO（可以在系統(tǒng)編程）P1.7 SCK（可以在系統(tǒng)編程）P2口： P2口是在單片機(jī)的第21-2

29、8的管腳 ，當(dāng)P2口作為普通的的IO口的時(shí)候它的內(nèi)部也有上拉電阻如果做輸入輸出用的時(shí)候單片機(jī)外部可以不接上拉電阻，P2端口的讀/寫(xiě)外部存儲(chǔ)器的地址/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的多路復(fù)用器P2的結(jié)構(gòu)，交換地址/數(shù)據(jù)或內(nèi)部地址總線。P3口： P3口和P1、P2口都有相同的功能；它做輸入輸出的時(shí)候；由于它本生的內(nèi)部就有了上拉電阻，那么它在做為輸入和輸出的時(shí)候可以不用加上拉電阻就直接和其他的器件連接起來(lái)。如果單獨(dú)作為輸出的時(shí)候，就必須需要高電平。端口引腳第二功能:如表3.2所示。表3.2 P3口引腳功能引腳號(hào)第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2 (外部中斷0)P3.3 (外部中斷1)

30、P3.4T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（ 計(jì)時(shí)器1外部輸入）P3.6 (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.7 (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)RST： 該引腳是單片機(jī)芯片的第九腳，它代表是一個(gè)復(fù)位，它的電路需要連接一個(gè)1K的電阻的10uF的電容，所以如果正常運(yùn)行時(shí)間的引腳加一個(gè)較低的水平是必要的，如果兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間使單片機(jī)復(fù)位。ALE/: 這個(gè)引腳在單片機(jī)芯片的第三十個(gè)引腳，這個(gè)引腳的功能是它有地址鎖存信號(hào)的功能以及能在低8個(gè)字節(jié)鎖存地址，并且可以訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)燒寫(xiě)程序時(shí)可以使用這個(gè)引腳當(dāng)作接收燒錄啟動(dòng)信號(hào)：這個(gè)引腳在單片機(jī)芯片的第二十九引腳上，這個(gè)引腳的名稱(chēng)是外部程序存儲(chǔ)

31、器選通信號(hào)，如果它在外部程序存儲(chǔ)器取到值的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖那么就實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部程序存儲(chǔ)器有著讀的操作，其次假如單片機(jī)在外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，所以，每一個(gè)機(jī)器周期被運(yùn)行了兩次，當(dāng)這個(gè)引腳在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)的時(shí)候，就不能被產(chǎn)生信號(hào)。/VPP： 這個(gè)引腳在單片機(jī)芯片的第三十一引腳上，它的名稱(chēng)是內(nèi)外程序存儲(chǔ)器，功能是，當(dāng)這個(gè)引腳接高電平的時(shí)候首先從單片機(jī)內(nèi)部讀取命令，如果程序的長(zhǎng)度超過(guò)FlashROM的容量，它將外部程序存儲(chǔ)器，該引腳可以直接在外部程序存儲(chǔ)器的讀。這個(gè)引腳接低電平的時(shí)候就可以直接在外部程序存儲(chǔ)器讀命令了，此外這個(gè)引腳在燒錄程序的時(shí)候非常適合燒寫(xiě)電壓。 XTAL1：這

32、個(gè)引腳在單片機(jī)芯片上的第十九個(gè)引腳，它接在一個(gè)22pF電容的一端由于,單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反向放大器使用內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí)必須接X(jué)TAL1的輸入端。XTAL2：這個(gè)引腳在單片機(jī)芯片上的第十八個(gè)引腳，它接在另一個(gè)22pF電容的另一端；單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反向放大器使用內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí)必須接X(jué)TAL2的輸出端。 3.1.2 數(shù)碼管LED數(shù)碼管顯示器被稱(chēng)為7段數(shù)碼管而它是用七個(gè)條狀二極管構(gòu)成的顯示器，由于二極管有正反因此它們的結(jié)構(gòu)不相同，根據(jù)二極管組成時(shí)它們的不同方向，可以分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管。數(shù)碼管是共陰極還是共陽(yáng)極是由數(shù)碼管的引腳公共端的正負(fù)決定。采用幾個(gè)二極管組成顯示電路。LED為

