单片机课件设计具有语音功能的光控计数器.docx

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单片机课件设计具有语音功能的光控计数器

目录

第1章课题背景...............................................................................................................1

1.1计数器的简介.........................................................................................................1

1.2计数器作用.............................................................................................................1

第2章设计任务...............................................................................................................2

2.1设计目的................................................................................................................2

2.2设计指标和要求....................................................................................................22.3设计思路与总体框图............................................................................................2

第3章电路设计............................................................................................................33.1光控电路..................................................................................................................3

3.1.1光控电路的组成..............................................................................................4

3.1.2工作原理...........................................................................................................4

3.2计数电路...................................................................................................................5

3.3数码显示...................................................................................................................5

3.4语音输出电路...........................................................................................................6

3.4.1语音电路结构...................................................................................................6

3.4.2语音电路功能...................................................................................................8

第4章运行和调试........................................................................................................9

总结和致谢......................................................................................................................9

参考文献...........................................................................................................................9

附录A.............................................................................................................................10

附录B.............................................................................................................................13

第1章课题背景

1.1计数器简介

计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。

按照计数器中的触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。

常见的同步计数器有74160系列,74LS190系列，常见的异步计数器有74LS290系列。

如果按照技术过程中数字增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器，随时钟信号不断增加的为加法计数器，不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器。

随着计数器技术的不断发展与进步，计数器的种类越来越多，应用的范围越来越广，随之而来的竞争也越来越激烈。

过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。

现计数器的种类以增加到：

电磁计数器、电子计数器、机械计数器（拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器）、液晶计数器等。

计数器的应用范围也遍布印刷、纺织、印染、针织、电缆、电讯、军工、轻工、机械、开关、断路器、矿山、实行多班制的纺织行业的织布机、织带机、制线、制带、造纸、制革、薄膜、高压开关电器产品、试验设备，印刷设备、短路器、医疗、纺织、机械、仓库和码头的货运、行人及车辆过往的数量计数、冶金、食品、国防、包装、配料、石油、化工、发电、机床、仪表、自动化控制等行业。

1.2计数器作用

在数字电子技术中应用的最多的时序逻辑电路。

计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。

但是并无法显示计算结果，一般都是要通过外接LCD或LED屏才能显示。

第2章设计任务

2.1设计目的

学习单片机的基本使用，学会利用单片机设计一些简易的电子产品，进一步认识和掌握数字电子技术和模拟电子技术的知识！

2.2设计指标和要求

实现数字式光电计数器的功能，对于某一空间内（例如：

酒店、图书馆）的人数统计，通过单片机实现，有人进来说：

（欢迎光临），有人出去说：

（谢谢惠顾），并通过按钮来控制单片机报其总人数，大概实现0——100人的计数。

2.3设计思路与总体框图

设计思路：

有人靠近门口时，有红外对管感应人体产生脉冲，脉冲触发，数码显示管显示值加1，并由语音芯片输出“欢迎光临”的话语。

同理有人离开也是一样，语音芯片输出“谢谢惠顾”。

即：

光控计数—>脉冲产生-->数码显示-->语音输出。

总体框图：

图2.1实验总体流程图

第3章电路设计

3.1光控电路

3.1.1光控电路的组成

图3.1.1（a）红外对管电路图

图3.1.1（b）元器件清单表

光控部分：

用一只光敏电阻与第一级的Rb组成分压电路即可。

有光时，使第一级的三极管放大电路处于截止状态。

无光时，使第一级的三极管放大电路处于放大或临界截止状态。

本实验采用红外对管，下面简单介绍一下它的一些方面。

红外线接收管是在LED行业中命名的，是专门用来接收和感应红外线发射管发出的红外线光线的。

一般情况下都是与红外线发射管成套运用在产品设备当中。

其特征与原理：

红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部件是一个特殊材料的PN结，和普通二极管相比，在结构上采取了大的改变，红外线接收管为了更多更大面积的接受入射光线，PN结面积尽量做的比较大，电极面积尽量减小，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的。

没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。

当有红外线光照时，携带能量的红外线光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对（简称：

光生载流子）。

它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。

这种特性称为“光电导”。

红外线接收二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。

如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

分类：

红外线接收管有两种，一种是光电二极管，另一种是光电三极管。

光电二极管就是将光信号转化为电信号，光电三极管在将光信号转化为电信号的同时，也把电流放大了。

因此，光电三极管也分为两种，分别别是NPN型和PNP型。

作用：

红外接收管的作用是进行光电转换，在光控、红外线遥控、光探测、光纤通信、光电耦合等方面有广泛的应用。

如何选择红外线接收管：

红外线最重要的参数就是光电信号的放大倍率，一般的有1000-13001300-1800，1800-2500，这些对灵敏度有决定作用。

红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。

3.1.2工作原理

本实验采用红外对管实现此功能，下面对其进行介绍。

红外线发射管也称红外线发射二极管，属于二极管类。

它是可以将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光电开关及遥控发射电路中。

红外线发射管的结构、原理与普通发光二极管相近，只是使用的半导体材料不同。

红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。

3.2计数产生电路

计数部分由单片机AT89C51控制完成。

基本原理为当红外检测部分检测到有物体经过时，红外接收电路的串联电阻会分压减小，从