【正文】 紅外線計數(shù)器硬件設計 單片機最小系統(tǒng)的設計 圖 31電源供電電路 如圖所示電源電路采用直流 5v供電，通過開關 1腳和 4腳接通實現(xiàn)供電， 2腳和 5腳斷開實現(xiàn)斷電， STC89C51單片機的最小系統(tǒng)設計如圖 8， 9所示 。對外接電容 C C2 沒有十分嚴格的要求，如果使用石英晶體，推薦電容值為 30pF177。 (11) XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 （ 9） ALE／ PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 （ 8） RST：復位輸入。 EA 端保持低電平時 ， CPU訪問外部程序存儲器； EA 端保持高電平時 ， CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。作輸入端口時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問 8位地址的外部 數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX A,RI 指令）時， P2 口線上的內容在整個訪問期間不改變。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。 在Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻 （ 4） P1 口： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作為輸出口用時，每位能吸收電流的 方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時，可作為高阻抗輸入端用。 （ 2） GND：接地 。當存儲空間足夠大時，可嵌入一些軟件 （如平臺軟件、虛擬外設軟件、系統(tǒng)診斷管理軟件等）以提高系統(tǒng)開發(fā) 率。很多單片機生產(chǎn)廠家充分考慮到用戶的需求，將一些常用的功能部件，如 ADC（模 /數(shù)轉換器）、 DAC（數(shù) /模轉換器）、 PWN（脈沖產(chǎn)生器）以及 LCD（液晶）驅動器等集成到芯片內部、盡量做到單片化；同時，用戶還可以提出要求，由廠家為其量身定做（ SoC 設計）或自主設計。從目前市場上來看，其價格一般都 在幾元到幾十元之間。 很多控制場合并不需要單片機去完成復雜的數(shù)學計算，因此單片機在生產(chǎn)工藝上進行了簡化，降低了制造成本。自從 1975 年美國德克薩斯公司開發(fā)生產(chǎn)出第一臺單片機 TMS1000 以來，單片機經(jīng)歷 4 位 → 8 位 → 16 位 → 32 位的發(fā)展過程。在這個背景下，單片機的設想才逐漸成型。例如需要智能高、體積小、成本低、功耗低、抗干擾能力強和可靠性高。 方案四涉及 555 電路的設計，利用脈沖電路實現(xiàn)計數(shù)，但是該方案有其缺點， 方案設計難度比較大，且計數(shù)比較不準確，且單片機內存較小。 但該方案同時也存在不足，當電源斷電后，將無法保 存計的數(shù)值。如果用此方案進行設計只需要了解各專用芯片的引腳功能以及外圍連接方法就可以實現(xiàn)自動計數(shù)，并沒有很好的達到我人做畢業(yè)設計的目的，故雖然這個方案最完美的一個方案也只有舍棄。 方案四 如圖所示 紅外對管計數(shù) STC89C52 MCU 數(shù)碼管顯示 555 脈沖計數(shù)電路 紅外發(fā)射管 畢業(yè)設計論文 6 圖 24 方案四 以上三個方案各有自己的優(yōu)點： 方案一既可完美的實現(xiàn)產(chǎn)品自動計數(shù)功能且能讓系統(tǒng)處于異常狀態(tài)和抗干擾時通過外圍專用芯片到非常好的解決，外 圍電路架設相對簡單、在市場上屬于高端自動計數(shù)產(chǎn)品。 當紅外線被阻擋時， P32口由高電平變?yōu)榈碗娖?，形成下降沿，單片機進行計數(shù)，并在數(shù)碼管上顯示。 74LS245 是 LED 驅動芯片，可以同時驅動 4 個 7 段數(shù)碼管，畢業(yè)設計論文 基于 51單片機的紅外計數(shù)器設計 5 AT24C02 是 EEPROM 模塊，可以保存單片機運算時的中間有用結果的芯片，是突然掉電，關斷電源或瞬間電源電壓不穩(wěn)定時，不會造成數(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)內容，大大增強了抗干擾的能力。 主要技術指標： （ 1）顯示并能計數(shù)； (2)具有清零和復位功能 （ 3）具有較強的抗干擾性。 設計任務 本設計主要任務是以單片機為主控芯片來進行軟件控制，能正常 進行數(shù)據(jù)計數(shù)。它能夠快速準確的統(tǒng)計產(chǎn)品的數(shù)量提高生產(chǎn)的效率，節(jié)約大量的人力資源，提高廠家的競爭力。隨著紅外技 畢業(yè)設計論文 4 術的提高，在軍事、醫(yī)學等多種領域得到應用，在軍事上可以用來防止敵人的侵入，在醫(yī)學上可以查看病人的病情等。 紅外線電子計數(shù)器是一種多功能的電子測量儀器。