基于STC89C52客流计数系统硬件设计

1、 工学院毕业设计（论文） 题 目： 基于STC89C52客流计数系统硬件设计 专 业：机电技术教育 班 级：06机电2班 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期：20W年3月18号 摘要3 概况及分析4 第一章设计任务5 第二章方案论证比较5 2. 1单片机的选择5 2. 2显示模块6 2. 3激光发射模块6 2. 4激光接收模块7 2. 5语音模块的选择7 第三章系统硬件框图设计 8 第四章系统硬件设计9 4. 1单片机最小电路9 4. 2 LCD1602液晶驱动电路10 4. 3激光模块电路10 4. 4语音模块电路11 第五章系统软件设计12 第六章测试与结果分析-13 第七章设计总结-

2、14 第八章参考文献-15 附录 1完成所有硬件所需的元器件 2. 整个装置的硬件电路图 3. 整个装置的软件程序 4. 整个装置部分图片 基于STC89C52客流计数系统硬件设计 摘要：本设计的商场客流量计数系统（简称MTCS）釆用STC89C52单片机为中心器件，利用光电 感应的技术原理，结合LED数码管和光电计数电路来设计计数器。将软、硬件有机地结合起来。 其中软件系统釆用C语言编写程序。它开拓了计算机在商业领域的应用，而且提供了进行商业 统计分析的数据信息。它主要由三部分组成。一是MTCS的光电感应板横贯布置在商场的入口处, 并在光电感应板的上方布置专用光源。二是把全部光电感应板的数据

3、输出端用双芯数扌居通讯电 缆连接到中央计算机的串行口上。 关键词:客流量计数系统，单片机，串行口，语音显示 一 一 刖吕 随着商场客流量计数器的诞生及发展，在单片机基础上的计数器已经广泛运用于人们的 日常生活中。对于零售业来说，顾客是货币的携带者，乂是商品的潜在购买者研究客流量 规律，可以提高商场或者超市的销售机会，将观看者转变为购买者，最大限度的挖掘发现商 场的销售潜力，增加商场的利润进出。客流统讣是重要的衡量丄具，通过商场客流量量化匸 具可以个准确的量化数据，商场不但可以准确的获得完整的运行情况，而且还可以利用这些 获取的高精度数据，更加有效的组织运行工作。通过统汁出入口的客流，商场可以了

4、解出入 口的设置合理程度；通过统计主要区域的客流状态，从而进行功能区的合理分布；它还可以 统计各个区域的吸引率和繁忙程度；有效评估所取得的营销和促销回报；根据客流的变化， 可以有效的分配物业管理以及维护人员，提高服务质量；通过客流人群购买率，可以提高营 销和促销的效率。不仅如此，它还能够客观决定租金的价位水平，设定最佳的营销时间；显 示当前客流状态和变化形式，管理人员可以对流量比较大的区域采取预防突发事件的措施， 并可实施观察当前的人数等等优点。因此，基于单片机基础上的商场客流量计数器的设计意 义及前景很广泛。 另外随着激光技术的发展，特别是在军事上，一种强度高的激光可以穿透较厚的钢板其 至是

5、更为硬的东西，它的威力远比子弹的威力大的多，将来有可能会有更多的激光枪出现战 斗中；还有激光通信也是比较先进的技术，它较无线通信更稳定，传输数据时不易被盗取； 激光用在循迹机器人身上，让机器人在循迹的时候更稳定，不易出现路线寻找错误，例如清 华大学参加的飞思卡尔机器人设计大赛就是用激光代替普通的红外检测技术来实现机器人 的循迹路线，因为激光的强度比红外线要高，不易受外界光线的干扰；还有一些常见的利用 激光制造的工具，例如激光雕刻机，激光切割机，激光打标机，激光打印机。 另外，将激光发射接收模块应用于商场，在客流量计数方面也将起到重要的作用。 客流通常也被称作客流量，是大型商场、购物中心、连锁店

