客流量計數(shù)器設計與制作

1、 本科畢業(yè)設計（論文）題目 客流量計數(shù)器的設計與制作學生姓名陳帥學號1107030162教學院系電氣信息學院專業(yè)年級電子信息工程2011級指導教師 龍紅職稱副教授單位西南石油大學輔導教師職 稱單位完成日期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單片機計數(shù)器無疑成為商場、超市等公共場所對管理層可利用計數(shù)器對人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)了解顧客行為，通過對客流量的檢測和統(tǒng)計，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)營策略、公關策略、促銷策略、價格策略、商品進貨選擇、商場布局、服務方式和內(nèi)容等提供客觀、科學的依據(jù)等。是管理層追求的目標之一，它所給人的管理提供了方便，就以商場顧客流量計數(shù)器舉一個例子，它可以給商場提供商機有利于商家對人流量大的區(qū)域進行了解。現(xiàn)在商場對計數(shù)器有了依賴

3、所以對它的的功能要求越來越高，所以客流量計數(shù)器要求設計出更好的更方便更齊全的功能設施就需要數(shù)單片機技術入手，逐漸從數(shù)字化控制到智能化控制。現(xiàn)在基于單片機設計出的客流量計數(shù)器有著計數(shù)方便和計數(shù)準確的優(yōu)點，目前已在許多行業(yè)中得到廣泛應用。數(shù)字計數(shù)器有主要有兩種形式，一種是接觸式另一種是非接觸式，在當今，非接觸式紅外計數(shù)器得到了普遍的使用。本設計主要采用單片機來控制各單元電路實現(xiàn)光控計數(shù)的。本設計由紅外光電計數(shù)電路、STC89C51單片機系統(tǒng)電路、復位電路和數(shù)碼顯示電路組成，首先由紅外對管計數(shù)電路將接收的信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，由單片機計數(shù)，再由數(shù)碼管顯示數(shù)目的增加或減少，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能。關鍵詞：

4、自動計數(shù)；單片機；數(shù)碼管 AbstractWith the continuous improvement of living standards,SCM is one ofthe goals that people pursue,itbrings convenience isnot negative,thecustomerflow counteris a typical example,but peoples requirementsmore and more high,to modernscientific research,work,life,providebetter and more

5、convenient facilitiesneed to start with anumber ofsingle-chip technology,all toward digitalcontrol,intelligent control.The productautomatic counterbased onsingle chip microcomputerhasthe advantages of intuitive and accurate count,and has been widely used invarious industries.digital counter hasa var

6、iety of forms,generalcontact and non-contacttwo,inthe development of science and technology today,non-contactinfrared counteris widely used.This design usesa pair of infraredtransmitting and receiving tubesas infrared counter signal detection head,has the advantages of low cost,good anti-interferenc

7、e performance,simple structure,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

8、 without receiving infrared 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 課題設計的背景11.2 課題設計的意義

9、11.3課程設計的主要內(nèi)容與要解決的問題21.4國內(nèi)外設計的概況21.4.1 國內(nèi)現(xiàn)狀及趨勢21.4.2 當今使用客流量計數(shù)器的特點32 本設計總體設計方案42.1 設計功能42.2 設計要求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 設計的思路52.5.2 光電檢測模塊62.5.3 顯示模塊62.6 方案比較62.7本設計總體設計方案72.7.1 硬件部分72.7.2 軟件部分73 硬件電路的設計與計算83.1 主要元器件概述83.1.1 STC89C51單片機的引腳及其功能83.1.2 數(shù)碼管103.1.3 光電式傳感器（光電開關）E18-D80NK123.2

10、 單片機系統(tǒng)133.2.1 時鐘電路選擇143.2.2 時鐘電路元器件選型及參數(shù)計算153.2.3復位電路選擇153.2.4復位電路元器件選型及參數(shù)計算163.3 數(shù)碼管顯示電路163.4 蜂鳴器電路的設計與計算183.4.1 電路選擇183.4.2 元器件選型及參數(shù)計算193.5 按鍵電路的設計與計算193.5.1 電路選擇193.5.2 元器件選型及參數(shù)計算203.6 LED燈電路的設計與計算203.6.1 電路選擇203.6.2 元器件選型及參數(shù)計算203.7 硬件總電路圖214 軟件設計及編程224.1 軟件設計功能框圖224.2 軟件設計流程框圖234.2.1 主程序244.2.2

11、數(shù)碼管顯示程序設計245 系統(tǒng)調(diào)試及分析265.1 硬件電路調(diào)試及結(jié)果分析265.1.1 電路調(diào)試265.1.2 對單片機的單元電路測試及結(jié)果分析265.1.3對顯示電路的測試及結(jié)果分析275.1.4對蜂鳴器電路的測試及結(jié)果分析275.1.5最小系統(tǒng)測試結(jié)果及其分析275.2 系統(tǒng)仿真285.3 測試結(jié)果295.4 測試結(jié)論306 結(jié)論及展望316.1 結(jié)論316.2 展望316.3 結(jié)束語31致謝33參考文獻34附錄一 主電路圖35附錄二 PCB板36附錄三 實物圖37附錄四 源程序3853客流量計數(shù)器的設計與制作 1 緒論1.1 課題設計的背景 當今客流量計數(shù)器對人們的生產(chǎn)和生活有十分重要

