【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能化產(chǎn)品的高級(jí)工程技術(shù)人才，單片機(jī)以體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或部分實(shí)現(xiàn)，但要真正完美的實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，還有許多工作要做，而不是表面看來(lái)似乎發(fā)展到頭了。 紅外線(xiàn)電子計(jì)數(shù)器是一種多功能的電子測(cè)量?jī)x器。它利用紅外線(xiàn)發(fā)射器發(fā)射紅外線(xiàn)，接收器接收由物體阻擋或直射的紅外線(xiàn)，把接受到的紅外線(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖，并由放大電路進(jìn)行多級(jí)放大，通過(guò)計(jì)數(shù)芯片分析，計(jì)算出遮攔的次數(shù)，再由數(shù)碼譯碼器翻譯，通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù) 字顯示方式顯示被測(cè)物體遮擋的次數(shù)從而進(jìn)行計(jì)數(shù)。隨著紅外技 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 術(shù)的提高，在軍事、醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域得到應(yīng)用，在軍事上可以用來(lái)防止敵人的侵入，在醫(yī)學(xué)上可以查看病人的病情等。 紅外線(xiàn)電子計(jì)數(shù)器作為工業(yè)生產(chǎn)流水線(xiàn)上的重要組成部分，對(duì)任何一個(gè)大型乃至中、小型企業(yè)都是不可或缺的。它能夠快速準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的數(shù)量提高生產(chǎn)的效率，節(jié)約大量的人力資源，提高廠(chǎng)家的競(jìng)爭(zhēng)力。并且隨著紅外計(jì)數(shù)器的不斷改進(jìn)，抗干擾能力增強(qiáng)，可以在許多惡劣的地方代替科研人員進(jìn)行科學(xué)工作。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是以單片機(jī)為主控芯片來(lái)進(jìn)行軟件控制，能正常 進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)?；趩纹瑱C(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器研究的主要內(nèi)容包括：如果構(gòu)成檢測(cè)電路、 MCS52 單片機(jī)用何種方式對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示控制、 LED 顯示驅(qū)動(dòng)模塊的選擇、MCS52 單片機(jī)的擴(kuò)展。 主要技術(shù)指標(biāo)： （ 1）顯示并能計(jì)數(shù)； (2)具有清零和復(fù)位功能 （ 3）具有較強(qiáng)的抗干擾性。 第二章 基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 方案論證與選擇 方案一、如圖 1 所示： 圖 21 方案一 原理闡述：專(zhuān)業(yè)檢測(cè)芯片形成計(jì)數(shù)后送入控制單元 AT89C51 單片機(jī)，通過(guò)對(duì)它片內(nèi)計(jì)數(shù)、顯示編程。 74LS245 是 LED 驅(qū)動(dòng)芯片，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) 7 段數(shù)碼管，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 51單片機(jī)的紅外計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 5 AT24C02 是 EEPROM 模塊，可以保存單片機(jī)運(yùn)算時(shí)的中間有用結(jié)果的芯片，是突然掉電，關(guān)斷電源或瞬間電源電壓不穩(wěn)定時(shí)，不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)誤寫(xiě)，也可以在上電后從中讀出其保存的數(shù)據(jù)內(nèi)容，大大增強(qiáng)了抗干擾的能力。 方案二 如 圖 2 所示 ： 圖 22 方案二 原理闡述：紅外發(fā)射電路和紅外接收電路構(gòu)成紅外檢測(cè)單元及形成計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)顯示部分使用了 使用共陰數(shù)碼管 。 當(dāng)紅外線(xiàn)被阻擋時(shí)， P32口由高電平變?yōu)榈碗娖?，形成下降沿，單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在數(shù)碼管上顯示。 方案三 如 圖 3 所示 ： 圖 23 方案三 原理闡述：利用紅外接收發(fā)射管的特性（ 即紅外接收頭在有紅外光電阻原理分壓 ）可取基準(zhǔn)電壓，然后通過(guò)電壓比較器可輸出高低電平，當(dāng)有紅外光照射的時(shí)候，紅外接收管串聯(lián)的電阻分得的電壓很大，可使電壓比較器 LM324 輸出為低電平；當(dāng)無(wú)紅外光照射的時(shí)候，紅外接收頭串聯(lián)電阻分得的電壓很小，可使電壓比較器 LM324 輸出為高電平，然后通過(guò)單片機(jī)處理，可使輸出精準(zhǔn)的計(jì)數(shù)值。 方案四 如圖所示 紅外對(duì)管計(jì)數(shù) STC89C52 MCU 數(shù)碼管顯示 555 脈沖計(jì)數(shù)電路 紅外發(fā)射管 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 圖 24 方案四 以上三個(gè)方案各有自己的優(yōu)點(diǎn)： 方案一既可完美的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)功能且能讓系統(tǒng)處于異常狀態(tài)和抗干擾時(shí)通過(guò)外圍專(zhuān)用芯片到非常好的解決，外 圍電路架設(shè)相對(duì)簡(jiǎn)單、在市場(chǎng)上屬于高端自動(dòng)計(jì)數(shù)產(chǎn)品。同時(shí)它也暴露出一個(gè)重大問(wèn)題；由于成本太貴的原因此類(lèi)產(chǎn)品并沒(méi)有得到普及。如果用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)只需要了解各專(zhuān)用芯片的引腳功能以及外圍連接方法就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)，并沒(méi)有很好的達(dá)到我人做畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的，故雖然這個(gè)方案最完美的一個(gè)方案也只有舍棄。 