【正文】 0 C。如果要對(duì)這個(gè)課題進(jìn)行深入的研究可以采用 AT89S52為控制單元的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器在配合專用數(shù)據(jù)保護(hù)芯片（如 AT24C02）、單片機(jī)專用保護(hù)芯片、看門狗自動(dòng)動(dòng)復(fù)位芯片（ MAX813）、按鍵設(shè)定計(jì)數(shù)上限報(bào)警功能等就可以很好的提高整個(gè)系統(tǒng)的性能和實(shí)用性。其實(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)要求可以看出根本不需要對(duì) AT89C51 進(jìn)行過(guò)多的考慮，也不需要對(duì)其進(jìn)行任何擴(kuò)展，就可以利用七段數(shù)碼管進(jìn)行計(jì)數(shù)，但在計(jì)數(shù)過(guò)程中， 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 由于利用的是動(dòng)態(tài)掃描，第一次做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，數(shù)碼管很暗，后來(lái)增加了一個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)，才使數(shù)碼管正常發(fā)光。在單片機(jī)的選擇上是選擇內(nèi)部具有 4KB 字節(jié)的閃爍存儲(chǔ)器的 AT89C51 還是還選擇具有 8K 的 AT89C2051 或是STC89C51 曾經(jīng)也讓我困惑不已（其實(shí)任選一款都可以實(shí)現(xiàn)，但是曾經(jīng)考慮的是資源浪費(fèi)和元件的價(jià)格問題）。清計(jì)數(shù)器 LOP3: POP PSW POP ACC RETI TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH 。R2 計(jì)數(shù)器加班 ***************** CJNE R2,100,LOP3 。中斷退出 POP ACC 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) RETI 。退出中斷 LOP2: MOV A,STOREH 。送入 P0 口 MOV P2,0FDH 。調(diào)入地址表格數(shù)據(jù) MOVC A,A+DPTR 。當(dāng)前標(biāo)志是 0 嗎，是 0 則跳轉(zhuǎn) LOP1: MOV A,STOREL 。重裝初值 MOV TL0,18H CPL FLAG 。主程序返回 。分離出十位數(shù)據(jù) MOV STOREH,A 。A 中的數(shù)據(jù)高低字節(jié)交換 貴州大學(xué)本 科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) ADD A,0 。送入顯示緩沖單元 MOV A,R2 。將數(shù)據(jù)調(diào)整為十進(jìn)制數(shù) DA A ANL A,0FH 。********************主程序 *********************** START: MOV A,R2 。設(shè)為外部中斷計(jì)數(shù)優(yōu)先級(jí) SETB EA 。打開外部中斷 0 SETB IT0 。打開定時(shí)器 0 中斷 SETB TR0 。顯示標(biāo)志清 0 MOV STOREH,0 。1ms 定時(shí)中斷 MOV TL0,18H MOV R2,0 。設(shè)堆棧棧底 MOV TMOD,01H 。定時(shí)中斷 0 地址入口 LJMP TTT0 ORG 0030H 。顯示定位標(biāo)志 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H 。計(jì)數(shù)高位暫存單元 STOREL EQU 21H 。 看門狗復(fù)位的原理 當(dāng)干擾信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，常導(dǎo)致程序的跑飛，而程序跑飛的根本原因是由于程序計(jì)數(shù)器 PC 錯(cuò)位引起的，在程序 存儲(chǔ)器中，指令碼與存放指令的地址是一一對(duì)應(yīng)的，有的指令碼是單字節(jié)，有的二字節(jié)，單片機(jī)最多三字節(jié)， PC 的內(nèi)容正是要執(zhí)行的指令碼的地址，若修改了 PC 內(nèi)容，打破單片機(jī)正常的取指操作，導(dǎo)致了程序的非正常運(yùn)行，甚至出現(xiàn)至命故障（便修改重要的數(shù)據(jù)等），因此為克 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 服這一問題，可用看門狗監(jiān)視程序運(yùn)行，若程序跑飛，則看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)重新返回程序正常運(yùn)行。 WDO(8 腳 )：看門狗信號(hào)輸出端。 WDI（ 6 腳）：看門狗信號(hào)輸入端（喂狗信號(hào)）。 PFO（ 5 腳）：電源故障輸出端。 PFI（ 4 腳）：電源故障輸入端。 Vcc（ 2 腳）：工作電源接 +5V。 MAX813 的各引腳功能： MR（ 1 腳）：手動(dòng)復(fù)位端。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 圖十六、手動(dòng)復(fù)位電路 看門狗復(fù)位： 看門狗（以 max813 為例）是一種監(jiān)控單片機(jī)是否出問題和上電復(fù)位的一咱專用芯片，它在單片機(jī)上電的 時(shí)候可以給出上電復(fù)位信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正常工作的時(shí)候，要在 秒之內(nèi)要給出一個(gè)脈沖信號(hào)，否則看門狗就會(huì)發(fā)出一個(gè)復(fù)位信號(hào)至單片機(jī)的復(fù)位角，使單片機(jī)復(fù)位，這種操作一般在程序中處理。 