12、的作用，所以客流量計數(shù)器發(fā)展的十分迅速，而客流量計數(shù)器的產(chǎn)品的從數(shù)字化計數(shù)逐漸到人性化、智能化以及自動化的計數(shù)的發(fā)展，當今雖然客流量計數(shù)器已經(jīng)十分成熟了，但是它發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?。因為首先由于人們生活質(zhì)量的提高，人們開始去追求更方便、更智能、更快捷的產(chǎn)品，其次計數(shù)器被發(fā)明出來已經(jīng)有幾百年歷史了，經(jīng)過幾百年的設計者的不斷研究設計計數(shù)器的發(fā)展已經(jīng)十分成熟了，而且計數(shù)器技術產(chǎn)品功能也更加齊全以及應用范圍更廣，最后客流量計數(shù)器發(fā)展對商場、工廠等人流量大的公共場所進行管理和策劃能夠提出參考依據(jù),客流量計數(shù)器產(chǎn)品現(xiàn)在無疑為工廠、商場、超市等用來制定管理和防止安全事故發(fā)生提供便利，但是人們對它的要求愈來愈高，所

13、以計數(shù)器產(chǎn)生的種類也非常多如濕度計數(shù)器、交通管理計數(shù)器、溫度計數(shù)器、等。因此計數(shù)器的應用范圍也越來越大如對土地濕度的檢測、產(chǎn)品計件、商場人流量計數(shù)、溫度的計數(shù)、超市、工廠、生產(chǎn)計件等行業(yè)。本設計是將客流量計數(shù)器安裝在公共場所的入口處和出口，并由紅外光電傳感器檢測是否有人或物的進出并產(chǎn)生電平脈沖在單片機內(nèi)進行加減計數(shù)輸入LED數(shù)碼管上顯示。1.2 課題設計的意義本設計是為了統(tǒng)計解決一些人流量過大公共場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、因此客流量對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，怎么才能在短的時間中就對市場變化就做出快速準確的反應，并且最大限度的節(jié)省

14、商業(yè)成本，從而完成高效的貿(mào)易運營管理已經(jīng)成為貿(mào)易運營成敗的核心要素。避免客流量過多而發(fā)生的安全事故，也可以進一步掌控人流量多的場所的情況；在商場的人群的流量入口和人流方向計數(shù)，可以提供商業(yè)參考是否合理；經(jīng)過統(tǒng)計各人流量多的區(qū)域，那么就可以對整個場所進行合理布置提供科學依據(jù)；經(jīng)過對人流量的統(tǒng)計，什么時候人員流量大、什么地方人員流量這可以對商業(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間內(nèi)的一個區(qū)域的交通狀況的進行準確判斷，并對的物業(yè)管理以及操作、維修、安全及對其旅客合理調(diào)配提供參考。并且還可以減少了財產(chǎn)損失。因此，對于客流量計數(shù)器深入研發(fā)與設計，是非常重要的。設計的效果有很高的實用性能并

15、給人們生活和管理帶來了方便；客流量計數(shù)器不僅可以計數(shù)人流量的數(shù)據(jù)，還可以對工業(yè)產(chǎn)生影響，因為有了這個計數(shù)器工廠可以對生產(chǎn)產(chǎn)品進行調(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課程設計的主要內(nèi)容與要解決的問題用于單片機做計數(shù)器的主要內(nèi)容是，對光電檢測電路的選擇，用STC89C51單片機是用查詢法還是中斷法進行計數(shù)顯示的控制、選擇的是一位、二位或四位一體的數(shù)碼管。本設計中要解決的是在STC89C51工作運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1.4國內(nèi)外設計的概況1.4.1 國內(nèi)現(xiàn)狀及趨勢目前我國市場上基于單片機設計的計數(shù)器種類很多，我國對計數(shù)器的設計到目前為止已經(jīng)有30多

16、年的歷史了，對于計數(shù)器初期設計的目標是用來測量范圍、測量準確率和穩(wěn)定度等。然而經(jīng)過多年的不斷研究和開發(fā)制作計數(shù)器技術也已經(jīng)十分成熟了。因此對計數(shù)器的應用功能得到了擴展，計數(shù)器的價格的高低不同的計數(shù)器有著不同的要求如對技術含量不高的產(chǎn)品要求實用特點是使用方便、價格便宜、測量廣泛、穩(wěn)定性好等，除通常計數(shù)器所擁有的功能外，還要有時間，日期等功能。目前，柜臺的產(chǎn)品全部都是非接觸式計數(shù)器計數(shù)觸發(fā)方式在人流量計數(shù)器。隨著非接觸式的計數(shù)器的發(fā)展而接觸式計數(shù)器也慢慢的在各個公共場所中被淘汰?，F(xiàn)在市場基于單片機設計的客流量計數(shù)器的主要設計電路主要是使用的是單片機計數(shù)的功能，它的硬件簡單，軟件設計較為復雜，它的硬

