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1、精选优质文档-倾情为你奉上题 目 基于单片机的红外自动计数器的设计 学生姓名 葛明杰 学号 所在学院 物理与电信工程学院 专业班级 电子1205班 完成地点 物理与电信工程学院实验室 2016年5月30日基于单片机的红外自动计数器的设计作者：葛明杰（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业1205班，陕西 汉中 ）指导教师：王婷 【摘要】在当今社会飞速发展的格局下，越来越多的流水线上的产品和各种商业场合的人员需要进行自动计数.基于单片机构成的产品自动计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中普遍使用。本文所设计的计数器是采用红外对射方式，抗干扰性好，可靠性高。本设计应用单片机STC
2、89C51芯片作为核心，4位LED数码管，使用LM393芯片实现红外线计数。这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性好，操作简单，编程容易等。本设计是利用无人或物遮挡时红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线，并将其放大、整流形成低电平信号；如果有人或物挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，放大器将输出高电平信号，同时将这个电平信号送入单片机进行控制计数，并且使数码管显示数值。得到要统计的人或物的数量。【关键词】单片机；红外对射管；LM393； LED数码管；STC89C51专心-专注-专业The design of infrared automatic counter based
3、 on microcontroller Author: GeMingJie(Grade 12,Class 5,Major electronics and information engineering,School of Physics and Electronic Information Engineering,Shaanxi University of Technology,Hanzhong ,Shaanxi)Tutor: Wang Ting Abstract:Rapid development in the pattern of todays society, an increasing
4、 number of products on pipeline and a variety of business occasions need to automatically count. Based on SCM products constitute automatic counter has the advantages of intuitive and accurate count, now in a variety of commonly used in industry. This article is designed to counter radio-style metho
5、d using infrared, interference immunity and high reliability. The STC89C51 microcontroller chip design applications as a core, 4 LED digital tube, the use of infrared LM393 chip count, and add the alarm function. This implementation method has the advantage of simple circuit, reliable, real-time, si
6、mple operation, easy programming and so on.The design of the guiding idea is to use infrared emission infrared LED, infrared receiver to receive the infrared, and enlarge, forming high commutation signal. When persons or block infrared light, the receiver does not receive infrared control signals, t