圖十五、上電復(fù)位電路 手動(dòng)復(fù)位：所謂手動(dòng)復(fù)位就是通過(guò)一按鍵開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。 上電復(fù)位： 在加電瞬間電容通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖十五所示。外部電路（如圖十四）產(chǎn)生的復(fù)位信 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 號(hào)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 此外， RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24 個(gè)振蕩周期（即二個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為 6MHZ 晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò) 4? s，才能完成復(fù)位操作。 P3 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流：（ ILI ）。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。 P2 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（ ILI ）。 P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。 P1 作輸入口使用時(shí)， 因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（ ILI ）。 P1 口：一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口， P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器（地址 80H）定入全 1，此時(shí) P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。 圖十二、 AT89C51 單片機(jī)外型 圖十三、 AT89C51P3 口功能 AT89C51 共有四十個(gè)引腳，采用雙列直插式封閉，各引腳功能如下： P0～ P3：數(shù)據(jù)輸入輸出端口?？臻e方式停止CPU 的工作，但是允許 RAM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 但是，在以上的顯示和計(jì)數(shù)的相應(yīng)程序段中，可能會(huì)遇到兩 者同時(shí)進(jìn)入中斷問題，如果遇到這樣的問題，可能會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)死機(jī)或者程序跑飛的情況，我們?yōu)榱吮苊膺@樣的情況產(chǎn)生，我們?cè)谶@里必須設(shè)定優(yōu)先級(jí)，在工業(yè)生產(chǎn)中，要計(jì)算出正確的數(shù)值才是最重要的，所以，我們這里就要設(shè)為檢測(cè)外部脈沖人優(yōu)先級(jí)。 中斷法是利用單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的溢出進(jìn)行計(jì)數(shù)和定時(shí)，這樣可以準(zhǔn)確在某時(shí)刻或是是規(guī)定的時(shí)刻做相應(yīng)的工作。 查詢法類似于上面所說(shuō)的脈沖的查詢方法，主程序在不停地查詢并顯示數(shù)碼管的點(diǎn)亮，并且在每位數(shù)碼管之間還要插入延時(shí)程序，而這些延時(shí)程序一般都是利用空操作的方法進(jìn)行延時(shí)，這樣浪費(fèi)了大量的時(shí)間和空間資料。 綜上所述，在本設(shè)計(jì)在最合理的是采用外部中斷方式計(jì)數(shù)。我 們知道， CPU每查詢一個(gè)脈沖大約用到的時(shí)間是一個(gè)機(jī)器周期，也就是 12 個(gè)振蕩周期，即 1? s 的時(shí)間，相對(duì)于單片機(jī)的運(yùn)行速度而言，外部流水線的傳輸速度實(shí)在太慢，如果執(zhí)意要用查詢法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)物體的傳輸速度，這樣對(duì)于單片機(jī)的時(shí) 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 間資源太浪費(fèi)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)單片機(jī)產(chǎn)品中，時(shí)間資源和空間資料特別珍貴，不能輕易浪費(fèi)，故查詢方案舍棄。 計(jì)數(shù)部分有三種方案：外部中斷、 T0 或 T1 計(jì)數(shù)器脈沖統(tǒng)計(jì)、查詢法。由單片機(jī) AT89C51 控制完成。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)部分 圖十、 74LS245 引腳圖 引腳功能： A： A 總線端 B: B 總線端 G ：三態(tài)允許端（低電平有效） DIR：方向控制端 功能表 G DIR 操作 L L B 端流向 A 端 L H A 端流向 B 端 H X 高阻 利用 74LS245 可將單片機(jī)輸出的 4 個(gè) TTL 門電流提高到每人口為 8 個(gè) TTL 門，中樣提高了數(shù)碼管的段選輸入電流，從而提高數(shù)碼的亮度。