基于單片機(jī)的紅外計(jì)人數(shù)畢業(yè)論文

紅外計(jì)人數(shù)摘要本系統(tǒng)以光電開關(guān)作為信號(hào)檢測源，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。本系統(tǒng)采用的是以單片機(jī)STC89c52為核心的自動(dòng)計(jì)數(shù)器。E18-D80NK這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。將兩個(gè)光電開關(guān)相鄰安放，每當(dāng)物體通過一次，紅外光就被物體反射，光電接收管接收一次，光電接收管的輸出電壓就發(fā)生一次變化，這個(gè)變化的電壓信號(hào)通過放大和處理后，形成計(jì)數(shù)脈沖，通過脈沖順序的不同作為計(jì)數(shù)加減。通過LED七段數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行掉電保存?？梢宰杂稍?-9999范圍內(nèi)設(shè)置計(jì)數(shù)的最大范圍，當(dāng)計(jì)數(shù)超過是進(jìn)行報(bào)警。設(shè)計(jì)的目的及意義1.1、設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及背景如今的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器大多采用非接觸方式，早已開發(fā)出了多種型號(hào)的專用檢測芯片。而利用AT89C51為控制單元、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)在國內(nèi)外自動(dòng)計(jì)數(shù)生產(chǎn)研究的主要課題，產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)主要用于工廠的流水線眩，往往是處于高溫，高噪聲等極度惡劣的環(huán)境中，而AT89C系列單片機(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)誤操作（單片機(jī)程序跑飛）或死機(jī)（程序進(jìn)入死循環(huán)），這也是基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器存在的致命。當(dāng)今社會(huì)，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，企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機(jī)技術(shù)并能開發(fā)、應(yīng)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，單片機(jī)以體積小、功能強(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)步和開發(fā)機(jī)電一體化和智能化測控產(chǎn)品的重要手段，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或部分實(shí)現(xiàn)，但要真正完美地實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，還有許多工作要做，而不是表面看來似乎發(fā)展到頭了，電子計(jì)數(shù)器是一種多功能的電子測量儀器，它利用電子學(xué)的方法測出一定時(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。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使電子技術(shù)有了日新月異的發(fā)展?？刂蒲b置的中心控制部件已從早期的分立元件、集成電路逐步發(fā)展到現(xiàn)在的單片微型計(jì)算機(jī)，智能化程度大大提高。近年來，微型電子技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用越來越廣泛。當(dāng)今生活是信息時(shí)代,是獲取信息和處理信息

,以及信息應(yīng)用的時(shí)代.傳感信息與檢測技術(shù)的重要性在于它是獲得信息并對(duì)信息進(jìn)行一定處理的基礎(chǔ)技術(shù),是獲取信息和信息加工處理的重要手段之一。光電式傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的一種傳感器。它的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)所做成的器件有真空光電管、光電倍增管等。第二類是內(nèi)光電效應(yīng)，即在光線照射下，能使物質(zhì)的電阻率改變。這類器件包括各類半導(dǎo)體光敏電阻。第三類是光生伏特效應(yīng)，即在光線作用下，物體內(nèi)產(chǎn)生電動(dòng)勢的現(xiàn)象，此電動(dòng)勢稱為光生電動(dòng)勢。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)數(shù)器的輔助功能也逐漸增加，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了多功能計(jì)數(shù)器，多功能計(jì)數(shù)器產(chǎn)品的響應(yīng)度較高，光電開關(guān)是單工的紅外通信方式，本設(shè)計(jì)的光電開關(guān)作為檢測技術(shù)，故著重分析觀光點(diǎn)開關(guān)的基本原理。1.2、設(shè)計(jì)的目的本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)利用光線的通段來統(tǒng)計(jì)通過光電門的產(chǎn)品數(shù)量的光電計(jì)數(shù)器。在設(shè)計(jì)電路初期，由于沒有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，覺得無從下手，空有很多設(shè)計(jì)思想，卻不知道應(yīng)該選哪個(gè)，經(jīng)過自己查找資料，我的設(shè)計(jì)漸漸有了頭緒，通過查閱資料，逐漸確立系統(tǒng)方案，對(duì)單片機(jī)stc89c51的功能及其他芯片的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用掌握力度不夠，在軟件設(shè)計(jì)程序時(shí)常常遇到問題，又找不到錯(cuò)誤問題根源所在，管老師看過我編寫的程序之后憑著豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一下子就找到問題的根源所在，就是我對(duì)芯片應(yīng)用和C語言編寫程序的經(jīng)驗(yàn)太少，速度過慢。我知道問題的根本原因之后，我認(rèn)真研究并掌握了芯片的各種功能的應(yīng)用和提高編寫程序的準(zhǔn)確度，變成速度。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之后我總結(jié)了要解決在設(shè)計(jì)中遇到的問題就