33、數(shù)碼管顯示面板，由于LED數(shù)碼管電流有點(diǎn)大的時(shí)候驅(qū)動(dòng)它時(shí)需要用三極管或緩沖器作為驅(qū)動(dòng)電路，并且LED數(shù)碼管的接線需要看清楚是共陰極數(shù)碼管還是共陽(yáng)極數(shù)碼管，由于LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)比較脆弱，通常會(huì)單獨(dú)使用。但如果要驅(qū)動(dòng)顯示電路就是將需要驅(qū)動(dòng)電流較大LED數(shù)碼管、需要驅(qū)動(dòng)電路與控制電路組合而成一個(gè)LED數(shù)碼管顯示電路。事實(shí)上，電源在單片機(jī)輸入的是低電平，那么發(fā)光二極管不會(huì)點(diǎn)亮。LED數(shù)碼管在工作，需要3.5V以上的電壓，D0D7接單片機(jī)P0口，作為顯示數(shù)據(jù)的輸入；位碼1、2、3、4接單片機(jī)P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口，當(dāng)單片機(jī)引腳做灌電流使用，當(dāng)單片機(jī)引腳做低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的P0引腳也是高

34、電平；需要占用8個(gè)P0IO口段選，4個(gè)P2IO口的位選共用12個(gè)單片機(jī)I/O口。共陰極數(shù)碼管在P0口驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，當(dāng)P0口輸出為高電平的時(shí)候必須接上拉電阻數(shù)碼管亮電源經(jīng)過(guò)上拉電阻，給數(shù)碼管供電，P0口的引腳，幾乎不導(dǎo)電，數(shù)碼管的亮度起決于上拉電阻的數(shù)值，P0口輸出為低電平的時(shí)候，數(shù)碼管就熄滅了，此時(shí)由電源經(jīng)過(guò)上拉電阻P0引腳供電。本設(shè)計(jì)使用了一片四位LED數(shù)碼管，它們擁有獨(dú)立的位選端，所有相同的段選端引腳公用，使用時(shí)將所有位選引腳接高電平，當(dāng)給某一段段選引腳低電平時(shí)，該段就被點(diǎn)亮。共陰、共陽(yáng)數(shù)碼管與單片機(jī)連接時(shí)需要看清段碼和位碼了解共陽(yáng)數(shù)碼管是公共端接正極；共陰極數(shù)碼管的公共端接地看的原理圖如圖

35、3.2、3.3所示。將數(shù)碼管了解清楚然后與單片機(jī)連接。 圖3.2共陰數(shù)碼管原理圖 圖3.3共陽(yáng)數(shù)碼管原理圖由于設(shè)計(jì)的電路圖不同，那么所用的元器件也會(huì)有不一樣，因此在所選擇的數(shù)碼管也有所差異。在電路中運(yùn)用LED數(shù)碼管時(shí)首先要了解共陰結(jié)構(gòu)還是共陽(yáng)的結(jié)構(gòu)因?yàn)樗鼈兏鱾€(gè)引腳所對(duì)應(yīng)的端口與導(dǎo)線的連接有區(qū)別。如圖3.4、3.5所示。 圖3.4共陰極數(shù)碼管管腳示意圖 圖3.5共陽(yáng)極數(shù)碼管管腳示意圖3.1.3 光電式傳感器（光電開(kāi)關(guān)）E18-D80NK光電式傳感器這中器件它的發(fā)射電路和接受電路都是在一個(gè)整體，它和單片機(jī)的IO口連接的時(shí)候需用低電平作為輸入，如果接到高電平它的指示燈會(huì)一直亮不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行工作也無(wú)