在此瞬間，段選控制 I/O 輸出相應(yīng)字符段選碼（字型碼），而位選則控制 I/O口在該顯示位送入選通電平（因?yàn)?LED 為共陰時(shí)，則送入低電平， LED 為共陽(yáng)時(shí)，則送入高電平），以保證該位顯示相應(yīng)字符，輪流，使每位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示的字符。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中多采用軟件譯碼 的動(dòng)態(tài)顯示。 ，使用天 10 萬(wàn)小時(shí)以上，甚至可達(dá) 100 萬(wàn)小時(shí)，且成本低。 （ ），高頻特性好，單色性好，亮度高。 圖八、共陰數(shù)碼管原理圖 圖九、共陽(yáng)數(shù)碼管原理圖 數(shù)碼管實(shí)際上就是八個(gè)發(fā)光二極管，它們以兩種方式連接，如果將其陰極連接在一起， 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 這種方式構(gòu)成 的數(shù)碼管成為共陰數(shù)碼管；如果將其陽(yáng)極連接在一起，這種方式構(gòu)成的數(shù)碼管為共陽(yáng)數(shù)碼管。 而該設(shè)計(jì)中段碼輸出口是利用 P0 口作為輸出口，而 P0 口是漏極開路，雖然有很強(qiáng)的灌電流能力，但拉電流能力很差，故在 P0 口上加一 10 的排阻作為上接電阻。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 、液晶顯示部 分 圖七、數(shù)碼管顯示部分 顯示部分是通過(guò) 74LS245 作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)級(jí)和兩個(gè) PNP 三極管來(lái)完成位選操作。而 R 值增大時(shí)，電阻上的直流壓降會(huì)增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗； 若增大 C2 的電容量，又會(huì)電容器的體積和重量，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)起來(lái)也不現(xiàn)實(shí)。 直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)來(lái)表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。 常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從 到 50A，最高反射峰值電壓從 50V 到 1000V。 橋式整流也叫整流橋堆。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用率比半波整流高一倍。 半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸了獲得正弦波正半部分，負(fù)半部分則損失掉。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 原理 。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 、系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì) 、電源供電電路 圖五 電源供電電路 如圖五所示電源供電部分采用變壓器降壓、橋式整流、電容器濾波、三端穩(wěn)壓器 7805穩(wěn)壓后供電，電源用 220V 的家庭用電經(jīng)變壓器降至 9V 交流電，然后經(jīng)四個(gè)整流二極管（ D1～ D4）組成的橋式整流成直流電壓，經(jīng) C1 濾波后輸入 7805 芯片穩(wěn)壓成 5V 直流電源供紅外發(fā)射、接收電路、 AT89C51 等供電。 、系統(tǒng)總體框圖和原理 系統(tǒng)總體框圖如圖四、 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 圖四、系統(tǒng)總體框圖 原理：專業(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。 方案二是一個(gè)簡(jiǎn)易的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器，價(jià)格低廉、計(jì)數(shù)精確，但在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時(shí)，工作十分不穩(wěn)定，也是屬于現(xiàn)在產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)市場(chǎng)上的淘汰產(chǎn)品，僅用于在計(jì)數(shù)要求不高的場(chǎng)合中，這個(gè)方案太過(guò)于簡(jiǎn)單故不選用。 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， 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，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、圖二 圖二、方案二 原理闡述：紅外發(fā)射電路（以 NE555 為核心）和紅外接收電路（由 LM567 為核心）構(gòu)成紅外檢測(cè)單元及形成計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)顯示部分使用了四合一芯片 CL102它是集譯碼、驅(qū)動(dòng)、鎖存、顯示為一體。在這個(gè)設(shè)計(jì)中主要需要解決的問題是如何提高 AT89C 單片機(jī)的抗干擾能力以及穩(wěn)定性。而如何提高自動(dòng)計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)性、抗