1、沈陽航空航天大學課程設計（論文）題目 教室人數統計系統的設計班級學號學生姓名 指導教師I沈陽航空航天大學課程設計任務書課程名稱專業綜合課程設計院（系）自動化學院專業測控技術與儀器班級 04070101 學號姓名課程設計題目教室人數統計系統的設計課程設計時間:2013 年_J2_月_30_日至 2014 年丄月日 課程設計的內容及要求：1. 設計一個教室人數統計系統，系統功能如下： 采用單片機作為控制核心電路； 由安裝于門口的兩個光電傳感器用于識別進出教室的人數； 采用二位數碼管顯示教室里的人數。2. 設計硬件電路原理圖。3. 焊接硬件電路并進行調試。4. 軟硬件結合調試，系統能脫離開發系統單獨

2、運行。指導教師年月日負責教師年月日學生簽字年月日沈陽航空航天大學課程設計成績評定單課程名稱專業基礎課程設計院（系）自動化學院專業測控技術與儀器課程設計題目教室人數統計系統的設計學號姓名 答辯日期年月日指導教師（答辯組）評語：課程設計成績指導教師（答辯組）簽字 年 月 日0前言21總體方案設計22硬件電路設計32.1單片機系統32.1.1 AT89C51 性能32.1.2 AT89C51各引腳功能32.1.3 復位電路設計 52.1.4 時鐘電路設計 52.3 LED顯示系統設計72.3.1LED基本結構72.3.2 LED譯碼方式73 軟件設計83.1工作原理83.2程序流程圖：93.3顯示子

3、程序 94調試分析9參考文獻11課設體會12附錄1 電路原理圖13附錄2程序清單14教室人數統計系統的設計沈陽航空航天大學自動化學院摘要本方案為教室人數技術器系統設計，通過模擬教室人員的出入， 當有同學進入時進行加計數，當有同學外出時進行減計數，并把現在教室人數通過LED顯示出來。通過這個程序，教室可以很好的了解教室內的學生人數，既方便了學生的人數統計，同時也方便了老師的教 學進展。本系統可以與智能教室系統結合到一體，根據教室人數多少只能調節光線等，達到節能環保的目的。關鍵詞 單片機；數碼管；光電傳感器；亠、八0前言本方案基于單片機80C51我們設計了一個教室人數自動統計系統。通過本次 課設計

4、加深了對單片機課程的全面認識復習和掌握，對單片機課程的應用進一步 的了解。掌握外部中斷和 LED顯示的設置以及相應的傳感器原理。通過此次課 程設計能夠將單片機軟件結合起來，對程序進行編輯，校驗。1總體方案設計教室前門不開，只通后門。測量系統硬件框圖所示。利用兩個光敏二極管傳 感器，當有人從后門進出的時候，將產生電壓脈沖，再利用單片機的外部中斷功 能進加減計數，最終顯示出教室中的實際人數。圖1系統原理框圖2硬件電路設計2.1單片機系統2.1.1 AT89C51 性能AT89C51是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能 CMOS位單片機，片內含 有4KB的可反復擦寫的只讀程序存儲器和 128字節

5、的隨機存儲器。該器件采用 ATMEL高密度非易失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，ATME的 AT89C51是一種高效微控制器，它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。AT89C51功能性能：與MCS-51成品指令系統完全兼容；4KB可編程閃速存儲 器；壽命：1000次寫/擦循環；數據保留時間：10年；全靜態工作：0-24MHZ 三級程序存儲器鎖定；128*8B內部RAM 32個可編程I/O 口線；2個16位定時/ 計數器；5個中斷源；可編程串行UART通道；片內震蕩器和掉電模式。2.1.2

6、AT89C51各引腳功能AT89C51提供以下標準功能：4KB的Flash閃速存儲器，128B內部RAM 32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串 行通信口，片內震蕩器及時鐘電路，同時，AT89C5何降至0Hz靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式?？臻e方式停止CPU勺工作，但允許RAM定時/計數器，串行通信口及中斷系統繼續工作，掉電方式保存RAM中的內容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有工作直到下一個硬件復位。AT89C51采用PDIP封裝形式，引腳配置如圖2所示。2P1J&C1i40 vccP1.1 C23& PO 0 (A00)PiiC3酗

7、 Afl-1 (ADI)puac437 F*0 衛Pl .4 匚53S F*OJ (AD3JMOSI P1J5 C&3B P0_4 (AD4)MISO) Pl JE 匚734 RO車AD呀(SCKWC&33 Pfl田1人嗎AST亡生工 Ptl.7 (AD7)(RXD) P3jfl 匚1031 EA/JPP(TKD1 P3.1 匚1130 ALE/FFIOG(INTO訊空匚1229J PS EM(FNTi) 3 匚1329 P2 7 (A15)(T0| P3.4 亡1427 PS曲(A14)(Tl P3J5 匚1ae P2 (A13)WR) P3jS E16 R2.4 (A12)(RD1 P3.

