【正文】 線發(fā)光二極管均附有透鏡，使其指向性更靈敏。紅外發(fā)光二極管發(fā)出穩(wěn)點(diǎn)持續(xù)的定向紅外光線，照射紅外接收二級(jí)管，此時(shí)紅外接收二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。AT89S52單片機(jī)支持ISP接口燒寫程序，所以在本設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)里加入了ISP接口，其ISP實(shí)現(xiàn)采用標(biāo)準(zhǔn)SPI接口（串行外圍設(shè)備接口SPI（serial peripheral interface）總線技術(shù)）。具體電路如圖24所示：圖24 譯碼電路74HC595 簡(jiǎn)介以及特點(diǎn)簡(jiǎn)述：輸出端的驅(qū)動(dòng)電流限定值：25mA；低輸入電流：1 mA最大8位串行輸入、并行輸出移位寄存器與存儲(chǔ)寄存器工作電壓范圍：為2V到6V 移位寄存器具有直接清除 級(jí)聯(lián)正常使用時(shí)的典型參數(shù)：電源電壓（Vcc）：2～6 V直流輸入/ 輸出電壓：0～Vcc V 輸入上升/ 下降延時(shí)：VCC = V 1000 ns VCC = V 500 nsVCC = V 400 ns74HC595時(shí)序圖和功能表見如下圖25和表22所示：圖25 74HC595時(shí)序圖表22 74HC595功能表 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 為了使數(shù)碼管穩(wěn)定，持續(xù)的點(diǎn)亮，必須要加強(qiáng)單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力。 譯碼電路設(shè)計(jì)譯碼電路的功能是為了解決單片機(jī)I/O端口不足。根據(jù)功能選擇一定的單片機(jī)端口添加外圍的器件，具體電路如圖所示。8KB在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲(chǔ)器 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。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。經(jīng)過查閱資料了解到，VB是Visual Basic的簡(jiǎn)寫，是可視化的編程語言，是一種簡(jiǎn)單、高效地開發(fā)應(yīng)用軟件的工具，可用于開發(fā)Windows環(huán)境下的各類應(yīng)用程序，且簡(jiǎn)單易學(xué)、效率高。C語言編寫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)器語言。其具有執(zhí)行速度快，占內(nèi)存空間少等優(yōu)點(diǎn)，但在編寫復(fù)雜程序時(shí)具有明顯的局限性，匯編語言依賴于具體的機(jī)型，不能通用，也不能在不同機(jī)型之間移植[8]。 軟件總體方案軟件的設(shè)計(jì)除了滿足設(shè)計(jì)功能外還必須要滿足易讀寫，方便下載和編譯。通用的通用異步接收/發(fā)送器，簡(jiǎn)稱UART（Universal Asynchromous Receeiver/Trabsnitter）是完成這一功能的硬件電路。（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。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?，F(xiàn)在市場(chǎng)上常用的單片機(jī)主要有MCS5AVR、ARM、PIC等。單片機(jī)的技術(shù)門檻較低開發(fā)成本也較低且技術(shù)相對(duì)成熟。同時(shí)單片機(jī)將通過通信電路將數(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)。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。本次設(shè)計(jì)軟件開發(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。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。 背景及意義隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國人的收入水平越來越高，我國人民對(duì)精神物質(zhì)文化需求越來越高。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)。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。隨著INTEL i960系列特別是后來的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)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。“創(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。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)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。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]。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，通過紅外對(duì)射的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書館博物館等公共場(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)。