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基于51单片机的车辆出入光电传感管理系统设计

news 2026/3/26 21:50:13

第1章系统总体方案设计

1.1 整体方案设计
1.1.1控制系统的选择
方案一：采用DSP作为系统控制器。DSP（Digital Signal Processor）它是利用数字信号来处理信息的元器件，它对元件值的容限不敏感而且受外部因素影响较小，容易实现等优点。我对它的掌握比较少，价格比较昂贵而且它的电路比较复杂，我尝试过用这个作为我的项目的控制系统但是因为比较复杂所以最终放弃。
方案二：采用ST89C51单片机作为系统控制器。ST89C51单片机是我们大学学的最主要的课程之一，也是我们同学毕业设计采用的最主要的元器件之一，它有成本低，体积小，而且还有高效率等特点，而且最主要的是ST89C51我对它的学习内容比较多，它的算数功能也比较强大还可以随意编程出想要的东西，本身还自带定时，记数等功能。
我对以上两种方法进行比较，从它的方便性，实用性，以及低成本性出发，从而选择了STC89C51单片机对本项目进行实物的研究和创作。电容，小电阻，晶振等是项目的辅助器件，这些原器件是此项目单片机的最小系统。所有的元器件都是通过单片机最小系统展开的。按键模块的功能是对人数最大值的的设置。本设计利用LED＋蜂鸣器的方式进行报警，当进入的车辆到达最大值时就会启动声光报警。

1.1.2 系统框图

图1-1系统框图

第2章系统硬件设计

2.1 单片机的选择
方案一：使用STM32单片机作为系统控制器。它有很多的优点比如它拥有高性能，可以很好的发挥出项目的性能，还有功耗低，电压低而且操作简单，它是一款基于工业标准的处理器，挺多软件都是运用它来开发，是很多小项目的理想解决方案，但是对于我的项目而言不需要如此高的配置。
方案二：采用ST89C51单片机作为系统控制器。STC89C51单片机学习板是一款基于8位单片机处理芯片STC89C52RC的系统。其功能强大，可以实现单片机开发的多种要求，学习、开发者可以根据需要选配多种常用模块，达到实验及教学的目的。
我对以上两种单片机进行比较最后发现我的项目并不需要STM32这么高的配置，所以最后选用了ST89C51作为系统的单片机。
2.2显示方案的选择
方案一：采用LED数码管动态扫描，采用这种方法扫描与单片机相连的时候，占用单片机的口比较少在价钱方面也比较便宜，也是我们的项目能承受的起的一个配件。但是这种方式需要借助74LS164移位寄存器来进行移位，所以在电路里总是出现很多的故障操作起来特别麻烦，所以我最后决定不用LED数码管作为显示。
方案二：采用LCD液晶显示屏，别看它特别的小但它的显示功能非常的强大，能够显示很多的文字还可以显示出来英文字母。显示出来的效果清晰可见，对于我的这个系统来说采用一个1602的液晶屏足够，价格方面也是比较经济实惠。
通过以上两种方案的对比我发现采用方案一的动态扫描系统总是出现很多的故障而方案二相比方案一而言不仅故障出现的比较少而且数字清晰，显示的多样，还可以显示大量文字，所以我选择的LED液晶显示屏作为本设计的显示方案。
2.3 红外检测模块
红外检测模块采用E18-D80NK对物体进行检测，利用红外光对物体进行检测，当前方有遮挡物挡住我们的红外光时我们设备的接收器就会接收到信号从而把信号传给单片机然后单片机对这个信号做出反应来达到检测的效果。实物图如图2-1所示：

图2-1 红外检测传感器

第3章软件设计

3.1总体程序流程图设计
如图3-1为本项目的软件流程图，首先把液晶初始化，液晶的功能和显示都完成了初始化设置，再把能承受的最大值也初始化。这样就可以进入一个循环处理的过程，不断扫描采集两个红外传感器的检测结果，如果车辆从左边的传感器进入那么车辆数就增加一个，如果车辆从右边的传感器经过那么车辆数就减少一个。液晶实时刷新显示进入、出去、和剩余的总车数，如果总车数超过设置的上限报警车数，则启动声光报警进行提醒。然后如果检测到有按键按下，则根据不同的按键，增加或减小上限报警车数的大小。

图3-1主函数流程图

第4章系统调试

4.1元件的焊接与组装
(1)在组装之前先把每个元器件单独测试一遍确保每一个元器件都没问题。
(2)为了方便焊接和安排布线，集成电路的组装方向要一致。
(3)每一个原件正反方向要弄准确，特别注意的是有正负极的元器件，一旦搞错整个实验都会失败。
(4)在焊接的时候尽可能保持接线的简洁完整让人一目了然。
4.2 电路的调试
4.2.1 调试方法
调试方法有两种。其中一种是一边做一边调。这样调试的好处在于基本可以一次性完成作品，作品的每一次错误都会紧随其后将其弥补。这种方法通常运用在新设计的电路。第二种方法则是等项目全部完成后在进行调试，这种方法比较适合简单不复杂的电路调试。
4.2.2 调试步骤
（1）通电前检查
当项目整体成功后别着急着通电，首先要对项目的每一处再进行细心检查，而且还要对照图纸看看每一处引脚是不是跟图纸上一样。
（2）通电观察
第一步完成之后在确定没什么错误的情况下就可以通电了。接通电源后不要立即进行项目的功能测试，先观察整个元器件有无异样，像短路，漏电以及电路开路这样的情况。
（3）单元电路调试
调试之前一定要知道自己要做什么。调试顺序要和电路原理图中信号流向一致，这样的话可分步调试整个电路，保证了电路调试的顺利进行。
（4）整机联调
如图3-3为本项目成果图。所有调试完成后，不代表着电路已经被调试好，还要进行整体电路调试，主要就是观察和测量项目的动态性能，把测试结果和设计的指标进行对比，把所有问题都找出来然后一一解决，直到我们的项目达到我们预期的效果，可以进行检测为止。