17、件是以單片機為主要的控制核心單元再加上外圍電路，設計成一個硬件簡單功能十分多的自動計數(shù)器。因此要對它準確率，計數(shù)范圍進行改進，防止電路干擾和計數(shù)顯示器的穩(wěn)定性是目前國內(nèi)客流量計數(shù)器制造商研發(fā)商應該主要考慮的課題。1.4.2 當今使用客流量計數(shù)器的特點當今的市場，客流量計數(shù)器的產(chǎn)品有許多類型，不同類型的客流統(tǒng)計器針對不同客戶的需要，這些產(chǎn)品主要有哪些，它們的特點的主要說明如下：1、用人來對進出人數(shù)進行計數(shù)優(yōu)點：可以用在比較小的的地方，幾乎沒有成本，用人來計數(shù)可以讓人在心里感到放心。缺點：用人工計數(shù)時間不能太長，時間長了計數(shù)會就會記錯。2、直線式的紅外傳感器優(yōu)點：可以區(qū)分有溫度的生命和無溫度的生命

18、。缺點：分別它的分別能力比較差，不能分別出一個或多個人，因此它誤差率較大。3、主動式紅外計數(shù)器優(yōu)點：價格相對較低。缺點：這個紅外計數(shù)器它不能對人和物體分辨，如果人多只能檢測到一個人它的限制性大，只能用于窄小通道。4、被動式紅外頂置簾優(yōu)點：能區(qū)分對象是否有生命。缺點：對行走方向無法辨別；計數(shù)多有重疊；誤差率很大。5、視頻檢測系統(tǒng)優(yōu)點：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:對它檢測造成干擾的有亮度、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；計數(shù)區(qū)域容易重疊的；導致計數(shù)誤差，并且價格昂貴。 2 本設計總體設計方案2.1 設計功能 本設計客流量計數(shù)器的目的是用于人

19、流量多少來自動計數(shù)，通過紅外光電傳感器對它的檢測，使單片機的定時功能啟動，根據(jù)紅外光電傳感器在安裝兩道們一道進門，一道出們。在數(shù)碼管顯示計數(shù)的加減。并且能夠掌控活動現(xiàn)場的情況，對超市、商場進出的人群流量能夠及時的用數(shù)字顯示處來。2.2 設計要求 1、進入的人數(shù)統(tǒng)計，并用二位數(shù)碼顯示； 2、現(xiàn)場的人數(shù)統(tǒng)計，并用二數(shù)碼顯示； 3、現(xiàn)場超過預定人數(shù)，則報警；2.3 題目分析現(xiàn)在由于社會發(fā)展很快人們會到各地景點或商場去消費，所以要對這些人流量大的地方進行限人以免造成安全事故和對環(huán)境的破壞，所以，設計了兩道門的設計，要求一路光控對進門人數(shù)的識別，一路光控對現(xiàn)場人數(shù)的識別、設計出由計數(shù)、顯示驅(qū)動等電路組成

20、的客流量計數(shù)器，能幫助公共場所人流量大的地方進行計數(shù)顯示并且進行有效的管理。本設計是當有人或物通過裝有紅外光電傳感器的門時，觸發(fā)光控電路由高電平變成低電平，然后輸入單片機P0口產(chǎn)生觸發(fā)脈沖使計數(shù)器可以進行加減計數(shù)，由于可以對人數(shù)的限制所以要設定一個最大的人數(shù)如果超過了最大的數(shù)量就報警。2.4 整體構(gòu)思本設計我的主要想法首先要有單片機最小系統(tǒng)、紅外光電傳感器的檢測電路、三極管驅(qū)動蜂鳴器的報警電路、用單片機直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示、獨立按鍵電路構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：STC89C52單片機系統(tǒng)部分蜂鳴器報警電路紅外光電檢測電路數(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有沒有人進出

21、的時候，這個整體的紅外光電傳感器變成低電平的脈沖輸入到單片機P1口，通過單片機計數(shù)在P0的IO口低電平觸發(fā)，然后自動計數(shù)啟動定時器時設定好初始值后啟動定時器就會自己在一段時間內(nèi)進入，然后在數(shù)碼管顯示計數(shù)的數(shù)字。當電路斷電了然后從新接入電源，這個系統(tǒng)就自動復位了，數(shù)據(jù)清除又從00開始計數(shù)了。2.5 方案論證與比較2.5.1 設計的思路設計將商場或景點都設計兩門一個是進門一個是出門所以要設計兩路紅外光電傳感器，當有人經(jīng)過檢測的進門或出門的時候，紅外光電傳感器檢測并產(chǎn)生電脈沖信號然后讓單片機接收到并進行記數(shù)。然后通過單片機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)碼管顯示進入和現(xiàn)場人數(shù)。

