红外线人数计数器设计.docx

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红外线人数计数器设计

红外线室内人数统计设计

摘要：

本文详细描述了红外线室内人数统计系统的设计方法。

设计理念是有两组红外线发射和接收系统组成，将信号传递给控制单片机，由其判断两组信号的触发顺序来给出室内人数是增加还是减少，然后将结果控制LCD液晶显示模块显示。

本系统基本实现了数字控制，可分为四个模块：

单片机控制模块、恒流驱动电源模块、红外线发射和接收模块、LCD液晶显示模块。

单片机控制模块主要以MSP430F2274单片机为核心，主要由555定时器构成的多谐振荡器给红外线发射38KHz脉冲信号，单片机通过对接收到的信号进行运算处理，将信号转为LCD显示屏显示。

恒流驱动电源模块主要给整个电路提供合适的工作电压。

关键词单片机控制恒流电源555定时器构成的多谐振荡器LCD显示

Abstract:

Thispaperdescribestheinfraredindoortollsystemdesignmethod.Designconceptistwogroupsofinfraredemittingandreceivingsystem,willsignalstocontrolchip,twogroupsbythejudgmentofthesignaltotriggersequencenumberisindoor,thenwillincreaseordecreasetheLCDLCDdisplaycontrolmodule.Thissystemrealizesthedigitalcontrol,whichcanbedividedintofourmodules:

SCMcontrolmodule,constant-currentpowermoduledriver,infraredemittingandreceivingmodule,LCDdisplaymodule.SCMcontrolmodulemainlyMSP430F2274singlechip,mainlycomposedof555timingbymoreharmonicoscillatorinfraredemission38KHzpulsesignaltoasinglechipcomputerthroughthesignalprocessingoperations,LCDdisplayshowstosignal.Constant-currentpowermodulesforthemaindrivingcircuitprovidesappropriateworkingvoltage.

Keywordssingle-chipmicrocomputercontrolconstant-currentsourceofmuchharmonic555timingLCDoscillator

1方案与比较论证

1.1总体设计方案云比较

方案一：

采用红外线遥控器提供红外线发射信号，但由于红外线遥控器提供的信号是间断的不能实现要求，故舍弃。

方案二：

采用555定时器构成的多谐振荡器给红外线发射管提供振荡频率，从而有了连续不间断的红外线发射信号满足设计要求。

而且电路比较简单，容易焊接，效果较好。

故选择此种方案。

1.2实验器材

需要准备的器材：

MSP430F2274实验板一块、红外线发射管两只、集成红外接收模块两只、555定时器一块、5V电源、电阻8k两只、电容102一只、电容103一只、可变电阻器一块（1K~5k）、lcd液晶显示器一块、AMS1117-3.3恒流稳压块及其组成电路元器件等。

1.3模块电路设计与论证

单片机控制模块

主控制器采用MSP430F2274单片机。

是一种16位的单片机，它具有集成度高、外围设备丰富、超低功耗等优点。

且性价比高，足够实现本设计要求，并还可以扩展研发，具有充分的扩展性。

恒流驱动电源模块

电源采用AMS1117-3.3恒流稳压块，使用简单可靠，足以为本设计提供可靠电源，且性价比高。

由555定时器构成的多谐振荡器如图（a）所示，其工作波形见图（b）。

接通电源后，电源VDD通过R1和R2对电容C充电，当Uc<1/3VDD时，振荡器输出Vo=1，放电管截止。

当Uc充电到≥2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端（DIS）接地，电容C通过R2对地放电，使Uc下降。

当Uc下降到≤1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1，此时放电管又截止，使放电端（DIS）不接地，电源VDD通过R1和R2又对电容C充电，又使Uc从1/3VDD上升到2/3VDD,触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。

脉冲宽度TL≈0.7R2C，由电容C放电时间决定；TH=0.7（R1+R2）C，由电容C充电时间决定，脉冲周期T≈TH+TL。

图555构成多谐振荡器

LCD液晶显示模块

这里介绍的字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，这里我们使用常用的2行16个字的LCD1602液晶模块来介绍它的编程方法。

LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：

阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，其代码与标准的ASCII字符代码一致。

因此，我们只要写入显示字符的ASCII码即可，这种标准化的设计给使用带来很大的方便。

比如大写的英文字母“A”的ASCII代码是01000001B（41H），显示时单片机往液晶模块写入显示指令，模块就把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能在相应位置上看到字母“A”。

2．系统设计

2.1总体设计

总体设计框图如图2-1所示：

图2-1总体框图

2.2软件流程图

图2-2程序流程图

2.3主控电路

主控电路图如图2-3所示

图2-3设计电路图

3测试数据与分析

3.1模块测试

控制模块

接通电源，将程序下载至芯片，用电压表测试各个管脚的高低电平情况，对照是否与程序所写一致！

显示模块

当控制芯片测试好后将显示屏接至控制芯片，然后在程序中调试其显示，使其能按要求正确显示。

注意在接线时的管脚连接正确！

红外线模块

正确为其接好外围电路，用万用表测其发射端频率是否为38khz,接收头是否可以接收到信号。

恒流驱动电源模块

接好其电路后用电压表测试其输出电压，然后进行改良元件微调使其输出达到符合要求。

3.2整机调试

连接好所有电路，测试观察其是否正常显示，然后用挡板模拟人经过，测试其计数是否准确。

3.3测试结果

项目

完成情况

基

本

要

求

模拟十人经过

显示10

模拟二十人经过

显示20

发

挥

部

分

自制单元控制器中的恒流驱动电源

完成

采用液晶显示

完成

正确调试好显示屏显示程序

完成

4系统特色

4.1系统模块化设计:

系统采用了模块化技术架构，具有良好的持续升级和功能扩展能力。

随着技术的发展和用户功能需求的变化而不断升级。

4.2全中文液晶显示：

采用液晶显示可以显示更多的信息，接口电路简单，控制方便，显示直观，便于用户设置时间参数。

5总结

我们在整个设计制作过程中，始终关注系统的性能指标和运行的稳定性，本着稳定性和精确性并重的原则，我们采取了诸多的有效措施，基本完成了设计题目所规定的指标和要求，而且对于有些指标进行了扩展设计，功能提高。

同时考虑到性价比和人机互动，简化电路，改善显示界面，优化整机构造，提出更人性化的设计。