红外线自动计数器

红外线自动计数器设计

一．设计方案的选择

1. 单片机的论证与选择

方案一：选择普通8051核的ST89C51单片机,此单片机价格便宜，满足本设计要求，但已经停产故不宜选择。

方案二：选择加强型8051核的STC89C2单片机,此单片机价格便宜，功能强大，完全满足本设计要求。

方案三：采用飞思卡尔公司生产的MC9S12XS128单片机，此单片机具有8路PWM，16路AD采集通道，2个UART，2个硬件SPI，具有背景调试功能，方便实时查看程序中全局变量的值，具有80个引脚，硬件资源相当丰富。但其价格相对较高。

综合以上三种方案，为了方便控制，节约成本，故我们选择方案二。

2. 显示器件的选择

方案一：两位一体共阳数码管显示，数码管功耗低，价格便宜，显示清晰，完全符合本设计要求。

方案二：采用液晶屏1602显示，1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。不过占用IO多，体积大，价格贵。

综合以上二种方案，为了减少硬件资源，节约成本，故我们选择方案一。

二．硬件设计

1.硬件总方案确定

依据检测原理和设计思想经过细致比较研究得到如下总体设计方案：

2. LED指示灯

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。

3.三极管

半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两

个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。在本设计中选择了PNP三极管用来驱动蜂鸣器个双位数码管。

4. 双位数码管

显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机连接。其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器（简称LED显示器）。液晶显示器简LCD。LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形，但接口较复杂成本也较高。

该电路使用双位7段LED构成字型“8”，另外还有一个发光二极管显示符号及小数点。这种显示器分共阳极和共阴极两种。这里采用共阳极LED显示块的发光二极管阳极共接，如下图左所示，当某个发光二极管的阴极为低电平时，该发光二极管亮。它的管脚配置如下图右所示。

VCC

图左图右

实际上要显示各种数字和字符，只需在各段二极管的阴极上加不同的电平，就可以得到不同的代码。这些用来控制LED显示的不同电平代码称为字段码（也称段选码）。如下表为七段LED的段选码。

下表为七段LED的段选码

显示字符共阳极段选码显示字符共阳极段选码

本系统显示电路采用简单实用两位一体共阳数码管，位码用三极管驱动。

5. STC89C52系统单片机

STC89C52 单片机是宏晶科技生产的一种单片机，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

6. 蜂鸣器播报

蜂鸣器采用三极管放大，单片机IO口控制，通过高低电平触发使其工作。每当检测有人进出时，播放一段优美的音乐，人性化的旋律。

7. 单片机复位电路

单片机复位后的状态：

单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC＝0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片RAM区中的容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见下表。

值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的韧始化部分是十分必要的。

说明：表中符号*为随机状态；

A＝00H，表明累加器已被清零；

特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态

A00H TMOD00H

B00H TCON00H

PSW00H TH000H

PSW＝00H，表明选寄存器0组为工作寄存器组；

SP＝07H，表明堆栈指针指向片RAM 07H字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的容写入到08H单元中；

Po-P3＝FFH，表明已向各端口线写入1，此时，各端口既可用于输入又可用于输出；IP＝×××00000B，表明各个中断源处于低优先级；

IE＝0××00000B，表明各个中断均被关断；

51单片机在系统复位时，将其部的一些重要寄存器设置为特定的值，（在特殊寄存器介绍时再做详细说明）至于部RAM部的数据则不变。

系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。51单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24个振荡周期后，51单片机即进入芯片部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转为低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。

9.数码管显示电路