22、此方案原理方框圖如圖2.1所示。圖2.1 系統(tǒng)整體原理圖2.5.2 光電檢測模塊 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)合一個整體。檢測距離可以根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)。這個紅外光電傳感器它受到關照的影響小、操作使用方便、電路對它的干擾小等特點，可以在人流量大的場合中使用。 方案二選用激光對射與傳感器當被人或物進出時被遮住了來檢測人的進出；它的優(yōu)點是準直性好，測試的距離遠。缺點是：它輸出信號復雜不好采集其此是價格較高。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模塊。缺點：電路設計難度大，對編程要

23、求高，對電路的干擾性大。2.5.3 顯示模塊 方案一選用LED數(shù)碼管顯示，因為數(shù)碼管對電壓要求低，并且數(shù)碼管使用時間長，還有他功耗低，損耗低，價格便宜。還有數(shù)碼管還可以光照強度大的環(huán)境下工作，能夠適應任何環(huán)境，數(shù)碼管容易檢測和維護，數(shù)碼管使用時它的精度比較高，軟件編程比較容易，對單片機的資源占用較少。方案二選用LCD液晶作為計數(shù)器的顯示屏顯示，由于它對編程能力要求高，考慮的顯示的信息量大，而且對電路的干擾性大的一個整體，它有多種功能，還可以節(jié)省電力的使用，無偏風險，因為本設計需要的信息量少，制作簡單，電路對它的干擾小的特點。但是本設計只顯示兩位的數(shù)字，使用的信息量少，以免照成浪費。2.6 方案

24、比較比較以上三種方案的優(yōu)缺點，方案二采用的是激光對射和液晶顯示屏組成的計數(shù)它們的缺點是激光設備價格昂貴，輸出信號比較復雜，不利于采集，由于顯示的是兩位的數(shù)字，信息量小因此實用液晶顯示成本有點高而方案一比較靈活，成本較低，制作較為簡單，所以采用 51 系列單片機作為控制單元，使用軟件編程來解決計數(shù)器加減計數(shù)，這樣能使用的硬件少，做出來的硬件實物簡單整潔。并能對電路更好的編程能實現(xiàn)設計的要求，因此我最終選擇方案一作為本課設的方案。2.7本設計總體設計方案采用STC89C51單片機作在電路中為核心控制單元，按鍵電路是為了設置計數(shù)的人數(shù)，時鐘電路和復位電路是單片機工作的必要條件，直接用單片機驅(qū)動LED

25、數(shù)碼管，LED數(shù)碼管顯示信息的工作方式為首先用紅外發(fā)射電路和紅外接收電路為一體紅外檢測單元檢測是否有人或物進出數(shù)，產(chǎn)生低電平被單片機觸動脈沖然后計數(shù)、最后通過單片機P0口直接驅(qū)動數(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 硬件部分本設計在Protel軟件畫圖，P1口接按鍵電路每個按鍵功能都是獨立的、單片機時鐘電路、復位電路、單片機直接驅(qū)動LED顯示電路P0口接段碼P2口接位選碼、用三極管驅(qū)動蜂鳴器報警的電路它們的功能是：按鍵輸入電路：提供按鍵信號單片機時鐘電路、復位電路：單片機正常工作的需要LED顯示電路：顯示計數(shù)的加減值報警電路：是三極管驅(qū)動蜂鳴器，它連接

26、一個電阻這個電阻有限流的作用。2.7.2 軟件部分軟件控制程序由主程序和數(shù)碼管顯示程序，設置計數(shù)報警程序三部分，其主要實現(xiàn)計數(shù)加減、鍵盤掃描、LED顯示，設定超值就報警等功能。3 硬件電路的設計與計算3.1 主要元器件概述3.1.1 STC89C51單片機的引腳及其功能圖3.1 STC89C51單片機引腳圖VCC:供電電壓GND: 接地P0口: P0口在單片機的32-39管腳，它是個8位的開漏型雙向IO口它們每個IO口當輸出的時候最多可以驅(qū)動8個TTL輸入口；當作地址/數(shù)據(jù)線用P0時可以直接用單片機驅(qū)動輸入，不加上拉電阻其他情況下場效應管開路，P0口做輸出；又做輸入口的時候，要加上拉電阻。當單

27、片機做的是上電復位時，那個P0口就做輸出口。P1口：P1口在單片機芯片上的1-8的管腳，P1口有兩種功能。當它做輸入輸出的時候單片機P1口因為它內(nèi)部本身就有上拉電阻，它做輸入輸出時不需要接上拉電阻；當單片機P1口接上74系列的緩沖期的時候可以驅(qū)動4個LSTTL的電路，P1口作為輸入，你必須先寫到引腳為高電平。此外，P1口還有第二個使用功能。表3.1 P1口引腳功能引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）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

28、在系統(tǒng)編程）P2口： P2口是在單片機的第21-28的管腳 ，當P2口作為普通的的IO口的時候它的內(nèi)部也有上拉電阻如果做輸入輸出用的時候單片機外部可以不接上拉電阻，P2端口的讀/寫外部存儲器的地址/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的多路復用器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候可以不用加上拉電阻就直接和其他的器件連接起來。如果單獨作為輸出的時候，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口引腳功能引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口

