空间人数统计器的结构设计与研究

摘 要：在本設计中使用单片机作为数据处理装置，用红外发射管和红外接收管作为检测装置。具有构造简单，计数精确，性能可靠的优点。数字统计器有非常多的类型，例如接触式和非接触式，本文从实用角度出发，以非接触式作为设计思路。

关键词：单片机；红外光电计数器；数码管

一、总体方案的确定

在整个系统运作时，红外光电感传感器如果检测到人或物体通过，便会触发声音鸣响，当然如果使用者暂不需要此功能，也可以选择关闭该功能。红外光电传感器是发出红外线和接收射线的主要设备，产生相应的电路信号后，传递给单片机进行数据处理，之后单片机能够将统计到数字显示在数码管上。整个系统也会有其它按键，例如清零按键，声音的开关按键等。

二、单片机的核心系统设计

本设计的单片机是STC公司的STC89C52，作为一款低功能的微处理器，其内部的FLASH是能够进行编程的8KB字节系统。MCS-51内核是非常经典的内核，也被用在该单片机上，因为进行了改进，所以拥有其余相同内核而不具备的功能。8位系统以及能够随意编程的FLASH，使得其在嵌入式开发方方面可被自由使用，同时能对不同使用者的要求做出相对应的更改。

单片机里的P3口是多功能的，在本设计当中，既有作为输入口的P3.0 RXD，作为输出口的P3.01 TXD，P3.2 INT O/1默认为用来执行外部中断。P3.4T O/1是计数器的外部输入。这些端口在本设计中不需要作为通用端口，所以只需要使用默认好的功能即可。这样，在具体使用的过程中避免了一些设计上的困难。

P1口位置在单片机的1到8的管脚，它是有两种功能，本设计用的是当P1口作为输出输入时，单片机的P1口内自带调整功能。如果输出的高电压的信号不足则可以提升，反之如果低电压信号不足，可以降低信号。

三、红外线电路设计

在本次设计中，选择E18-D80NK这款红外光电传感器，这是能够进行距离调整的，方便使用者在不同场合下，满足应用的需要。原理图和构造清晰易懂，整体设计简单而清楚，价格便宜，使用红外线作为探测手段，性能优异本身稳定性好。

这款红外光电传感器使用了PNP管，主要功能是放大电流和开关作用，在本设计中，为常开状态。VCC电源电压接在棕色的线上，GND电线接地端接在蓝色的线上，对于电源来讲可以说是一个负极。这款红外光电传感器使用的是5V的电源电压，可以在10ma-15ma之间的电流正常使用。为了能够应对不同场合，该产品能够在1厘米到70厘米之间进行调整，直径为15毫米。最重要的是红外光电传感器是如何工作的，首先假设红外光电传感器的感应范围内，没有任何物体或人经过，内部只会产生高电平信号，如果红外线被遮挡，接收管做出反应，内部产生低电平信号传递给单片机，单片机收到该信号后，处理数据反映到数码管上。

四、整体电源的选择和设计

本设计选用的5V的电源进行供电，不仅容易操作，成本也低廉。在本设计中，增加了红色指示灯，灯亮和灯灭可以作为电源电路的状态好坏的判断。

五、蜂鸣器报警电路设计

蜂鸣器在本设计中，是一个一体化设计，能够使用直流电压进行供电，所以上手使用会非常的简单。在报警部分上，使用了以5V电源电压为主的蜂鸣器模块，在电路中会有三极管来驱动，在这个系统中，当单片机收到电压低的信号时，便会使蜂鸣器发出声音，反之蜂鸣器不会发出声响。我们可以调整单片机的连接方式，或者在程序上做出改变，就能改变蜂鸣器鸣叫方式。我们还可以为蜂鸣器增加LED灯，但为了防止LED灯烧毁，需要和LED灯串联一个电阻，再和蜂鸣器并联。这样，蜂鸣器响起警报后，LED灯同时也会闪烁。电路简单易懂，也不用多占用单片机的输入输出口。

六、四位LED数码管的电路设计

LED数码管是由多个发光二极管组装而成的，内部引线是已经连接好的，在使用时只需引出它的公共电极，如图5所示。因为数码管是由八个发光二极管组成的，每个发光二极管就是一个单独的区域，我们将这八个区域进行划分，分别用a，b，c，d，e，f，g，dp来表示。上文说过当特定的区域加上电压后，便会形成我们所需要的数字图形。因为使用的是四位LED数码管，所以一共有12个引脚，有四个要显示的数码管，有八个要显示的区域。每个数码管都有相应的三极管来进行驱动。本设计当中Q1到Q5这样的三极管均为驱动电路，R3到R5是电阻，用来保护三极管。当单片机收到电压低的信号时，则相应的数码管会发光，其余的数码不会发光。也就是说，单片机控制八个发光区域的引脚，通过高电压和低电压信号的相互组合便可显示出来不同的数字组合，原理简单，经济实用。

参考文献

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[2] 唐中燕，杨晓红，杨静.基于单片机的智能型光电编码器计数器[J].仪器仪表用户，2001.05：2-4.

[3] 李晓林，牛昱光，阎高伟.单片机原理与接口技术（第二版）[M].北京：电子工业出版社，2011.2：130-133.

[4] Peter Van Der Linden著，徐波译.C专家编程[M].人民邮电出版社，2003.

作者简介：张涛然（1984.10- ），男，山东德州人，硕士研究生，讲师，研究方向：制造过程的数值仿真。