硬件部分是軟件運(yùn)行以及功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。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]。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。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可。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]。通信系統(tǒng)電路：通信部分要滿足的設(shè)計(jì)要求就是穩(wěn)定、快速、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。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。因此選用紅外收發(fā)二極管。現(xiàn)在主要運(yùn)用的單片機(jī)編程語言為匯編語言和C語言。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)。上位機(jī)的作用是存儲(chǔ)并處理顯示內(nèi)容。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)。（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。根據(jù)這兩點(diǎn)要求，選擇美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52為控制單元的主控芯片AT89S52是美國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)器控制電路圖如圖23所示：圖23 控制部分電路圖，、TXD。鎖存之后就是并行的輸出。所有器件具有集電極開路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。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。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無紅暴，（采用940～950nm波長紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見紅光）而延長使用壽命。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)載流子來說，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。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)。在程序編碼中必定要制定統(tǒng)一、符合標(biāo)準(zhǔn)的編寫規(guī)范。由于個(gè)人電腦在國內(nèi)已經(jīng)很普及，所以上位機(jī)選用了個(gè)人電腦。 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。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。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。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）。TL1=0xf3。 //接收標(biāo)志位清零 TR0=0。LED發(fā)光器件一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點(diǎn)陣。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?？紤]到需要時(shí)時(shí)更新和顯示進(jìn)入空間人數(shù),離開空間人數(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。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)。 a++。//取數(shù)據(jù)的最低位Data=1。39。}，如果檢測(cè)到k不在等于初值39。此段程序?yàn)椋?switch ( k ) //判斷進(jìn)出，執(zhí)行具體功能 { case 39。: OUT++。 uchar tenPlace = s / 10 % 10。在Visual Basic環(huán)境下，利用事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制、新穎易用的可視化設(shè)計(jì)工具，使用Windows內(nèi)部的廣泛應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）、對(duì)象的鏈接與嵌入（OLE）、開放式數(shù)據(jù)連接（ODBC）等技術(shù)，可以高效、快速地開發(fā)Windows環(huán)境下功能強(qiáng)大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)[8]。從用戶角度來看，這個(gè)控件是由一個(gè)文本輸入控件和一個(gè)下拉菜單組成的。CommandButton控件是vb中最常用的控件之一。16進(jìn)制傳輸數(shù)據(jù) = 關(guān)閉串口 = 0 39。下位機(jī)清零Fwordsend(2) = baohesendBuffer = Fwordsend() = sendBuffer而下位機(jī)向上位機(jī)通信時(shí)只發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。也是上位機(jī)向下位機(jī)通信時(shí)要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。即baoheStr（用于記錄是否飽和的字符串）的值為“無”。 Date amp。 