基于89C51 单片机红外计数器分解

引言

在工业控制、信息检测系统中广泛使用的计数器，其实际电路的作用不外乎是采集信号、处理信号、量化为一定数字比例的电压或电流，最后，通过表头或数码管等显示器件显示具体数据，供使用者观察。单片机控制红外计数器由于采用了软件处理系统，数据量化精度较高，设计、制作灵活，更适合实际应用。

在当今社会飞速发展的格局下，厂家基本采用流水线技术进行产品生产作业，而怎样对其线上的产品进行实时的、有效率的、精确的自动计数成为广大生产厂家十分关注的问题。传统的机械式或电子式计数器(主要是用数字电路集成组件组成)电路比较复杂,元器件数量较多,故障率较高,维修比较困难,而且设置预定数值不太方便,功能不易更

改且功能过于单一,适用范围较窄。而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时，精确，可靠，稳定等计数优点已成为广大厂家的首选自动计数的装置

基于89C51 单片机红外计数器的设计可分为硬件电路设计和软件控制设计。硬件设计的目的：1)建立89C5 单片机的最小工作系统，提供单片机正常工作条件。2)确定红外光发射电路和接收电路，保障检测信号的有效性。3)组装数据显示电路，以显示具体数据。软件控制设计的内容是：1)确立红外发光二极管的工作状态，提高红外发光二极管的发光效率，减少损耗。2)处理检测信号，量化、转化为十进制数据，供显示电路显示。段落格式不对

1 设计目的

本设计主要任务是以单片机为主控芯片来进行软件控制，能正常进行数据计数。基于单片机构成的产品自动计数器研究的主要内容包括：如果构成检测电路、MCS-51单片机用何种方式对外部计数脉冲进行计数显示控制、LED显示驱动模块的选择、MCS-51单片机的扩展。在这个设计中主要需要解决的问题便是如何提高MCS-51单片机的抗干扰能力以及稳定性。

主要技术指标：

（1）显示并能计数；

（2）具有报警功能；

（3）具有较强的抗干扰性。

2 系统总体方案设计

2.1 系统硬件框图

图1 红外检测计数硬件框图

原理：电路的指导思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线，并将其放大、整流形成高电平信号。当有人或物挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，放大器将输出低电平。这个便是外部计数脉冲信号。这个计数脉冲信号送入AT89C51单片机中进行计数控制，在经过扩展、显示驱动完成最后的显示过程。

2.2 主控芯片简介

2.2.1 单片机的发展及趋势

在计算机应用控制领域上，如工业控制、汽车、家电等很多控制场合，对控制系统的要求都比较苛刻。例如需要智能高、体积小、成本低、功耗低、抗干扰能力强和可靠性高。不仅传统电气设备无能为力，一般应用性PC机也不能胜任。在这个背景下，单片机的设想才逐渐成型。

单片机就是将计算机的几个基本组成部分集成在单一的芯片上，体积相对较小，很好地满足了对控制系统体积的要求。自从1975年美国德克萨斯公司开发生产出第一台单片机TMS-1000以来，单片机经历了4位→8位→16位→32位的发展过程。最有代表

性的Intel公司先后推出了三个系列：MCS-48系列8位单片机、MCS-51系列高档8位单片机、MCS-96/98系列16位单片机。

很多控制场合并不需要单片机去完成复杂的数学计算，因此单片机在生产工艺上进行了简化，降低了制造成本。同时采用大批量生产，成本进一步降低。从目前市场上来看，其价格一般都在几元到几十元之间。

未来单片机技术的发展趋势将以8位单片机主流，并大力发展专用单片机。很多单片机生产厂家充分考虑到用户的需求，将一些常用的功能部件，如ADC（模/数转换器）、DAC （数/模转换器）、PWN（脉冲产生器）以及LCD（液晶）驱动器等集成到芯片内部、尽量做到单片化；同时，用户还可以提出要求，由厂家为其量身定做（SoC设计）或自主设计。另外，随着科技发展，程序存储器的容量将进一步扩大。当存储空间足够大时，可嵌入一些软件（如平台软件、虚拟外设软件、系统诊断管理软件等）以提高系统开发效率。

2.2.2 51系列单片机的主要特点

51系列单片机生产厂家非常多，型号也非常丰富。但总的来说，51系列的单片机开发平台都可以用Keil，编程软件都可以用A51和C51。所不同的是，不同厂家和型号的产品，在外设和下载方式上不同。比如Atmel公司的89C51和89S51，89S51兼容89C51，不同的是89C51可以用ISP下载方式，而89C51不能。51系列单片机的特点有以下几个方面：

（1）集成度高、体积小、有很高的可靠性；

（2）控制功能强；

（3）低功耗、低电压，便于生产便携式产品；

（4）外部总线增加了I2C、SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构；

（5）单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。寄存器A/B/C/D控制字格式如表2-2所示：

表1 寄存器A/B/C/D控制字格式

DS12887有128个RAM 单元。其中4 个单元用作控制寄存器，10个单元用作存放时钟字节，114 字节为通用RAM。其主要寄存器如下：

DS12887内部寄存器A：

UIP=l：更新已到，不能读/写DSl2887；UIP=0：更新末到，能读/写DS12887。

DV2、DV1、DV0应设置为010，表示打开晶振，允许计时。

RS3、RS2、RS1、RS0为方波频率选择位，产生方波周期中断。

DS12887内部寄存器B：

SET=0：时间更新正常进行，每秒计数1次；SET=1：禁止更新，程序可初始化时间和日历。

PIE=l：允许周期中断；PIE=0：禁止周期中断。

AIE=1：允许报警中断；AIE=0：禁止报警中断。

UIE=1：允许更新结束中断；UIE=0：禁止更新结束中断。

SQWE 为方波允许位。SQWE=1：将RS3、RS2、RS1、RS0选定的方波输出。

DM=1：BCD码；DM=0：二进制。该位不受复位信号影响。

24/12：1 表示24小时制；0 表示12小时制。

DSE为夏时制允许位。DSE=l：采用夏时制；DSE=0：不采用夏时制。

DS12887内部寄存器C：

IRQF为中断申请标志。

PF为方波周期中断标志。PF=1：方波周期结束，申请中断。

AF为闹铃中断标志。AF=1：当前时间与闹铃时间匹配时即刻申请中断。

UF为更新周期结束中断标志。UF=1：更新周期结束时申请中断。

DS12887内部寄存器D：

VRT为内部锂电池状态。VRT=1：锂电池正常；VRT=0：锂电池耗尽[11]。

3 硬件电路设计

3.1 建立AT89C51 最小工作系统

图2单片机最小系统图