7、he amplifier the output low, while the level control signal into the microcontroller counts, and by decoding the digital display drive circuit values. This will be the number of persons or things to statistics. Keywords:infrared shooting tube; LM393 ; LED digital tube；STC89C51目录第 1 章 绪论1.1 课题研究的背景及意
8、义 当今社会飞速发展，厂家进行产品生产作业时基本采用流水线技术，流水线上的产品如何进行实时、有效、精确的自动计数便成为了大家关注的问题。传统的电子式或机械式计数器有着一些缺陷，如较多的元器件数量, 较复杂的电路 ,有较高的故障率,维修难度较大。而且预定数值设置时不太方便,过于单一的功能且不易更改,适用范围较窄。而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时，精确，可靠，稳定等计数优点已成为广大厂家的首选自动计数的装置。电子计数器到目前为止已有30多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展计数范围，再加上提高计数精度、稳定度等，这些也是人们衡量电子计数器的技术水平，决定电子计数器价格高低的主要
9、依据.目前这些基本技术日臻完善，成熟.应用现代技术可以轻松地将电子计数器的计数上限扩展到无限大。当今，单片微型计算机技术迅速发展，基于单片机技术开发的计数设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高.企业迫切需要大量熟练掌握单片机技术并能开发、应用和维护管理这些智能化产品的高级工程技术人才.单片机以体积小、功能强、可靠性高、性能价格比高等特点，已成为实现工业生产技术进步和开发机电一体化和智能化测控产品的重要手段。已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于设计者来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了.电子计数器是一种多功能的电子测量仪器。它
10、利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。1.2红外自动计数器国内外研究现状计数器是工业生产流水线上重要的组成部分，其实时的、有效率的、精确的自动计数在很大程度上解决了工业生产的问题决定了生产效率成为广大厂家的首选自动计数的装置。但计数器种类繁多，如何选择一个方便有多功能的计数器成了广大厂家非常关心的核心老问题，如何让计数器超越简单的技术功能，成为生产流水线上的一把利器？而基于单片机的红外线计数器能够满足广大厂家的要求，它拥有实时，精确，可靠，稳定等技术有点而且体积小、功能强、可靠性高、性能价格比高等特点11。利用单片机做红外线电子计数器能够使产品的稳定性、实时
11、性、功能和性价比得到大幅的提高。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统单片机比专用处理器更适合应用于，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。如今的产品自动计数器大多采用非接触式的计数触发方式。早已开发出了多种型号的专用检测芯片.而利用AT89C2051为控制单元、辅以多种外围硬件搭配而成的计数装置已成为现在自动计数应用领域的潮流。而如何提高自动计数器的实时性，抗干扰能力、稳定性是现在国内外自动计数生产
12、厂家研究的主要课题.产品自动计数器主要用于工厂的流水线上，往往是处于高温，高噪声等极度恶劣的环境当中.而MCS-51系列单片机构成的产品自动计数器在这种环境中工作时往往会出现误动作（单片机程序跑飞）或死机（程序进入死循环）.这也是基于单片机构成的产品自动计数器存在的致命问题。1.3 研究主要成果及发展趋势1.3.1研究主要成果通过查阅相关德文献期刊书籍，对对红外线德一些研究成果如下： 在作者王送德，朱小龙的对射式红外线计数器的设计文章中把红外线发射、接收模块作计数传感器代替了传统的光电传感器、红外线传感器。经作者实际应用验证，该方法在数据采集这方面它的抗干扰能力强，且在该设计中还使用了加密、解