6、、机场、车站、博物馆、展 览馆等公共场所在管理和决策方面不可缺少的数据。对于零售业而言，客流量更是非常基础 的指标。因其与销售量直接的正比关系，人们对客流量统计数据的重视山来已久。客流量对 于依赖于客流量量的产业来说意义重大。 第一章设计任务 设计一个语音模块，该模块能够接收单片机输给的信号，并发出语音信息，通过外接放 大设备，发出声音。 2设计一个显示模块，该装置可接收激光发射器接收的人员进出信号，当有人进过单行道 进口时，信号进过单片机输出给显示模块，显示进入商场的总人数；当有人从单行道岀 口经过时，信号再次进过单片机输出给显示模块并识别，显示模块将从总人数上减去人 数。 3设计一个主控电

7、路包括信号接收输出模块程序写入模块。 (1) 信号接收输岀模块主要是接收激光模块传输进来的信号，并将传输进来的信号 识别，通过说出引脚传输给其他设备。 (2) 程序写入模块主要是将已经编写完成的各个运行程序录入单片机，当有信号传 输进来时，程序运行，控制其他模块的正常工作。 第二章方案论证与比较 2.1单片机的选择： 方案一：选择8031单片机芯片 8031芯片内部无ROM,需要外扩程序存储器，山此造成电路焊接的困难，况且使用8031 还需要另外购买其他的芯片，从而造成成本较高，性价比低。 方案二：选择STC89C52单片机芯片 STC89C52芯片内部有一个ROM,且片内ROM全部采用FLA

8、SH ROM,它能于3V的超低 电压下工作，与MCS-51系列单片机完全兼容。 结合实际，我们选择STC89C52单片机来设计。 2. 2显示模块： 方案一:LCD数码管液晶显示，由单片机驱动.它主要用来显示大量数据、文字、图形， 能够显示的位数多，显示得清晰多样、美观； 方案二：点阵显示，是由八行八列的发光二极管集成在一块电路上组成，主要用来显示 汉字，同时也能显示数字和少量图像，但它的焊接较麻烦，价格高，鉴于所设计的题LI要求它 不切实际。所以排除此方案。 方案三：LED数码管静态显示，电路容易理解且驱动的程序简单，多片七段译码器驱 动显示，这不仅增加了成本，还需要占用单片机多个I/O 口

9、，也给电路的焊接带来一定的困 难，因此不选用这种方案作为显示模块。 方案四：釆用LED数码管动态扫描显示，价格低廉，不仅减少了对I/O 口的浪费，而 且能够同时驱动多个数码管。其驱动程序容易编写和理解。当显示内容不太多，可以排除； 经过四种方案的比较以及本系统实际，我们选择性价比相对高的LCD1602液晶。 2. 3激光发射模块： 方案一：采用普通的激光二极管 普通的激光二极管能够发射一定强度的激光，较容易控制，在市场也容易购买，价格方 面也便宜，但是它最大的缺点就是不稳定，在开与关的瞬间容易烧坏； 方案二：采用带保护电路的激光发射管 这种管子有专门的技术人员加工而成，其稳定度极高，也具有过流

10、保护，不容易被烧坏, 使用寿命长，强度适中，外面加了一层铁管子，起到防震防摔的作用； 山于本装置的激光发射部分对激光的要求是在客流较多的情况下，为避免碰撞造成激光 开关的打开或关闭，造成激光发射接收器的烧毁。因此要求激光发射管必须具备很好的稳定 性，综合考虑我们选择方案二。 2. 4激光接受模块： 方案一：采用光电二极管 光电二极管是在反向电压作用在工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫做 电流；有光照时，反向电流迅速增大到儿十微安，称为光电流。光的强度越大，反向 电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号， 成为光电传感器件。 方案二：采用硅光电池 硅光电池是

11、一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单，核心部 分是一个大面积的PN结，把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成 闭合回路，当二极管的管芯（PN结）受到光照时，你就会看到微安表的表针发生偏转， 显示出回路里有电流，这个现象称为光生伏特效应； 本电路要实现的是在接受装置上安装一种能接受到激光的器件，当接受到激光信号时 则相应的电路就导通，由于硅光电池导通时只能产生很微妙的电流，所以在此本设计中只 能用光电二极管。 2. 5语音模块的选择： 根据设计要求，我们选择WT588D语音芯片。它具有以下特性： （1）可通过电脑软件，随意组合语音，可插入静音，插入的静音不占用内存的容

