空間人數統計器的結構設計與研究

摘 要：在本設計中使用單片機作為數據處理裝置，用紅外發射管和紅外接收管作為檢測裝置。具有構造簡單，計數精確，性能可靠的優點。數字統計器有非常多的類型，例如接觸式和非接觸式，本文從實用角度出發，以非接觸式作為設計思路。

關鍵詞：單片機；紅外光電計數器；數碼管

一、總體方案的確定

在整個系統運作時，紅外光電感傳感器如果檢測到人或物體通過，便會觸發聲音鳴響，當然如果使用者暫不需要此功能，也可以選擇關閉該功能。紅外光電傳感器是發出紅外線和接收射線的主要設備，產生相應的電路信號后，傳遞給單片機進行數據處理，之后單片機能夠將統計到數字顯示在數碼管上。整個系統也會有其它按鍵，例如清零按鍵，聲音的開關按鍵等。

二、單片機的核心系統設計

本設計的單片機是STC公司的STC89C52，作為一款低功能的微處理器，其內部的FLASH是能夠進行編程的8KB字節系統。MCS-51內核是非常經典的內核，也被用在該單片機上，因為進行了改進，所以擁有其余相同內核而不具備的功能。8位系統以及能夠隨意編程的FLASH，使得其在嵌入式開發方方面可被自由使用，同時能對不同使用者的要求做出相對應的更改。

單片機里的P3口是多功能的，在本設計當中，既有作為輸入口的P3.0 RXD，作為輸出口的P3.01 TXD，P3.2 INT O/1默認為用來執行外部中斷。P3.4T O/1是計數器的外部輸入。這些端口在本設計中不需要作為通用端口，所以只需要使用默認好的功能即可。這樣，在具體使用的過程中避免了一些設計上的困難。

P1口位置在單片機的1到8的管腳，它是有兩種功能，本設計用的是當P1口作為輸出輸入時，單片機的P1口內自帶調整功能。如果輸出的高電壓的信號不足則可以提升，反之如果低電壓信號不足，可以降低信號。

三、紅外線電路設計

在本次設計中，選擇E18-D80NK這款紅外光電傳感器，這是能夠進行距離調整的，方便使用者在不同場合下，滿足應用的需要。原理圖和構造清晰易懂，整體設計簡單而清楚，價格便宜，使用紅外線作為探測手段，性能優異本身穩定性好。

這款紅外光電傳感器使用了PNP管，主要功能是放大電流和開關作用，在本設計中，為常開狀態。VCC電源電壓接在棕色的線上，GND電線接地端接在藍色的線上，對于電源來講可以說是一個負極。這款紅外光電傳感器使用的是5V的電源電壓，可以在10ma-15ma之間的電流正常使用。為了能夠應對不同場合，該產品能夠在1厘米到70厘米之間進行調整，直徑為15毫米。最重要的是紅外光電傳感器是如何工作的，首先假設紅外光電傳感器的感應范圍內，沒有任何物體或人經過，內部只會產生高電平信號，如果紅外線被遮擋，接收管做出反應，內部產生低電平信號傳遞給單片機，單片機收到該信號后，處理數據反映到數碼管上。

四、整體電源的選擇和設計

本設計選用的5V的電源進行供電，不僅容易操作，成本也低廉。在本設計中，增加了紅色指示燈，燈亮和燈滅可以作為電源電路的狀態好壞的判斷。

五、蜂鳴器報警電路設計

蜂鳴器在本設計中，是一個一體化設計，能夠使用直流電壓進行供電，所以上手使用會非常的簡單。在報警部分上，使用了以5V電源電壓為主的蜂鳴器模塊，在電路中會有三極管來驅動，在這個系統中，當單片機收到電壓低的信號時，便會使蜂鳴器發出聲音，反之蜂鳴器不會發出聲響。我們可以調整單片機的連接方式，或者在程序上做出改變，就能改變蜂鳴器鳴叫方式。我們還可以為蜂鳴器增加LED燈，但為了防止LED燈燒毀，需要和LED燈串聯一個電阻，再和蜂鳴器并聯。這樣，蜂鳴器響起警報后，LED燈同時也會閃爍。電路簡單易懂，也不用多占用單片機的輸入輸出口。

六、四位LED數碼管的電路設計

LED數碼管是由多個發光二極管組裝而成的，內部引線是已經連接好的，在使用時只需引出它的公共電極，如圖5所示。因為數碼管是由八個發光二極管組成的，每個發光二極管就是一個單獨的區域，我們將這八個區域進行劃分，分別用a，b，c，d，e，f，g，dp來表示。上文說過當特定的區域加上電壓后，便會形成我們所需要的數字圖形。因為使用的是四位LED數碼管，所以一共有12個引腳，有四個要顯示的數碼管，有八個要顯示的區域。每個數碼管都有相應的三極管來進行驅動。本設計當中Q1到Q5這樣的三極管均為驅動電路，R3到R5是電阻，用來保護三極管。當單片機收到電壓低的信號時，則相應的數碼管會發光，其余的數碼不會發光。也就是說，單片機控制八個發光區域的引腳，通過高電壓和低電壓信號的相互組合便可顯示出來不同的數字組合，原理簡單，經濟實用。

參考文獻

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作者簡介：張濤然（1984.10- ），男，山東德州人，碩士研究生，講師，研究方向：制造過程的數值仿真。