8、7 E1724 P2J (All)KTAL2 匚ie23 P2J (A10XTAL1 匚19每 P5.1 IASIGhiDEa PS JO (AS)圖2 AT89C51的引腳圖AT89C51芯片的各引腳功能為：P0 口：這組引腳共有8條，P0.0為最低位。這8個引腳有兩種不同的功能， 分別適用于不同的情況，第一種情況是89C51不帶外存儲器，P0 口可以為通用I/O 口使用，P0.0-P0.7用于傳送CPU勺輸入/輸出數據，這時輸出數據可以得到 鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數據可以得到緩沖，增加了數據輸入的可靠 性；第二種情況是89C51帶片外存儲器，P0.0-P0.7在CPU訪問片外存儲

9、器時先 傳送片外存儲器的低8位地址，然后傳送CPU寸片外存儲器的讀/寫數據。P0 口 為開漏輸出，在作為通用I/O使用時，需要在外部用電阻上拉。P1 口：這8個引腳和P0 口的8個引腳類似，P1.7為最高位，P1.0為最低 位，當P1 口作為通用I/O 口使用時，P1.0-P1.7的功能和P0 口的第一功能相同， 也用于傳送用戶的輸入和輸出數據。P2 口 ：這組引腳的第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為 通用I/O 口使用，它的第一功能和P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外 存儲器的高8位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不是像P0 口那樣傳送存儲器的讀/寫數據。P3 口：這

10、組引腳的第一功能和其余三個端口的第一功能相同，第二功能為 控制功能，每個引腳并不完全相同，如下表1所示：表1 P3 口各位的第二功能P3 口各位第二功能P3.0RXT（串行口輸入）P3.1TXD（串行口輸出）P3.2/INT0 （外部中斷0輸入）P3.3/INT1（外部中斷1輸入）P3.4T0 （定時器/計數器0的外部輸入）P3.5T1 （定時器/計數器1的外部輸入）P3.6/WR （片外數據存儲器寫允許）P3.7/RD （片外數據存儲器讀允許）Vcc為+5V電源線，Vss接地。ALE地址鎖存允許線，配合P0 口的第二功能使用，在訪問外部存儲器時， 89C51的CPU在 P0.0-P0.7引腳

11、線去傳送隨后而來的片外存儲器讀/寫數據。在 不訪問片外存儲器時，89C51自動在ALE線上輸出頻率為1/6震蕩器頻率的脈沖 序列。該脈沖序列可以作為外部時鐘源或定時脈沖使用。/EA:片外存儲器訪問選擇線，可以控制89C51使用片內ROME使用片外ROM, 若/EA=1，則允許使用片內ROM,若/EA=0,貝U只使用片外ROM/PSEN片外ROM勺選通線，在訪問片外 ROMtf，89C51自動在/PSEN線上產 生一個負脈沖，作為片外ROM芯片的讀選通信號。RST復位線，可以使89C51處于復位（即初始化）工作狀態。通常89C51復 位有自動上電復位和人工按鍵復位兩種。XTAL1和XTAL2 :

12、片內震蕩電路輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調電容， 即用來連接89C51片內OSC（震蕩器）的定時反饋回路。2.1.3晶振電路設計我們采用晶振電路來產生單片機工作所需的時鐘信號，使用晶體震蕩器時，C1、C2取值2040pF,使用陶瓷振蕩器時 C1、C2取值3050pF。在設計電路板 時，晶振和電容應盡量靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器的穩定性。C1 丁22pf .P 22 pf .TEXT.19InLI12M-X118屮XTPL1圖2 晶振電路圖2.1.4 復位電路設計單片機中CPU每執行一條指令，都必須在統一的時鐘脈沖的控制下嚴格按時 間節拍進行，而這個時鐘脈沖是單片機控制中的時

13、序電路發出的。CPL執行一條指令的各個微操作所對應時間順序稱為單片機的時序。MCS-51單片機芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成震蕩器，XTAL1為該放大器的輸入端，XTAL2 為該放大器輸出端，但形成時鐘電路還需附加其他電路。本設計系統采用內部時鐘方式，利用單片機內部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一個晶振和2個電容即可，如圖4所示。UFJo-X- k E . O :92PSALFEA圖4復位電路電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的參數，電路中，電容器 C1和C2對震蕩頻率有微調作用，通常的取值范圍是 30 10pF,在這個系統中選擇了 33pF;石英