13、码技术，故工作稳定，计数准确，但是该实验是采用对射式的，所以发射管和接受管的方向一定要对正，这在现实中可能会造成不必要的麻烦1。 在作者谢洪的用单片机控制红外编码探测障碍物文章中采用由单片机控制发射一定意义的红外编码脉冲串，同时，单片机接收该脉冲串。如果接受到的信号和发射的信号基本一致，才判断为有障碍物的存在。经作者实际应用验证，这种方法能够较强的降低虚警率，具有较强的抗干扰性。作者在该文章中提到了3种编码的方案：（1）发送较短的编码串(1016位)，判断时间约610 ms。在接收过程中，不能有一位的误码，否则被判断为干扰，就要等待再次进行障碍检测。在检测过程中使用这种方案，不能出现干扰。（2
14、）当大于16位的编码串被发送时(1632位)，有约1020 ms的判断时间。对接收“o”和“1”的编码误码统计，想要有效提高抗干扰能力，其中可以根据应用场合的需要，存在12位“o”的误码和13位“1”的误码。（3）发送大于32位编码串，判断时间20 ms。根据实际情况来分析接收的编码，以判断障碍的存在。且这三种方案都在该实验中得到验证4。在作者王松德，梁会琴，王丹的红外线计数器的设计与制作文章中采用一体化红外线传感器TX05D，由于TX05D使用了调制技术和采用带补偿的抗干扰器件，在一定程度上解决了抗干扰问题，使白天黑夜的灵敏度基本保持一致。使用十进制计数在计数部分。实现高亮度数字显示可通过7
15、段译码器二合一集成电路CD4033直接驱动LED数码管。要确保电路工作更稳定、使用更安全可在电源部分使用变压器降压集成稳压器稳压。该设计电路和控制方案简洁明了，容易实现，具有应用推广价值2。在作者戴培山，冯成德，刘栋的基于keil+c51的红外遥控器解码设计文章中采用HS9012芯片，它是一块用于红外遥控系统中的专用集成发射电路，功耗低，外围元件少。该发射电路的发射码通过脉冲位相调制方式(PPM)进行编码，特点是效率高，抗干扰性能好。HS9012的振荡频率为fesc=455kH，高电平脉冲的宽度Tm=256lose=056ms。根据计时/计数器T0的数值来判断脉冲的间隔，进而判断一位二进制遥控
16、码是“0”，“1，还是“引导码”或是干扰码。这样用两个中断可以提高解码效率，节省解码时间。该设计接受装置简单明了，设计的keil c51程序通用性好，编写效率高，可以方便的移植到其它微控制器上，可靠性好，不受其他遥控器码的干扰6。在作者王礼广、胡解生、熊东平、肖秀如的基于RS一485的静脉注射网络监控系统的设计与实验文章中采用RS一485收发器，该收发器采用平衡驱动和差分接收，具有抑制共模干扰的能力，RS一485接受器灵敏度可以达到4-200 mV，在100 kbits速率下电缆长度可以达到l 200 m，如果通信距离缩短，最大速率可达10 Mbits。该系统性能稳定、安全可靠、操控直观方便8
17、。1.3.2发展趋势电子计数器到目前为止已有30多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展计数范围，再加上提高计数精度、稳定度等，这些也是人们衡量电子技术器的技术水平，决定电子计数器价格高低的主要依据，目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代化技术可以轻松地将电子计数器的计数上限扩展到无限大。随着单片微型计算机迅速发展，基于单片机技术开发的计数设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进生产技术水平的提高。企业迫切需要大量熟练掌握单片机技术并能开发、应用和维护管理这些智能化产品的高级工程技术人才，单片机以体积小、功能强、可靠性高、性能价格比高等特点。已经实现或部分实现，但要真正
18、完美的实现这些目标，对于设计者来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。红外线电子计数器是一种多功能的电子测量仪器。它利用红外线发射器发射红外线，接收器接收由物体阻挡或直射的红外线，把接受到的红外线信号转换为电脉冲，并由放大电路进行多级放大，通过计数芯片分析，计算出遮拦的次数，再由数码译码器翻译，通过动态数字显示方式显示被测物体遮挡的次数从而进行计数。随着红外技术的提高，在军事、医学等多种领域得到应用，在军事上可以用来防止敌人的侵入，在医学上可以查看病人的病情等。红外线电子计数器作为工业生产流水线上的重要组成部分，对任何一个大型乃至中、小型企业都是不可或缺的。它能够快速准确的统计产
19、品的数量提高生产的效率，节约大量的人力资源，提高厂家的竞争力。并且随着红外计数器的不断改进，抗干扰能力增强，可以在许多恶劣的地方代替科研人员进行科学工作。第 2 章 红外自动计数器总体设计2.1系统总体方案设计 方案一电源监测、单片机保护专用芯片X25045P专用检测芯片MCS-51控制单元AT89C2051LED显示驱动芯片PS7219LED显示掉电数据保护芯片HT7044A电源供电电路W7805 图2.1 红外线计数器硬件框图原理阐述：专业检测芯片形成计数脉冲后送给控制单元AT89C2051单片机。通过对它片内计数、显示编程。PS7219是专用LED显示驱动芯片可以同时驱动8个7段数码管。