12、量，一个 已加载语音可重复调用到多个地址，重复调用的，不占空间，这是其它芯片所不具备的。 （2）USB下载方式，支持在线下载/ISP下载 （3）7种控制方式：MP3控制模式、按键控制模式、3X8矩阵控制模式、并口控制模式、 一线串口控制模式、三线串口控制模式以及三线串口控制I/O 口扩展输出模式 （4）最多可加载500段语音；220段可控制地址位，单个地址位最多可加载128段语音， 地址位内的语音组合播放； （5）插入的静音时间范圉10ms25min；静音不占用存储空间 第三章系统硬件框图设计 本装置主要通过两块STC89C52单片机最小系统控制发射接收，发射装置的激光发射开 关常开状态，激光

13、连接接收装置。出客流通过发射接收装置时，接收装置的激光接收被中断, 信号通过STC89C52单片机，经单片机处理分析后，从而驱动一些电路的运行，LCD液晶显 示装置上根据单片机输出地信号显示客流进入的数U。判断进出后，给予人员进出的简单加 减。并显示在液晶显示屏上。同时语音系统会相应的工作，声音信号经过功率放大装置播放 声音，下图为系统的硬件框图。 图1系统硬件框图 第四章系统硬件设计 该装置硬件电路主要有：单片机最小系统，激光发射驱动电路，LCD液晶显示模块电路, 语音模块控制电路，光电二极管激光接收电路。 4. 1单片机最小系统电路 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关、接插口和电源部分，S

14、TC89C52单片机最小系 统的电路如图2： 4.2 LCD1602液晶显示插口电路 驱动LCD1602液晶需要11个控制信号，8位数据线，和三根控制线，分别为使能端，读 写控制端以及数据命令选择端，通过一定的驱动程序就能使液晶显示数字和字符了。电路图 如图3： JP1 图3 LCD1602液晶电路 4. 3激光模块电路 当激光传感器的接受端接受到发射端发来的光电信号时，Gl、G2呈高电平，发光二极 管断开；当接收端和发射端被阻挡时，Gl、G2被拉至低电平，发光二极管导通，激光传感 器向单片机发送电平信号，再山单片机向语音模块和显示模块发送控制信号进行语音报数和 显示计数。具体的电路如图4：

15、JI J2 vcc| 1 1 VCC 1 : : R1 1 2 3 7T R2 1 2 3 10K wk r bq 4 CON? r 1 4 C0N3 i 4 G1 存2力 4 G2 J 1 J： k| 1 1 n J3 G1 1 G2 1 2 3 4 GND VCC COM r 图4激光模块驱动电路 4. 4语音模块电路 下图所示的电路接线图为语音模块的电路图。如图所示，如图所示AM1117-3.3V是一个 稳压器，可以将高电位稳定在3.3V。当语音芯片BUSY端为低电平时，LED导通，提示芯片 当前为工作状态；当BUSY端为高电平时，LED断开，提示芯片当前为空闲状态。1号引脚和 10号引

16、脚接至单片机的复位端和数据端，用以实现复位和数据传输功能。电路图如下图5 所示： 10 VCC T U1 AMS1117-3.3V azo VIN 23弭 104 C2 104 R1 510 J4 DI U2 1 LED CON36 RST VDD DAC BUSY PWM+ PWM- 哦 P14 P01 P13 P02 P16 P03 GND P15 2 3 4 5 8 16 15 14 LI 13 TF WT_RST T0WT_DATA 9 WT588-16 CON2 WT_RST WfDATA 图5语音模块电路 第五章系统软件设计 5. 1语音一激光系统软件流程图 语音一激光系统软件流程