應(yīng)該完全領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)中所涉及的知識(shí)后再動(dòng)手操作，不能急躁。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間我學(xué)到了很多知識(shí)和技巧，而最重要的就是學(xué)到了科學(xué)試驗(yàn)中的不可缺少的毅力和耐心?？傊R(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。1.3、設(shè)計(jì)的意義由于有光電計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)理念，因此有了光電計(jì)數(shù)的發(fā)展。在市場電子計(jì)數(shù)器行業(yè)需求增長有所減緩的現(xiàn)狀下，產(chǎn)能擴(kuò)張的勢頭并沒有得到較好的控制。產(chǎn)能過剩、重復(fù)建設(shè)不僅導(dǎo)致生產(chǎn)與消費(fèi)的失衡，而且還引發(fā)了電子計(jì)數(shù)器行業(yè)內(nèi)的一系列惡性價(jià)格競爭，影響了電子計(jì)數(shù)器行業(yè)業(yè)的盈利能力。中國電子計(jì)數(shù)器行業(yè)市場現(xiàn)狀，為外資企業(yè)入駐中國創(chuàng)造了條件，國際許多電子計(jì)數(shù)器行業(yè)企業(yè)已經(jīng)看中在中國低成本拓展市場的機(jī)會(huì)，隨著外資投入逐步加大，中國國內(nèi)企業(yè)改革重組迅速加快。同時(shí)新的行業(yè)制度等政策的頒布和實(shí)施將促使我國電子計(jì)數(shù)器行業(yè)洗牌，企業(yè)兼并重組將在政策的促使下大力發(fā)展。由于當(dāng)前電子計(jì)數(shù)器行業(yè)效益下滑，所以對(duì)電子計(jì)數(shù)器行業(yè)企業(yè)授信更要慎重。必須關(guān)注電子計(jì)數(shù)器行業(yè)子行業(yè)，關(guān)注電子計(jì)數(shù)器行業(yè)上下游企業(yè)，優(yōu)化客戶結(jié)構(gòu)，針對(duì)電子計(jì)數(shù)器行業(yè)行業(yè)需求進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)。

國內(nèi)的制造技術(shù)水平遠(yuǎn)不如國外，制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志,也是國際間科技競爭的重點(diǎn)。我國正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實(shí)施,才能盡快縮小與發(fā)達(dá)國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊?在我國研究和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)勢在必行。主要器件介紹系統(tǒng)主要有STC89C52RC單片機(jī)最小系統(tǒng)和LCD1602液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片24C02、紅外發(fā)射接收模塊等組成。2.1、主控器件本設(shè)計(jì)是STC89C52RC單片機(jī)為控制核心，矩陣鍵盤輸入，紅外遙控輸入基于紅外通信的單片機(jī)控制技術(shù)綜合實(shí)現(xiàn)所有功能。系統(tǒng)框圖如下圖：單片機(jī)控制電路單片機(jī)控制電路電源電路數(shù)碼管顯示電路電源電路數(shù)碼管顯示電路紅外計(jì)數(shù)電路時(shí)鐘電路紅外計(jì)數(shù)電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路復(fù)位電路蜂鳴器報(bào)警電路蜂鳴器報(bào)警電路按鍵電路按鍵電路系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖單片機(jī)是STC公司最新推出的一種新型51內(nèi)核的單片機(jī)。片內(nèi)含有Flash程序存儲(chǔ)器、SRAM、UART、SPI、PWM等模塊。封裝圖如下圖：2.1.1、主要特性1.

