1、精選優質文檔-傾情為你奉上本科畢業論文（設計）題 目：基于單片機的人數統計系統摘要本文設計了一個基于單片機的人數統計系統，他可以通過光電開關統計教室的人數，并把實時的人數在LCD1602液晶屏上顯示，另該系統還配備了一個時間顯示的功能，可顯示當前的年、月、日、小時、分種、秒等時間信息，時鐘芯片采用的是DS1302.DS1302能存儲時間信息，并且時間可以掉電保存。關鍵詞 單片機； LCD1602；人數統計；DS1302AbstractThis paper designed a system based on single-chip microcomputer, the number of st

2、atistics, he can through the photoelectric switch statistic the number of the classroom, and the number of real-time in the LCD1602 display on the LCD panel, the system also equipped with another time display function, can display the current year, month, day,hours, minutes, seconds time information

3、, such as clock chip USES is DS1302. DS1302time information can be stored, and time can be saved when power supply drop.Key words single chip microcomputer LCD1602 The number of statistics DS1302目 錄 第1章 緒論1.1 目的和意義在生活中，學校、火車站、銀行、商場、公交車等人員流動比較大的地方，如果可以將人數實時地統計出來，這樣可以給我們的生活與學習帶來很多的便捷。例如，在學校，很大的教室里，考勤對

4、于老師來說是一件很麻煩的事情，但如果設計一款人數統計器，實時顯示教室人數的話，考勤也變得方便；在火車站等人員較多的地方，如果可以實時統計室內人數，那么可以減少不必要的排隊及擁擠。在公交車上，如果可以設計一個實時人數統計器，可以將公交車的人數固定，使我們的坐車環境得到優化。所以設計一款實時統計人數的器件對于我們的生活是很有意義的，可以提高我們的生活質量。1.2研究概況和發展趨勢計數器從發明以來，在不斷地發展，如今，市場上已經出現了各種各樣的計數器，其功能也從計數擴展到更多的功能，之前的計數器大部分用在工業方面，如：生產線上計數器的使用，數控零件計數應用。人數統計器及我們看到的道路上的大小車輛計數

5、器都是在計數器的基礎上擴展而來的，之前的人數統計使用的是接觸式的方式，即人體必須接觸器件才可以計數，例如：腳踏板人數統計器，若有兩個人同時通過的話就不能精確計數，之后出現了非接觸式的，人體通過就可以計數，但也不是很精確，必須配備一定的設備才可以提高精確度。發展到現在，人數統計的發展趨勢是紅外線統計，它的距離可以更遠，即：通過紅外線掃描，來統計人數，這樣的方法就比較精確，并且還可以增加人臉識別功能，方便警察辦案。1.3本系統主要功能本系統設計可以實現以下幾種功能：（1）可以統計場所來往的人數并進行相應的加減，計算出室內實時人數，并顯示在液晶屏幕上。（2）單片機可以采集DS1302的數據，通過數據

6、傳輸將當時的年、月、日、時、分、秒顯示在液晶屏幕上，用戶可以使用按鍵設置時間，時間可以自動更新，系統不供電時，時鐘芯片依然可以由后備紐扣供電，使其掉電時保存時間，下次上電時，時間依然準確。（3）系統帶有液晶顯示可以實時顯示時間和當前統計的人數。（4）系統帶有清零按鍵，按下后清除當前統計的人數，但不會將時間清除。第2章 總體方案論證與設計根據本設計所要實現的功能，可以將系統劃分為以下幾個模塊：主控模塊、顯示模塊、時鐘模塊、人數統計模塊，下面對以上模塊的選型和論證進行討論分析。2.1主控模塊的選型和論證方案一：如果本設計使用單片機MSP430，它是16位超低功耗的混合信號處理器。功能比較強大，但其

