基于单片机的光电传感器的计数器设计

计数显示电路可完成对上述脉冲信号的计数和显示。图3是由单片机构成的计数系统框图。

计数系统以MCS-51系列单片机的8031为核心，8013单片机的外围扩展了程序存储器27C256和数据存储器WM0016DRH，此外，用8255扩展了I/O口，同时具有时钟单元、掉电保护、看门狗单元、通信单元以及LED（发光二极管）显示器、键盘等。
1）8031单片机及存储器
8031内含4kb EEPROM程序存储器，具有功耗低、抗干扰能力强的特点，可安置于监测现场，数据存储器WM0016DRH是一种多功能非易失性SRAM，特点如下：高速高抗干扰自保持，不怕掉电，上下电百万次数据无丢失，断电保护10年有效，既可高速连续读写，也可任意地址单字节操作，无需拼凑页面，随机读写不需等待，立即有效，输入输出TTL/CMOS兼容，上电复位输出，掉电保护，内置看门狗，电源监测，不用外加电路和电池，且引脚与标准SRAM兼容。
2）计数及显示
多车道车流量数对应的脉冲通过光电隔离耦合并行输入至8031单片机的P1口，通过软件控制和键盘设定计数值并用LED加以显示，可自动循环显示或定点显示两种方式，且两者相互间可任意切换[4]。
当热释电传感器安装位置固定后，输入脉冲的脉宽和占空比均取决于高速公路上车辆的车速和车距（脉宽对应车辆传感器有效监视方位内的时间，车速和车距有限定），占空比q小于50%，为了准确拾取车流量信息，通过软件可实现单片机对每一路并行输入数据的读取周期小于脉宽，且将每路各自相邻的两读取周期读取的数据进行运算（暂存前一个周期读取的数据），若两数据为01，则自动计1，否则计0。其中0为前一个周期的读取数据，此时脉冲为低电平，1为后一个周期的读取数据，此时脉冲为高电平，从而避免了对脉冲的漏计和重复计数，再把4路的读数每一周期进行一次加运算，累加后的和就是总的车流量。
将8031单片机内的定时器/计数器设定为工作方式1，构成16位二进制计数器[5]，采用动态扫描方式直接驱动5位十进制计数器[5]。采用动态扫描方式直接驱动5位十进制LED显示，Z大计数值达到65536，可记录4车辆的车流量并显示一个月内的日流量，累计4车道一个月内的日流量总和，计数器内数据保护时间可达一个月之久。当计数器达到设定值时，声光报警，可存储数据，并手动复位。
3）时钟单元
采用DS12C887实时时钟芯片，具有显示具体时间信息的功能，若设计调整和设置按键，可方便地对时间进行调整和设置，从而为车流量的统计提供准确的时间数据。
4）串行通信单元
由于单片机系统的数据存储能力和数据处理能力有限，以及现场实时性要求较高，故单片机现场只能暂时存储采集到的数据和对数据进行简单处理，至于大量的数据存储和后续复杂的数据处理可交给上位机完成，由于大型机具有RS-232标准串行口，所以通过8031单片机TTL电平全双工串行口，附加RS-232电平转换电路MAX3232可与上位机实现数据通信。
3 软件设计
计数系统的程序主要包括系统自检程序、系统初始化程序、键盘扫描程序、按键处理程序、显示程序以及数据采集处理程序等，图4所示为主程序流程。

4 安装与调试