1、 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 單片機原理及應用 課程設計報告 題 目： 專 業： 班 級: 姓 名： 學 號： 指導教師: 完成日期： 摘要: 本設計是設計一款基于單片機的候車大廳人數檢測系統設計，其中的單片機是 候車大廳人數檢測系統設計的核心，用于接收處理人數檢測信號，通過兩對紅外對 管掃瞄，模擬實現對人數的多少進行計算、在傳遞到單片機內部的控制，再有單片 機輸出有七段數碼管顯示。此系統具有無線控制與手動控制兩種方式，以保證一種 控制方式出現問題，可以及時使用另一種控制方式對單片機進行控制。本報告簡要 介紹了基于單片機技術的候車大廳人數檢測系統設計原理，

2、并根據系統的基本原理 制作出了實物模型。本控制系統主要由以下兒個模塊組成：紅外掃描模塊、信號接 收模塊、單片機控制模塊。紅外掃描控制信息轉變為單片機可以識別的二進制代碼, 通過與單片機內部的程序配合實現對候車大廳人數的檢測；單片機控制模塊的核心 組成元件是AT89c51芯片，配以單片機的最小系統電路，作為人數檢測系統的總的 控制模塊。紅外對射識別系統基本原理系統由安裝在間隔為L的兩套紅外收發電路 和可逆計數器及判斷執行電路等組成，對射光線選擇在人員出入必須經過的地方。 如果沒有人員出入，對射光線沒有被遮擋時，接收電路輸出高電平；而當有人員等 物體通過時，光線被遮擋，接收電路就輸出低電平。從兩路

3、檢測脈沖的先后順序， 可以判斷出人員運動方向；再由檢測脈沖的個數，可以計算進出的人數。進入時計 數器加1,外出時計數器減1,通過累計就可以計算出室內人員的數量。這就是紅 外對射式人數識別系統的基本原則。系統組成紅外對射式人數識別系統的組成不管 采用的是純硬件電路還是單片機電路，其基本組成方式是完全相同的，只不過可逆 計數器和判斷執行電路部分，是由硬件完成還是由軟件來完成的而已。 此外系統可以實現候車大廳人數上限顯示。 關鍵詞：單片機技術；紅外對管掃描；七段數碼管；單片機最小系統。 目錄 1、前言4 背景與意義4 課題設計要求4 4 3.核心器件簡介 5、6 5 74HC573鎖存器簡介 6 4

4、硬件設計 6、7 紅外掃描電路 7 蜂鳴器報警電路 8 原理圖及元件清單 9 10 1、12 1前言 產作業，而怎樣對其線上的產品進行實時的、有效率的、精確的自動計數成 為廣大生產廠家十分關注的問題。傳統的機械式或電子式計數器（主要是用數字電 路集成組件組成）電路比較復雜，元器件數量較多，故障率較高，維修比較困難，而且 設置預定數值不太方便，功能不易更改且功能過于單一，適用范圍較窄。而基于單片 機為核心控制的計數器有著能夠實時，精確，可靠，穩定等計數優點己成為廣大廠 家的首選白動計數的裝置。 背景與意義 候車大廳人數檢測系統到目前為止己有很多年的發展史。目前候年大廳人數檢 測系統基本技術日臻完

5、善，成熟.應用現代技術可以輕松地將這功能實現的很好。 當今，單片微型計算機技術迅速發展，基于單片機技術開發的計數設備和產品廣泛 應用到各個領域，單片機技術產品和設備促進了生產技術水平的提高.企業迫切需 要大量熟練掌握單片機技術并能開發、應用和維護管理這些智能化產品的高級工程 技術人才.單片機以體積小、功能強、可靠性高、性能價格比高等特點，已成為實 現工業生產技術進步和開發機電一體化和智能化測控產品的重要手段。已經實現或 者部分實現，但要真正完美的實現這些目標，對于設計者來說，還有許多工作要做, 而不是表面看來似乎發展到頭了 候車大廳人數檢測系統是一種多功能的人數檢測 儀器。它利用電子學的方法測

6、出一定范圍內總體數目，并將結果以數字形式顯示出 來。 課題設計要求 本設計主要任務是以單片機為主控芯片來進行軟件控制，能正常人數統計。 主要技術要求： 設計要求：1、能夠統計進入候車廳的人數(除去從出站口走出的)，并顯示出 來； 2、能夠用鍵盤設定候車大廳能容納人數的上限； 3、人數超過上限報警。 2系統總體設計方案： 圖1、接收電路輸出波形圖從接收電路輸出波形可以看出，當有人員進入時，先擋 住光線a,再擋住光線b。因此，A路先輸出低電平檢測脈沖，B路后輸出檢測脈沖, 兩者之間的時間差T與兩束光線之間的距離成正比，與人員運動的速度成反比，還 與整個檢測系統的時延差有關。即：T二L/V+X(1)

