基于单片机的红外自动计数器的设计(3)

陕西理工学院毕业设计

系统模块如图所示：

红外发射接收电路 MCS-51控制技术显示 LED显示 电源供电电路

图2.4 红外线计数器硬件框图

原理：电路的指导思想是利用无人或物遮挡时红外发光管发射出红外线，红外接收管接收此红外线，通过放大、整流使其形成低电平信号；如果红外光被人或物挡住时，红外信号没有被接收管接收到，放大器将输出高电平信号，这个便是外部计数脉冲信号。同时将这个电平信号送入STC89C51单片机进行控制计数，这个计数脉冲信号送入STC89C51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, 得到要统计的人或物的数量。 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：

体积小、集成度高、有很高的可靠性；

第 6 页 共 33 页

陕西理工学院毕业设计

有着较强的控制功能；

低功耗、低电压，便于生产便携式产品；

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；

单片机的系统配置、系统扩展较典型且规范，构成各种规模的应用系统都较为容易。 寄存器A/B/C/D控制字格式如表2.1所示：

表2.1 寄存器A/B/C/D控制字格式

寄存器

BIT7

BIT6 BIT5 BIT4 BIT3

BIT2 BIT1

BIT0

寄存器A UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0

寄存器B SET PIE AIE UIE SQWF DM 24/12 DSE

寄存器C IRQF PF AF UF 0 0 0 0

寄存器D VRT 0 0 0 0 0 0 0

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]。

第 7 页 共 33 页

陕西理工学院毕业设计

第 3 章 红外自动计数器的硬件设计

3.1单片机最小系统的设计 3.1.1单片机最小系统电路

单片机最小系统，是指在保证可以工作的前提下用最少的元件组成的单片机系统。对51系列的单片机来说，单片机、晶振电路、复位电路一般来说是构成最小系统的要素。STC89C51单片机的最小系统的电路如图3.1所示：

图3.1 单片机最小系统图

51单片机的最小系统由单片机、晶振电路、复位电路和P0的上拉电阻组成。其介绍如下： （1）给单片机提供工作信号脉冲的是晶振电路，这个脉冲可以理解为单片机的工作速度。比如单片机工作速度为12M时，晶振就是12M。当然，单片机的工作频率是要在一定范围中的，不能太大，工作频率太大的话就会不稳定。

在单片机的脚XTAL1和脚XTAL2与晶振构成的振荡电路中会有谐波产生(也就是不希望存在的其他频率的波)，虽然这个波不会对电路有太大影响，但会导致时钟振荡器降低一定程度的稳定性。为了增大电路的稳定性，ATMEL公司建议把两个10pf-50pf的瓷片电容接入晶振的两引脚处并且接地，以实现削减谐波对电路稳定性的影响，所以晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的，没有什么计算公式。

在图3.1中采用单片机内部振荡方式。此时，只要接上两个电容和一个晶振即可。

（2）C1和R4构成了复位电路。刚开始上电时时，C1瞬间相当于短路，C1两端保持0V电压，VCC的电源电压就都加在了R4上，因此在单片机9脚RST上变成了高电平，此后C1上逐渐充电，即在C1上出现电压，R4上的电压开始下降，最后单片机9脚RST上变成了低电平。在此过程中只要满足单片机9脚RST上的高电平持续24个振荡周期即可使单片机复位。 3.2 红外线检测部分

3.2.1 LM393双电压比较器主要特点

（1）拥有较宽的工作电源电压范围，在单电源和双电源状况下均可工作，单电源：2～36V，双电源:±1～±18V；

（2）电流消耗小，Icc=0.8mA；

第 8 页 共 33 页

陕西理工学院毕业设计

（3）失调电压的输入小，VIO=±2mV；

（4）拥有较宽的共模输入电压范围，Vcc=0～Vcc-1.5V； （5）输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容； （6）可以把开路集电极连接“或”门以进行输出； 3.2.2 LM393引脚图及功能说明

采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）

图3.2 LM393内部结构图

表3.1LM393引脚功能排列表：

引出端序号

功能

符号

引出端序号

功能

符号

1 2 3 4

输出端1 反向输入端1 正向输入端1 地

OUT1 1N-(1) 1N+(1) GND

5 6 7 8

正向输入端2 反向输入端2 输出端2 电源

1N+(2) 1N-(2) OUT2 VCC

表3.2LM393主要参数表：

参数名称

符号

数值

单位

第 9 页 共 33 页

陕西理工学院毕业设计

电源电压 VCC ±18 或36 V

差模输入电压 VID ±36 V

共模输入电压 VI -0.3～VCC V

功耗 Pd 570 mW

工作环境温度 Topr 0 to +70 ℃

贮存温度 Tstg -65 to 150 ℃

表3.3电特性（除非特别说明，VCC=5.0V， Tamb=25℃）

参数名称

符号

测试条件

最小

典型

最大

单位

输入失调电压 VIO

VCM=0 to VCC-1.5 VO(P)=1.4V, Rs=0 -

- ±1.0 ±5.0 mV

输入失调电流 IIO - ±5 ±50 nA

输入偏置电流 Ib - - 65 250 nA

共模输入电压 VIC - 0 - VCC-1.5 V

静态电流 ICCQ RL=∞ - 0.6 1.0 mA

RL=∞,Vcc=30V VCC=15V, RL＞15kΩ

Vi(-)＞1V, Vi(+)=0V, Vo(p)＜1.5V Vi(-)=0V, Vi(+)=1V, VO=5V

- 0.8 2.5 mA

电压增益 AV - 200 - V/mV

灌电流 lsink 6 16 - mA

输出漏电流 IOLE - 0.1 - nA

第 10 页 共 33 页

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库基于单片机的红外自动计数器的设计(3)在线全文阅读。