紅外線自動(dòng)計(jì)數(shù)器

1、 紅外線自動(dòng)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 一設(shè)計(jì)方案的選擇1. 單片機(jī)的論證與選擇 方案一：選擇普通8051內(nèi)核的ST89C51單片機(jī),此單片機(jī)價(jià)格便宜，滿足本設(shè)計(jì)要求，但已經(jīng)停產(chǎn)故不宜選擇。方案二：選擇加強(qiáng)型8051內(nèi)核的STC89C2單片機(jī),此單片機(jī)價(jià)格便宜，功能強(qiáng)大，完全滿足本設(shè)計(jì)要求。方案三：采用飛思卡爾公司生產(chǎn)的MC9S12XS128單片機(jī)，此單片機(jī)具有8路PWM，16路AD采集通道，2個(gè)UART，2個(gè)硬件SPI，具有背景調(diào)試功能，方便實(shí)時(shí)查看程序中全局變量的值，具有80個(gè)引腳，硬件資源相當(dāng)豐富。但其價(jià)格相對(duì)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(yáng)數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管功耗低，價(jià)格便宜，顯示清晰，完全符合本設(shè)計(jì)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(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。不過(guò)占用IO多，體積大，價(jià)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(shè)計(jì) 1.硬件總方案確定 依據(jù)檢測(cè)原理和設(shè)計(jì)思想經(jīng)過(guò)細(xì)致比較研究得到如下總體設(shè)計(jì)方案： 直流輸入5v直流電源7805 CPU stc89c52程序下載口數(shù)碼管顯示復(fù)位位驅(qū)動(dòng)紅外光電開(kāi)關(guān)A蜂鳴器電路紅外光電開(kāi)關(guān)B2. LE

3、D指示燈 它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)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(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)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(zhǎng)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(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。3.三極管 半導(dǎo)體三極管又稱“晶體三極管”或“

4、晶體管”。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個(gè)能相互影響的PN結(jié)，組成一個(gè)PNP（或NPN）結(jié)構(gòu)。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(kāi)關(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器件。在本設(shè)計(jì)中選擇了PNP三極管用來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器個(gè)雙位數(shù)碼管。4. 雙位數(shù)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(jī)連接。其中單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示是發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器（簡(jiǎn)稱LED顯示器）。液晶顯示器簡(jiǎn)LCD。LED顯示器價(jià)廉，配置靈活，與單片接口方便，LCD可顯示圖形，但接口較復(fù)雜成本也較高。該電路使用雙位7

5、段LED構(gòu)成字型“8”，另外還有一個(gè)發(fā)光二極管顯示符號(hào)及小數(shù)點(diǎn)。這種顯示器分共陽(yáng)極和共陰極兩種。這里采用共陽(yáng)極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極共接，如下圖左所示，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，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(shí)際上要顯示各種數(shù)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(lái)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(yáng)極段選碼dp gfedcba顯示字符共陽(yáng)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(jiǎn)單實(shí)用兩位一體共陽(yáng)數(shù)碼管，位碼用三極管驅(qū)動(dòng)。5. STC89C52系統(tǒng)單片機(jī) STC89C52 單片機(jī)是深圳宏晶科技有限公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，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(chǔ)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(yīng)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(chǔ)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(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，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(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，

8、RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。6. 蜂鳴器播報(bào) 蜂鳴器采用三極管放大，單片機(jī)IO口控制，通過(guò)高低電平觸發(fā)使其工作。每當(dāng)檢測(cè)有人進(jìn)出時(shí)，播放一段優(yōu)美的音樂(lè)，人性化的旋律。7. 單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)： 單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi)RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見(jiàn)下表。值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀

9、態(tài)，對(duì)于了解單片機(jī)的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的韌始化部分是十分必要的。說(shuō)明：表中符號(hào)*為隨機(jī)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(nèi)RAM 07H字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi)容寫(xiě)入到08H單元中；Po-P3FFH，表明已向各端口線

10、寫(xiě)入1，此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于輸出；IP×××00000B，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)；IE0××00000B，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷；51單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，（在特殊寄存器介紹時(shí)再做詳細(xì)說(shuō)明）至于內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過(guò)24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)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(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。9.數(shù)碼管顯示電路采用兩組雙位共陽(yáng)數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)人體計(jì)數(shù)，段選分別接P0口和P1口，位選通過(guò)PNP三極管放大，然后接單片機(jī)I/O口。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示1 動(dòng)態(tài)顯示概念用數(shù)碼管顯示信息時(shí)，由于每個(gè)數(shù)碼管至少需要8 個(gè)I/O 口，如果需要多個(gè)數(shù)碼管，則需要太多I/O 口，而單片機(jī)的I/O 口是有限的。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用動(dòng)態(tài)顯示的方式解決此問(wèn)題。 在編程時(shí)，需要輸出段選和位選信號(hào)，位選信號(hào)選中其中一個(gè)數(shù)碼管，然后輸出段碼，使該數(shù)碼管顯示所需要的內(nèi)容，延時(shí)一段時(shí)間后，再選中另一個(gè)數(shù)碼管，再輸出對(duì)應(yīng)的段碼，高速交替。例如需要顯示數(shù)字“12”

