生产流水线产品产量统计显示系统的设计.doc

本科毕业设计

题 目 生产流水线产品产量统
计显示系统设计
姓 名 王 鹏
专 业 自动化
学 号 42064
指导老师 王忠利

郑州科技学院电气工程学院
二○一五年六月
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 III
1系统设计方案和选择 1
2 硬件电路设计 3
2.1 系统硬件电路 3
2.2 电源供电电路 3
2.2.1 桥式整流电路 4
2.2.2 滤波电路 4
2.2.3 稳压电路 5
2.3 掉电记忆模块 6
2.4 红外检测模块 7
2.5 单片机控制电路 9
2.5.1 单片机最小系统 11
2.5.2 LED数码管显示模块 13
2.5.3 报警器模块 15
3 系统程序设计 17
3.1 程序步骤图 17
3.2 程序设计 17
3.3 程序调试 24
4 数据分析 25
结 论 27
致 谢 28
参考文件 29
附录一：元器件清单 30
附录二：原理图 31
附录三：仿真图 32
附录四：实物图 33

生产流水线产品产量统计显示系统设计

摘 要
伴随当今社会飞速发展，越来越多流水线上产品需要进行自动计数。基于单片机组成产品自动计数器有直观、计数正确优点，现在已在各行各业中得到了广泛应用。数字计数器有多个形式，总体来说有接触式、非接触式两种，在科技发展今天，非接触式红外计数器应用愈加广泛[1]。本设计采取一对红外发射接收管作为计数器信号检测头，含有价格低廉，抗干扰性好，结构简单，操作方便等特点。
本设计采取红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线[2]，并将其放大、整流形成低电平信号，当产品阻挡红外光时，接收管将接收不到红外信号，放大器会输出高电平，此时将这个电平信号送入AT89C5单片机控制单元[3]，经过对单片机编程实现计数，然后由数码管LED显示数值[4]。从而实现生产流水线产品产量统计显示功效。
关键字：单片机；自动计数；LED数码管

THE DESIGN OF THE PRODUCTION LINE OUTPUT STATISTICS SYSTEM

ABSTRACT
With the rapid development of today's society, more and more products assembly line for automatic counting. Based on single chip product automatic counter has the advantages of intuitive, counting precision, has been widely applied in all walks of life. Digital counter has various forms, generally has two kinds of contact type and non-contact, in today's development of science and technology, the application of non-contact infrared counter more widely. This design USES a pair of infrared receiving tube as counter signal detection head, with a low price, good anti-interference, simple structure, convenient operation, etc.
This design use infrared launch infrared light-emitting tube, infrared receiving tube receives the infrared ray, and the low level signal amplification, rectification formation. When someone or something blocking infrared receiving tube not receives the infrared signal, the amplifier outputs high level, at the same time the level signal into the AT89C51 single-chip microcomputer control unit, through the microcontroller programming count, then the digital tube LED display values. So as to realize the function of production line product output statistics show.
Keywords:SCM ; Automatic counting ;Digital tube

前 言
在当今社会飞速发展格局下，厂家很多采取流水线装置进行产品生产作业，而怎样才能对其生产线上产品进行正确、实时、有效率自动计数？这一问题成为了大多生产厂家十分关切问题。传统机械式或电子式计数器(关键采取数字电路集成组件组成)存在以下问题：元器件数量较多、电路比较复杂、维修比较困难、故障率较高、功效不易更改、设置预定数值不方便且功效过于单一、适用范围小。而基于单片机为关键控制计数器有着能够实时，正确，可靠，稳定等计数优点已成为广大厂家首选自动计数装置。
现在，基于单片机计数设备和以开发产品微控制器技术为基础控制技术发展快速，在各个领域得到广泛应用。以单片机为关键产品和设备，促进了生产技术水平提升，所以企业迫切需要很多懂单片机技术开发、应用和维护这些智能产品管理高级工程技术人员。电子计数器是一个多功效电子测量仪器，它采取电子检测在一段时间内输入脉冲数，以数字形式显示结果。单片机以其体积小、功效强、可靠性高、性价比高特点，已成为实现工业生产技术、智能化测量和控制产品进步和发展一个关键手段。而现在产品产量计数器产品大部分采取是非接触方法，并已开发出了多个类型型号专用测试芯片。使用以AT89C51单片机为关键，辅以多种外设控制单元自动计数装置已成为现在自动计数应用领域主流。不过，怎样提升自动计数器实时性、抗干扰能力、稳定性等是中国外生产研究自动计数器关键方向。产品产量计数器是工厂流水线产品产量检测主体，但其往往工作在高温、高噪音等极其恶劣环境中。而以AT89C51为关键微控制器产品系列自动计数器工作在这种环境下会常常出现误操作（单片机程序跑飞）、滥用（单片机逍遥）或进入死机（程序进入无限循环）等问题，这些问题是因为单芯片自动技术产品存在最大缺点。
本设计要求以下：
（1）整个系统抗干扰能力强、稳定性高。
（2）计数范围：00～99。
（3）每满100全部会自动发出3s报警声并亮起指示灯。
（4）将计数值正确显示出来。
（5）含有断电记忆功效。
（6）含有自动、手动清0能力。
在此次设计中，包含到内容包含：输入为220V输出为9V变压器接线及工作原理、DB207桥式整流电路引脚、三端稳压芯片7805引脚接线、掉电数据保护芯片AT24C02工作原理、共阳极两位七段数码管SN450561K引脚接线原理和对射红外线检测工作原理、单片机最小工作系统、放大电路等知识。