方案二是 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)用的方案 ， 該方案價(jià)格低廉、計(jì)數(shù)精確，且 在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時(shí)，工作 也十分 穩(wěn)定， 也是屬于現(xiàn)在產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)市場(chǎng)上的熱銷(xiāo)產(chǎn)品， 主要利用紅外對(duì)管接收高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)。 但該方案同時(shí)也存在不足，當(dāng)電源斷電后，將無(wú)法保 存計(jì)的數(shù)值。 方案三 涉及的知識(shí)面廣也能達(dá)到精確、穩(wěn)定的自動(dòng)計(jì)數(shù)，但也有一個(gè)致命 的缺點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾力較弱，系統(tǒng)掉電后不能保存數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)牌異常狀態(tài)時(shí)容易出現(xiàn)誤操作或死機(jī)， 故不考慮 。 方案四涉及 555 電路的設(shè)計(jì)，利用脈沖電路實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，但是該方案有其缺點(diǎn)， 方案設(shè)計(jì)難度比較大，且計(jì)數(shù)比較不準(zhǔn)確，且單片機(jī)內(nèi)存較小。 系統(tǒng)總體框圖和原理 系統(tǒng)總體框圖如圖 25 所示： 紅外對(duì)管計(jì)數(shù) STC89C52 MCU 數(shù)碼管顯示 單片機(jī)控制ATC89C51 紅外接收管 LED 數(shù)碼管顯示電路 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 51單片機(jī)的紅外計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 7 原理：電路的指導(dǎo)思想是紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線(xiàn)，紅外接收管接收紅外線(xiàn)，并且紅外發(fā)射管不斷的發(fā)射高電平，當(dāng)有物體遮住紅外對(duì)管時(shí)，產(chǎn)生低電平， 觸發(fā)三極管導(dǎo)通，將低電平信號(hào)傳送到 AT89C52 單片機(jī)計(jì)數(shù)端口 P32 口，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，通過(guò)數(shù)碼管顯示，將數(shù)值自加 1. 主控芯片簡(jiǎn)介 單片機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì) 在計(jì)算機(jī)應(yīng)用控制領(lǐng)域上，如工業(yè)控制、汽車(chē)、家電等很多控制場(chǎng)合，對(duì)控制系統(tǒng)的要求都比較苛刻。例如需要智能高、體積小、成本低、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高。不僅傳統(tǒng)電氣設(shè)備無(wú)能為力，一般應(yīng)用性 PC 機(jī)也不能勝任。在這個(gè)背景下，單片機(jī)的設(shè)想才逐漸成型。 單片機(jī)就是將計(jì)算機(jī)的幾個(gè) 基本組成部分集成在單一的芯片上，體積相對(duì)較小，很好地滿(mǎn)足了對(duì)控制系統(tǒng)體積的要求。自從 1975 年美國(guó)德克薩斯公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出第一臺(tái)單片機(jī) TMS1000 以來(lái)，單片機(jī)經(jīng)歷 4 位 → 8 位 → 16 位 → 32 位的發(fā)展過(guò)程。最有代表性的 Intel 公司先后推出了三個(gè)系列： MCS48 系列 8 位單片機(jī)、 MCS52 系列高檔 8 位單片機(jī)、 MCS96/98 系列 16 位單片機(jī)。 很多控制場(chǎng)合并不需要單片機(jī)去完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，因此單片機(jī)在生產(chǎn)工藝上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，降低了制造成本。同時(shí)采用大批量生產(chǎn)，成本進(jìn)一步降低。從目前市場(chǎng)上來(lái)看，其價(jià)格一般都 在幾元到幾十元之間。 未來(lái)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將以 8 位單片機(jī)主流，并大力發(fā)展專(zhuān)用單片機(jī)。很多單片機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家充分考慮到用戶(hù)的需求，將一些常用的功能部件，如 ADC（模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器）、 DAC（數(shù) /模轉(zhuǎn)換器）、 PWN（脈沖產(chǎn)生器）以及 LCD（液晶）驅(qū)動(dòng)器等集成到芯片內(nèi)部、盡量做到單片化；同時(shí)，用戶(hù)還可以提出要求，由廠(chǎng)家為其量身定做（ SoC 設(shè)計(jì)）或自主設(shè)計(jì)。 另外，隨著科技發(fā)展，程序存儲(chǔ)器 容量將進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)存儲(chǔ)空間足夠大時(shí)，可嵌入一些軟件 （如平臺(tái)軟件、虛擬外設(shè)軟件、系統(tǒng)診斷管理軟件等）以提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 率。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 51 系列單片機(jī)的主要特點(diǎn) 圖 26 單片機(jī)引腳排列 AT89C52 單片機(jī)引腳排列如圖 6 （ 1） VCC：電源電壓 +5V。 （ 2） GND：接地 。 （ 3） P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的 方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P0 寫(xiě)“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻 （ 4） P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）， Flash 編程和程序校驗(yàn)期間 引腳號(hào) 功能特性 T2，時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2） （ 5） P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，該口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。在訪(fǎng)問(wèn)外