12、時(shí)，先輸出位選信號(hào)，選中第一個(gè)數(shù)碼管，輸出1 的段碼，延時(shí)一段時(shí)間后選中第二個(gè)數(shù)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?？?，人眼看到的就是連續(xù)的“12”。 在動(dòng)態(tài)顯示程序中，各個(gè)位的延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短是非常重要的，如果延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，則會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；如果延時(shí)時(shí)間太短，則會(huì)出現(xiàn)顯示暗且有重影。 三軟件設(shè)計(jì)紅外自動(dòng)計(jì)數(shù)器主要由光電傳感檢測(cè)電路、進(jìn)出門(mén)處理與識(shí)別電路、中央處理顯示電路、數(shù)碼管顯示電路，蜂鳴器播報(bào)音樂(lè)電路組成。鑒于單片機(jī)技術(shù)比較成熟，且開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以利用的資源和工具豐富、價(jià)格便宜、成本低。故設(shè)計(jì)用C語(yǔ)言對(duì)其編程并燒錄到芯片內(nèi)部，C語(yǔ)言表達(dá)和

13、運(yùn)算能力比較強(qiáng)，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(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件中的優(yōu)秀軟件之一，它支持眾多不同公司的構(gòu)架的芯片，集編輯、編譯、仿真等于一體，同時(shí)還支持PLM，匯編和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，它的界面和常用的微軟VC+的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)的功能。硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是電子設(shè)計(jì)中必不可少的內(nèi)容，為了滿足設(shè)計(jì)的功能和指標(biāo)的要求，我們必須在開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮到硬件和軟件的協(xié)調(diào)；不然不是造成硬件資源的浪費(fèi)就是增加軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)困難和復(fù)雜程度，甚至造成信號(hào)的斷層，即使硬件和軟件能單獨(dú)使用，卻不能使它們

14、組成的系統(tǒng)工作。故在設(shè)計(jì)的過(guò)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(shí)現(xiàn)軟硬件的信號(hào)過(guò)渡。其次設(shè)計(jì)時(shí)硬件之間應(yīng)盡可能減小聯(lián)系，只要把必要的信號(hào)線相連則可。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：首先，調(diào)試時(shí)可以減少很多不必要的麻煩，因?yàn)殡娐肥窍鄬?duì)獨(dú)立的，故在調(diào)整電路參數(shù)值時(shí)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(dú)對(duì)控制模塊進(jìn)行調(diào)整；再者，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)檢查電路就容易縮小問(wèn)題的范圍，使得排錯(cuò)效率高。由于硬件的分離，在軟件的調(diào)試時(shí)就可以單獨(dú)針對(duì)控制模塊。 1. 進(jìn)出方向控制程序方向的判斷，是通過(guò)紅外光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物體的前后順序不同來(lái)判斷的，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)光電開(kāi)關(guān)先檢測(cè)到人通過(guò)，接著第二個(gè)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到有人

15、通過(guò)，說(shuō)明有人進(jìn)門(mén)，相反，則有人出門(mén)。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(kāi)關(guān)A先有效紅外開(kāi)關(guān)B先有效方向左移一位方向右移一位紅外開(kāi)關(guān)B先有效紅外開(kāi)關(guān)A有效出門(mén)數(shù)碼管加一，蜂鳴器播放音樂(lè)進(jìn)門(mén)數(shù)碼管加一，蜂鳴器播放音樂(lè)設(shè)計(jì)中采用了兩組雙位共陽(yáng)數(shù)碼管，因此，顯示函數(shù)分別對(duì)應(yīng)display1（）和display2（）兩個(gè)函數(shù)，在動(dòng)態(tài)顯示程序中，各個(gè)位的延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短是非常重要的，如果延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，則會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；如果延時(shí)時(shí)間太短，則會(huì)出現(xiàn)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(kāi)始系統(tǒng)初始化YYK1按下K2按下K2按下K1按下數(shù)碼管1加一，進(jìn)門(mén)指示燈閃爍一次蜂鳴器播報(bào)數(shù)碼管2加一，出門(mén)指示燈閃爍一

18、次，蜂鳴器播報(bào)K1，K2順序檢測(cè)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(kāi)關(guān)1接口sbit hongwai2=P37; /位定義模擬紅外光電開(kāi)關(guān)2接口sbit a=P10; /第一個(gè)數(shù)碼管十位sbit b=P11; /第一個(gè)數(shù)碼管各位sbit c=P12; /第二個(gè)數(shù)碼管十位sbit d=P13; /第二個(gè)數(shù)碼管各位sbit jin=P35; /進(jìn)門(mén)指示燈端口sb

19、it chu=P34; /出門(mén)指示燈端口uchar dirvalue=0x18; /方向開(kāi)始賦初值void delayms(uint); /Tab為數(shù)碼管顯示值，存入一個(gè)數(shù)組內(nèi)void direction(void); /聲明按鍵掃描函數(shù)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(shù)字void display1(uchar numdis) /顯示函數(shù)1 uchar shi,ge;shi=numdis/10; /將數(shù)扯開(kāi)到十位ge=numdis%10; /將數(shù)扯開(kāi)到各位P0=Tabshi; /送十位數(shù)a=0; /打開(kāi)位選delayms(5); /延時(shí)a=1; /關(guān)閉位選P0=Tabge; /送個(gè)位數(shù)b=0; /打開(kāi)位選delayms(5); /延時(shí)b=1; /關(guān)閉位選void display2(uchar numdis) /顯示函數(shù)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