29、）P3.2 (外部中斷0)P3.3 (外部中斷1)P3.4T0（計時器0外部輸入）P3.5 T1（ 計時器1外部輸入）P3.6 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST： 該引腳是單片機芯片的第九腳，它代表是一個復位，它的電路需要連接一個1K的電阻的10uF的電容，所以如果正常運行時間的引腳加一個較低的水平是必要的，如果兩個機器周期的高電平時間使單片機復位。ALE/: 這個引腳在單片機芯片的第三十個引腳，這個引腳的功能是它有地址鎖存信號的功能以及能在低8個字節(jié)鎖存地址，并且可以訪問外部存儲器或數(shù)據(jù)存儲器，當燒寫程序時可以使用這個引腳當作接收燒錄啟動信號：這個引腳在單片機

30、芯片的第二十九引腳上，這個引腳的名稱是外部程序存儲器選通信號，如果它在外部程序存儲器取到值的時候就會產(chǎn)生一個負脈沖那么就實現(xiàn)了對外部程序存儲器有著讀的操作，其次假如單片機在外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，所以，每一個機器周期被運行了兩次，當這個引腳在對外部數(shù)據(jù)存儲器進行訪問的時候，就不能被產(chǎn)生信號。/VPP： 這個引腳在單片機芯片的第三十一引腳上，它的名稱是內(nèi)外程序存儲器，功能是，當這個引腳接高電平的時候首先從單片機內(nèi)部讀取命令，如果程序的長度超過FlashROM的容量，它將外部程序存儲器，該引腳可以直接在外部程序存儲器的讀。這個引腳接低電平的時候就可以直接在外部程序存儲器讀命令了，此外這個引腳

31、在燒錄程序的時候非常適合燒寫電壓。 XTAL1：這個引腳在單片機芯片上的第十九個引腳，它接在一個22pF電容的一端由于,單片機內(nèi)部有一個高增益的反向放大器使用內(nèi)部時鐘方式時必須接XTAL1的輸入端。XTAL2：這個引腳在單片機芯片上的第十八個引腳，它接在另一個22pF電容的另一端；單片機內(nèi)部有一個高增益的反向放大器使用內(nèi)部時鐘方式時必須接XTAL2的輸出端。 3.1.2 數(shù)碼管LED數(shù)碼管顯示器被稱為7段數(shù)碼管而它是用七個條狀二極管構(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)二極管組成時它們的不同方向，可以分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管。數(shù)碼管是共陰極還是共陽極是由數(shù)碼管的引腳公共

32、端的正負決定。采用幾個二極管組成顯示電路。LED為數(shù)碼管顯示面板，由于LED數(shù)碼管電流有點大的時候驅(qū)動它時需要用三極管或緩沖器作為驅(qū)動電路，并且LED數(shù)碼管的接線需要看清楚是共陰極數(shù)碼管還是共陽極數(shù)碼管，由于LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)比較脆弱，通常會單獨使用。但如果要驅(qū)動顯示電路就是將需要驅(qū)動電流較大LED數(shù)碼管、需要驅(qū)動電路與控制電路組合而成一個LED數(shù)碼管顯示電路。事實上，電源在單片機輸入的是低電平，那么發(fā)光二極管不會點亮。LED數(shù)碼管在工作，需要3.5V以上的電壓，D0D7接單片機P0口，作為顯示數(shù)據(jù)的輸入；位碼1、2、3、4接單片機P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口，當單片機引腳做灌電流

33、使用，當單片機引腳做低電平時，對應的P0引腳也是高電平；需要占用8個P0IO口段選，4個P2IO口的位選共用12個單片機I/O口。共陰極數(shù)碼管在P0口驅(qū)動的時候，當P0口輸出為高電平的時候必須接上拉電阻數(shù)碼管亮電源經(jīng)過上拉電阻，給數(shù)碼管供電，P0口的引腳，幾乎不導電，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候，數(shù)碼管就熄滅了，此時由電源經(jīng)過上拉電阻P0引腳供電。本設計使用了一片四位LED數(shù)碼管，它們擁有獨立的位選端，所有相同的段選端引腳公用，使用時將所有位選引腳接高電平，當給某一段段選引腳低電平時，該段就被點亮。共陰、共陽數(shù)碼管與單片機連接時需要看清段碼和位碼了解共陽數(shù)碼管是公

34、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3.2、3.3所示。將數(shù)碼管了解清楚然后與單片機連接。 圖3.2共陰數(shù)碼管原理圖 圖3.3共陽數(shù)碼管原理圖由于設計的電路圖不同，那么所用的元器件也會有不一樣，因此在所選擇的數(shù)碼管也有所差異。在電路中運用LED數(shù)碼管時首先要了解共陰結(jié)構(gòu)還是共陽的結(jié)構(gòu)因為它們各個引腳所對應的端口與導線的連接有區(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共陽極數(shù)碼管管腳示意圖3.1.3 光電式傳感器（光電開關）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整體，它和單片機的IO口連接的時候需用低電平作為輸入，如果接