36、法對(duì)外來(lái)的人或物的進(jìn)出做出判斷。這種它可以檢測(cè)到的距離最大為80厘米，在做演示的時(shí)候檢測(cè)時(shí)進(jìn)出可以根據(jù)演示時(shí)具體的要求來(lái)對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)。這個(gè)紅外光電傳感器它受到關(guān)照的影響小、操作使用方便、電路對(duì)它的干擾小等特點(diǎn)，可以在人流量大的場(chǎng)合中使用。由下圖3.5實(shí)物圖所示注。注意請(qǐng)不要不要將引腳接錯(cuò)，否則會(huì)燒掉傳感器。 圖3.5光電式傳感器（光電開(kāi)關(guān)）E18-D80NK實(shí)物圖 這是個(gè)NPN型光電開(kāi)關(guān)有紅黃綠三條線，紅色線接電源高電平、綠色線接地、黃色線接單片機(jī)輸出，它的工作狀態(tài)是0或1，也就是相當(dāng)于數(shù)字電路的高電平與低電平。如果能檢測(cè)到人或物進(jìn)出的時(shí)候紅外光電就由高電平變成低電平成為電信號(hào),如果這個(gè)器件與

37、單片機(jī)P1、P2、P3相連接的時(shí)候；它們內(nèi)部有上拉電阻；所以直接連接器件；它們的原理如下：采用紅外光電傳感器是正常的時(shí)候就是高電平的狀態(tài)，當(dāng)它檢測(cè)到外部的人進(jìn)出就從高電平變?yōu)榈碗娖?，并且通過(guò)與單片機(jī)I/O連接時(shí)電平的變化來(lái)檢測(cè)。圖3.7光電式傳感器E18-D80NK原理圖在使用中有幾個(gè)問(wèn)題要注意:1.工作電壓4.5V-5V 低于4.5V不能工作.3.3V供模塊不工作.狀況是指示紅燈一直亮!2.這個(gè)紅外光電傳感器模塊沒(méi)有接反的保護(hù),如果正負(fù)接就會(huì)被燒壞,再接線路時(shí)一定要仔細(xì)，,確認(rèn)沒(méi)有接反后再上電，如果模塊接反后被燒壞它的狀況是后面面指示燈一直亮,或是怎么也不亮3.白色線做輸入時(shí)與單片I/O口連

38、接的時(shí)候一定要設(shè)成輸入狀態(tài),和51 單片機(jī)連接準(zhǔn)I/O 那就把I/O設(shè)成1 如P1.0=1 注意不能設(shè)成0 如P1.0=0,設(shè)成0 那么模塊指示燈會(huì)一直亮,模塊不檢測(cè)3.2 單片機(jī)系統(tǒng)下面的圖是Protel軟件繪制單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖的使用，STC89C51芯片為核心的電路控制單元，然后使用12MHz晶振和電容器兩22pf大小的電容構(gòu)造成時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)和在一個(gè)1K的電阻的使用與10uF電容聯(lián)合使用電阻的一端要接地電容的一端要接5V的電壓，構(gòu)成復(fù)位電路復(fù)位電路，在使用12MHz晶振的時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)裝置，兩個(gè)22pF電容12MHz的晶振片時(shí)鐘信號(hào)頻率為6MHz，而對(duì)于這次的設(shè)計(jì)單片機(jī)最小

39、系統(tǒng)基本電路圖如圖3.8所示。圖3.8單片機(jī)最小系統(tǒng)基本電路圖3.2.1 時(shí)鐘電路選擇下圖就是本設(shè)計(jì)在Protel軟件畫(huà)的時(shí)鐘電路，其電路圖如圖3.9所示。圖3.9時(shí)鐘電路圖3.2.2 時(shí)鐘電路元器件選型及參數(shù)計(jì)算時(shí)鐘電路的功能是時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘信號(hào)反映 。因?yàn)镾TC89C51單片機(jī)具有高增益反相放大器，所以連接引腳第十八和引腳十九的輸入和輸出端。然后反饋電路由兩22pf兩電容構(gòu)成，所以穩(wěn)定是由自激振蕩電路構(gòu)成的振蕩電路，因此就構(gòu)成了一個(gè)比較穩(wěn)定的自激振蕩電路。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘部方式，晶振選用12MHz，電容選用的是22PF。3.2.3復(fù)位電路選擇復(fù)位電路可以由一個(gè)1K的電阻和10uF的電容組