20、 X2504P是一块有电源电压监控、EEPROM 和看门狗定时器电路三种功能于一体的芯片,它保证了在电源接通、关断、瞬间电源电压不稳时,不会造成系统死机、数据误写或误动作,大大提高了系统的可靠性和抗干扰能力.HT7044A能够保证系统突然掉电后保护数据。方案二红外发射、接收电路LM393MCS-51控制计数显示STC89C51显示驱动LED显示电源供电电路 DC电源图2.2 红外线计数器硬件框图原理阐述：红外发射、接收电路（以LM393为核心）构成红外检测单元以及形成计数脉冲、经过STC89C51对其片内计数、显示编程、最后通过显示驱动芯片连接上LED显示器就完成了最后的计数显示。 方案三红外
21、发射电路NE555红外接收电路LM567计数显示专用芯片CL102电源供电电路W7805图2.3 红外线计数器硬件框图原理阐述：红外发射接收电路（以LM393为核心）和红外接收电路（由LM567为核心）构成红外检测单元以及形成计数脉冲、经过CL102对其片内计数、显示编程、并完成最后的计数显示。方案三使用的四合一芯片CL102，是集译码、驱动、锁存、显示一体。以上三个方案各有着自己的优缺点：方案一既可完美的实现产品自动计数功能且能让系统处于异常状态和抗干扰时通过外围专用芯片得到非常好的解决。 外围电路架设相对简单、在市场上属于高端自动计数产品.同时它也暴露出了一个重大问题：由于成本太贵的原因此
22、类产品并没有得到普及.如果用此方案进行设计只需要了解各专用芯片的引脚功能以及外围连接方法就可以实现自动计数。虽然这个方案是最完美的一个方案也只有舍弃。方案三是一个简易的产品自动计数器，价格低廉、计数精确。但在系统处于异常状态时工作十分不稳定、也是属于现在产品自动计数市场上的淘汰产品。仅用于在计数要求不高的场合中.这个方案太过于简单故不选用。方案二便是这次毕业设计选用的方案。之所以选用主要是这个方案电路架设简单且能达到精确、稳定的自动计数.但也有一个致命的缺点，即整个系统的抗干扰能力较弱、系统掉电后不能保存数据、在系统处于异常状态时容易出现误动作。这也是此设计着重解决的问题。本系统是以单片机为核
23、心，以来控制整个红外线计数器系统的运行，其中包括精确的计数，数字的显示显示。系统模块如图所示：红外发射接收电路MCS-51控制技术显示LED显示电源供电电路图2.4 红外线计数器硬件框图原理：电路的指导思想是利用无人或物遮挡时红外发光管发射出红外线，红外接收管接收此红外线，通过放大、整流使其形成低电平信号；如果红外光被人或物挡住时，红外信号没有被接收管接收到，放大器将输出高电平信号，这个便是外部计数脉冲信号。同时将这个电平信号送入STC89C51单片机进行控制计数，这个计数脉冲信号送入STC89C51单片机中进行计数控制，在经过扩展、显示驱动完成最后的显示过程, 得到要统计的人或物的数量。2.
24、2 主控芯片简介2.2.1 单片机的发展及趋势在计算机应用控制领域上，如工业控制、汽车、家电等很多控制场合，对控制系统的要求都比较苛刻。例如需要智能高、体积小、成本低、功耗低、抗干扰能力强和可靠性高。不仅传统电气设备无能为力，一般应用性PC机也不能胜任。在这个背景下，单片机的设想才逐渐成型。单片机就是将计算机的几个基本组成部分集成在单一的芯片上，体积相对较小，很好地满足了对控制系统体积的要求。自从1975年美国德克萨斯公司开发生产出第一台单片机TMS-1000以来，单片机经历了4位8位16位32位的发展过程。最有代表性的Intel公司先后推出了三个系列：MCS-48系列8位单片机、MCS-51
25、系列高档8位单片机、MCS-96/98系列16位单片机。很多控制场合并不需要单片机去完成复杂的数学计算，因此单片机在生产工艺上进行了简化，降低了制造成本。同时采用大批量生产，成本进一步降低。从目前市场上来看，其价格一般都在几元到几十元之间。未来单片机技术的发展趋势将以8位单片机主流，并大力发展专用单片机。很多单片机生产厂家充分考虑到用户的需求，将一些常用的功能部件，如ADC（模/数转换器）、DAC（数/模转换器）、PWN（脉冲产生器）以及LCD（液晶）驱动器等集成到芯片内部、尽量做到单片化；同时，用户还可以提出要求，由厂家为其量身定做（SoC设计）或自主设计。另外，随着科技发展，程序存储器的容
