【正文】 （ISP）Flash閃速存儲(chǔ)器還有就是為了提高對(duì)人流進(jìn)出情況的判斷速度，單片機(jī)的執(zhí)行速度要盡可能的快。 控制單元設(shè)計(jì) 控制單元是整個(gè)顯示系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)中采用51系列單片機(jī)為核心器件，用來(lái)和上位機(jī)通信發(fā)送人員進(jìn)出信息和處理上位機(jī)發(fā)送的控制指令。（3）譯碼電路的高低電平的區(qū)分能力以及譯碼的輸入輸出頻率必須滿(mǎn)足單片機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電路的要求。根據(jù)硬件的功能結(jié)構(gòu)圖選取合適器件，器件不但要求能實(shí)現(xiàn)所要求的功能還要能兼容至整個(gè)系統(tǒng)之中。將人的進(jìn)出信號(hào)傳給單片機(jī)。經(jīng)過(guò)查閱資料了解到，VB是Visual Basic的簡(jiǎn)寫(xiě)，是可視化的編程語(yǔ)言，是一種簡(jiǎn)單、高效地開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的工具，可用于開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下的各類(lèi)應(yīng)用程序，且簡(jiǎn)單易學(xué)、效率高。其中系統(tǒng)采用現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍的PC機(jī)作為上位機(jī)，這樣對(duì)該顯示系統(tǒng)的硬件要求便降低了，增加了系統(tǒng)的通用性。C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序并不能被單片機(jī)直接執(zhí)行還需要編譯為單片機(jī)可執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言。與匯編相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對(duì)51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有初步了解；寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類(lèi)型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理；程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。其具有執(zhí)行速度快，占內(nèi)存空間少等優(yōu)點(diǎn)，但在編寫(xiě)復(fù)雜程序時(shí)具有明顯的局限性，匯編語(yǔ)言依賴(lài)于具體的機(jī)型，不能通用，也不能在不同機(jī)型之間移植[8]。最后還要選擇一款與所選單片機(jī)的下載器或下載軟件來(lái)把編寫(xiě)的程序下載到單片機(jī)中執(zhí)行。 軟件總體方案軟件的設(shè)計(jì)除了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)功能外還必須要滿(mǎn)足易讀寫(xiě)，方便下載和編譯。第一種精度更高，常用于復(fù)雜信息的傳輸，但由于本設(shè)計(jì)只需判斷有無(wú)人通過(guò)這兩種狀態(tài)，選用第二種也可以滿(mǎn)足要求，且更加簡(jiǎn)單、方便。通用的通用異步接收/發(fā)送器，簡(jiǎn)稱(chēng)UART（Universal Asynchromous Receeiver/Trabsnitter）是完成這一功能的硬件電路。因此，當(dāng)計(jì)算機(jī)向外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)再發(fā)送。（1）并行通信并行通信時(shí)數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳送，可以字或字節(jié)為單位并行進(jìn)行。這里采用的是ULN2803八路NPN達(dá)林頓。常用的串并轉(zhuǎn)換芯片有74HC154（416線譯碼器）、74LS164（8位串并轉(zhuǎn)換器）、74HC595等。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可?，F(xiàn)在市場(chǎng)上常用的單片機(jī)主要有MCS5AVR、ARM、PIC等。且51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時(shí)，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時(shí)，各I/O口均置高電平）。單片機(jī)的技術(shù)門(mén)檻較低開(kāi)發(fā)成本也較低且技術(shù)相對(duì)成熟。 硬件總體方案設(shè)計(jì)為了有效、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的內(nèi)容，本設(shè)計(jì)的硬件分為了以AT89S52為控制核心的下位機(jī)和以PC為主體的上位機(jī)兩大部分。同時(shí)單片機(jī)將通過(guò)通信電路將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)，使上位機(jī)對(duì)人員進(jìn)出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄和統(tǒng)計(jì)。 總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)能在公共場(chǎng)所入口處進(jìn)行準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)數(shù)，并能實(shí)時(shí)顯示和記錄相關(guān)信息的功能，決定使用C語(yǔ)言對(duì)AT89S52單片機(jī)進(jìn)行編程，并通過(guò)紅外對(duì)射的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出人流量的統(tǒng)計(jì)，將得到的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示并發(fā)送給由Vb編寫(xiě)的上位機(jī)程序進(jìn)行處理和記錄。