紅外線自動計數器

1、 紅外線自動計數器設計 一設計方案的選擇1. 單片機的論證與選擇 方案一：選擇普通8051內核的ST89C51單片機,此單片機價格便宜，滿足本設計要求，但已經停產故不宜選擇。方案二：選擇加強型8051內核的STC89C2單片機,此單片機價格便宜，功能強大，完全滿足本設計要求。方案三：采用飛思卡爾公司生產的MC9S12XS128單片機，此單片機具有8路PWM，16路AD采集通道，2個UART，2個硬件SPI，具有背景調試功能，方便實時查看程序中全局變量的值，具有80個引腳，硬件資源相當豐富。但其價格相對較高。綜合以上三種方案，為了方便控制，節(jié)約成本，故我們選擇方案二。2. 顯示器件的選擇方案一：

2、兩位一體共陽數碼管顯示，數碼管功耗低，價格便宜，顯示清晰，完全符合本設計要求。方案二：采用液晶屏1602顯示，1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。不過占用IO多，體積大，價格貴。綜合以上二種方案，為了減少硬件資源，節(jié)約成本，故我們選擇方案一。二硬件設計 1.硬件總方案確定 依據檢測原理和設計思想經過細致比較研究得到如下總體設計方案： 直流輸入5v直流電源7805 CPU stc89c52程序下載口數碼管顯示復位位驅動紅外光電開關A蜂鳴器電路紅外光電開關B2. LE

3、D指示燈 它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電阻以控制通過管子的電流。3.三極管 半導體三極管又稱“晶體三極管”或“

4、晶體管”。在半導體鍺或硅的單晶上制備兩個能相互影響的PN結，組成一個PNP（或NPN）結構。中間的N區(qū)（或P區(qū)）叫基區(qū)，兩邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各有一條電極引線，分別叫基極B、發(fā)射極E和集電極C，是能起放大、振蕩或開關等作用的半導體電子器件。在本設計中選擇了PNP三極管用來驅動蜂鳴器個雙位數碼管。4. 雙位數碼管顯示的種類很多，從液晶顯示、發(fā)光二極管顯示到CRT顯示器等，都可以與微機連接。其中單片機應用系統(tǒng)最常用的顯示是發(fā)光二極管數碼顯示器（簡稱LED顯示器）。液晶顯示器簡LCD。LED顯示器價廉，配置靈活，與單片接口方便，LCD可顯示圖形，但接口較復雜成本也較高。該電路使用雙位7

5、段LED構成字型“8”，另外還有一個發(fā)光二極管顯示符號及小數點。這種顯示器分共陽極和共陰極兩種。這里采用共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極共接，如下圖左所示，當某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，該發(fā)光二極管亮。它的管腳配置如下圖右所示。圖左圖右VCC實際上要顯示各種數字和字符，只需在各段二極管的陰極上加不同的電平，就可以得到不同的代碼。這些用來控制LED顯示的不同電平代碼稱為字段碼（也稱段選碼）。如下表為七段LED的段選碼。 下表為七段LED的段選碼顯示字符共陽極段選碼dp gfedcba顯示字符共陽極段選碼dp gfedcba 0 C0H A 88H 1 F9H B 83H 2 A4H C C

6、6H 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“滅” FFH本系統(tǒng)顯示電路采用簡單實用兩位一體共陽數碼管，位碼用三極管驅動。5. STC89C52系統(tǒng)單片機 STC89C52 單片機是深圳宏晶科技有限公司生產的一種單片機，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52是一種低功

7、耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，三個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，

8、RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。6. 蜂鳴器播報 蜂鳴器采用三極管放大，單片機IO口控制，通過高低電平觸發(fā)使其工作。每當檢測有人進出時，播放一段優(yōu)美的音樂，人性化的旋律。7. 單片機復位電路單片機復位后的狀態(tài)： 單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內RAM為隨機值，運行中的復位操作不改變片內RAM區(qū)中的內容，21個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值，見下表。值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復位后的主要狀