17、图如图6: 11 图6语音一激光系统软件流程图 第六章测试与结果分析 6. 1测试仪器和器材： 稳定电源，外接扩音器，激光发射器，导线。 6. 2测试结果分析: 12 进出上场人数 商场无人 第一人进入 第二人进入 岀二人，第三人进入 显示模块工作 0 1 2 1 语音模块工作 无声音 欢迎光临*商场 欢迎光临*商场 欢迎进入料商场 在插电之前，先用导线将各个模块按照正确的接线方式连接起来。通电后，首先检查接 线是否正确，确定激光模块能够正常发射激光，以及液晶能否正常显示。待接线一切正常以 后，开始对整个系统进行测试分析。开始时，液晶显示屏上显示记录人数为0。当有人通过 安装有激光模块的单行通

18、道时，激光被中断，产生低电平信号，此时，液晶显示屏上记录人 数为1。当人通过单行道出口时，激光模块再次产生一个低电平信号，液晶显示频上记录人 数减1,显示为0。显示屏上显示的是商场内的现有人数。通过外接扩音器播放的语音是进 入商场这段时间的总人数。 第七章设计总结 历经半月的时间终于将此设计完完整整的完成了，包括设计方案选择，电路图设计，元 器件的选择，电路板的焊接，软件程序的编程与调试，并且将编写正确的软件下载到已经刻 制完成的板子上进行试验。对整个装置进行组装、调试、反复试验，最后顺利的完成了毕业 设计任务。 在这段实验设计期间，我非常感谢我的带队 老师以及来自合肥求精电子有限公司的工 程

19、技术人员，陈老师将我亲自安排给合肥求精电子有限公司的团队，让他们指导我完成此次 毕业论文设计。技术人员严谨细致、一丝不苟的指导一直是我们学习、工作的好榜样。他们 像老师一样不厌其烦的知道我们从始至终，循循善诱的教导和不拘一格的思路给了我无穷无 尽的启迪，还有我的同学，他对我的帮助很大，在无助的时候，给予了我很大的帮助。 这个毕业设计项目马上就要接近尾声，在此之际，我将不断完善其功能，让其在外界环 境干扰下能够更加稳定的工作，使其更加人性化。 13 Abst ret: With the developme nt of the society, adva nces in tech no logy

20、and the peoples standard of living, a variety of convenient gradually improve the life of automatic control systems into people* lives, MCU Mall personnel entering and leaving the counting system is one of these, or automatic counting domain logo became a member of the digital age. The automatic doo

21、r count system has a practical, functional, technically advaneed features, ifs widely used to represent the practical achievements of scie ntific and tech no logical progress And it let people know, the development of the digital age will change human life, to speed up the development of scienee and

22、 technology. The design of shopping traffic counting system (MTCS) STC89C52 microcontroller-centric devices, using photoelectric sensor combi nation of technical prin ciples, led and counti ng circuit to desig n your counter. The software and hardware organically. Which software systems using c prog

23、rams .It widens the field of computer in commercial applications, and provides for commercial statistical analysis of data and information. It mainly consists of three parts One is the photoelectric sensor Board MTCS stretches from the layout of the entrance of the shopping centre, and at the top of

24、 the photoelectric sensor board layout dedicated light source The second is to put all of the photoelectric sensor Board of data output data communication with dual-core cable connected to a central computer serial port. Key words: Mall traffic counting system, single-chip, serial port, voice displa

25、ys 14 第八章参考文献 1 李朝青单片机原理及接口技术（修订版）M.北京：北京航空航天大学出版社，1998. 2 何立民.单片机应用技术大全M.北京：北京航空航天大学出版社，1994. 3 李广弟.单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社，1992. 4 陈汝全.电子技术常用器件应用手册H.第二版，机械工业出版社，2002年5月第一版. 刘连吉.ISD单片语音录放器件及电路实现J.青岛海洋大学学报，2003 6 郑毛祥.单片机应用基础M.人民邮电出版社,2006 7 马忠梅等.单片机C语言应用程序设计M.北京航空航天大学出版社，1997 8 戴佳.单片机C51语言应用程序设计M.电子工业

26、出版社，2006 9 梁家海.基于MCS 51系列单片机的并发式显示系统的设钦州学院学报2006 10 于曦赵定远单片机控制的数据采集与通信M.自动化信息2006 12 11 何立民.单片机髙级教程M.北京航空航天大学出版社，2001 12 何立民.从Cygnal 80C51F看8位单片机发展之路J.科学技术报2002年 13 夏继强.单片机实验与实践教程M.北京航空航天大学出版社，2001 14 赵晓安.MCS-51单片机原理及应用M.天津大学出版社,2001. 3 15 肖洪兵.跟我学用单片机M.北京航空航天大学出版社,2002. 8 15 附录 1. 完成所有硬件所需要的元器件 单片机(