7、缺點是:芯片價格比較昂貴，不太適合本設計這樣比較一般的設計。方案二若使用51系列的單片機，該8位、32個IO口單片機具有高可靠性，超低價，無法解密，高性能等特點，而且STC系列的單片機可以在線編程、調試，方便地實現程序的下載與整機的調試，比較適合本設計這樣一般的設計。由上所述， 51系列單片機比較適合本設計。2.2顯示模塊的選型和論證方案一：采用點陣式數碼管顯示，它是八行八列的二極管排列組成的，顯示文字要適合一點，若顯示數字有點浪費其資源，另一方面價格也較高，所以本系統不使用點陣式數碼管作為顯示模塊。方案二：采用LED數碼管顯示，有以下優點：價格一般，適用于顯示數字，它的顯示是采用動態掃描法，

8、連接單片機時，占用單片機接口線也少。其缺點是：數碼管動態掃描時要使用74LS164移位寄存器進行移位，移位寄存器的使用會給電路的調試帶來很多的障礙。方案三：采用LCD1602液晶顯示屏，其顯示屏可以顯示兩行，對于文字，圖像，數字都可以顯示，對于本設計也剛好夠用，價格也適中。與單片機連接時接口線較多，有利于系統調試。由上分析， LCD1602液晶顯示屏比較適合本系統設計2.3時鐘芯片的選型和論證方案一：使用單片機內的定時計數器，通過編程來實現時間計數。這樣雖然可以不使用時鐘芯片，節約了成本，但是，對于閏年及每月天數的不同來說就不太準確了，對于實時時間的實現誤差較大，不可以較精確的計數。方案二：這

9、里用DS1302時鐘芯片實現時鐘，DS1302的性能比較高，功耗比較低，并且內部有31*8的RAM的實時時鐘電路，DS1302可以計時年、月、日、時、分、秒等，可以將每個月的31、29、28或30天進行加與減的操作，使時間顯示更加準確，也可對閏年進行補償，其工作在2.5V5.5V。該芯片有兩個電源引腳，一個是主電源，另一個是后備電源，在關閉電源的時候可以提供充電，使時鐘繼續運行，當下次使用時時鐘依然是準確時間。芯片是用32.768KHZ晶振作為標準時鐘來計時。由上面的分析，DS1302的優勢比較適合本系統。2.4人數統計模塊的選型和論證方案一： 在場所的前門按一個光電開關，后門按一個，前門進后

10、門出，分別統計顯示人數，進行加減。這種方案不好控制人員是從前門進還是從后門進。對于人數的統計的實現比較困難。方案二：根據本系統功能的要求，這里選用了兩個光電開關來實現人數的統計，將兩個光電開關置于場所的門口，一前一后放置，當有人經過門口，會擋住光電開關，光電開關輸出的電平會由高電平變為低電平，可以由電平變化的先后順序知道人是進入場所還是出去，從而對所統計的數據進行加減，統計這時室內的總人數。 由上面的分析，方案二比較適合本系統。2.5系統整體設計概述本設計的核心控制芯片為89C52單片機，其功能是：對鍵盤，顯示模塊，時鐘模塊，光電開關統計人數模塊進行控制與運行。不僅起到了主控作用，而且在各模塊

11、工作時起到了協調作用。 圖21 整體設計圖系統能完成以下功能。系統設有清零按鍵，用戶可以通過按鍵清除當前統計的人數，重新開始計數，但不會清除時間的顯示，通過區分光電計數器1和光電計數器2的先后觸發順序就可以判斷是進去還是出來從而對檢測到的人數進行增減，從而統計出實時人數，將人數顯示出來，本設計還具有顯示實時時間的功能，并且可以使用按鍵來設置年、月、日、時、分、秒。第3章 系統硬件電路設計3.1主控模塊 主控模塊在整個設計中起著重要的作用，是核心部分，它控制著各模塊的運行，并且將各個模塊之間的工作結合起來完成設計所需實現的功能。本設計主控模塊采用89C52芯片。3.1.1 STC89C52單片機