35、到高電平它的指示燈會一直亮不能對單片機進行工作也無法對外來的人或物的進出做出判斷。這種它可以檢測到的距離最大為80厘米，在做演示的時候檢測時進出可以根據(jù)演示時具體的要求來對它進行調(diào)節(jié)。這個紅外光電傳感器它受到關照的影響小、操作使用方便、電路對它的干擾小等特點，可以在人流量大的場合中使用。由下圖3.5實物圖所示注。注意請不要不要將引腳接錯，否則會燒掉傳感器。 圖3.5光電式傳感器（光電開關）E18-D80NK實物圖 這是個NPN型光電開關有紅黃綠三條線，紅色線接電源高電平、綠色線接地、黃色線接單片機輸出，它的工作狀態(tài)是0或1，也就是相當于數(shù)字電路的高電平與低電平。如果能檢測到人或物進出的時候紅外

36、光電就由高電平變成低電平成為電信號,如果這個器件與單片機P1、P2、P3相連接的時候；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候就是高電平的狀態(tài)，當它檢測到外部的人進出就從高電平變?yōu)榈碗娖剑⑶彝ㄟ^與單片機I/O連接時電平的變化來檢測。圖3.7光電式傳感器E18-D80NK原理圖在使用中有幾個問題要注意: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.這個紅外光電傳感器模塊沒有接反的保護,如果正負接就會被燒壞,再接線路時一定要仔細，,確認沒有接反后再上電，如果模塊接反后被燒壞它的狀況是后面面指示燈一直亮

37、,或是怎么也不亮3.白色線做輸入時與單片I/O口連接的時候一定要設成輸入狀態(tài),和51 單片機連接準I/O 那就把I/O設成1 如P1.0=1 注意不能設成0如P1.0=0,設成0 那么模塊指示燈會一直亮,模塊不檢測3.2 單片機系統(tǒng)下面的圖是Protel軟件繪制單片機最小系統(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)造成時鐘電路的設計和在一個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)成復位電路復位電路，在使用12MHz晶振的時鐘電路的設計裝置，兩個22pF電容12MHz的晶振片時鐘信號頻率

38、為6MHz，而對于這次的設計單片機最小系統(tǒng)基本電路圖如圖3.8所示。圖3.8單片機最小系統(tǒng)基本電路圖3.2.1 時鐘電路選擇下圖就是本設計在Protel軟件畫的時鐘電路，其電路圖如圖3.9所示。圖3.9時鐘電路圖3.2.2 時鐘電路元器件選型及參數(shù)計算時鐘電路的功能是時鐘信號由時鐘信號反映 。因為STC89C51單片機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)成了一個比較穩(wěn)定的自激振蕩電路。本設計采用內(nèi)部時鐘部方式，晶振選用12MHz，電容選用的是22PF。3.2.3復位電路選擇復位電路

39、可以由一個1K的電阻和10uF的電容組成的上電自動復位、如加上一個按鍵既可以上電自動復位也可手動復位。該設計將使用，電源自動復位電路圖如圖3.10所示。圖3.10復位電路圖復位電路元器件選型及參數(shù)計算STC89C51的復位在單片機的第9個引腳上，如這個引腳的它的電平大于3V是高電平，小于3V為低電平。當這個引腳它連接是高電平，并且超過2個機器周期就會復位。本設計采用12MHZ晶振那么2個機器周期就為2S。使用的是1K的電阻和10uF的極性電容能夠組成一個上電復位電路。如圖3.10所示；電源剛開始通電流的時候，它的電容器C是沒有電流經(jīng)過的，電路沒有導通被短路了，那么這個引腳就會被高電平自動復位，

40、當連接低電平的時候電容電流為零相當于開路，所以第9腳連接低電平，這個程序是正常工作。隨著時間的增加，電容器上的電壓逐漸升高而當?shù)诰拍_的電壓逐漸下降在當?shù)诰拍_電壓下降到低功耗的單片機，恢復到正常的狀態(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)碼管顯示單片機對它輸入的信息，并在數(shù)碼管顯示數(shù)字。對于LED數(shù)碼管電流較大的器件在使用單片機顯示時可以用三極管或74系列的緩沖器對它驅(qū)動并顯示，對電流較小的數(shù)碼管可以直接用單片機驅(qū)動；本設計我采用的是單片機直接驅(qū)動電路，將LED面板、驅(qū)動電路與控制電路組合而成一個LED模塊。接線如圖3.11所示。數(shù)碼管顯示是動態(tài)顯

41、示掃描數(shù)碼管方法是動態(tài)掃描法。顯示部分是接P0口必須加上通過上拉電阻才能將7段數(shù)碼管點亮.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編碼變成二進制段碼或十六進制段碼，編程時顯示一個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)碼管對應的LED字形值序號顯示數(shù)據(jù)引腳排列8421編碼二進制段碼十六進制碼10Dp gfedcba0000001111113FH21Dp gfedcba00010000011006H32Dp gfedcba 0010010110115BH43Dp gfedcba0011010011114FH54Dp gfedcba0100