9、態(tài)，對于了解單片機的初態(tài)，減少應用程序中的韌始化部分是十分必要的。說明：表中符號*為隨機狀態(tài)；A00H，表明累加器已被清零；特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUF不定IP*00000BSCON00HIE0*00000BPCON0*BPSW00H，表明選寄存器0組為工作寄存器組；SP07H，表明堆棧指針指向片內RAM 07H字節(jié)單元，根據堆棧操作的先加后壓法則，第一個被壓入的內容寫入到08H單元中；Po-P3FFH，表明已向各端口線

10、寫入1，此時，各端口既可用于輸入又可用于輸出；IP×××00000B，表明各個中斷源處于低優(yōu)先級；IE0××00000B，表明各個中斷均被關斷；51單片機在系統(tǒng)復位時，將其內部的一些重要寄存器設置為特定的值，（在特殊寄存器介紹時再做詳細說明）至于內部RAM內部的數據則不變。系統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下。51單片機的復位是由RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，51單片機即進入芯片內部復位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平

11、，若為高電平則執(zhí)行芯片內部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。9.數碼管顯示電路采用兩組雙位共陽數碼管，實現人體計數，段選分別接P0口和P1口，位選通過PNP三極管放大，然后接單片機I/O口。數碼管動態(tài)顯示1 動態(tài)顯示概念用數碼管顯示信息時，由于每個數碼管至少需要8 個I/O 口，如果需要多個數碼管，則需要太多I/O 口，而單片機的I/O 口是有限的。在實際應用中，一般采用動態(tài)顯示的方式解決此問題。 在編程時，需要輸出段選和位選信號，位選信號選中其中一個數碼管，然后輸出段碼，使該數碼管顯示所需要的內容，延時一段時間后，再選中另一個數碼管，再輸出對應的段碼，高速交替。例如需要顯示數字“12”

12、時，先輸出位選信號，選中第一個數碼管，輸出1 的段碼，延時一段時間后選中第二個數碼管，輸出2 的段碼。把上面的流程以一定的速度循環(huán)執(zhí)行就可以顯示出“12”，由于交替的速度非常快，人眼看到的就是連續(xù)的“12”。 在動態(tài)顯示程序中，各個位的延時時間長短是非常重要的，如果延時時間長，則會出現閃爍現象；如果延時時間太短，則會出現顯示暗且有重影。 三軟件設計紅外自動計數器主要由光電傳感檢測電路、進出門處理與識別電路、中央處理顯示電路、數碼管顯示電路，蜂鳴器播報音樂電路組成。鑒于單片機技術比較成熟，且開發(fā)過程中可以利用的資源和工具豐富、價格便宜、成本低。故設計用C語言對其編程并燒錄到芯片內部，C語言表達和

13、運算能力比較強，且具有很好的可移植性和硬件控制能力。采用KEIL51的C52編譯器。KEIL Uvision3是眾多單片機應用開發(fā)軟件中的優(yōu)秀軟件之一，它支持眾多不同公司的構架的芯片，集編輯、編譯、仿真等于一體，同時還支持PLM，匯編和C語言的程序設計，它的界面和常用的微軟VC+的界面相似，界面友好，易學易用，在調試程序，軟件仿真方面也有很強的功能。硬件設計和軟件設計是電子設計中必不可少的內容，為了滿足設計的功能和指標的要求，我們必須在開始設計的時候就要考慮到硬件和軟件的協(xié)調；不然不是造成硬件資源的浪費就是增加軟件實現時困難和復雜程度，甚至造成信號的斷層，即使硬件和軟件能單獨使用，卻不能使它們