12、主要特性 1. 一個8 位的微處理器(CPU)，起到重要作用2.數據存儲器RAM (128B)，主要存放數據，單片機最多提供1KRAM3.程序存儲器ROM(4KB)，存放程序和原始數據及表格。有一些單片機內部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。4. 8 位并行IO 接口P0P3，與外部器件進行通信5. 兩個定時器計數器，有定時或計數功能6. 五個中斷源，使用程序進行中斷7. 實現串行通信的全雙工串行IO 口一個。8. 振蕩器和時鐘產生電路，振蕩頻率最高為12MHz。 圖3-1 STC89C52單片機管腳圖部分引腳說明：1.時鐘電路引腳XTAL1(19 腳) 和XTAL

13、2(18 腳)：若設計用的是外部時鐘，XTAL1必須接地。有脈沖信號輸出代表正常工作。2.控制信號引腳RST,ALE,PSEN 和EA：RST/VPD(9 腳)：高電平信號輸入可以復位。ALE/PROG(30 腳)：地址鎖存允許信號端。PSEN(29 腳)：可以作為讀取程序存儲器的選通端。此引腳接EPROM 的OE 端。EA/Vpp(31 腳)：當此引腳為低電平時，CPU直接訪問外部程序存儲器，高電平時，內部不夠用，才訪問外部程序存儲器3.輸入/輸出端口P0/P1/P2/P3：P0口(P0.0P0.7，3932 腳P1口(P1.0P1.7，18 腳)P2口(P2.0P2.7，2128 腳)P3

14、口(P3.0P3.7，1017 腳)P3.0：(RXD)串行數據接收。P3口第二功能：P3.1：(RXD)串行數據發送。P3.2：(INT0#)外部中斷0輸入。P3.3：(INT1#)外部中斷1輸入。P3.4與 P3.5：代表定時/計數器T0與T1的外部計數輸入。P3.6：外部數據存儲寫選通。P3.7：外部數據存儲讀選通。3.1.2 STC89C52單片機的中斷系統 STC89C52中斷系統有5個中斷源，2個優先級， CPU響應中斷請求由IE決定；各中斷源的優先級由IP決定；具有相同優先級的各中斷，響應前后次序由內部的查詢邏輯確定。 3.1.3單片機最小系統設計 圖3-2 最小系統電路圖圖3-

15、2為單片機最小系統電路圖，除了單片機，還有時鐘、復位電路還有電源組成，在時鐘電路里用12MHZ的晶振提供時間基準，復位電路中的按鍵按下后，電路回到剛上電的狀態。圖中10K排阻為P0口的上拉電阻，由于P0口漏極開路的結構跟其他IO結構不一樣，所以要加上拉電阻才能正常使用。3.2 LCD液晶顯示器簡介由于本設計中要求顯示界面顯示一些參數，因此這里選用了LCD1602作為界面顯示，可以把一些相關的參數進行顯示。 3.2.1液晶原理介紹液晶顯示器主要技術是液晶控制透光度技術，運用這個技術來實現色彩。這個技術可以解決刷新率的問題。其通過單片機的控制來顯示一些數據即數字，字符等。本系統顯示部分用的是LCD

16、液晶模塊。 點陣圖形式液晶原理：已知顯示的字符，將字符對應代碼送入，顯示器上對應位置點亮或不點亮來將字符清晰地顯示出來。3.2.2液晶模塊簡介LCD1602液晶模塊與一般顯示器比較，它可以將字符移動，并使其閃爍，與單片機并行通訊。3.2.3液晶顯示部分與STC89C52的接口 如圖3-3所示。用STC89C52的P0口作為數據線，用P1.2、P1.1、P1.0分別作為LCD的EN、R/W、RS。這個電路主要設計為：顯示模塊初始化：首先要做的是清除屏幕內容，將接口數據設為8位，顯示的字符行數為2行，字符的型號為5×7點陣，再設為整體顯示，并將光標和字體閃爍取消,再統一顯示。其次將日期顯