7、式 中：T為兩路之間的時間差L為兩路光線之間的距離V為人員運動速度 信號陽 At 紅外發射d 電路 紅外發射* 電 路 接收電路d Lt 信號Bp 光線屏 接收電路屮 可 逆 計 數 器， 判斷執行電跖 3、核心器件簡介 簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節 FLASH儲存器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051 是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀儲存器的單片機。單片機的可擦除只讀存 儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失

8、存儲器制造技術制造, 與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存 儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它 的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉 的方案。 r k a ctxo 4 rw ro 4 TO d 4 QQ Q-2-H4如 果是你自己來實現這個邏輯，類似的指令如下：MOVPO, A ;將數據輸出到并行數據 端口 CLR LE SETB LECLR LE ;上面三條指令完成LE的波形從0-1-0的變化 741s573跟74LS373邏輯上完全一樣，只不過是管腳定

9、義不一樣，數據輸入和輸出端 mna809 4、硬件設計 單片機最小系統: 51單片機最小系統復位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機的復位時間，一 般采用1030uF, 51單片機最小系統容值越大需要的復位時間越短。 單片機最小系統晶振Y1也可以采用6MHz或者，在正常工作的情況下可以釆用更高 頻率的晶振，51單片機最小系統晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率 越大處理速度越快。單片機最小系統起振電容C2、C3 般采用1533pF,并且電容離晶振越近越好，晶 振離單片機越近越好 口為開漏輸出，作為輸出口時需加上拉電阻，阻值一般為10k。其他接口內部有上 拉電阻，作為輸出口時不需外加上

10、拉電阻。 設置為定時器模式時，加1計數器是對內部機器周期計數（1個機器周期等于12個 振蕩周期，即計數頻率為晶振頻率的1/12）。計數值N乘以機器周期Tcy就是定時 時間t。 設置為計數器模式時，外部事件計數脈沖由TO或T1引腳輸入到計數器。在每個機 器周期的S5P2期間采樣TO、T1引腳電平。當某周期采樣到一高電平輸入，而下一 周期又采樣到一低電平時，則計數器加1,更新的計數值在下一個機器周期的S3P1 期間裝入計數器。由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器周期，因此要求被 采樣的電平至少要維持器周期。當晶振頻率為12MHz時，最高計數頻率不超過 l/2MHz,即計數脈沖的周期要大于2 m

11、so RIO 1 1*1-4 S P13 B M2 P47 S P1OT POO Pl 1ZT PO1 P12 PO2 P1 3 P03 P14 FW PIS PO5 Pl 6 POO Pl 7 PO7 INTI INTO 5 3S POO 33 PO1 乂 POM * 、 仝邁 poM 沁PO7 ZP2 123 4507 8今 RESET Kg wk . XI X2 BX 52 01234567 2*z吆z2 2 22 IOCIO TXE aleT PSEN 21 P20 P71 71P2 TTP3 2 占 fp“ TCP2:S 2S P7 IO P3-0 T1 P3-1 30 1OK 圖3

12、-2單片機最小系統圖 51單片機的最小系統由單片機、晶振電路、復位電路和P0的上拉電阻組成。其 介紹如下: （1）晶振電路為單片機提供時序使單片機能夠正常工作，在圖3-1中采用單片 機內部振蕩方式。此時，只要接上兩個電容和一個晶振即可。電容的大小影響 著振蕩的穩定性和起振的快速性，通常選擇10、30pF的相等的兩個瓷片電容。 （2）C1和R2構成了復位電路。剛開始上電時時，C1瞬間相當于短路，C1兩端 保持0V電壓，VCC的電源電壓就都加在了 R2上，因此在單片機9腳RST上變成 了高電平，此后C1上逐漸充電，即在C1上出現電壓，R2上的電壓開始下降， 最后單片機9腳RST上變成了低電平。在此