增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任 意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.

2.

工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)）

3.

工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻 率可達(dá)48MHz

4.

用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)

5.

片上集成512字節(jié)RAM

6.

通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O 口 用時(shí)，需加上拉電阻。

ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專 用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序， 數(shù)秒即 可完成一片

具有EEPROM功能

具有看門狗功能

10.

共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2

11.

外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power

Down模式 可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒

12.

通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART

13.

工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）2.1.2、引腳功能VCC（40引腳）：電源電壓

VSS（20引腳）：接地

P0端口（P0.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash

ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)要求外接上拉電阻。

P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。

P2端口（P2.0～P2.7，21～28引腳）：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流

P3口引腳復(fù)用功能

引腳號(hào)

復(fù)用功能

P3.0

RXD（串行輸入口）

P3.1

TXD（串行輸出口）

P3.2

（外部中斷0）

P3.3

（外部中斷1）P3.4

T0（定時(shí)器0的外部輸入）

P3.5

T1（定時(shí)器1的外部輸入）

P3.6

（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）

P3.7

（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）

RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST引腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。

ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。

在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOV指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。

VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。

XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。2.1.3、串口通信一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位順序傳送的通信方式成為串行通信。根據(jù)信息的傳送方向，串行通信可以可以進(jìn)一步劃分為單工、半雙工和全雙工3種。信息只能單方向傳送為單工；信息能雙向傳送但不能同時(shí)雙向傳送為半雙工；信息能夠同時(shí)雙向傳送則成為全雙工。8051系列單片機(jī)有一個(gè)全雙工串行口，全雙工的串行通信只需要一根輸出線和輸入線。串行通信又有異步通信和同步通信這兩種方式。異步通信用起始位“0”表示字符的開始，然后從低位到高位逐位傳送數(shù)據(jù)，最后用停止位“1”表示字符結(jié)束。一個(gè)字符又稱作一幀信息，一幀信息包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位，若數(shù)據(jù)位增加到第9位，在8051系列單片機(jī)中，第九位數(shù)據(jù)可以用作奇偶校驗(yàn)位，也可以用作地址/數(shù)據(jù)幀標(biāo)志。8051系列單片機(jī)串行I/O接口的工作原理就是：當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)將SBUF內(nèi)的8位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一定格式的串行數(shù)據(jù)，從TXD引腳按規(guī)定的波特率來輸出；當(dāng)要接收數(shù)據(jù)時(shí)，要監(jiān)視RXD引腳，一旦出現(xiàn)起始位“0”，按規(guī)定的波特率將外圍設(shè)備送來的一定格式的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位并行數(shù)據(jù)，等待用戶讀取SBUF寄存器，若不及時(shí)讀取，SBUF中的數(shù)據(jù)有可能被刷新。8051系列單片機(jī)上有通用異步接收/發(fā)送器用于串行通信，發(fā)送時(shí)數(shù)據(jù)由TXD引腳輸出，接收時(shí)數(shù)據(jù)從RXD引腳輸入。有兩個(gè)緩沖器（SerialBuffer），一個(gè)作發(fā)送緩沖器，另外一個(gè)作為接收緩沖器。UART是可編程的全雙工的串行口。SBUF是可以直接尋址的專用寄存器。物理上，它對(duì)應(yīng)著兩個(gè)寄存器，即一個(gè)發(fā)送寄存器一個(gè)接收寄存器，CPU寫SBUF就是修改發(fā)送寄存器；讀SBUF就是讀接收寄存器。