42、0110011066H65Dp gfedcba0101O11011016DH76Dp gfedcba0110011111017DH87Dp gfedcba01110000011107H98Dp gfedcba1000011111117FH109Dp gfedcba1001011011116FH11ADp gfedcba10100111011177H12bDp gfedcba1011011111007CH13CDp gfedcba11000011100139H14dDp gfedcba1101010111105EH15EDp gfedcba11100111100179H16FDp gfedcba

43、11110111000171H17全熄Dp gfedcba0000000000H18全亮Dp gfedcba11111111FFH 本設計所采用的是一個四位七段共陰極的數(shù)碼管，分成二位其可以顯示計數(shù)范圍0099。共有12個管腳，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，與單片機應用系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)在動態(tài)顯示P0口輸出。而P2口輸出的是位選碼，進而在數(shù)碼管顯示數(shù)字。該數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管，由于標準的STC80C51單片機的端口引腳有下拉輸出驅(qū)動管，因此可以直接驅(qū)動LED共陰極數(shù)碼管，其中P0口輸出的是段選碼(a

44、、b、c、d、e、f、g、dp)的引腳，通過對P2口附高低電平來控制四個引腳接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 蜂鳴器電路的設計與計算3.4.1 電路選擇 在本次設計中，需要設計一個報警電路所以需要驅(qū)動一個蜂鳴器，但是因為單片機I/O端口的驅(qū)動蜂鳴器是不行的，不能直接驅(qū)動蜂鳴器。因此我設計報警電路的時候加了一個三極管來驅(qū)動蜂鳴器，其電路圖如3.12所示。圖3.12報警電路圖3.4.2 元器件選型及參數(shù)計算對蜂鳴器報警檢測，驅(qū)動蜂鳴器報警要使用三極管，然后通過對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)

45、量。當P3.5接的是高電平的時候那么三極管就可以導通，而蜂鳴器的兩端都是5V，P3.5接的是低電平時，三極管沒有工作了，那么蜂鳴器兩端沒有電壓，那么蜂鳴器根據(jù)脈沖發(fā)出聲音。而三極管相當于一個開關由蜂鳴器來控制的，解決了單片機電流不足的問題，需要占用第15單片機引腳的I/O口。3.5 按鍵電路的設計與計算3.5.1 電路選擇在案件電路中有矩陣方式和獨立方式，在本設計中選擇獨立方式。電路圖如圖3.13所示。 下圖為獨立按鍵圖中，每一個按鍵都接一個I/O口都有不同的功能則它們的功能分別為：K0鍵表示設置計數(shù)鍵；K1鍵表示設置計數(shù)加鍵；K2鍵表示設置計數(shù)減鍵標K3鍵表示復位清零鍵紅外光電傳感器1表示進

46、入的人數(shù)紅外光電傳感器2表示出去的人數(shù)。本設計是將按鍵電路都是設置成低電平才能工作，當沒有對按鍵按下的時候，按鍵和單片機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)計算如圖3.13所示單按鍵沒有按下時KEY處的電平為高，當按鍵按下時KEY處的電平為低。需要占用6個單片機I/O口。3.6 LED燈電路的設計與計算3.6.1 電路選擇在本次設計的時候，需要將LED燈點亮，報警時候會閃爍；驅(qū)動這個發(fā)光二極管那可以用單片機可以采用三級管作驅(qū)動也可以采用直接驅(qū)動LED燈但本設計采用的是直接驅(qū)動LED。其電路圖如3.14所示。圖3.14LED驅(qū)動電路圖

47、3.6.2 元器件選型及參數(shù)計算如圖3.14所示，當發(fā)光二極管接高電平時，這個電路沒有導通所以發(fā)光二極管不亮；當發(fā)光二極管接低電平時，這個電路導通了則發(fā)光二極管會亮。在本設計中串聯(lián)一個電阻是為了由于導通后LED燈兩端電壓過大防止燒壞LED燈，故和LED燈串聯(lián)了一個分壓電阻如圖3.5中的R3所示，需要占用1個單片機I/O口。3.7 硬件總電路圖 STC89C51單片機作為主控單元，工作的過程是是，現(xiàn)在按鍵上設置報警的人數(shù)然后在紅外光電傳感器檢測到的人或物，當檢測到任何物時，紅外接收電路的輸出端會產(chǎn)低電平脈沖信號。然后輸入到單片機計數(shù)，然后檢測啟動定時器計數(shù)數(shù)碼管段碼連接P0位碼連接P2口實現(xiàn)顯示