40、成的上電自動(dòng)復(fù)位、如加上一個(gè)按鍵既可以上電自動(dòng)復(fù)位也可手動(dòng)復(fù)位。該設(shè)計(jì)將使用，電源自動(dòng)復(fù)位電路圖如圖3.10所示。圖3.10復(fù)位電路圖3.2.4復(fù)位電路元器件選型及參數(shù)計(jì)算STC89C51的復(fù)位在單片機(jī)的第9個(gè)引腳上，如這個(gè)引腳的它的電平大于3V是高電平，小于3V為低電平。當(dāng)這個(gè)引腳它連接是高電平，并且超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期就會(huì)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用12MHZ晶振那么2個(gè)機(jī)器周期就為2µS。使用的是1K的電阻和10uF的極性電容能夠組成一個(gè)上電復(fù)位電路。如圖3.10所示；電源剛開(kāi)始通電流的時(shí)候，它的電容器C是沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)的，電路沒(méi)有導(dǎo)通被短路了，那么這個(gè)引腳就會(huì)被高電平自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)連接低電平的時(shí)

41、候電容電流為零相當(dāng)于開(kāi)路，所以第9腳連接低電平，這個(gè)程序是正常工作。隨著時(shí)間的增加，電容器上的電壓逐漸升高而當(dāng)?shù)诰拍_的電壓逐漸下降在當(dāng)?shù)诰拍_電壓下降到低功耗的單片機(jī)，恢復(fù)到正常的狀態(tài)。3.3 數(shù)碼管顯示電路 采用二極管構(gòu)成LED數(shù)碼管顯示模塊并組成顯示電路。LED為數(shù)碼管顯示單片機(jī)對(duì)它輸入的信息，并在數(shù)碼管顯示數(shù)字。對(duì)于LED數(shù)碼管電流較大的器件在使用單片機(jī)顯示時(shí)可以用三極管或74系列的緩沖器對(duì)它驅(qū)動(dòng)并顯示，對(duì)電流較小的數(shù)碼管可以直接用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)；本設(shè)計(jì)我采用的是單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電路，將LED面板、驅(qū)動(dòng)電路與控制電路組合而成一個(gè)LED模塊。接線如圖3.11所示。數(shù)碼管顯示是動(dòng)態(tài)顯示掃描數(shù)碼管方法

42、是動(dòng)態(tài)掃描法。顯示部分是接P0口必須加上通過(guò)上拉電阻才能將7段數(shù)碼管點(diǎn)亮.采用的是軟件譯碼方式。軟件譯碼就是首先把數(shù)字利用8421編碼變成二進(jìn)制段碼或十六進(jìn)制段碼，編程時(shí)顯示一個(gè)字符第一次查表得到的截面選擇代碼，如表4.1所示，然后送往顯示器的段碼。表3.3數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的LED字形值序號(hào)顯示數(shù)據(jù)引腳排列8421編碼二進(jìn)制段碼十六進(jìn)制碼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 本設(shè)計(jì)所采用的是一個(gè)四位七段共陰極的數(shù)碼管，分成二位其可以顯示計(jì)數(shù)范圍0099。共有12個(gè)管腳，數(shù)碼管即：A，C，B，D，E，F(xiàn)，G，DP，1，2，3，4。其中，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP八碼，1，2，3，4為所選的公共端，與單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)在動(dòng)態(tài)顯示P0口輸出。而P2口輸出的是位選碼，進(jìn)而在數(shù)碼管顯示數(shù)字。該數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管，由于標(biāo)準(zhǔn)的STC80C51單片機(jī)的端口引腳有下拉輸出驅(qū)動(dòng)管，因此可以直接驅(qū)動(dòng)LED共陰極數(shù)碼管，其中P0口輸出的是段選碼(a、b、c、d、e