接收器是雙緩沖的，以避免在接收下一幀數(shù)據(jù)之前，CPU未能及時(shí)的響應(yīng)接收器的中斷，沒有把上一幀的數(shù)據(jù)讀走而產(chǎn)生兩幀數(shù)據(jù)重疊的問題。對(duì)于發(fā)送器，為了保持最大的傳輸速率，一般不需要雙緩沖，因?yàn)榘l(fā)送時(shí)CPU是主動(dòng)的，不會(huì)產(chǎn)生重疊問題。SCON是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，用于控制串行通信的方式選擇、接收和發(fā)送，指示串口的狀態(tài)，SCON即可以字節(jié)尋址也可以位尋址，字節(jié)地址98H，地址位為98H~9FH。它的各個(gè)位定義如下：SM2在工作方式2和3中是多機(jī)通信的使能位。在工作方式0中，SM2必須為0。在工作方式1中，若SM2=1且沒有接收到有效的停止位，則接收中斷標(biāo)志位RI不會(huì)被激活。在工作方式2和3中若SM2=1且接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為0，則接收中斷標(biāo)志RB8不會(huì)被激活，若接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為1，則RI置位。此功能可用于多處理機(jī)通信。REN為允許串行接收位，由軟件置位或清除。置位時(shí)允許串行接收，清除時(shí)禁止串行接收。TB8是工作方式2和3要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。在許多通信協(xié)議中該位是奇偶位，可以按需要由軟件置位或清除。在多處理機(jī)通信中，該位用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。RB8是工作方式2和3中接收到的第9位數(shù)據(jù)（例如是奇偶位或者地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位），在工作方式1中若SM2=0，則RB8是已接收的停止位。在工作方式0中RB8不使用。TI為發(fā)送中斷標(biāo)志位，由硬件置位，軟件清除。工作方式0中在發(fā)送第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式時(shí)，在發(fā)送停止位開始時(shí)由硬件置位。TI=1時(shí)，申請(qǐng)中斷。CPU響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何工作方式中都必須由軟件清除TI。RI為接收中斷標(biāo)志位，由硬件置位，軟件清除。工作方式0中在接收第8位末尾由硬件置位；在其他工作方式時(shí)，在接收停止位的中間由硬件置位。RI=1時(shí)，申請(qǐng)中斷，要求CPU取走數(shù)據(jù)。但在工作方式1中，SM2=1且未接收到有效的停止位時(shí)，不會(huì)對(duì)RI置位。在任何工作方式中都必須由軟件清除RI。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SCON的所有位都被清除。（1）工作方式0SM0=0且SM1=0時(shí)，串口選擇工作方式0，實(shí)質(zhì)這是一種同步移位寄存器模式。其數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈使潭镕osc/12，數(shù)據(jù)由RXD引腳輸入或輸出，同步時(shí)鐘由TXD引腳輸出。接收/發(fā)送的是8位數(shù)據(jù)，傳輸是低位在前，幀格式如下：……..D0D1D2D3D4D5D6D7…….（2）工作方式1當(dāng)SM0=0且SM1=1時(shí)，串口選擇工作方式1，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈视啥〞r(shí)/計(jì)數(shù)器T1、T2的溢出速率決定，可通過程序設(shè)定。當(dāng)T2CON寄存器中的RCLK和TCLK置位時(shí)，用T2作為發(fā)送和接收波特率發(fā)生器，而RCLK=TCLK=0時(shí)，用T1作為波特率發(fā)生器，兩者還可以交叉使用，即發(fā)送和接收采用不同的波特率。數(shù)據(jù)由TXD引腳發(fā)送，由RXD引腳接收。發(fā)送或接收一幀的數(shù)據(jù)為10位，即1位起始位（0）、8位數(shù)據(jù)位（低位在先）和1位停止位（1）。幀格式如下：起始位0D0D1D2D3D4D5D6D7停止位1類似于工作方式0，當(dāng)執(zhí)行任一條SBUF指令時(shí)，就啟動(dòng)串行數(shù)據(jù)的發(fā)送。在執(zhí)行寫入SBUF的指令時(shí)，也將“1”寫入發(fā)送移位寄存器的第9位，并通知發(fā)送控制器有發(fā)送請(qǐng)求。實(shí)際上，發(fā)送過程始于內(nèi)部的16分頻計(jì)數(shù)器下次滿度翻轉(zhuǎn)（全“1”變?nèi)?”）后的那幾個(gè)機(jī)器周期的開始。所以，每位的發(fā)送過程與16分頻計(jì)數(shù)器同步，而不是與“寫SBUF”同步。方式2和方式3這兩種方式都是11位異步接收/發(fā)送方式。他們的操作過程都是完全一樣的，所不同的是波特率而已。方式3波特率同方式1（定時(shí)器1作為波特率時(shí)鐘發(fā)生器）。方式2和方式3的發(fā)送起始于任何一條SBUF數(shù)據(jù)裝載指令。當(dāng)?shù)?位數(shù)據(jù)（TB8）輸出之后，TI將被置位（TI=1）。方式2和方式3的接收數(shù)據(jù)前提條件也是REN被編程為1。在第9位數(shù)據(jù)接收到后，如果下列條件同時(shí)滿足，即RI=0且SM2=0或者接收到的第9位為1，則將已接受的數(shù)據(jù)裝入SBUF緩沖器和RB8，并將RI置位（RI=1）否則接收數(shù)據(jù)無效。8051串行口的不同尋常的特征是包括第9位方式。它允許把在串行口通信增加的第9位用于標(biāo)志特殊字節(jié)的接收。用這種方式，一個(gè)單片機(jī)可以和大量的其他單片機(jī)對(duì)話而不打擾不尋址的單片機(jī)，這種多機(jī)通信方式必須工作在嚴(yán)格的主從方式，由軟件進(jìn)行分析。2.2、光電開關(guān)的原理這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。檢測距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、流水線計(jì)件等眾多場合。2.2.1光電開關(guān)的原理