企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術并能開發(fā)、應用和維護管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術人才，單片機以體積小、功能強、可靠性高、性能價格比高等特點。應用現(xiàn)代化技術可以輕松地將電子計數(shù)器的計數(shù)上限擴展到無限大。 發(fā)展趨勢 電子計數(shù)器到目前為止已有 30 多年的發(fā)展史。 ⑤在作者王禮廣、胡解生、熊東平、肖秀如的《基于 RS485 的靜脈注射網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實驗》文章中采用 RS485 收發(fā)器，該收發(fā)器采用平衡驅動和差分接收，具有抑制共模干擾的能力， RS485 接受器靈敏度可以達到 4200 mv，在 100 kbit／ s 速率下電纜長度可以達到 l200 m，如果通信距離縮短，最大速率可達 10 Mbit／ s。這樣用兩個中斷可以提高解碼效率，節(jié)省解碼時間。 HS9012 的振蕩頻率為 fesc=455kH，高電平脈沖的寬度 (即內部工作時鐘周期 )Tm=256／ lose=。 ④在作者戴培山，馮成德，劉棟的《基于 keil+c51 的紅外遙控器解碼設計》文章中采用 HS9012 芯片，它是一塊用于紅外遙控系統(tǒng)中的專用發(fā)射集成電路，功耗低，外圍元件少。計數(shù)部分使用十進制計數(shù) 7 段譯碼器二合一集成電路 CD4033 可直接驅動 LED 數(shù)碼管實現(xiàn)高亮度數(shù)字顯示電源部分使用變壓器降壓集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓可確保電路工作更穩(wěn) 定使用更安全。且這三種方案都在該實驗中得到驗證。（ 3）發(fā)送大于32 位編碼串，判斷時間 20 ms。（ 2）發(fā)送大于 16 位的編碼串 (16～ 32 位 )，判斷時問約 10～ 20 ms。在接收過程中，不能有一位的誤碼，否則認為是干擾，要等待下一次的障礙檢測。經(jīng)作者實際應用驗證，這種方 法能夠較強的降低虛警率，具有較強的抗干擾性。 ②在作者謝洪的《用單片機控制紅外編碼探測障礙物》文章中采用由單片機控制發(fā)射一定意義的紅外編碼脈沖串，同時，單片機接收該脈沖串。而如何提高自動計數(shù)器的實時性，抗干擾能力、穩(wěn)定性是現(xiàn)在國內外自動計數(shù)生產(chǎn)廠家研究的主要課題 .產(chǎn)品自動計數(shù)器主要用于工廠的流水線上，往往是處于高溫，高噪聲等極度惡劣的環(huán)境當中 .而 MCS52 系列單片 構成的產(chǎn)品自動計數(shù)器在這種環(huán)境中工作時往往會出現(xiàn)誤動作（單片機程序跑飛）或死機（程序進入死循環(huán)） .這也是基于單片機構成的產(chǎn)品自動計數(shù)器存在的致命問題 研究主要成果 通過查閱相關德文獻期刊書籍，對對紅外線德一些研究成果如下： ①在作 者王送德，朱小龍的《對射式紅外線計數(shù)器的設計》文章中把紅外線發(fā)射、接收模塊作計數(shù)傳感器代替了傳統(tǒng)的光電傳感器、紅外線傳感器。 如今的產(chǎn)品自動計數(shù)器大多采用非接觸式的計數(shù)觸發(fā)方式。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機。其中最成功的是 INTEL8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。 利用單片機 做紅外線電子計數(shù)器能夠使產(chǎn)品的穩(wěn)定性、實時性、功能和性價比得到大幅的提高。但計數(shù)器種類繁多，如何選擇一個方便有多功能的計數(shù)器成了廣大廠家非常關心的核心老問題，如何讓計數(shù)器超越簡單的技術功能，成為生產(chǎn)流水線上的一把 利器。它利用電子學的方法測出一定時間內輸入的脈沖數(shù) 目，并將結果以數(shù)字形式顯示出來。當今，單片微型計算機技術迅速發(fā)展， 基于單片機技術開發(fā)的計數(shù)設備和產(chǎn)品廣泛應用到各個領域，單片機技術產(chǎn)品和設備促進了生產(chǎn)技術水平的提高 .企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術并能開發(fā)、應用和維護管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術人才 .單片機以體積小、功能強、可靠性高、性能價格比高等特點，已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術進步和開發(fā)機電一體化和智能化測控產(chǎn)品的重要手段。 背景與意義 電子計數(shù)器到目前為止已有 30 多年的發(fā)展史。傳統(tǒng)的機械式或電子式計數(shù)器 (主要是用數(shù)字電路集成組件組成 )電路比較復雜 ,元器件數(shù)量較多 ,故障率較高 ,維修比較困難 ,而且設置預定數(shù)值不太方便 ,功能不易更改且功能過于單一 ,適用范圍較窄。 infrared shooting tube。 關鍵字 ： 單片機；紅外對射管； LED 數(shù)碼管