45、、f、g、dp)的引腳，通過(guò)對(duì)P2口附高低電平來(lái)控制四個(gè)引腳接LED顯示器的輸出的是位選碼(1、2、3、4），的引腳上，原理如下圖3.11所示。圖3.11顯示電路圖3.4 蜂鳴器電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.4.1 電路選擇 在本次設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路所以需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器，但是因?yàn)閱纹瑱C(jī)I/O端口的驅(qū)動(dòng)蜂鳴器是不行的，不能直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。因此我設(shè)計(jì)報(bào)警電路的時(shí)候加了一個(gè)三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，其電路圖如3.12所示。圖3.12報(bào)警電路圖3.4.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算對(duì)蜂鳴器報(bào)警檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警要使用三極管，然后通過(guò)對(duì)聲音用高電平在改變端口，延遲修改調(diào)試聲音的頻率和修改聲音的質(zhì)量。當(dāng)P3.5接

46、的是高電平的時(shí)候那么三極管就可以導(dǎo)通，而蜂鳴器的兩端都是5V，P3.5接的是低電平時(shí)，三極管沒(méi)有工作了，那么蜂鳴器兩端沒(méi)有電壓，那么蜂鳴器根據(jù)脈沖發(fā)出聲音。而三極管相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)由蜂鳴器來(lái)控制的，解決了單片機(jī)電流不足的問(wèn)題，需要占用第15單片機(jī)引腳的I/O口。 3.5 按鍵電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.5.1 電路選擇在案件電路中有矩陣方式和獨(dú)立方式，在本設(shè)計(jì)中選擇獨(dú)立方式。電路圖如圖3.13所示。 下圖為獨(dú)立按鍵圖中，每一個(gè)按鍵都接一個(gè)I/O口都有不同的功能則它們的功能分別為：K0鍵表示設(shè)置計(jì)數(shù)鍵；K1鍵表示設(shè)置計(jì)數(shù)加鍵；K2鍵表示設(shè)置計(jì)數(shù)減鍵標(biāo)K3鍵表示復(fù)位清零鍵紅外光電傳感器1表示進(jìn)入的

47、人數(shù)紅外光電傳感器2表示出去的人數(shù)。本設(shè)計(jì)是將按鍵電路都是設(shè)置成低電平才能工作，當(dāng)沒(méi)有對(duì)按鍵按下的時(shí)候，按鍵和單片機(jī)引腳端口連接工作前全部都是高電平。如圖3.13所示圖3.13按鍵電路圖3.5.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算如圖3.13所示單按鍵沒(méi)有按下時(shí)KEY處的電平為高，當(dāng)按鍵按下時(shí)KEY處的電平為低。需要占用6個(gè)單片機(jī)I/O口。3.6 LED燈電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.6.1 電路選擇在本次設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要將LED燈點(diǎn)亮，報(bào)警時(shí)候會(huì)閃爍；驅(qū)動(dòng)這個(gè)發(fā)光二極管那可以用單片機(jī)可以采用三級(jí)管作驅(qū)動(dòng)也可以采用直接驅(qū)動(dòng)LED燈但本設(shè)計(jì)采用的是直接驅(qū)動(dòng)LED。其電路圖如3.14所示。圖3.14LED驅(qū)動(dòng)電路圖3.

48、6.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算如圖3.14所示，當(dāng)發(fā)光二極管接高電平時(shí)，這個(gè)電路沒(méi)有導(dǎo)通所以發(fā)光二極管不亮；當(dāng)發(fā)光二極管接低電平時(shí)，這個(gè)電路導(dǎo)通了則發(fā)光二極管會(huì)亮。在本設(shè)計(jì)中串聯(lián)一個(gè)電阻是為了由于導(dǎo)通后LED燈兩端電壓過(guò)大防止燒壞LED燈，故和LED燈串聯(lián)了一個(gè)分壓電阻如圖3.5中的R3所示，需要占用1個(gè)單片機(jī)I/O口。3.7 硬件總電路圖 STC89C51單片機(jī)作為主控單元，工作的過(guò)程是是，現(xiàn)在按鍵上設(shè)置報(bào)警的人數(shù)然后在紅外光電傳感器檢測(cè)到的人或物，當(dāng)檢測(cè)到任何物時(shí)，紅外接收電路的輸出端會(huì)產(chǎn)低電平脈沖信號(hào)。然后輸入到單片機(jī)計(jì)數(shù)，然后檢測(cè)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)數(shù)碼管段碼連接P0位碼連接P2口實(shí)現(xiàn)顯示。