光電開關(guān)（即光電傳感器）是利用被檢測物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測。安防系統(tǒng)中常見的光

電開關(guān)煙霧報(bào)警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。

接觸式行程開關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測容易損壞被檢測物及壽命短等缺點(diǎn)，而晶體管接近開關(guān)的作用距離短，不能直接檢測非金屬材料。但是，新型光電開關(guān)則克服了它們的上述缺點(diǎn)，而且體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)。

光電開關(guān)是光電接近開關(guān)的簡稱,

它是利用被檢測物對(duì)光束的遮擋或反射,

由同步回路選通電路,從而檢測遮擋物體的有無。所有能反射光線的物體均可被檢測(物體不限于金屬)。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出,

接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行檢測。光電開關(guān)把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。光電開關(guān)采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關(guān)器件，具有延時(shí)、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動(dòng)式光電探測系統(tǒng)型電子開關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動(dòng)作。2.2.2E18-D80NK光電開關(guān)的特點(diǎn)1、輸出電流DC/SCR/繼電器Controloutput：100mA/5V供電

2、消耗電流DC<25mA

3、響應(yīng)時(shí)間<2ms

4、指向角：≤15°,有效距離3-80CM可調(diào)

5、檢測物體：不透明體

6、工作環(huán)境溫度：-25℃~+55℃

7、標(biāo)準(zhǔn)檢測物體：太陽光10000LX以下白熾燈3000LX以下

8、外殼材料：塑料2.3、數(shù)碼管介紹能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與CMOS、TTL電路兼容。