48、。 本設計的電路圖見附錄一，用軟件設計的PCB板見附錄二。 4 軟件設計及編程4.1 軟件設計功能框圖主程序模塊計數(shù)加減處理模塊輸出報警模塊程序初始化模塊數(shù)碼管顯示模塊按鍵驅(qū)動模塊圖4.1 系統(tǒng)框圖 采用STC89C51單片是這個系統(tǒng)的主要控制單元，本設計編程軟件要完成的功能鍵盤電路的按鍵識別進行鍵值編碼，可以設定報警的人數(shù)，用紅外光電傳感器檢測然后在數(shù)碼管中顯示場所進入人數(shù)和現(xiàn)場人數(shù)，設置設定值就報警，軟件的功能劃分軟件設計模塊結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。其中各個模塊的具體任務是。程序初始化模塊：對按鍵、數(shù)碼管、定時器初始化。按鍵驅(qū)動模塊：對各按鍵的功能進行簡單的定義。輸出報警模塊：由于有設定值，超

49、過設定值，蜂鳴器報警。數(shù)碼管顯示模塊：根據(jù)和單片機連接定時計數(shù)，進行相應的數(shù)字顯示。計數(shù)加減模塊：根據(jù)兩個紅外光電傳感器，一個是計數(shù)加，一個是計數(shù)減4.2 軟件設計流程框圖 開始 初始化按鍵設置紅外光電傳感器的檢測出 人的進出 進現(xiàn)場人數(shù)顯示進入人數(shù)顯示未超出顯示設置的人數(shù)超出報警顯示圖4.2 系統(tǒng)總流程圖系統(tǒng)開始后首先會對LED數(shù)碼管進行初始化設置，定時器一初始化設置。接下來對按鍵進行設置。設置最大的人數(shù)，然后用紅外光電傳感器進行檢測是有人和物通過然后通過數(shù)碼管顯示進入的人數(shù)和現(xiàn)場的人數(shù)，當現(xiàn)場的人數(shù)超過了設定的人數(shù)時，蜂鳴器報警，最后使用按鍵進行清零或設置再來運行。4.2.1 主程序系統(tǒng)的

50、軟件部分主要由按鍵，報警，顯示這幾個部分組成。通電之后，系統(tǒng)首先進行初始化，開始運行LED顯示STC89C51芯片初始化的數(shù)值，設置按鍵的設定值，調(diào)用按鍵處理子程序，通過紅外光電傳感器判斷有無人進入若無人人，則繼續(xù)等待進入。如果有進入人數(shù)，則讀取進入人數(shù)的值，并且做出相應的改變，并顯示輸出。當達到設定的報警值時，蜂鳴器報警，如果你想停止蜂鳴器報警是可以在出口檢驗是第二復位按鈕然后報警停止，主程序開始初始化，本設計采用動態(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)碼管顯示程序設計 本次設計現(xiàn)將數(shù)碼管初始化然后數(shù)碼管顯示的變量進行

51、的數(shù)據(jù)處理在位碼上選位先選數(shù)據(jù)在寫數(shù)據(jù)，將數(shù)碼管和單片機的P0口接段碼P2口接位碼一個4位的共陰極數(shù)碼管分為兩個部分，各自顯示 00-99的計數(shù)。這樣做是為了反映進出人數(shù)及現(xiàn)場人數(shù)的實驗的結(jié)果，和右邊的是圖4.4的數(shù)量顯示。左邊顯示進入人數(shù)右邊顯示現(xiàn)場人數(shù)。i=2;i0;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)試在萬用板上完成電路焊接后，對萬用板上的電路進行測試。對萬用板上的按鍵電路、報警電路、單片機最小系統(tǒng)、顯示電路進行測試發(fā)現(xiàn)其中可能會出現(xiàn)的問題，然后加以改正。分別從一下幾個步驟進行測試接下來將系統(tǒng)上電，把單片機的P3.4口與地

52、短接，LED發(fā)光了，以上全部測試表明LED閃爍信號電路能正常工作。5.1.2 對單片機的單元電路測試及結(jié)果分析接通電源開關后，用萬用表的電壓檔對單片機的各個引腳電壓進行測試，觀察單片機是否工作在正常狀態(tài)，將萬用表打到二極管測試檔位，萬用表的蜂鳴器響了；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，萬用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到電源負極與LED負極，萬用表的蜂鳴器響了；以上測量結(jié)果表示電路連接正常，接下來將

53、系統(tǒng)上電，把單片機的P3口與地短接以上全部測試表明LED報警閃爍。具體操作方法如圖5.1所示：圖5.1 單片機的引腳電壓測試5.1.3對顯示電路的測試及結(jié)果分析顯示電路的核心為一個四位一體的LED數(shù)碼管，測試的主要內(nèi)容就是檢查數(shù)碼管能否正常工作，因為所選用的數(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。測試方法如圖5.2所示，經(jīng)測試，所有數(shù)碼管能正常工作。圖5.2 數(shù)碼管的測試方法5.1.4對蜂鳴器電路的測試及結(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，說明蜂鳴器能正常工作，蜂鳴器電路正常。將萬用表打到二極管測試檔位，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，萬用表的蜂鳴器響了；紅表筆和黑表筆分別接到電源負極與蜂鳴器負極，萬用表的蜂鳴器響了；以上測量結(jié)果表示電路連接正常，接下來將系統(tǒng)上電，把單片機的P3.5口與地