基于单片机红外计数器的设计

2020-11-11胡红博李向芬

通信电源技术 2020年14期

胡红博，李向芬，杨莎

（遵义师范学院，贵州遵义 563002）

0 引言

在科技飞速发展的今天，越来越多的产品实现了自动化，且集成度越来越高，产品的体积越来越小。在生产产品的流水线上，计数器的存在尤为重要，通过计数器可以计算当前产品的数量[1-2]。传统的计数器大多是以数字电路构成的，电路结构复杂且元件数量多，一旦出现故障维修困难，且后期维护不方便。随着单片机技术的发展，以单片机为控制核心的计数器得到了很多厂家的青睐。火车站、景区以及超市等人流量较大的公共场合，可通过计数器统计和管理区域内的人数，从而有效控制区域的容纳量[3-4]。

1 系统总体设计方案

系统结构框图如图1所示，通过红外发射管和接收管采集数据，经过放大电路将信号放大传输到单片机进行处理，最后由液晶屏显示单片机处理过的数据。通过液晶屏上显示的数据可以实时看到当前区域的人数总量，当容纳量超过预警值时，通过声光报警进行提示。

系统中单片机选用STC89C51，红外传感器采用模块化设计，液晶显示屏选用LCD1602，声光报警采用蜂鸣器和LED发光二极管[5]。

图1 系统结构图

2 系统电路图

系统电路图如图2所示，主要由最小系统、检测电路以及显示电路组成，通过软件编程控制各个部分。

2.1 红外检测电路

红外检测电路选用E18-D80NK红外模块。当检测到有人通过的时候，触发一个高电平，通过模块内部自带的放大电路放大接收的信号，并将其传输到单片机进行处理，从而实现计数的目的[6]。

2.2 数字显示部分

整个系统需要显示的数据较多，使用数码管无法实现，因此选用LCD1602液晶显示屏显示计数器的数据。LCD1602液晶屏的电路连接如图3所示。作为电子产品中常用的一款显示器，它以功耗低、体积小以及显示字符多等特点得到了广泛应用[7]。

3 软件设计

图2 系统电路图

系统软件工作流程如图4所示。系统上电启动后会进行初始化，接着进入一个循环过程，通过左右两边的红外传感器不断扫描采集红外传感器检测的结果。液晶屏实时显示进出人数，通过进入人数减去出去人数获得当前区域的剩余人数。当前区域人数一旦超过上限，系统就会通过声光进行报警提示。需要说明的是，可以通过按键设置人数的上限值[8-9]。

图3 液晶模块连接图

4 仿真结果

系统的仿真结果如图5所示。液晶显示的数据包括进入人数、出去人数、当前总人数以及人数上限共4个数据值。通过按键代替红外传感器模拟人的进出，按一下进入按键后进入人数会加1，按一下出去按键后出去人数会减1，进入的人数减去出去的人数即可得到当前区域的人数。一旦当前人数超过区域人数上限，就会报警进行提示。

图4 系统流程图

5 系统调试

图5 系统仿真结果

系统的调试主要分为硬件调试和软件调试两个部分。硬件调试时要先观察是否存在电路短路和元件破损。如果没有短路就上电，然后用万用电表检查每个部分的电压是否正常。硬件调试完成后开始调试软件。在系统上电后先检测各个功能是否正常，如果出现功能不正常的情况，需要检查程序和工作顺序是否正确。检查完所有部分且没有问题后，设计完成。