14、組成的系統(tǒng)工作。故在設計的過程中必須考慮軟硬件的處理能力以及它們的接口是否兼容，實現軟硬件的信號過渡。其次設計時硬件之間應盡可能減小聯系，只要把必要的信號線相連則可。這樣做的優(yōu)點是：首先，調試時可以減少很多不必要的麻煩，因為電路是相對獨立的，故在調整電路參數值時其影響和干擾就小，在滿足發(fā)射和接收模塊的要求后可單獨對控制模塊進行調整；再者，當出現問題時檢查電路就容易縮小問題的范圍，使得排錯效率高。由于硬件的分離，在軟件的調試時就可以單獨針對控制模塊。 1. 進出方向控制程序方向的判斷，是通過紅外光電開關檢測到物體的前后順序不同來判斷的，當第一個光電開關先檢測到人通過，接著第二個光電開關檢測到有人

15、通過，說明有人進門，相反，則有人出門。具體控制程序如下：void direction(void) if(dirvalue=0x18)if(hongwai1=1)dirvalue>>=1;if(hongwai2=1)dirvalue<<=1;while(hongwai1|hongwai2);else if(dirvalue=0x0c)if(hongwai2=1)num1+;yuyin=1;while(hongwai2);dirvalue=0x18;if(num1=99)num1=99; yuyin=0;else if(dirvalue=0x30)if(hongwai1=1

16、)num2+;yuyin=1;while(hongwai1);dirvalue=0x18;if(num2=99)num2=99; yuyin=0; 定義方向初值流程圖紅外開關A先有效紅外開關B先有效方向左移一位方向右移一位紅外開關B先有效紅外開關A有效出門數碼管加一，蜂鳴器播放音樂進門數碼管加一，蜂鳴器播放音樂設計中采用了兩組雙位共陽數碼管，因此，顯示函數分別對應display1（）和display2（）兩個函數，在動態(tài)顯示程序中，各個位的延時時間長短是非常重要的，如果延時時間長，則會出現閃爍現象；如果延時時間太短，則會出現顯示暗且有重影。具體程序如下：void display1(uchar

17、numdis) uchar shi,ge;shi=numdis/10;ge=numdis%10;P0=Tabshi;a=0;delayms(5);a=1;P0=Tabge;b=0;delayms(5);b=1;void display2(uchar numdis) uchar shi,ge;shi=numdis/10;ge=numdis%10;P2=Tabshi;c=0;delayms(5);c=1;P2=Tabge;d=0;delayms(5);d=1; 2.軟件流程框圖開始系統(tǒng)初始化YYK1按下K2按下K2按下K1按下數碼管1加一，進門指示燈閃爍一次蜂鳴器播報數碼管2加一，出門指示燈閃爍一

18、次，蜂鳴器播報K1，K2順序檢測3.程序#include"reg52.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#include<intrins.h>sbit hongwai1=P36; /位定義模擬紅外光電開關1接口sbit hongwai2=P37; /位定義模擬紅外光電開關2接口sbit a=P10; /第一個數碼管十位sbit b=P11; /第一個數碼管各位sbit c=P12; /第二個數碼管十位sbit d=P13; /第二個數碼管各位sbit jin=P35; /進門指示燈端口sb

19、it chu=P34; /出門指示燈端口uchar dirvalue=0x18; /方向開始賦初值void delayms(uint); /Tab為數碼管顯示值，存入一個數組內void direction(void); /聲明按鍵掃描函數uchar code Tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned char num1=0,num2=0; /num為被顯示的數字void display1(uchar numdis) /顯示函數1 uchar shi,ge;shi=numdis/10; /將數扯開到十位ge=numdis%10; /將數扯開到各位P0=Tabshi; /送十位數a=0; /打開位選delayms(5); /延時a=1; /關閉位選P0=Tabge; /送個位數b=0; /打開位選delayms(5); /延時b=1; /關閉位選void display2(uchar numdis) /顯示函數2 uchar shi,ge; /同上shi=numdis/10;ge=numdis%10;P2=Tabshi;c=0;delayms(5);c=1;P2=Tabge;d=0;del