基于單片機(jī)紅外計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

胡紅博，李向芬，楊 莎

（遵義師范學(xué)院，貴州 遵義 563002）

0 引 言

在科技飛速發(fā)展的今天，越來越多的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，且集成度越來越高，產(chǎn)品的體積越來越小。在生產(chǎn)產(chǎn)品的流水線上，計(jì)數(shù)器的存在尤為重要，通過計(jì)數(shù)器可以計(jì)算當(dāng)前產(chǎn)品的數(shù)量[1-2]。傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)器大多是以數(shù)字電路構(gòu)成的，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且元件數(shù)量多，一旦出現(xiàn)故障維修困難，且后期維護(hù)不方便。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以單片機(jī)為控制核心的計(jì)數(shù)器得到了很多廠家的青睞。火車站、景區(qū)以及超市等人流量較大的公共場(chǎng)合，可通過計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)和管理區(qū)域內(nèi)的人數(shù)，從而有效控制區(qū)域的容納量[3-4]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，通過紅外發(fā)射管和接收管采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過放大電路將信號(hào)放大傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理，最后由液晶屏顯示單片機(jī)處理過的數(shù)據(jù)。通過液晶屏上顯示的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)看到當(dāng)前區(qū)域的人數(shù)總量，當(dāng)容納量超過預(yù)警值時(shí)，通過聲光報(bào)警進(jìn)行提示。

系統(tǒng)中單片機(jī)選用STC89C51，紅外傳感器采用模塊化設(shè)計(jì)，液晶顯示屏選用LCD1602，聲光報(bào)警采用蜂鳴器和LED發(fā)光二極管[5]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)電路圖

系統(tǒng)電路圖如圖2所示，主要由最小系統(tǒng)、檢測(cè)電路以及顯示電路組成，通過軟件編程控制各個(gè)部分。

2.1 紅外檢測(cè)電路

紅外檢測(cè)電路選用E18-D80NK紅外模塊。當(dāng)檢測(cè)到有人通過的時(shí)候，觸發(fā)一個(gè)高電平，通過模塊內(nèi)部自帶的放大電路放大接收的信號(hào)，并將其傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的目的[6]。

2.2 數(shù)字顯示部分

整個(gè)系統(tǒng)需要顯示的數(shù)據(jù)較多，使用數(shù)碼管無法實(shí)現(xiàn)，因此選用LCD1602液晶顯示屏顯示計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)。LCD1602液晶屏的電路連接如圖3所示。作為電子產(chǎn)品中常用的一款顯示器，它以功耗低、體積小以及顯示字符多等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用[7]。

3 軟件設(shè)計(jì)

圖2 系統(tǒng)電路圖

系統(tǒng)軟件工作流程如圖4所示。系統(tǒng)上電啟動(dòng)后會(huì)進(jìn)行初始化，接著進(jìn)入一個(gè)循環(huán)過程，通過左右兩邊的紅外傳感器不斷掃描采集紅外傳感器檢測(cè)的結(jié)果。液晶屏實(shí)時(shí)顯示進(jìn)出人數(shù)，通過進(jìn)入人數(shù)減去出去人數(shù)獲得當(dāng)前區(qū)域的剩余人數(shù)。當(dāng)前區(qū)域人數(shù)一旦超過上限，系統(tǒng)就會(huì)通過聲光進(jìn)行報(bào)警提示。需要說明的是，可以通過按鍵設(shè)置人數(shù)的上限值[8-9]。

圖3 液晶模塊連接圖

4 仿真結(jié)果

系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖5所示。液晶顯示的數(shù)據(jù)包括進(jìn)入人數(shù)、出去人數(shù)、當(dāng)前總?cè)藬?shù)以及人數(shù)上限共4個(gè)數(shù)據(jù)值。通過按鍵代替紅外傳感器模擬人的進(jìn)出，按一下進(jìn)入按鍵后進(jìn)入人數(shù)會(huì)加1，按一下出去按鍵后出去人數(shù)會(huì)減1，進(jìn)入的人數(shù)減去出去的人數(shù)即可得到當(dāng)前區(qū)域的人數(shù)。一旦當(dāng)前人數(shù)超過區(qū)域人數(shù)上限，就會(huì)報(bào)警進(jìn)行提示。

圖4 系統(tǒng)流程圖

5 系統(tǒng)調(diào)試

圖5 系統(tǒng)仿真結(jié)果

系統(tǒng)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分。硬件調(diào)試時(shí)要先觀察是否存在電路短路和元件破損。如果沒有短路就上電，然后用萬(wàn)用電表檢查每個(gè)部分的電壓是否正常。硬件調(diào)試完成后開始調(diào)試軟件。在系統(tǒng)上電后先檢測(cè)各個(gè)功能是否正常，如果出現(xiàn)功能不正常的情況，需要檢查程序和工作順序是否正確。檢查完所有部分且沒有問題后，設(shè)計(jì)完成。

6 結(jié) 論

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)制作的一款計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且精準(zhǔn)的人數(shù)計(jì)數(shù)。整個(gè)設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，且方便后期的調(diào)試和維護(hù)。