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VCC（40）：＋5V。GND（20）：接地。 P0口（39－32）：P0口是八位漏极开路双向输入输出口，每个引脚可以接收8个TTL门电流 P1口（1－8）：P1口是8位双向输入输出口，它的功能是可以单片机里面提供上拉电阻，P1口的缓冲器能够接收和输出四个TTL门电流。
P2口（21－28）：P2口是8位双向输入输出口，它的功能是可以单片机里面提供上拉电阻，P2口的缓冲器能够接收和输出四个TTL门电流。
P3口（10－17）：P3口是8个带有单片机里面上拉电阻器的双向输入输出口，可接收和输出4个TTL门电流，P3口亦可以作为STC89C52的特殊功能接口。
RST（9）：复位输入。如果振荡器处于复位状态，这个口就得保持 RST引脚2个机器周期有所需要的高电平保持时间。
ALE/PROG（30）：如果在访问单片机外部存储器的时候，那么地址锁存器这个时候所允许的输出电平就会用在锁存地址其中的低位字节，在FLASH编程的这段时间里，这个引脚就会被用来输入编程所需脉冲。在大多数时间里，ALE端就会输出正脉冲信号（这里的信号是恒定的频率周期），这个频率是振荡器频率的六分之一，我们可以用它来定时或者对外部输出脉冲，这里需要注意的就是，每次在访问单片机外部数据存储器的时候，就会跳过一个ALE脉冲。
PSEN（29）：这个管脚是单片机外部程序的存储器的选通信号。如果取指的工作是由外部程序存储器来完成的时候，那么每个机器周期里面的两次 PSEN 是有效的，但是如果是在访问单片机外部数据存储器的时候，就不会出现前面我们所讲的两个 PSEN 信号。
EA/VPP（31）：当EA一直处于低电平状态下时，单片机外部的程序存储器的地址会变成（0000H－FFFFH）不管这个时候有没有内部程序的存储器。在FLASH编程的这段时间里，施加12V编程电源（VPP）的工作也是由这个引脚完成的。
XTAL1（19）：单片机内部反向振荡放大器的输入以及单片机内部时钟电路的输入。 XTAL2（18）：来自反向振荡器的输出[6]。 3.2 时钟芯片DS1302
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。实时时钟可提供年月日、秒分时和星期，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压为2.5～5.5V。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中[8]。如图3.2所示。
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图3.2 DS1302引脚图
各引脚的功能为： Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出； I/O：三线接口时的双向数据线；
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CE：读或者写数据的时候，输入信号一定要为高电平。这个引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；第二，CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法。 3.3 液晶显示器 LCD1602
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图3.3所示。
图3.3 液晶显示器实物
1602LCD主要参数：
显示容量:16×2个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA（5.0V） 模块最佳工作电压:5.0V
字符尺寸:2.95×4.35（W×H）mm
引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚功能说明如表3.1所示。
表3.1 引脚功能说明 编号 1 2 3 4 5 6 7 8
符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1
引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据
编号 9 10 11 12 13 14 15 16
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符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK
引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极
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3.4 模数转换器件ADC0804
集成A/D转换器品种比较多，选用时应综合考虑各种因素来选取集成芯片。ADC0804是一种单片集成模数转换器，它是逐次比较性的，一般这种模数转换器会被用的多一些。ADC0804有着可以满足差分电压输入、内含时钟发生器、方便TTL或CMOS标准接口、模数转换时间大约为100us、不需要调零、单电源工作时0V～5V输入电压范围是0V～5V等等的特点，它在要求不高的地方被广泛的应用，是一款早期的8位、低价格、单通道的模数转换器而且价格低廉[7]。如图3.3所示
图3.3 ADC0804引脚图
3.5 光敏电阻
（1）光电检测器件的选择
目前，在光电检测技术中常用的光电检测器件有光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池等，选择光照传感器可根据表3.2来比较选择。
表 3.2光电器件特性比较
器件 光敏电阻
光谱响应 可见光至红外
灵敏度 高
线性度 差
伏安特性 电阻型
电特性输出电流
大
噪声特性 低
光电池 可见光至红外 低 一般 光伏型 最大 低
光电二极管 可见光至红外 一般 好
光伏型和饱和型
小 高
光电三极管 可见光至近红外 高 差 饱和型 大 高
光敏电阻与其它的光电检测器件比较，特点有以下几点：
a) 灵敏度高，光电导增益大于1。 b) 工作电流大，可以达到数毫安。
c) 所测光强范围宽度，既可检测强光也可检测弱光。 所以选择光敏电阻[4]。
（2）光敏电阻的工作原理
光敏电阻的工作原理是：在其两极加上一定的电压后，当光照射在光电导体时，由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动。在电路中产生电流，实现光电转换的目的。光敏电阻是利用内光电效应工作，由半导体材料制成的光电设备。在光的作用下，其阻值往往是变小的，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。光敏电阻工作原理如图3.4所示。
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光照电极电极光电导体Ip图3.4 光敏电阻的工作原理
光敏电阻的导电性能会随着光照强度的增加而变好，也就是说如果光敏电阻的电导率出现增加的情况，那么流过它里面的光电流也会增加，那么也就意味着它的电阻值会降低；它的导电性能会随着光照强度的减少而变差，也就是说光敏电阻的电导率会相对减小，流过它里面的光电流会减少，这种情况下，它的电阻值就会增加。
利用光敏电阻对教室内光照强度进行探测，其工作方法是： （1）当教室无人时，不管照度如何，所有照明灯均熄灭。 （2）当教室有人时，分成四种情况： a.若教室人数少于10个人，则亮一个灯。 b.若教室人数在10-20人之间，则亮两个灯。 c.若教室人数在20-30人之间，则亮三个灯。 d.若教室人数大于30人，则亮全部的四个灯。 3.6 红外对管
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。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。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，分别是NPN型和PNP型。红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备、875NM主要用于医疗设备、940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG：红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等。红外线接收管如图3.5所示，红外线发射管如图3.6所示。
图3.5 红外线接收管图3.6 红外线发射管
4. 系统硬件设计
4.1 单片机最小系统
单片机最小系统包括了单片机以及复位电路、晶振电路、排阻等，如图4.1所示。
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图4.1单片机最小系统
单片机：跟AT89C51/AT89S51功能完全一样，52比51大4kb而已。
复位电路：S6为按键，按下手动复位，复位即让程序重新运行，相当于重新启动。 晶振电路：Z1为晶振，提供振荡信号给单片机，单片机才成运行程序，类似人心脏。 排阻：液晶屏的上拉电阻，没接的话呈高阻态，无法得到高电平，液晶显示异常。 4.2 光线检测电路
LM339是运算放大器，这里的作用的作为电压比较器用，电压比较器是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。电压比较器的主要原理是当输入电压V+>V-时，输出高电平，当输入电压V+ LIGHT1为光敏电阻，光亮的时候，光敏电阻阻值较小，分到的电压低，此时4脚电压低于5脚电压的2.5V，+>-，比较器2脚输出高电平；黑暗的时候，光敏电阻阻值较大，分到的电压高，电压是大于2.5V的，所以+<-，输出低电平，LED灯D4点亮，单片机靠判断低电平来知道是黑暗状态。如图4.2所示。 图4.2 光线检测电路 4.3 红外对管检测电路 使用红外传感器的作用是通过其内部接收端接收由障碍物反射或发射回来的红外光，来判断是否有障碍物（有障碍物时，检测电路输出高电平，否则，电路输出低电平）。这里使用两组红外传感器（分别安装在教室门内外两侧）用来计数当前教室内的学生人数。两组红外传感器依据接收有障 第7页 ，共38页