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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
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