14、晶振選擇范圍最高可選24MHz它 決定了單片機電路產生的時鐘信號震蕩頻率，在本系統中選擇的是12MHz因而時鐘信號的震蕩頻率為12MHz2.3 LED顯示電路設計2.3.1LED基本結構LED是發光二極管顯示器的縮寫。LED由于結構簡單、價格便宜、與單片機 接口方便等優點而得到廣泛應用。LED顯示器是由若干個發光二極管組成顯示字 段的顯示器件。在單片機中使用最多的是七段數碼顯示器。LED七段數碼顯示器由8個發光二極管組成顯示字段，其中7個長條形的發光二極管排列成“日”字 形，另一個圓點形的發光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數點用，其通過不同的組合可用來顯示各種數字。LED引腳排列如下圖7所示

15、：1c f Jfbj56二8d Ld；udp圖5 LED引腳排列2.3.2 LED譯碼方式譯碼方式是指由顯示字符轉換得到對應的字段碼的方式，對于LED數碼管顯 示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種。硬件譯碼是指利用專門的硬件電路來實現顯示字符碼的轉換。軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字 段碼，譯碼程序通常為查表程序。本設計系統中為了簡化硬件線路設計，LED譯碼采用軟件編程來實現。由于 本設計采用的是共陰極LED其對應的字符和字段碼如下表 2所示。表2共陰極字段碼表顯示字符共陰極字段碼O3FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87F

16、H96FH3軟件設計3.1工作原理8051單片機可以響應外部中斷中斷請求，外部中斷源的中斷請求信號可以 從P3. 2和P3. 3（即/INTO和/ INT1）引腳上輸入，有電平或負邊沿兩種引起中 斷的觸發方式。本系統中利用負邊沿觸發方式。光敏二極管1電路中RL電壓信號接/ INTO,光敏二極管2電路中RL電壓信號接/ INT1。工作過程：進入一一當有人員進入教室時，光敏二極管I光線首先被隔斷，/INTO端首先產生負脈沖信號，引發單片機中斷，在相應的中斷程序中對計算 人數的存儲器R2進行加I計算，同時在程序中關閉/ INTI的中斷使能，這樣就 不會引起/ INT1觸發中斷，并開始定時，在隔一定時

17、間后利用定時中斷打開/ INT1中斷使能出去一一當有人員離開教室時，光敏二極管2光線首先被隔斷，/INTI端首先產生負脈沖信號，引發單片機中斷，在 相應的中斷程序中對計算人數的存儲器R2進行減I計算，同時在程序中關閉/INTO的中斷使能，這樣就不會引起/ INTO觸發中斷，并開始定時，在隔一定時 間后利用定時中斷打開/ INTO中斷使能。最終通過相應的LED顯示程序顯示的 人數即當前教室里的人數了。3.2程序流程圖：圖5程序流程圖3.3顯示子程序顯示子程序采用動態掃描實現四位數碼管的數值顯示，在采用動態掃描顯示 方式時，要使得LED顯示的比較均勻，又有足夠的亮度， 需要設置適當的掃描頻 率，當

18、掃描頻率在70HZ左右時，能夠產生比較好的顯示效果，一般可以采用間 隔10ms對LED進行動態掃描一次，每一位 LED的顯示時間為1ms在本設計中，為了簡化硬件設計，主要采用軟件定時的方式，即用定時器0溢出中斷功能實現11卩s定時，通過軟件延時程序來實現 5ms的延時。4調試分析圖6系統調試圖參考文獻1 胡健.單片機原理及接口技術北京：機械工業出版社，20042 謝維成、楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計實例.電子工業出版社, 20063 李廣弟.單片機基礎.北京航空航天大學出版社，20074 姜志海，黃玉清等著單片機原理及應用M.北京：電子工業出版社.2005 魏立峰.單片機原理及應用

19、技術北京大學出版社，20056 周潤景.Protues在MCS-51 &ARM系統中的應用百例第一版北京：電子工 業出版社，20067 邊春遠等著.MCS-51單片機應用開發實用子程序M.北京:人民郵電出版 社.20058 宋鳳娟.基于89C51單片機的數字電壓表設計J.制造業自動化報刊，2007,29（ 03）.課設體會經過兩周的課設，我的體會是，我感覺我學習到很多東西，也成長很多。以 前只是在書本的東西，通過課設， 我可以真正看到實際的運用。 這次課程設計是 我第一次設計電路，并用Proteus實現了仿真。在這整個過程中，我對電路設計， 單片機的使用等都有了更進一步的認識。通過這次設計，我