其具體如下：：下位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)顯示人的進(jìn)出情況，上位機(jī)對(duì)人流量的顯示應(yīng)與下位機(jī)同步。需要在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)的功能有顯示人流量信息，與下位機(jī)的通信，并能控制下位機(jī)數(shù)碼管的顯示。本次設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的任務(wù)有：，所以對(duì)于所使用的AT89S52單片機(jī)需要十分熟練。本次設(shè)計(jì)選用紅外對(duì)射傳感器為單片機(jī)的外圍電路，單片機(jī)為控制單元，且本設(shè)計(jì)按要求為實(shí)驗(yàn)室級(jí)別，達(dá)到功能即可，不需考慮這些問(wèn)題。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)比專(zhuān)用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。因此在科技發(fā)展的今天，我們需要一種能在公共場(chǎng)所入口處進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，對(duì)公共場(chǎng)所入口處的人流進(jìn)行實(shí)時(shí)的、有效的、精確的監(jiān)控的系統(tǒng)。 背景及意義隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)人的收入水平越來(lái)越高，我國(guó)人民對(duì)精神物質(zhì)文化需求越來(lái)越高。家用電器也廣泛采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備和白色家電等。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家肩上。如下介紹：早期階段：SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Microcontrollers）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。從這一角度來(lái)看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。當(dāng)前趨勢(shì)：SoC嵌入式系統(tǒng)(System on Chip）式的獨(dú)立發(fā)展之路。單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。大多數(shù)國(guó)人會(huì)選擇在節(jié)假日舉家出游，同時(shí)人們對(duì)博物館，圖書(shū)館和球場(chǎng)等一些公共場(chǎng)所的使用也越來(lái)越頻繁。利用單片機(jī)做紅外線電子計(jì)數(shù)器能夠在公共場(chǎng)所入口處進(jìn)行準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)數(shù)，對(duì)公共場(chǎng)所入口處的人流進(jìn)行實(shí)時(shí)的、有效的、精確的監(jiān)控的系統(tǒng)，包括控制器硬件實(shí)物和上位機(jī)軟件[1]。如今的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器大多采用非接觸式的計(jì)數(shù)觸發(fā)方式。第二章系統(tǒng)總體方案及硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容該畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：基于AT89S52單片機(jī)，使用C語(yǔ)言編程，設(shè)計(jì)制作一個(gè)放置在公共場(chǎng)所入口的紅外計(jì)數(shù)器，通過(guò)紅外對(duì)射的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)館博物館等公共場(chǎng)所進(jìn)出人流量的統(tǒng)計(jì)，并可以將統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，且可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)實(shí)時(shí)串口通信，上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)人員進(jìn)出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄和統(tǒng)計(jì)。其中包括了數(shù)碼管顯示模塊，串口通信模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊包括了對(duì)紅外對(duì)射傳感器收發(fā)情況的處理。硬件部分是軟件運(yùn)行以及功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。：本設(shè)計(jì)為99，但可擴(kuò)充。具體的實(shí)施方案為利用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線，紅外接收二極管接收此紅外線，此時(shí)紅外對(duì)射收發(fā)電路會(huì)給單片機(jī)的特定IO口一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的高電平信號(hào)[2]。上位機(jī)亦可通過(guò)通信電路向下位機(jī)傳輸指令。