13、過程中只要滿足單片機9腳RST上 的高電平持續24個振蕩周期即可使單片機復位。 、紅外線掃描器電路 紅外對管是紅外線發射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接 收頭配合在一起使用時候的總稱。 紅外線在光譜中波長自 至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見 光線。紅外線接收管是在LED行業中命名的，是專門用來接收和感應紅外線發射 管發出的紅外線光線的。一般情況下都是與紅外線發射管成套運用在產品設備當 中。光敏接收管是一個具有光敏特征的PN結，屬于光敏三極管，具有單向導電性, 因此工作時需加上反向電壓。 紅外線掃描器的作用：由一個100歐姆，20K歐姆，紅外對管組成，分別安裝在 大廳的

14、出入口的兩側，當掃描到有人進是數碼管顯示加一，檢測到有人出大廳時減 O 計數、顯示部分 計數顯示部分由單片機AT89C51控制完成。基本原理為當紅外對管兩端檢測部 分檢測到有人經過時，紅外接收電路LM567芯片的8腳輸出口將產生一個低電平信 號，這個信號將供給單片機進行計數控制；顯示部分是通七段數碼顯示管顯示。 4位共陰七段顯示數碼管。 LED引腳 蜂鳴器報警電路 蜂鳴器電路連接圖 蜂鳴器電路由一個電阻，三極管和蜂鳴器組成，起報警作用。 5、元器件清單 器件名稱 規格 數量 單片機 STC89C51 1 晶振 12MHz 1 瓷片電容 30pF 2 電阻 10K 1 按鍵 3 電容 10uF

15、1 電阻 若干 數碼管 4位共陰 1 三極管 8550 1 排針 若干 導線 若干 蜂鳴器 1 紅外對管 1 5、原理圖 7 0)01432 1 LZ T0-QXS0 3-cs- F0s/RDM F0S/RD3 F0*、AD4 F0Q/RDa FQe/rlD6 7、DD7 F30/RXD FSa/INTE gs/INT-!. FS 丈 T uint sudu=0; uchar time: uint num; sbit beep 二 P37; sbit keyl = P3 5; sbit key2 = P36; uchar dat 4 = 0, 1, 2, 3; uchar table10 =

16、OxcO, 0 xf9, 0 xa4, OxbO, 0 x99, 0 x92, 0 x82, 0 xf8, 0 x80, 0 x90; void delayms(unsigned int x) unsigned char j; while(x一一) for(j=0;j123;j+); void display () uchar i, dis=0 x7f; for(i=0;i4;i+) Pl=tabledati; PO二dis; dis=(disl) 10 x80; delayms(1); void process(uint i) dat0二num/10; datl=num%10; dat2=i

17、/10; dat31=i%10; void keyClear() if(keyl=0) delayms(10); if(keyl=0) count二0; while(!keyl) process(count); display (); ； void keySet () if (key2=0) delayms(10); if(key2=0) num+; while (!key2) process(count); display (); ； void BJ() if (count二num) beep=0; else beep=l; void main () ETO=1; ITO=1; EXO=1;

18、 EA=1; beep=l; num=10; while (1) keyClear (); keySet (); BJO; process(count); display (); void exO (void) interrupt 0 using 0 count丄+; 6 Proteus軟件仿真 在焊接完硬件電路并搭建好系統仿真模型后，就可以對系統進行部分和整體調 試了，系統進行整體調試的目的就是查找系統結構以及軟件設計中的漏洞，及時彌 補過失，以使系統能夠正常高效運行。 在Proteus中的軟件仿真主要分為以下兒個步驟： 1）系統模型的搭建 在Proteus的元件庫中尋找所需要的核心芯片和外

19、圍設備元件，根據電路需 要搭建模型電路。如果在Proteus元件庫中沒有某一待定型號的元件則可以使 用其他具有相似功能的元件進行替代，例如在Proteus元件庫中沒有AT89c51 單片機，在程序設計以及元件參數設定時需要將這方面因素考慮進去。 2 ）程序的調試 任何與單片機有關的仿真都要求有其特定的系統程序，所以在仿真之前還要 編寫系統程序，編寫完成后，首先應該對程序進行調試，可以使用Proteus自 身帶的調試功能，也可以使用其他軟件，比如Keil、Wave等，排除程序中的邏 輯錯誤就可以在Proteus仿真圖中進行軟硬聯調了。 3 ）系統仿真 在系統模型搭建成功且程序調試成功后，就可以使用Proteus軟件對單片機 系統進行仿真測試了。首先將調試軟件所生成的 HEX文件下載的仿真單片機中； 然后根據預先的約定進行單片機系統功能的驗證和調試，記錄參數；最后就是 調整階段了，找出單片機仿真時與預先