20、學會了Proteus和Keil軟件的使用方法，掌握了從系統的需要、方案的設計、功能模塊的劃分、 原理圖的設計和電路圖的仿真的設計流程，學到了很多東西。我第一次做單片機課設，知識及經驗的匱乏使我遇到很多困難， 如果沒有老 師的督促指導以及同學們的支持， 很難順利的完成此次課程設計。從課程設計開 始到論文和答辯的順利完成，都離不開老師、同學、朋友給予的幫助，在這里致 以衷心的感謝，謝謝王艷輝老師！2014年1月8日完成附錄1電路原理圖L 2 3 丄 6 T S口. 12J4隼方1 PPP-PPPPP11 3t- 工:li25 25!RP1PDimDDPQ.UOAJCH 叩加L-2PD3ffllD3

21、叩PDSMJ5 PDJ6MJD6P07- TP2I 噸|P22flMD 昭311P2J&R13P2MHP2.T4M5P3WtXDP3.inxp_ 購淅而 pjimTTpa.imi P3SF1P3J&WR pa.rjfiD-耳 2衛；12：-11;K1計數一ii i?2i+E附錄2程序清單#in elude #defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int sbit k = P3A4;sbit k1=P3A0;sbit k2=P3A1;uint a=0;uint b=0;uchar code DSY_CODE=0x3f,0x06

22、,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;uchar code Scan_BITs=0x20,0x10,0x08;uchar data Buffer_Cou nts=O,O,O;uint Cou nt_A=0;void DelayMS(ui nt x)uchar t;while(x-)for(t=0;t120;t+);void Show_Cou nts()uint i;Buffer_Cou nts2 = Cou nt_A / 100;Buffer_Cou nts1 = Cou nt_A % 100 /10;Buffer_Cou ntsO = C

23、ou nt_A % 10;if(Buffer_Cou nts2=0)Buffer_Cou nts2 = 0x0a;if(Buffer_Cou nts1=0)Buffer_Cou nts1=OxOa;for(i=0;i3;i+)P2 = Scan_BITsi;P0 = DSY_CODEBuffer_Cou ntsi;DelayMS(1); void mai n()IT0 = 1;IT1 = 1;PXO = 1;IE = 0x85;while(1)Show_Cou nts();if(k = 0) Cou nt_A = 0;else if(k仁=0)DelayMS(5);if(k1=0)a+;if(

24、b!=O)Cou nt_A+;a=0;b=0;while(!k1);else if(k2=0)DelayMS(5);if(k2=0)b+;if(a!=0)Cou nt_A-;a=0;b=0; while(!k2);/*void EX_INT0() in terrupt 0 a+;if(b!=O)Coun t_A+;a=0;b=0;while(k1!=0);void EX_INT1() in terrupt 2b+;if(a!=0)Cou nt_A-;a=0;b=0;while(k2!=0);*/四、一輩子孤單并不可怕，如果我們可以從中提煉出自由，那我們就是幸福的。許多長久的關系都以為忘記了當初

25、所堅持與擁有的，最后又開始羨慕起孤單的人。五、戀愛，在感情上，當你想征服對方的時候，實際上已經在一定程度上被對方征服了。首先是對方對你的吸引，然后才是你征服對方的欲望。六、沒有心如刀割，不再依依不舍，只有，沉默相隔七、和你在一起只是我不想給任何人機會。八、一個人總要走陌生的路，看陌生的風景，聽陌生的歌，然后在某個不經意的瞬間，你會發現，原本是費盡心機想要忘記的事情真的就那么忘記了。九、無論我們愛過還是就這樣錯過，我都會感謝你。因為遇見你，我才知道思念一個人的滋味；因為遇見你，我才知道感情真的不能勉強；因為遇見你，我才知道我的心不是真的死了； 因為遇見你，我才知道我也能擁有美麗的記憶。所以，無論

26、你怎么對待我，我都會用心去寬恕你的狠，用心去銘記你的好。十、愛情需要的是彼此互相的照顧，當我們心愛的人累了，我們不是坐在一邊不理，而是多陪對方談談心，對方需要什么的時候，自己盡量的滿足對方的需求，至少可以讓對方知道，在 自己身邊的感覺是如此的溫暖。十一、自從你出現後，我才知道原來有人愛是那麼的美好十二、有的人與人之間的相遇就像是流星，瞬間迸發出令人羨慕的火花，卻注定只是匆匆而過。十三、有一些人，這一輩子都不會在一起，但是有一種感覺卻可以藏在心里守一輩子。十四、不要輕易說愛，許下的承諾就是欠下的債！十五、不管你是多么的愛對方，但千萬不可當第三者。細想，默然。因為知道，這樣的故事一開始便注定了結局，一開始就注定在這個故事里，很多人會受傷。離開的總是要離開，挽留 不住，就像彼岸花，窮其一生，花葉仍是生生相錯。十六、什么叫快樂？就是掩飾自己的悲傷對每個人微笑。十七、愛情與視力無關，任你看得再怎么清楚，在愛