17、示分為兩行，將統計出來的人數置于右端，進行顯示。圖3-3 LCD1602與STC89C52的接口電路3.3鍵盤模塊設計 本系統按鍵使用的是獨立的按鍵，按鍵的一端接IO口，另一端接地，IO口都有上拉電阻，當按鍵沒有按下時，IO接高電平，當按鍵按下的時候，IO接地，單片機檢測到這個IO口電平為低電平，通過檢測與按鍵連接的 IO口狀態就可以判斷按下的是那個按鍵。4個按鍵分別代表以下功能，第一為功能按鍵，可以切換不同參數設置界面，進行設置，第二個為增加按鍵，增加年，月，日等，第三個為減少按鍵，對年，月日進行減，第四個為清零按鍵，清除當前統計的人數，重新來計數，但不會清除顯示的時間。3.4時鐘模塊的設計

18、實時顯示時間這里用串行時鐘芯片DS1302。其優點是與單片機的連線大為減少，很大程度的節省了單片機的系統資源，單片機通過讀取DS1302里面寄存器里面的的數據就能得到實時時間。3.4.1 DS1302概述 DS1302的性能比較高，功耗比較低，并且內部有31*8的RAM的實時時鐘電路，DS1302可以計時年、月、日、時、分、秒等時、分、秒比較準確的計時，可以將每個月的31、29、28或30天進行加與減的操作，也可對閏年進行補償，其工作在2.5V5.5V。該芯片有兩個電源引腳，一個是主電源，另一個是后備電源。由VCC1或VCC2中較大者供電。當VCC2大于VCC1+0.2V時，VCC2給DS13

19、02供電；當VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。 DS1302在傳送數據時，必須把RST腳置為高電平，才可以將 命令字及數據送入寄存器里面，如果置RST為低電平，數據傳送會終止，并且I/O引腳變為高阻態，使得無法讀取，無法顯示時間。3.4.2 DS1302內部RTC 和RAM 地址分配DS1302地址分配如圖3-4所示。RTC 寄存器地址位于00H 到07h 處。RAM 寄存器地址位于08h3Fh。 圖3-4 DS1302地址分配圖DS1302的控制字如圖3-5所示。位7必須是邏輯1；如果它為邏輯0，則不能把數據寫入到DS1302中。位6為0，表示存取日歷時鐘數據；為1表示存取

20、RAM數據。位51（A4A0）指示操作單元的地址。位0為0，進行寫操作；為1表示進行讀操作。 圖3-5控制字節的含義把時鐘/日歷或RAM寄存器規定為多字節方式，可以提高地址的尋址能力。數據讀寫程序如圖3-6所示。 圖3-6 數據讀寫程序3.4.3 DS1302時鐘和日歷讀取正確的寄存器字節就可以得到正確的時鐘和日歷信息，如圖3-6，其中有秒寄存器，分寄存器，小時寄存器，年寄存器，可以通過讀取數據和寫數據來得到準確的時間，還可以設置時間模式是12小時還是24小時。除此之外，這個芯片還有充電寄存器，可以在斷電時起作用。 圖3-6 DS1302寄存器3.4.4 DS1302時鐘電路設計DS1302采

21、用串行數據傳輸，和單片機連接時用三條線，可以將時間信息寫入其寄存器內，也可以從寄存器內讀取時間，只要將CE,SCLK，I/O串行數據引腳連接到單片機上即可。VCC2是備用電源，掉電時可以用，以便保存數據，芯片采用32.768Hz晶振。單片機通過讀取寄存器內的數據得到時間信息，并將其顯示出來。3.5 人數檢測模塊設計人數檢測模塊是整個系統所要實現的主要功能，這里用光電開關來實現功能。3.5.1光電開關工作原理光電開關是將光的變化轉化為電平的變化來實現電路功能的。它包括：發送端、接收端和檢測電路。單片機通過檢測電路的電平高低來統計人數。3.5.2光電開關電路設計本設計用兩個槽型光電開關進行實時人數