STAYrenStr amp。 amp。 amp。 amp。來改變報(bào)警燈的狀態(tài)。報(bào)警燈判斷 = vbWhiteElse: = vbRedEnd If = 0 39。清除發(fā)送緩沖區(qū)Fwordsend(1) = 1 39。本次設(shè)計(jì)為用戶提供了10分鐘，30分鐘，1小時(shí)，3小時(shí)，6小時(shí)的時(shí)間間隔。5s Case 1 = 1000 XYM = 600 39。其顯示的的內(nèi)容也是用戶用戶使用該設(shè)計(jì)的的目的所在。此段功能為其他功能處理后的最終結(jié)果，所以其核心代碼蘊(yùn)含于整個(gè)程宇之中，在附錄中會(huì)給出完整程序。 proteus仿真Proteus 是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大[10]。在此次仿真中我們按照步驟制作好了原理圖（由于紅外對(duì)射傳感器和點(diǎn)評(píng)開關(guān)在邏輯上的作用是相同的，而且紅外對(duì)射傳感器在此軟件的元件庫中不易找到，所以此處用電平開關(guān)暫且代替。 短路與虛焊檢測(cè)本次設(shè)計(jì)檢測(cè)短路與虛焊選用的是優(yōu)利德UT39A萬用表數(shù)字UT39C高精度數(shù)顯表萬能表UT39B多用表UT39E。5．短路時(shí)會(huì)造成停電事故，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失。這一過程有時(shí)可長達(dá)一、二年。顯示系統(tǒng)中單片機(jī)、譯碼器，鎖存器，驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓均要求為5V所以可同時(shí)直接接入。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠被接收則證明串口通信部分的硬件是正常的。串口程序的設(shè)計(jì)為：設(shè)定波特率位4800，,單片機(jī)接收自起始標(biāo)志位后的1位十六進(jìn)制數(shù)再發(fā)送會(huì)PC機(jī)。串口軟件調(diào)試結(jié)果成功，如圖43所示：圖43 串口調(diào)試圖 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 經(jīng)過硬件調(diào)試和。PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送的內(nèi)容為0a。串口硬件調(diào)試圖42如下：圖42 串口硬件調(diào)試圖 軟件系統(tǒng)調(diào)試 由于已經(jīng)進(jìn)行了硬件調(diào)試，所以軟件調(diào)試主要是軟件編譯和將各功能塊程序分別寫入以驗(yàn)證其功能的可實(shí)現(xiàn)性。經(jīng)過觀察，沒有這些現(xiàn)象出現(xiàn)。所以，虛焊是電路可靠性的一大隱患，必須嚴(yán)格避免。短路檢測(cè)方法：檢測(cè)工具為萬用表，使用萬用表的短路報(bào)警功能，逐個(gè)測(cè)試相臨的兩個(gè)焊點(diǎn)檢測(cè)是否短路。例如作為主要?jiǎng)恿υO(shè)備的異步電動(dòng)機(jī)，其電磁轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比。2. 再一種情況是，電阻A（或用電器）在接入電路時(shí)，與其并聯(lián)的有一導(dǎo)線，但這時(shí)還有其它電阻與其串聯(lián)，所以此時(shí)電源沒有被短路，但當(dāng)電路閉合時(shí)，電流并不經(jīng)過電阻A，所以我們說該電阻被導(dǎo)線短路。D1燈亮?xí)r表示余留人數(shù)超出了限度。由于我們此次設(shè)計(jì)pcb的設(shè)計(jì)選用了更為常用的altium designer軟件。我們常使用ISIS仿真軟件進(jìn)行仿真、分析各種模擬器件和集成電路。仿真成功后，可完成實(shí)物。飽和警報(bào)為用戶標(biāo)識(shí)著人數(shù)是否飽和的狀態(tài)，所以引用了shape控件，將其制為圓形。30m Case 3 = 1000 XYM = 3600 39。引用的兩個(gè)時(shí)鐘控件Timer1. Timer2，其中Timer1用來顯示當(dāng)前時(shí)間，在功能上把Timer2當(dāng)成計(jì)數(shù)器，每隔1000毫秒為一個(gè)周期。當(dāng)用戶需要將列表記錄的人流量存儲(chǔ)轉(zhuǎn)移時(shí)，點(diǎn)擊列表保存功能可以直接將列表中的人流量信息寫入text文件中，生成在根目錄下。當(dāng)用戶單擊此控件時(shí)，會(huì)觸發(fā)clink事件。與下位機(jī)實(shí)時(shí)同步標(biāo)準(zhǔn)。寫入表格 = amp。 amp。 amp。 baoheStr39。 Time amp。當(dāng)存儲(chǔ)余留人數(shù)的變量STAYren大于或等于飽和人數(shù)變量baohe時(shí)，圖書館人數(shù)達(dá)到飽和，baoheStr的值為“有”；當(dāng)存儲(chǔ)余留人數(shù)的變量STAYren小于飽和人數(shù)變量baohe時(shí)，圖書館人數(shù)沒有達(dá)到飽和，baoheStr的值為“無”。所以飽和人數(shù)的設(shè)定選用了TextBox控件。當(dāng)發(fā)送“2”時(shí)，表示有人離開圖書館，離去人數(shù)增加1，余留人數(shù)減少1，進(jìn)入人數(shù)不變。當(dāng)接收到1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生OnComm事件本次設(shè)計(jì)中，上位機(jī)與下位機(jī)是雙向通信。用戶通過簡(jiǎn)單的敲擊按鈕來執(zhí)行操作。用戶使用時(shí)也十分方便。使用MSComm控件進(jìn)行串口編程時(shí)非常方便，程序員不必花更多時(shí)間去了解較為復(fù)雜的API函數(shù)