26、量将进一步扩大。当存储空间足够大时，可嵌入一些软件（如平台软件、虚拟外设软件、系统诊断管理软件等）以提高系统开发效率。2.2.2 51系列单片机的主要特点51系列单片机生产厂家非常多，型号也非常丰富。但总的来说，51系列的单片机开发平台都可以用Keil，编程软件都可以用A51和C51。所不同的是，不同厂家和型号的产品，在外设和下载方式上不同。比如Atmel公司的89C51和89S51，89S51兼容89C51，不同的是89C51可以用ISP下载方式，而89C51不能。51系列单片机的特点有以下几个方面：体积小、集成度高、有很高的可靠性；有着较强的控制功能；低功耗、低电压，便于生产便携式产品；外
27、部总线增加了I2C、SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构；单片机的系统配置、系统扩展较典型且规范，构成各种规模的应用系统都较为容易。寄存器A/B/C/D控制字格式如表2.1所示： 表2.1 寄存器A/B/C/D控制字格式寄存器BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0寄存器AUIPDV2DV1DV0RS3RS2RS1RS0寄存器BSETPIEAIEUIESQWFDM24/12DSE寄存器CIRQFPFAFUF0000寄存器DVRT0000000DS12887有128个RAM 单元。其中4 个单元用作控制寄存器，10个单元用作存放时钟字节，114 字节为通用R
28、AM。其主要寄存器如下：DS12887内部寄存器A：UIP=l：更新已到，不能读/写DSl2887；UIP=0：更新末到，能读/写DS12887。DV2、DV1、DV0应设置为010，表示打开晶振，允许计时。RS3、RS2、RS1、RS0为方波频率选择位，产生方波周期中断。DS12887内部寄存器B：SET=0：时间更新正常进行，每秒计数1次；SET=1：禁止更新，程序可初始化时间和日历。PIE=l：允许周期中断；PIE=0：禁止周期中断。AIE=1：允许报警中断；AIE=0：禁止报警中断。UIE=1：允许更新结束中断；UIE=0：禁止更新结束中断。SQWE 为方波允许位。SQWE=1：将RS
29、3、RS2、RS1、RS0选定的方波输出。DM=1：BCD码；DM=0：二进制。该位不受复位信号影响。24/12：1 表示24小时制；0 表示12小时制。DSE为夏时制允许位。DSE=l：采用夏时制；DSE=0：不采用夏时制。DS12887内部寄存器C：IRQF为中断申请标志。PF为方波周期中断标志。PF=1：方波周期结束，申请中断。AF为闹铃中断标志。AF=1：当前时间与闹铃时间匹配时即刻申请中断。UF为更新周期结束中断标志。UF=1：更新周期结束时申请中断。DS12887内部寄存器D：VRT为内部锂电池状态。VRT=1：锂电池正常；VRT=0：锂电池耗尽11。第 3 章 红外自动计数器的硬
30、件设计3.1单片机最小系统的设计3.1.1单片机最小系统电路单片机最小系统，是指在保证可以工作的前提下用最少的元件组成的单片机系统。对51系列的单片机来说，单片机、晶振电路、复位电路一般来说是构成最小系统的要素。STC89C51单片机的最小系统的电路如图3.1所示：图3.1 单片机最小系统图51单片机的最小系统由单片机、晶振电路、复位电路和P0的上拉电阻组成。其介绍如下：（1）给单片机提供工作信号脉冲的是晶振电路，这个脉冲可以理解为单片机的工作速度。比如单片机工作速度为12M时，晶振就是12M。当然，单片机的工作频率是要在一定范围中的，不能太大，工作频率太大的话就会不稳定。在单片机的脚XTAL
31、1和脚XTAL2与晶振构成的振荡电路中会有谐波产生(也就是不希望存在的其他频率的波)，虽然这个波不会对电路有太大影响，但会导致时钟振荡器降低一定程度的稳定性。为了增大电路的稳定性，ATMEL公司建议把两个10pf-50pf的瓷片电容接入晶振的两引脚处并且接地，以实现削减谐波对电路稳定性的影响，所以晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的，没有什么计算公式。在图3.1中采用单片机内部振荡方式。此时，只要接上两个电容和一个晶振即可。（2）C1和R4构成了复位电路。刚开始上电时时，C1瞬间相当于短路，C1两端保持0V电压，VCC的电源电压就都加在了R4上，因此在单片机9脚RST上变成了高电平，
32、此后C1上逐渐充电，即在C1上出现电压，R4上的电压开始下降，最后单片机9脚RST上变成了低电平。在此过程中只要满足单片机9脚RST上的高电平持续24个振荡周期即可使单片机复位。3.2 红外线检测部分3.2.1 LM393双电压比较器主要特点（1）拥有较宽的工作电源电压范围，在单电源和双电源状况下均可工作，单电源：236V，双电源:118V；（2）电流消耗小，Icc=0.8mA；（3）失调电压的输入小，VIO=2mV；（4）拥有较宽的共模输入电压范围，Vcc=0Vcc-1.5V；（5）输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；（6）可以把开路集电极连接“或”门以进行输出；3.2.2 LM