22、的統計，但有人從光電開關中間通過時，將光線擋住，檢測電路會檢測到低電平，當不擋住的時候光電開關輸出高電平，為了防止人經過的時候跳變沿產生誤觸發，增加了一個一個遲滯比較器，可以盡量避免誤觸發，使讀取的數據精確，單片機通過讀取輸出的電平的高與低，可以判斷光電開光中間當前是否有人經過。當人先通過光電開關1再通過光電開關2，那么人數增加1，反之則減少1，這樣就可以實時地統計出場所內的人數。3.6硬件總體連接圖 如圖3-6，將各個模塊連接起來，組成了整體電路圖，其中有單片機的外圍復位電路，時鐘電路，及電源電路，按鍵電路，顯示電路，及人數統計電路，人數統計電路里面設有遲滯比較器。 圖3-6 硬件總體圖第4

23、章 系統軟件設計4.1系統軟件總體設計 圖4-1主程序流程圖程序流程圖如圖4-1所示，單片機通電后先復位，清除一些保留的數據，然后把當前的一些時間信息以及人數顯示，每個循環單片機都會判斷用戶是否按下功能按鍵和清零按鍵，按下功能按鍵后進入時間參數設置，設置好后，時鐘芯片開始運行，自動計時，按下清零按鍵則對當前統計的人數清零，單片機通過人經過光電開關的先后順序進行人數的加減，先通過1再通過2則加1，反之則減1。單片機通過讀取時鐘芯片內的數據，以及人數統計模塊的數據，將時間與統計的人數顯示到顯示器上。4.2程序設計原理本設計采用C語言進行的程序設計，與匯編語言比較，更容易理解，這是要相對簡單的。先確

24、定硬件電路，將各模塊的作用與關系分析出來，然后進行軟件設計。軟件任務分析時，首先要把這個設計需要實現的功能一一列出，并將每一功能模塊進行接口定義，將數據結構與數據類型都規劃好，之后用軟件進行功能模塊的實現。 進行軟件設計時，要確定主程序與子程序，子程序有顯示子程序，時鐘子程序，按鍵程序等。并合理安排中斷程序，并將其先后順序規劃好，以更好的設計程序。第5章 系統調試5.1硬件調試人數統計系統的電路較大，涉及的模塊比較多，其中包含人數統計模塊，時鐘模塊，單片機最小系統模塊，液晶模塊，按鍵模塊，因此在焊接方面更是不可輕視，如果電路出現短路，以及錯接等情況，那損失會很大。整個電路中，如果有一個地方出現

25、錯誤的話，都會影響整個電路的功能及調試，而且電路復雜，對于比較靠近的兩個引腳，應十分注意，不要將其焊接在一起，造成短路現象。在制作硬件電路之前，我們先根據實際需要的功能劃分硬件模塊，并且在PROTEL里面畫出其硬件原理圖和PCB圖，檢查無誤后開始在萬用板上焊接。在硬件調試中肯定會有一些問題。不過這些問題的出現可以更好地了解作品，完善作品，問題如下：問題1：開始的時候光電開關在人通過的時候電平不跳變。解決：后經過查詢資料發現光電開關發射端發光管流過的電流太小，導致接收端沒有很好的導通。問題2：人數統計不準確，與正確的相比，老是少一個或是多一個 解決：經過檢查，是遲滯比較器電路沒有接通，會出現誤觸

26、發，將其接通即可。5.2軟件調試人數統計系統功能的實現需要較復雜的程序才可以實現,難免在編寫程序和調試時出現了一些比較難解決的問題。首先為了更好的測試效果，我最開始是直接在PROTUES軟件下進行仿真，在確定無誤后，再把程序燒錄到實物中運行。然后再將錯誤的地方進行修改，再調試，經過多次這樣的步驟，最后解決了問題，在這個過程中遇到以下問題：問題1燒入程序后，LCD顯示一行，只有年月日，無時分秒解決：首先檢查程序，看顯示子程序有沒有問題，之后檢測出來，設置顯示為兩行，解決問題。問題2當使用按鍵設置時間的時候，設置的時間與顯示的時間不是對應的解決：檢查按鍵與單片機的接口電路連接，重新設置5.3系統檢

