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1、 课程设计报告基于单片机的红外计数器设计院 系电子与通信工程学院专 业电子与信息科学技术学 生 班 级姓 名学 号指导教师姓名 2011年11月27日基于单片机的红外计数器设计摘要 计数器在人们日常生活中应用越来越多，己成为不可缺少的必需品。本文介绍了红外计数器的发展前景和现状，设计了一种由数字电路来实现的红外计数器，详细阐述了红外计数器的工作原理和构成，讨论了各模块的实现方法。本红外计数器以AT89S52单片机为中心控制器件，主要由红外传感模块，单片机编程模块，显示模块等部分组成。显示部分由“人机交互界面”的12864液晶显示，增加可读性。该系统具备较高的测量精度，能较好的完成设计要求。关键
2、字：自动计数 AT89S52单片机 红外传感器 1.引言21.1设计任务22.系统设计方案22.1各模块的电路的方案选择及论证22.1.1主机控制模块 22.1.2检测障碍模块 32.1.3电源模块 32.1.4显示模块 32.2系统各模块的最终方案33.硬件设计 33.1 单片机控制部分 33.3 红外检测部分4 3.4数字显示部分 64.软件设计 74.1主程序84.2 液晶显示模块85.系统测试及结果分析96.总结 9参考文献9附录 101. 引言随着人们生活水平的不断提高，人们越来越追求人性化的事物，计数器是不可缺少的必需品。而传统的计数器都很难做到自动计数，现在已经很难满足生活的需要
3、。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。而本文所设计的计数器采用红外线遮光方式，抗干扰性好，可靠性高。可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量。该产品应用广泛，也可以测量流水线上的产品数量，以及可检查产品有无缺损。因此，研究计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。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。因此设计了该红外计数器。1.1设计任务设计制
4、作一个红外计数系统，能够简单准确的检测出障碍物的数量，并且能够通过单片机控制正确的显示出检测数量。2.系统设计方案 该系统以AT89S52单片机为中心控制器件，主要由红外传感模块，数据转换模块，单片机编程模块，显示模块，控制模块等部分组成，如图2.1。 AT89S52指示电路电源模块红外传感器声光指示显示电路数据转换图2.1 系统基本模块方框图2.1各模块电路的方案选择及论证2.1.1主机控制模块方案一：采用FPGA作为系统控制器。FPGA功能强大，可实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，可以减少体积，提高稳定性，并且可用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展，
5、但成本较高。由于本设计对数据的处理速度本不高，FPGA的高速处理优势得不到充分体现，且引脚较多,方案二：采用msp430单片机控制系统。对于红外计数系统是足够的。但是稳定性不是很好，成本也是稍微高了一点。方案三：采用AT89S52单片机作为控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑功能。本身带有定时/计数器，可以用来定时、计数，并且具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。基于以上分析，拟定方案三，由AT89S52作为主机控制部分。2.1.2检测障碍模块根据题目要求，能够正确检测障碍物的并且能够快速计数，因此对检测模块有以下两种方案：方案一：采用超声
6、波传感器检测。超声波检测原理是发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收,收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 这就是所谓的时间差测距法。当然超声波能检测障碍物，肯定也能检测出障碍物的数量。但是运用这个方案稍显复杂。 方案二：采用红外传感器检测，虽然红外检测的距离不是很远，但是设计简单，近距离检测灵敏，成本低。基于以上分析以及现有器件限制选择方案二，采用红外检测电路，在软件上选用适当的控制算法，同样可以达到较好的效
7、果。2.1.3电源模块方案一：选用三节1.5v的干电池供电，实用方便，但是供电不是很充足。 方案二：稳压电源供电。直接输出5v电压，虽然设计有点复杂，但是却能够满足供电需求。比较以上方案，结合供电要求为5v，所以选择方案一。2.1.4显示模块方案一：采用三个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗，寿命长，耐老化，对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏（LCD）具有功耗低、轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定，不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗
8、干扰能力强。同时，12864带有字库，编程容易，且具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式，增加可读性，降低功耗。2.2系统各模块的最终方案根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案：采用AT89S52单片机作为控制器，5v电源供电，分别对红外数据检测、LCD显示、指示电路控制。3硬件设计3.1 单片机控制部分 此部分是电路的核心部分，系统的控制采用了单片机AT89S52。单片机内部有8KB单元的程序存储器及256字节的数据存储器。因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分。电路原理图如图3.1所示： 图3.1单片机控制电路3.2红外检测部分： 这部分是该设
9、计的检测模块，采用了红外发射接收管组成，通过LM339比较器得到高低电平，从而输出到52单片机处理。红外检测电路如3-2图所示。 图3.2红外检测电路3.3数字显示部分 在设计显示电路时，我们使用单片机AT89S52作为电路控制的核心，单片机AT89S52具有一个全双工的串行口，利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能。显示部分采用更加友好的人机交互界面12864液晶显示。显示接口电路如图3-3所示3.数字显示部分4.软件设计 程序设计采用了模块化思想，有一个主程序，三个应用程序,即数据采集程序、数据处理程序、液晶显示程序。4.1主程序 主程序首先进行系统初始化，对显示模块进行必要的初始
10、化，设置系统显示界面。其次就是计数值的读取、显示与控制，如图4.1：图4.1主程序流程图4.2 液晶显示模块 液晶显示模块主要完成人机交换界面的显示及系统相关的操作指示。具体能显示当前的的数据值。流程如图4.2：液晶驱动函数写命令函数写数据函数液晶管脚宏定义读取显示子函数图 4.2 液晶显示流程图5.系统测试及结果分析5.1测试数据结果在本系统中，红外检测数据的采集是最重要的部分，数据的准确度将直接影响到系统的可靠性。测试并记录数据如表一。表一 红外数据采集测试记录实际障碍数系统显示值（次）误差（%）0102204406716.7880由上表可知，综上所述此计数系统灵敏度较高，有时候处理数据来
11、不及，但是基本上可以满足系统的需要。6.总结本论文是采用AT89S52单片机来实现红外计数系统的设计，利用液晶作为显示器件，通过红外传感器采集检测信息，并对数据进行比较转换处理分析，实现对数据的计数。具有可控性较好，显示界面更人性化，易于操作，成本低廉的优点。同时，由于时间有限，系统功能还有待于完善，特别是计数不够准确时，通过适当控制反应时间来使该设计更加完善。在本次系统设计中遇到了很多困难，最后在老师的帮助下，最终得以解决，通过思考，更加深了对单片机的认识和了解。参考文献1 张毅刚.单片机原理及应用M.高等教育出版社, 2003.2高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程模拟电子线路设计M
12、.北京：电子工业出版社，2007.5黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程M.北京：电子工业出版社，20054陈杰,黄鸿.传感器与检测技术M.北京:高等教育出版社,20085翟玉文等.电子设计与实践M.北京：北京中国电力出版社，20056 肖忠祥.数据采集原理M.西安:西北工业出版社，20027 余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术西安：西安电子科技大学出版社，2004 8谭浩强.C程序设计（第三版）M.北京:清华大学出版社,2005附录A：原理图附录B：显示部分：#include#include#include#includelcd_12864.h#includedelay.hsbit cs=P10;sbit sid=P11;sbit sclk=P12;void send_cmd(uchar command_data)uchar i;uchar i_data;i_data=0xf8;cs=1;sclk=0;for(i=0;i8;i+)sid=(bit)(i_data&0x80);sclk=0;sclk=1;i_data=i_data1;i_data=command