2.發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短（<0.1s），高頻特性好，單色性好，亮度高。

3.體積小，重量輕，抗沖擊性能好。

4.壽命長，使用天10萬小時(shí)以上，甚至可達(dá)100萬小時(shí)，且成本低。

顯示部分采用軟件譯碼方式，所謂軟件譯碼就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。

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。由于多位LED數(shù)碼管所有段選線皆由一個(gè)8位I/O口控制，因此，在每一瞬間，我位LED會(huì)顯示相同的字符，要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制I/O輸出相應(yīng)字符段選碼（字型碼），而位選則控制I/O口在該顯示位送入選通電平（因?yàn)長ED為共陰時(shí)，則送入低電平，LED為共陽時(shí)，則送入高電平），以保證該位顯示相應(yīng)字符，輪流，使每位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示的字符。段選碼、位選碼每送入一次后延時(shí)1ms，因人眼的視覺暫留時(shí)間為0.1s：（100ms），所以每位顯示的間隔不必超過20ms，并保持延時(shí)一段時(shí)間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個(gè)數(shù)碼管總在亮。電路的設(shè)計(jì)及原理3.1最小系統(tǒng)原理圖單片機(jī)最小系統(tǒng)由電源接口，開關(guān)，時(shí)鐘電路，下載接口，復(fù)位電路和STC89c52單片機(jī)組成。復(fù)位電路：當(dāng)在89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST（9）端與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見下圖。時(shí)鐘頻率用12MHZ時(shí)C取10uF,R取10kΩ。時(shí)鐘電路：STC89C52RC單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖3所示。在89S51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1（18）和XTAL2（19）引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5~30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2~12MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。下載接口：ＳＴＣ89c52系列單片機(jī)具有在系統(tǒng)可編程（ＩＳＰ）特性，ＩＳＰ

的好處是：省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶系統(tǒng)上即可下載／燒錄用戶程序，而無須將單片機(jī)從已生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下，再用通用編程器將程序代碼燒錄進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部。有些程序尚未定型的產(chǎn)品可以一邊生產(chǎn)，一邊完善，加快了產(chǎn)品進(jìn)入市場的速度，減小了新產(chǎn)品由于軟件缺陷帶來的風(fēng)險(xiǎn)。由于可以在用戶的目標(biāo)系統(tǒng)上將程序直接下載進(jìn)單片機(jī)看運(yùn)行結(jié)果對(duì)錯(cuò)，故無須仿真器。單片機(jī)出廠時(shí)就已完全加密。需要單片機(jī)內(nèi)部的電放光后上電復(fù)位（冷起動(dòng)）才運(yùn)行系統(tǒng)ＩＳＰ程序，如從

Ｐ３．０／ＲｘＤ

檢測到合法的下載命令流就下載用戶程序，如檢測不到就系統(tǒng)復(fù)位到用戶程序區(qū)。具體如下圖所示：3.2光電開關(guān)驅(qū)動(dòng)原理圖光電開關(guān)是NPN型。輸出組臺(tái)是0，1，即數(shù)字電路中的高電平與低電平。

檢測到目標(biāo)是低電平輸出，正常狀態(tài)是高電平輸出；接到單片機(jī)輸出外加一個(gè)上拉電阻即可連接到IO口上；這是光電開關(guān)，就三條線，電源、地、輸出，不需要太復(fù)雜介紹數(shù)字量輸出，不需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，可直接接單片機(jī)的IO口通過后面的可調(diào)電位器調(diào)整距離（3-80CM有效）3.3獨(dú)立鍵盤的設(shè)計(jì)及原理鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤。而靠軟件編程來識(shí)別的稱為非編碼鍵盤；在單片機(jī)組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。非編碼鍵盤有分為：獨(dú)立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。鍵盤接口必須具有去抖動(dòng)、防串鍵、按鍵識(shí)別和鍵碼產(chǎn)生4個(gè)基本功能。

（1）去抖動(dòng):每個(gè)按鍵在按下或松開時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的抖動(dòng)。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與鍵的質(zhì)量相關(guān)，一般為5—20mm。所謂抖動(dòng)是指在識(shí)別被按鍵是必須避開抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無誤。去抖問題可通過軟件延時(shí)或硬件電路解決。

（2）防串鍵：防串鍵是為了解決多個(gè)鍵同時(shí)按下或者前一按鍵沒有釋放又有新的按鍵按下時(shí)產(chǎn)生的問題。常用的方法有雙鍵鎖定和N鍵輪回兩種方法。雙鍵鎖定，是當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的按鍵按下時(shí)，只把最后釋放的鍵當(dāng)作有效鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼。N鍵輪回，是當(dāng)檢測到有多個(gè)鍵被按下時(shí)，能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的順序依次產(chǎn)生相應(yīng)鍵的鍵碼。