49、本設(shè)計(jì)的電路圖見(jiàn)附錄一，用軟件設(shè)計(jì)的PCB板見(jiàn)附錄二。 4 軟件設(shè)計(jì)及編程4.1 軟件設(shè)計(jì)功能框圖主程序模塊計(jì)數(shù)加減處理模塊輸出報(bào)警模塊程序初始化模塊數(shù)碼管顯示模塊按鍵驅(qū)動(dòng)模塊圖4.1 系統(tǒng)框圖 采用STC89C51單片是這個(gè)系統(tǒng)的主要控制單元，本設(shè)計(jì)編程軟件要完成的功能鍵盤(pán)電路的按鍵識(shí)別進(jìn)行鍵值編碼，可以設(shè)定報(bào)警的人數(shù)，用紅外光電傳感器檢測(cè)然后在數(shù)碼管中顯示場(chǎng)所進(jìn)入人數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)，設(shè)置設(shè)定值就報(bào)警，軟件的功能劃分軟件設(shè)計(jì)模塊結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。其中各個(gè)模塊的具體任務(wù)是。程序初始化模塊：對(duì)按鍵、數(shù)碼管、定時(shí)器初始化。按鍵驅(qū)動(dòng)模塊：對(duì)各按鍵的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的定義。輸出報(bào)警模塊：由于有設(shè)定值，超過(guò)設(shè)

50、定值，蜂鳴器報(bào)警。數(shù)碼管顯示模塊：根據(jù)和單片機(jī)連接定時(shí)計(jì)數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字顯示。計(jì)數(shù)加減模塊：根據(jù)兩個(gè)紅外光電傳感器，一個(gè)是計(jì)數(shù)加，一個(gè)是計(jì)數(shù)減4.2 軟件設(shè)計(jì)流程框圖 開(kāi)始 初始化按鍵設(shè)置紅外光電傳感器的檢測(cè)出 人的進(jìn)出 進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)顯示進(jìn)入人數(shù)顯示未超出顯示設(shè)置的人數(shù)超出報(bào)警顯示圖4.2 系統(tǒng)總流程圖系統(tǒng)開(kāi)始后首先會(huì)對(duì)LED數(shù)碼管進(jìn)行初始化設(shè)置，定時(shí)器一初始化設(shè)置。接下來(lái)對(duì)按鍵進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置最大的人數(shù)，然后用紅外光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)是有人和物通過(guò)然后通過(guò)數(shù)碼管顯示進(jìn)入的人數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)的人數(shù)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的人數(shù)超過(guò)了設(shè)定的人數(shù)時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，最后使用按鍵進(jìn)行清零或設(shè)置再來(lái)運(yùn)行。4.2.1 主程序系統(tǒng)的軟件

51、部分主要由按鍵，報(bào)警，顯示這幾個(gè)部分組成。通電之后，系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化，開(kāi)始運(yùn)行LED顯示STC89C51芯片初始化的數(shù)值，設(shè)置按鍵的設(shè)定值，調(diào)用按鍵處理子程序，通過(guò)紅外光電傳感器判斷有無(wú)人進(jìn)入若無(wú)人人，則繼續(xù)等待進(jìn)入。如果有進(jìn)入人數(shù)，則讀取進(jìn)入人數(shù)的值，并且做出相應(yīng)的改變，并顯示輸出。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，如果你想停止蜂鳴器報(bào)警是可以在出口檢驗(yàn)是第二復(fù)位按鈕然后報(bào)警停止，主程序開(kāi)始初始化，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示，所以顯示程序不斷的調(diào)用后，首先調(diào)用初始值。主流程圖如圖4.3所示。4.3 主程序模塊流程圖4.2.2 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)現(xiàn)將數(shù)碼管初始化然后數(shù)碼管顯示的變量進(jìn)行的數(shù)