27、STC89C52单片机)，LCD1602液晶，开关，激光发射接收装置，光电二极管，发 光二极管，语音芯片，11.0592MHZ的晶振，电阻类，电源，导线，外接扩音器。 2. 商场客流量计数器总电路图 商场客流量计数器部分电路包括LCD1602液晶驱动电路，语音系统电路，激光系统电路。 电路总图如下图： 图7商场客流量计数器总电路图 3. 整个系统的程序 (1)单片机内总程序： /* 端口分配情况: 16 Pl，P2用于数码管的显示 P0_0和PO_1用于激光接口 */ #includez/at89x52. h /#include/zsegment h #include/zvoice. h 片i

28、ncludelcd_1602. h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar count=210; sbitin 二PO1; sbitout 二P00; extern uchar dis2; uchar sum=0, currentsumO; main() / Init_Timer (); lcd_init (); for(;) if(!in) while(!in); current_sum+; sum+; 17 Read_Voice(14);欢迎第 delay_Voice (1400); Read_Num(sum)

29、; delay_Voice(900); ReadVoice (15);位顾客 辻(!out) while(!out); if(current_sum) current_sum一一； else current_sum=0; /Read_Num(count); 辻(! P3_2) while(!P3_2); Read_Voice(16); delay_Voice(1500); Read_Num(current_sum); Display_Num(current_sum); 18 (2)语音系统程序： /#include include include voice, h /* 0, 1, 2, 3,

30、 4, 5, 6, 7, sbit sda二P35; /sbit key二P20; /sbit 11 二P2; /sbit 12 二P3; /sbit fnFPl7; uchar flagl, flag2, flag3, flag7!; void delay_Voice(uint z) uint x, y; for (x二z;x0;x) for(y=U0;y0;y); 19 void delayus_Voice(uint z) uint x, y; for (x二z;x0;x-一) for (y=10;y0;y); void Read_Voice(uchar add) uchar i; EA二

31、 0; rst=0; delay_Voice(l); rst=l; delay_Voice(17); /*复位延时17MS*/ rst二1; delay_Voice (6); /* delay_voice 6ms */ sdaO; delay_Voice(5); /* delay_voice 5ms */ for(i=0;i=ll delay_Voice(300); Read_Voice(10):/十 辻(num%10) delay_Voice (300); ReadVoice(num%10); */ void Read_Num3(uchar num) Read.Voice(num/100);

32、 delay_Voice(700);/1000); Read_Voice(11) :/百 num%=100; if (num) /如果不是整百则执行 if(num二9) delay_Voice(600);/700); 23 Read_Voice(0); delay_Voice(800);/700); ReadNuml(num); else Read_Num2(num); ) void Read_Num(uchar num) 辻(num=9) Read_Numl(num); else if(num二99) Read_Num2(num); else Read_Num3(num); (3) LCD1

33、602液晶显示系统程序: 24 dwdwdwdwdwdwdwdwdwdw Description: 字符LCD显示演示程序 在第一行显示welcome 在第行显示 www. mvchina. net 连线方式：将拨码开关的第6脚拨向ON方向，即给led供电 rcrcrcrcrcrcrcrcrcrc “ / / / “ / / d / / / / J / d / / d / / */ / * / / d z / d z / (/* / / d / / y / / / / / / d / / y / /*/ / * / / “ / / / / ( /* / / d / / v / / / / * / / d / / j / / */ / * / / d / / d / / / / * /J d / / j / / #include #include Sinclude sbit rs 二 P20;/ sbit rw = P2l; sbit ep = P22; uchar code disl = ，zCurrent Number; uchar dis24 = 0, 0, 0, 0; delay_1602(uchar ms) /延时子程序 uchar i; 25 while(ms一一) for(i = 0; i 250; i+) _nop_(); _nop_(); _nop_(); _