微机原理与接口技术课程设计说明书课程名称： 微机原理与接口技术综合实验 设计题目： 教室人数统计系统（第46组） 院 系： 机械与电子控制工程学院 班 级： 机电0603班 设 计 者 杨天夫（06221083） 薛广进（06221080） 张立双（06221086） 张杨宁（06221087） 赵龙(06221088） 马超（06223041 . 0612班） 指导教师： 唐宇 老师 设计时间： 2008 年7月1日至2008 年7月12号 机电学院微机原理与接口技术课程设计任务书 设计要求：扩展两个光电传感器和一块8*8点阵LED显示器，控制系统需要实现：1. 检测教室里的人数。 并在8*8点阵LED显示器显示出来;2. 设置一个按键实现复位清零。3. 用发光二极管模拟电灯， 当教室有人时， 发光二极管发光，无人时发光二极管不发光。注：我们组作品的扩展功能：1、开机渐变式界面2、复位，计数初值显示“0”3、人满及人数为负时显示心形4、课堂早退监测功能5、倒计时功能工作计划安排： 在初期大体上我们组细化为五个部分1.对硬件器材的学习与认识2.硬件电路板的焊接3.程序设计与调试4.系统软硬件知识的综合学习与研究5.试验总结及实验报告的书写 我组组员工作的具体分工如下杨天夫：主程序设计与过程调试薛广进：硬件电路板焊接与过程调试张扬宁、张力双：辅助程序设计及过程调试赵龙、马超：实验报告的前期撰写及过程调试 在本次实验中，我组齐心协力，共同研究与学习，虽各有分工，但又互相帮助，互相学习。做到每一个人各有侧重点的同时，又对总体的每一步有所参与，对总体的设计与调试都有所掌握。摘要：自习室是学生们学习的重要场所，选择合适的自习室对自习的同学来说是一件比较麻烦的事，要轻松地挑出一间人数较少的自习室是比较麻烦的，每次只有推门进去看看，才能知道里面有多少人，才能做出是否在这里自习的决定。这样不但自己不方便，也会影响到其它上自习的同学。同时对于自习室的管理工作也会带来很大帮助，通过此设备，管理人员可以很容易地了解自习室的利用情况，以适时适量地对自习室进行供电供暖的调节。从人达到对资源的有效利用，避免浪费！因此，我组利用MCS-51 单片机来设计教室人数统计系统，扩展两个光电传感器和一块8*8LED显示器，可以将当前教室人数显示在门口，以方便同学们方便快捷地选择自习室进行自习，同时方便管理人员的管理工作。 关键词： 8*8点阵LED显示器 人数统计 复位清零 倒计时 早退监测目录一， 系统基本功能和实施方案（第4页）二， 设计思路（第4-5页）三， 硬件部分（第5-11页）四， 程序流程图（第12-15页）五， 系统制作过程及结果（第16-17页）六， 心得体会（第17-18页）七， 参考文献（第18页）八， 源程序（第20-26页）正 文一、 系统基本功能和实施方案1、设计目的：如果在进自习室前就能知道教室里有多少人，是否满员，而不用推门进去才知道，将会节省自习同学的很多时间，同时也节省管理人员的很多时间，带来很大的方便，不会更多的影响自习的同学。因此我们小组选择了设计这个教室人数统计系统，利用51单片机系统和两个光电对管器件统计教室进出的人数，最后把教师当前人数显示在一个8*8LED显示器上，方便想要自习的同学选择教室，以及管理人员的管理工作。另：本系统扩展了上课早退记录功能和倒计时功能，通过按键控制可实现不同功能之间的转换。2、基本功能的实施方案：模拟教室人员的进出，在出入口安装两个光电对管GK102，分别G1和G2；一块8*8LED显示教室目前人数；一个发光二极管显示教室人数是否为零；还有一个复位按键显示器清零。当有人进去时，先响应G1，后响应G2，此时将人数加一并显示出来；当有人出去时，先响应G2，后响应G1，此时将人数减一并显示出来。如果人数为零则发光二极管熄灭。如检测到复位按键按下则熄灭发光二极管，同时将人数变成零并显示出来。二、设计思路本程序分主程序、两中断程序、显示子程序与延时子程序四部分。各部分功能如下：1、主程序：主程序完成相应存储单元和标志位的清零、8155的设置、开机界面显示、中断设置、对按键按下方式的检测和处理等工作。程序中设一个循环程序用以判断按键是否按下、按下的奇偶次数、按下时间的长短。并按按键按下方式的不同对二极管和LED进行控制。按键按下方式及系统相应完成的功能如下：系统起始功能：显示教室中人数并根据人数控制发光二极管亮灭。一次短按：复位。两次短按：系统进入上课早退监测功能，此时如有人在上课时间走出课堂则LED显示闪烁的“X”字表示“早退”，同时发光二极管亮以警示。长按（大于1s）：进入倒计时功能。LED显示由20开始，至1为止，间隔为1s的循环倒计时。再次长按：系统恢复起始功能。2、中断程序：两中断程序分别对人数增减标志位（21H）进行赋1和-1的操作。两中断响应先后决定对人数增减标志位（21H）进行赋1还是-1。具体实现方式为：在一个中断程序中加入对另一中断是否响应的判断。如另一中断没有响应，则进行赋1或-1的操作。3、显示子程序：显示子程序采用定行值，扫描列值的方法。具体见8*8LED原理的介绍。4、延时子程序：（两个）本程序中有两个延时子程序，分别完成1ms和0.2s的延时。以上各部分程序的具体实现方式见程序流程图和源程序。