52、據(jù)處理在位碼上選位先選數(shù)據(jù)在寫(xiě)數(shù)據(jù)，將數(shù)碼管和單片機(jī)的P0口接段碼P2口接位碼一個(gè)4位的共陰極數(shù)碼管分為兩個(gè)部分，各自顯示 00-99的計(jì)數(shù)。這樣做是為了反映進(jìn)出人數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，和右邊的是圖4.4的數(shù)量顯示。左邊顯示進(jìn)入人數(shù)右邊顯示現(xiàn)場(chǎng)人數(shù)。i=2;i>0;i- 圖4.4 數(shù)碼管顯示程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試及分析5.1 硬件電路調(diào)試及結(jié)果分析5.1.1 電路調(diào)試在萬(wàn)用板上完成電路焊接后，對(duì)萬(wàn)用板上的電路進(jìn)行測(cè)試。對(duì)萬(wàn)用板上的按鍵電路、報(bào)警電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)其中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，然后加以改正。分別從一下幾個(gè)步驟進(jìn)行測(cè)試接下來(lái)將系統(tǒng)上電，把單片機(jī)的P3.4口

53、與地短接，LED發(fā)光了，以上全部測(cè)試表明LED閃爍信號(hào)電路能正常工作。5.1.2 對(duì)單片機(jī)的單元電路測(cè)試及結(jié)果分析接通電源開(kāi)關(guān)后，用萬(wàn)用表的電壓檔對(duì)單片機(jī)的各個(gè)引腳電壓進(jìn)行測(cè)試，觀察單片機(jī)是否工作在正常狀態(tài)，將萬(wàn)用表打到二極管測(cè)試檔位，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；同樣的紅表筆和黑表筆分別接到R3的另一端與Q2三極管的基極，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到電源正極與Q2三極管的發(fā)射極，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到Q2集電極與LED相連端的三極管上和LED的正極上，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到電源負(fù)極與LED負(fù)極，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；以上測(cè)量結(jié)果表示電路連接正常，接下

54、來(lái)將系統(tǒng)上電，把單片機(jī)的P3口與地短接以上全部測(cè)試表明LED報(bào)警閃爍。具體操作方法如圖5.1所示：圖5.1 單片機(jī)的引腳電壓測(cè)試5.1.3對(duì)顯示電路的測(cè)試及結(jié)果分析顯示電路的核心為一個(gè)四位一體的LED數(shù)碼管，測(cè)試的主要內(nèi)容就是檢查數(shù)碼管能否正常工作，因?yàn)樗x用的數(shù)碼管是共陰數(shù)碼管，所以按照數(shù)碼管的引腳圖將位選端接+5V，然后分別將段選引腳接低電平，觀察數(shù)碼管的每一段是否為亮。測(cè)試方法如圖5.2所示，經(jīng)測(cè)試，所有數(shù)碼管能正常工作。圖5.2 數(shù)碼管的測(cè)試方法5.1.4對(duì)蜂鳴器電路的測(cè)試及結(jié)果分析按照蜂鳴器電路，將蜂鳴器的接VCC端接+5V，與單片機(jī)P3.5口想接的一端施以低電平，蜂鳴器持續(xù)發(fā)出“滴”的聲音，說(shuō)明蜂鳴器能正常工作，蜂鳴器電路正常。將萬(wàn)用表打到二極管測(cè)試檔位，同樣的紅表筆和黑表筆分別接到R5的另一端與Q2三極管的基極，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到電源正極與Q2三極管的發(fā)射極，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到Q2集電極和蜂鳴器的正極上，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到電源負(fù)極與蜂鳴器負(fù)極，萬(wàn)用表的蜂鳴器響了；以上測(cè)量結(jié)果表示電路連接正常，接下