（3）被按鍵識(shí)別：如何識(shí)別被按鍵是接口解決的主要問題，一般可通過軟硬結(jié)合的方法完成。常用的方法有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法兩種。行掃描法的基本思想是，由程序?qū)︽I盤逐行掃描，通過檢測到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵，為此，需要設(shè)置入口、輸出口一個(gè)，該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用。線反轉(zhuǎn)法的基本思想是通過行列顛倒兩次掃描來識(shí)別閉合鍵，為此需要提供兩個(gè)可編程的雙向輸入/輸出端口。

3.4、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)原理圖本設(shè)計(jì)采用的是4位合一的八段LED數(shù)碼管作為顯示模塊，4位8段數(shù)碼管采用共陰接法，將4個(gè)八段數(shù)碼管的段選線分別并在一起，位選線獨(dú)立引出；這種4位合一的數(shù)碼管只能是動(dòng)態(tài)掃描形式；所以每一時(shí)刻只能片選一個(gè)數(shù)碼管，讓其選中，然后送出相應(yīng)的段碼（反碼）。每個(gè)管子依次交替點(diǎn)亮，由于管子之間切換時(shí)間很短，動(dòng)態(tài)掃描起來利用人眼視覺暫留，讓人覺得每個(gè)管子都在亮。采用共陰接法，公共端接到GND，單片機(jī)的8位I/0口P0分別接在段選線上，P0輸出的相應(yīng)的碼即可顯示相應(yīng)的數(shù)字。由于位選線上的電流可能很大，比如8位數(shù)碼管一起亮，所以位選端要用8550三極管驅(qū)動(dòng)。將e極接在VCC上；基極接在p20到p23，當(dāng)基集是低電平的時(shí)候，管子導(dǎo)通，完成片選，集電極提供了數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電流。3.4、報(bào)警電路驅(qū)動(dòng)原理圖蜂鳴器的正極接電源正極，根據(jù)單片機(jī)的電流特性，不足以直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。有三極管的輸出特性，利用晶體管的飽和和截止特性構(gòu)成開關(guān)電路。P20為高電平時(shí)基極與集電極之間反向偏置，不導(dǎo)通；當(dāng)P20為低電平時(shí)，基極與集電極之間正向偏置，導(dǎo)通。電路工作，蜂鳴器工作，單片機(jī)只需要吸收嬌小的輸入電流。程序設(shè)計(jì)紅外遙控步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)主要由單片機(jī)通過紅外通信控制,當(dāng)其完成紅外信號(hào)，讀取數(shù)據(jù)，,其數(shù)據(jù)的傳輸根據(jù)協(xié)議的內(nèi)容,紅外遙控步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)程序需要完成以下的功能：1、獨(dú)立按鍵，可以設(shè)置正反轉(zhuǎn)及加速和減速；3、遙控器輸入正反轉(zhuǎn)及加速和減速；5、數(shù)碼管顯示功能要穩(wěn)定；6、步進(jìn)電機(jī)速度控制分為10個(gè)檔位。程序流程圖如下：致謝通過這一階段的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了，這意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益匪淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。在本論文的完成過程中，我的指導(dǎo)老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。寫作畢業(yè)論文是一次在系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始，我將銘記我曾是一名工大學(xué)子，在今后的工作中把工大的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。感謝各位專家的批評(píng)指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)[1]朱清慧編著.基于Proteus顯示控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例.北京：清華大學(xué)出版社，2011[2]清華大學(xué)電子學(xué)教研組編.楊素行主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.3版.北京：高等教育出版社，2005[3]莫正康.電力電子應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[4]江曉安.模擬電子技術(shù).陜西：西安電子科技大學(xué)出版社，2007[5]蔣輝平周國雄.基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[6]

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