其中下位機(jī)為本設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)的主要部分，具體可分為控制單元，譯碼電路，驅(qū)動(dòng)電路，通信系統(tǒng)電路，紅外對(duì)射收發(fā)器和顯示電路六個(gè)部分。現(xiàn)在市場(chǎng)上常用的單片機(jī)主要有MCS5AVR、ARM、PIC等。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可。其中應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)首推Intel的51系列，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史“悠久”，有先入為主的優(yōu)勢(shì)。所以在控制部分方案的選擇中選定51系列單片機(jī)作為控制部分的核心器件[4]。本次設(shè)計(jì)采用的是兩個(gè)74HC595級(jí)聯(lián)進(jìn)行譯碼，只需3個(gè)IO口就可完成顯示數(shù)碼管的輸出。通信系統(tǒng)電路：通信部分要滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)要求就是穩(wěn)定、快速、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。并行通信速度快，但用的通信線多、成本高，故不宜進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。反之，又必須將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中。在單片機(jī)芯片中，UART已經(jīng)集成在其中，作為其組成部分，構(gòu)成一個(gè)串行口[6]。因此選用紅外收發(fā)二極管。設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，軟件系統(tǒng)按功能可以分為主程序，顯示子程序（數(shù)碼管與報(bào)警燈的顯示），數(shù)據(jù)處理程序，通信程序三個(gè)主要部分組成?，F(xiàn)在主要運(yùn)用的單片機(jī)編程語(yǔ)言為匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。C語(yǔ)言是一種源于編寫(xiě)UNIX操作系統(tǒng)的語(yǔ)言，它是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，可產(chǎn)生壓縮代碼。這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性；編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率；提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；已編好程序可容易的植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖愕哪K化編程技術(shù)。因此在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，編譯器必不可少。上位機(jī)的作用是存儲(chǔ)并處理顯示內(nèi)容。所以最終選擇了vb語(yǔ)言編輯上位機(jī)程序。單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，由數(shù)碼管顯示出人進(jìn)出的情況并通過(guò)I/O口將數(shù)據(jù)串行輸出，再由上位pc機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更系統(tǒng)的處理存儲(chǔ)。通過(guò)查閱資料和對(duì)比最終的硬件原理圖見(jiàn)附錄。（4）單片機(jī)要能接收上位機(jī)的指令和顯示內(nèi)容且能夠處理后控制數(shù)碼管的顯示，并且端口驅(qū)動(dòng)能力要足以驅(qū)動(dòng)譯碼電路。并且直接輸出數(shù)據(jù)通過(guò)譯碼電路控制數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)的人員狀態(tài)和報(bào)警信息。根據(jù)這兩點(diǎn)要求，選擇美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52為控制單元的主控芯片AT89S52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。－3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器在該系統(tǒng)中，P1各口主要用作數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)的控制輸出和下位機(jī)程序的燒錄入口?？刂齐娐穲D如圖23所示：圖23 控制部分電路圖，、TXD。段選譯碼和位選譯碼所用器件為兩片級(jí)聯(lián)74HC595。鎖存之后就是并行的輸出。單片機(jī)本身的驅(qū)動(dòng)能力是有限的，而且讓單片機(jī)過(guò)多的驅(qū)動(dòng)其他元器件對(duì)于單片機(jī)本身也是一種損耗，會(huì)影響其壽命。所有器件具有集電極開(kāi)路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。標(biāo)準(zhǔn)SPI接口是以主從方式工作的,這種模式通常有一個(gè)主器件和一個(gè)或多個(gè)從器件,其接口包括以下四種信號(hào)：（1）MOSI – 主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入（2）MISO – 主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出（3）SCLK – 時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生（4）/SS – 從器件使能信號(hào),由主器件控制大部分AVR MCU的ISP數(shù)據(jù)端口亦為 SCK、MOSI、MISO引腳（如Attiny13/24/2313，Atmega48/88/168，Atmega16/32/162，Atmega8515/8535等），如表23所示：表23 端口比較ISP下載器端口AVR端口MISOMISOVCCVCCSCKSCKMOSIMOSIRESETRESETGNDGND下圖是標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口排列：圖29 標(biāo)準(zhǔn)SPI接口，即可實(shí)現(xiàn)ISP接口燒寫(xiě)程序的功能。