三、硬件部分系统电路原理图见附件主体元件工作原理如下：1、8*8 点阵LED的工作原理: 图（1）为88点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图（2）所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。图2：88点阵LED外观及引脚图图3：88点阵LED等效电路图4：88点阵LED电路原理点阵LED扫描法介绍点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：（1）点扫描； （2）行扫描；（3）列扫描。若使用第一种方式，其扫描频率必须大于1664=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于168=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。如图3所示。本程序采用第三种方式。其对应的字形编码如下：字形编码:根据电路图的连接情况可知，8*8点阵显示只有当PA口和PB口相对应的列和横线都输入为“0”时，相应的点才发光显示。数字“1”显示如下图所示其显示代码为：0FFH, 0FFH, 0FFH, 7BH, 01H, 7FH, 0FFH, 0FFH只要把这些代码分别送到相应的列线上面，然后采用列循环，即可实现“1”的数字显示。显示过程如下将代码送到8155的A口，同时置第一列线为低电平，其他列线为高电平（即8155的B口为0EFH），延时2ms。按第一列方式对第二列进行显示，如此下去直至一次显示完成。其余数字字形编码及显示方式依次类推。2、电阻器读法（1）本次实践采用5色环的标注方式，阻值=（第1色环数值*100+第2色环数值*10+第3位色环数值）*第4位色环代表之所乘数所以应熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆：棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0。记准记牢第三环颜色所代表的 阻值范围，这一点是快速识别的关键。具体是： 金色：* 黑色：* 棕色：*红色：* 橙色：* 黄色：*绿色：* 蓝色：*从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：金、黑、棕色是欧姆级的；红、橙、黄色是千欧级的；绿、蓝色则是兆欧级的。这样划分一下是为了便于记忆。（2）第五环表示允许偏差，一般为金色5%的偏差。（3）例如本次所用2.2k的电阻器，色环为红、红、黑、棕、金则该电阻标称阻值=（200+20+0）*10=2.2k，误差范围5%用万用表测得实际阻值为2183，符合使用误差要求。3、电容电容由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同： 按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。 按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。 按极性分为：有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。 在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般1F以上的电容均为电解电容，而1F以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。由于电容体积要比电阻大，所以一般都使用直接标称法。如果数字是0.001，那它代表的是0.001uF1nF，如果是10n，那么就是10nF，同样100p就是100pF。电容的符号分为国内标表示法和国际电子符号表示法，但电容符号在国内和国际表示都差不多，唯一的区别就是在有极性电容上，国内的是一个空筐下面一根横线，而国际的就是普通电容加一个符号代表正极。4、半导体器件（1）二极管二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来（从正极流向负极）。我们用万用表来对常见的硅整流二极管进行测量，红表笔接二极管的负极，黑表笔接二极管的正极时，表针会动，说明它能够导电；然后将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，这时万用表的表针根本不动或者只偏转一点点，说明导电不良。利用二极管单向导电的特性，常用二极管作整流器，把交流电变为直流电，即只让交流电的正半周（或负半周）通过，再用电容器滤波形成平滑的直流。事实上好多电器的电源部分都是这样的。二极管也用来做检波器，把高频信号中的有用信号“检出来”。二极管的类型有好几种，对于电子制作来说，常常用到以下的二极管： 用于稳压的稳压二极管，用于数字电路的开关二极管，用于调谐的变容二极管，以及光电二极管等，最常看见的是发光二极管。 发光二极管在日常生活电器中无处不在，它能够发光，与普通二极管一样，发光二极管也是由半导体材料制成的，也具有单向导电的性质，即只有接对极性才能发光。发光二极管符号比一般二极管多了两个箭头，示意能够发光。通常发光二极管用来作