33、393引脚图及功能说明采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）图3.2LM393内部结构图表3.1LM393引脚功能排列表：引出端序号功能符号引出端序号功能符号1 输出端1 OUT1 5 正向输入端2 1N+(2) 2 反向输入端1 1N-(1) 6 1N-(2) 3 正向输入端1 1N+(1) 7 输出端2 OUT2 4 地GND 8 电源VCC 表3.2LM393主要参数表：参数名称符号数值单位电源电压VCC 18 或36 V VID 36 V 共模输入电压VI -0.3VCC V 功耗Pd 570 mW 工作环境温度Topr 0 to +70 贮存温度
34、Tstg -65 to 150 表3.3电特性（除非特别说明，VCC=5.0V， Tamb=25）参数名称符号测试条件最小典型最大单位输入失调电压VIO VCM=0 to VCC-1.5 VO(P)=1.4V, Rs=0 -1.0 5.0 mV 输入失调电流IIO -5 50 nA 输入偏置电流Ib-65 250 nA 共模输入电压VIC -0 -VCC-1.5 V 静态电流ICCQ RL=-0.6 1.0 mA RL=,Vcc=30V-0.8 2.5 mA 电压增益AV VCC=15V, RL15k-200 -V/mV 灌电流lsink Vi(-)1V, Vi(+)=0V, Vo(p)1.5
35、V 6 16 -mA 输出漏电流IOLE Vi(-)=0V, Vi(+)=1V, VO=5V-0.1 -nA 应用说明:LM393是宽频带，高增益的器件，大多数比较器和它一样，如果有耦合被输出端到输入端上的寄生电容产生，则振荡很容易产生。只有在比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，这种现象才会产生。把旁路滤波加在电源上并不能将这个问题解决。标准PC板的设计有助于减小输入输出寄生电容的耦合。要减小反馈信号，需减小输入电阻至小于10K。而且要增加甚至很小的正反馈量(滞回1.010mV)能导致快速转换，使得由于寄生电容引起的振荡不可能产生。除非利用滞后，不然在引脚上加上电阻并直接插入IC将导致输入输
36、出在很短的转换周期内振荡，如果以脉冲波形作为输入信号，则滞回将不需要，但前提是上升时间和下降时间相当快。比较器的所有没有用的引脚必须接地。 LM393偏置网络保证了电源电压范围 2.030V与其静态电流是无关的。旁路电容不需要给电源加。大于Vcc的差分输入电压并不会损坏器件。必须保证输入电压向负端超过-0.3V被保护部分阻止。集电极开路，发射极接地的NPN输出晶体管作为LM393的输出部分，可以用多集电极输出提供或OR ing功能。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上， Vcc端电压值并不能限制它。一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用)被此输出充当，可能得到的驱
37、动和器件的值把输出部分的陷电流限制。当极限电流(16mA)被达到时，输出电压将很快上升而且输出晶体管将退出。输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的SAT限制。当负载电流很小时，输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出电位在零电平。3.2.3红外线发射、接收电路主要由LM393组成的红外发射、接收电路构成这个部分。该部分基本原理为红外发射二级管发射红外线,通过检测红外线是否被人或者物体遮挡,然后由红外线接收三极管把模拟信号整流后发送给LM393进行比较并输出计数脉冲以便单片机进行计数控制。图3.3 红外线发射、接收电路如图3.3所示，以双电压比较器LM393为红外线发射、接收电路的核心
38、。红外线检测部分采用一对红外发送接收管完成，设置负输入基准电压为3.5V，电路正常工作时，当无障碍物遮挡，红外接收管有红外线照射，这时，形成光电流，由此产生的光电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于倍的信号电流。LM393的输入电压将低于基准电压，故这时双电压比较器LM393输出低电平；当在红外发射接收管间有一不透光的障碍物时，红外接收管无红外线照射，这时LM393的输入电压等于基准电压，故这时双电压比较器LM393输出高电平。3.3计数显示电路计数显示部分由单片机STC89C51控制完成。基本原理为当红外检测部分检测到有产品经过时，红外接收电路LM393芯片的1脚输出口