在通用的電平轉(zhuǎn)換芯片中，MAX232系列的芯片以集成度高，單＋5V電源工作，即可完成RS232C與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換而成為常用芯片。當(dāng)有人通過(guò)時(shí)，紅外光線被阻斷，接收二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無(wú)紅暴，（采用940～950nm波長(zhǎng)紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見(jiàn)紅光）而延長(zhǎng)使用壽命。紅外接收二極管又叫紅外光敏二極管，能很好地接收紅外發(fā)光二極管發(fā)射的波長(zhǎng)為940nm的紅外光信號(hào)，而對(duì)于其他波長(zhǎng)的光線則不能接收。當(dāng)有光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)O這些載流子的數(shù)目，對(duì)于多數(shù)載流子影響不大，但對(duì)P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來(lái)說(shuō)，則會(huì)使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。三個(gè)數(shù)碼管分別顯示進(jìn)入人次，離開(kāi)人次和停留人數(shù)。本設(shè)計(jì)采用掃描的方式，由第一個(gè)595控制段選信號(hào)，輸出字形，第二個(gè)595控制位選信號(hào)，不停的使6個(gè)數(shù)碼管依次循環(huán)點(diǎn)亮，顯示我們需要的數(shù)據(jù)。當(dāng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后，對(duì)整個(gè)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)等。在程序編碼中必定要制定統(tǒng)一、符合標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)規(guī)范。本設(shè)計(jì)的軟硬件聯(lián)合測(cè)試分為兩步，首先在proteus里進(jìn)行仿真，若仿真成功，證明此方案可行。由于個(gè)人電腦在國(guó)內(nèi)已經(jīng)很普及，所以上位機(jī)選用了個(gè)人電腦。 下位機(jī)程序設(shè)計(jì) 下位機(jī)由單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，顯示模塊以及驅(qū)動(dòng)模塊和紅外模塊共同構(gòu)成，下位機(jī)程序設(shè)計(jì)就是單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管的實(shí)時(shí)控制、紅外傳感器的信號(hào)接收處理，加上能夠與上位機(jī)進(jìn)行串口通信的功能設(shè)計(jì)。 串口通信程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用串行中斷的方式進(jìn)行通信。在編輯中斷程序時(shí)首先是將中斷控制寄存器（IE）初始化。對(duì)應(yīng)位為1時(shí)允許其中斷，對(duì)應(yīng)位為0時(shí)，禁止其中斷。所以初始化時(shí)設(shè)定中斷允許寄存器初值為0X52，指令為 IE=0X52。該寄存器可以進(jìn)行位尋址，即可對(duì)該寄存器的每一位進(jìn)行單獨(dú)操作。在主程序中先進(jìn)行了串行中斷的初始化，初始化內(nèi)容包括了串行工作方式選擇，波特率的設(shè)定，計(jì)數(shù)初值的設(shè)定。第一個(gè)為清零信號(hào)（當(dāng)發(fā)送為0時(shí)表示清零，存在Q變量中）。串口中斷服務(wù)程序程序流程圖如圖32所示：圖32串口中斷服務(wù)程序程序流程圖所有軟件編寫(xiě)完成后都必須經(jīng)過(guò)編譯才能被單片機(jī)識(shí)別使用。TL1=0xf3。 //工作方式為01REN=1。 //接收標(biāo)志位清零 TR0=0。 //接收最大飽和人數(shù)命令 ZDflag=0。LED發(fā)光器件一般常用的有兩類(lèi)：數(shù)碼管和點(diǎn)陣。用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口，該接口用于筆劃段字型代碼。動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有顯示器的8個(gè)筆畫(huà)段ah同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM各自獨(dú)立的受I/O線控制。考慮到需要時(shí)時(shí)更新和顯示進(jìn)入空間人數(shù),離開(kāi)空間人數(shù),空間所留人數(shù)，所以選用了動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮三個(gè)2位8段數(shù)碼管。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：由于共需14位，所以前兩位數(shù)據(jù)為空，緊接著6位位選數(shù)據(jù)，8位段選數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)處理模塊所處理好的數(shù)據(jù)也就是數(shù)碼管顯示緩存數(shù)組disbuff中的元素按照數(shù)碼管編號(hào)依次輸入，即a變量從0到5循環(huán)，使該步驟實(shí)現(xiàn)。 T