27、測 經過一系列的實驗，實際的操作，可以得到比較準確的數據，但是也存在一定的誤差。缺點是需要增加一個只可以一個人通過的設備才可以對人數進行準確的統計，而且對于門兩邊距離太大的場所，它的精確度是無法確定。結 論經過這次設計，我將課本上的知識整理總結，再通過自己的理解，運用到了實際的電子產品上，我做的人數統計系統，可以實現所要求的功能，當然也有一些不足之處，相對來說穩定性還是不夠的，也存在一定的誤差，還有就是界面還不夠完善。通過自己設計硬件電路，使我對模擬電子技術有了更進一步的認識，也讓我掌握了一些簡單的電路設計，比如：單片機最小系統，按鍵電路以及時鐘電路等。設計軟件方面，我也認識到了認真仔細的重要

28、性，其次，在寫程序之前，必須規劃好，一步一步地進行。通過這些，我進一步地了解了單片機的強大功能，在各個領域內電子產品上的廣泛應用，以及C語言在電子行業的廣泛應用。在這個過程中，我所學的知識運用到了電子產品上，使我真正地做到了學以致用，得到了鍛煉。參考文獻1 彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例.電子工業出版社.2009年2 吳運昌模擬電子線路基礎廣州：華南理工大學出版社，2004年3 閻石數字電子技術基礎北京：高等教育出版社，1997年4 張曉麗等數據結構與算法北京：機械工業出版社，2002年5 馬忠梅等ARM & LINUX嵌入式系統教程北京：北京航空航天大學出版社，2004年6

29、李建忠單片機原理及應用西安：西安電子科技大學，2002年7 韓志軍等.單片機應用系統設計M.機械工業出版社，20048 周潤景等. Proteus在MCS-51&ARM7系統中的應用百例M.電子工業出版社，20069 馬忠梅等.單片機的C語言應用程序設計M.北京航空航天大學出版社，200610劉樹中，孫書膺，王春平.單片機和液晶顯示驅動器串行接口的實現J.微計算機信息，200711駱定輝.學術期刊電子測試，2013 致 謝這篇論文是在導師李軍老師的指導下完成的，李老師在繁忙的教學工作中抽出時間指導我的論文撰寫，在這個過程中，從選題，查閱資料，撰寫工作表，撰寫文獻綜述到寫論文，

30、我遇到了很多問題，每次我都會請教老師，老師為人樸實無華，平易近人，有著淵博的專業知識，每次都會認真講解，讓我在理論方面得到了提升，同時，老師寬以待人，誨人不倦的師德對我影響深遠。同時在撰寫論文過程中我的其他老師及同學們，給了我許多的指導與建議，使得我能順利的完成論文。在此，謹向導師及幫助過我的老師們表示崇高的敬意與衷心的感謝。大學的生活即將結束，感謝一路上陪伴我的老師與同學們，感謝老師的教導，老師傳授我的知識，感謝同學們的建議與意見。在今后的日子里，我會銘記老師的教誨，不忘同學間的友誼，繼續去追求我的夢想。 附錄附錄一：系統整體原理圖附錄二：系統仿真圖附錄三：元件清單元件名稱數量STC89C5

31、21DIP40插座130PF電容212M晶振1輕觸按鍵510K排阻1010K電位器11K電阻6LCD16021光電開關2LM3112DIP8插座3繼電器2黃色LED1綠色LED1DS1302132.768KHZ晶振11000UF電容1萬用板1銅柱+螺帽4附錄四：系統源程序Description: 在屏幕上顯示一串字符，考慮到我的數值均存儲于數組中，為方便而作，允許外部調用畢業設計（論文）原創性聲明和使用授權說明原創性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體