39、将产生一个高电平信号，这个信号将供给单片机进行计数控制；显示部分是通8位LED数码显示管显示。计数控制部分是将计数脉冲送入单片机STC89C51两个中断入口的INT0入口，经过单片机内部对这个中断信号进行计数编程构成。STC89C51与MCS-51指令系统完全兼容。图3.4 LED数码管显示模块3.3.1 LED数码管使用条件使用LED数码管的条件：a、限流电阻需加在各段及小数点上b、使用电压：段和小数点均根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流80mA（每段10mA）；动态：平均电流4-5mA 峰值电流100mA4位数码管引脚图数码管使用注意事项说明：（1）数码管表面不要用手触摸，不要用手
40、去弄引角；（2）焊接温度：260度；焊接时间：5s（3）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。3.3.2 七段数码管引脚介绍这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如图3.6所示。图中的8个LED分别与图中的ADP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字。图3.6七段数码管引脚图那么，实际的数码管的引脚是怎样排列的呢？对于单个数码管来说，从它的正面看进去，
41、左下角那个脚为1脚，以逆时针方向依次为110脚，左上角那个脚便是10脚了，图3.6中的数字分别与这10个管脚一一对应。注意，3脚和8脚是连通的，这两个都是公共脚。还有一种比较常用的是四位数码管，内部的4个数码管共用adp这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有4个数码管，所以它有4个公共端，加上adp，共有12个引脚，下面便是一个共阴的四位数码管的内部结构图（共阳的与之相反）。引脚排列依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，以逆时针方向依次为112脚，下图中的数字与之一一对应。图3.7共阴的四位数码管的内部结构图第 4 章 红外自动计数器的软件设计STC89C51RC单片机可以通过C语言和
42、汇编语言实现编程。汇编语言要做到机器指令全部对应，所以在单片机里运行起来效率较高的是用汇编语言编写的程序，而且对于红外计数器数据的读写上，所用到的语句比较简单易懂。而C语言程序有着较高的可读性，所以理解上更容易。本次设计使用C语言编程。4.1 Keil C51开发系统Keil C51是美国Keil Software公司（ARM公司之一）出品的51系列兼容单片机的C语言软件开发系统。Keil提供了一个包括C编译器、连接器、宏汇编、库管理和具有强大功能的仿真调试器等在内的一整套开发方案，这些部分通过一个集成开发环境（uVision）组合在一起。Keil C51支持8051微控制器体系结构的Keil
43、开发工具，适合每个阶段的开发人员，不管是专业应用工程师，还是刚学习嵌入式软件的学生。Keil Vision调试器准确地模拟8051设备的片上外围设备(IC、CAN、UART、SPI、中断、I/O端口、A/D转换器、D/A转换器和PWM模块)。模拟帮助你了解硬件配置，避免在安装问题上浪费时间。此外，使用模拟器你可以在没有目标设备的情况下编写和测试应用程序。图4.1 Keil 编译界面4.2系统软件设计流程图开始初始化计数显示主程序先是开始，然后赋初值，本设计采用的是动态显示，所以在赋玩初值后显示程序不断被调用。图4.2主程序流程图4.3 程序#include #define uchar unsi
44、gned char#define uint unsigned intuchar duan10=0xc0,0Xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /所需的段的位码/uchar wei4=0XEf,0XDf,0XBf,0X7f; /位的控制端(板)uchar wei4=0X80,0X40,0X20,0X10; /位的控制端(仿真)uint z,x,c,v, date;/定义数据类型uint dispcount=0;/*延时函数*/void delay(uchar t) uchar i,j; for(i=0;i0;j-); ; /* 数码管动态扫描*