1 系统设计方案和选择
方案一：图1.1所表示
红外发射电路NE555
红外接收电路LM567

计数显示专用芯片CL102
电源电路

图1.1 原理框图
方案一中红外发射电路NE555和红外接收电路LM567组成红外检测单元并形成计数脉冲信号，计数显示部分则使用了专用芯片CL102，该芯片是集译码、驱动、锁存、显示为一体专用芯片。
红外接收管
电压比较器
红外发射管
单片机控制AT89C51
电源供电电路L7805
驱动显示器74LS245
LED数码管
方案二：图1.2所表示

图1.2 原理框图
方案二利用红外接收发射管工作原理，即红外接收头在有红外光电阻原理分压可取基准电压，然后经过电压比较器可输出高低电平。当有红外光照射时，红外接收管串联电阻分得电压很大，可使电压比较器LM324输出为低电平；反之，红外接收头串联电阻分得电压很小，可使电压比较器LM324输出为高电平，然后经过单片机控制处理，使输出正确数值，然后经过数码管显示出来。
方案三：图1.3所表示
对射红外探测装置
单片机控制单元AT89C51
掉电数据保护芯片AT24C02

电源供电电路7805
LED数码管显示

图1.3 原理框图
方案三利用对射红外检测装置形成计数脉冲[5]后送入控制单元AT89C51单片机[6]，经过对它片内计数、显示编程。经过两位七段数码管显示出来。AT24C02是EEPROM模块，能够保留单片机运算时中间有用结果芯片，是忽然掉电、关断电源、瞬间电源电压不稳定时，确保不会造成数据丢失或数据误写，同时能够在上电后从中读出其保留数据内容，大大增强了抗干扰能力。
方案四：图1.4所表示
红外检测装置
555定时计数器
LED数码显示
蜂鸣器报警模块

图1.4 原理框图
方案四利用红外线检测装置形成脉冲信号对555计数器进行输入[7]，利用多种和非门、非门、和门形成硬件电路，使数码管显示出计数数字，由555定时器来确保蜂鸣器延时，并提供报警信号。
以上方案各有自己优点：
方案一是一个简易产品自动计数器，成本低廉、计数正确，不过在系统处于异常状态时，工作就十分不稳定，属于产品自动计数市场上淘汰产品，通常见在计数要求不高场所中，这个方案太过于简单，系统稳定性不高，故不选择。
方案二所包含知识面广，同时能达成正确、稳定自动计数效果，不过整个系统抗干扰力较弱，系统掉电后不能保留数据，在系统异常状态时轻易出现误操作或死机，不符合该设计要求。
方案三可完美实现产品自动计数功效，同时能让系统处于异常状态和抗干扰时经过外围专用芯片到很好处理，该系统外围电路架设相对简单，不过在市场上属于高端自动计数产品。能正确计数、抗干扰性强、系统稳定、含有掉电数据记忆功效，能够说是一个完美系统，故选此方案作为毕业设计方案。
方案四结构较为复杂，也可达成正确计数，不过系统抗干扰能力较弱，元器件较多，维修时不易检测出问题所在，不符合本设计要求，故不选择此方案。
2 硬件电路设计
2.1 系统硬件电路
本系统需要供给220V交流电，经过降压变压器变成9V交流电，然后经过桥式整流电路、滤波电路、稳压电路处理，变成5V直流电，供单片机、数码管、红外检测装置、发光二极管和蜂鸣器使用。当有物体经过红外线检测器，该装置提供高电平给AT89C51单片机，进行计数，并有数码管显示出来。当计数至99时，下个产品经过后，系统会自动清零，并使蜂鸣器响起3S，同时指示灯亮起，达成声光同时报警效果，假如该系统在使用中意外断电，没关系，本系统设有掉电数据记忆装置，可在下次通电后显示出此次统计数值，然后可进行手动清零重新开始统计，也可接着上次数据继续统计。这么就能避免部分无须要损失，再加上该系统稳定性高、抗干扰能力强，所以采取这种计数器流水线将会越来越多。
2.2 电源供电电路

图2.1 电源供电电路图
图2.1所表示，电源采取220V家庭用电，经过降压变压器降至9V交流电，然后经过整流电路整流成直流电源，再经过稳压电路、滤波电路，最终输出5V直流电，供单片机、红外检测模块、LED数码管[8]、蜂鸣器、发光二极管使用。
2.2.1 桥式整流电路

图2.2 桥式整流电路
桥式整流也叫整流桥堆，桥式整流器是利用二极管单向导通性，将四个二极管两两对接而成，当输入正弦波正半部分时，其中两只管导通，得到正输出，输入正弦波负半部分时，另两只管导通，因为这两只管是反接，所以输出还是得到正弦波正半部分。桥式整流器是对二极管半波整流一个改善，也是进行整流最常见电路，常见来将交流转变成为直流电。桥式整流器对输入正弦波利用率是半波整流两倍。桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A到50A，最高反射峰值电压从50V到1000V。而本设计中为方便采取DB207芯片替换，其特点含有一致性好、安装方便，电路模块清楚明了。
2.2.2 滤波电路

图2.3 滤波电路图
桥式整流电路作用是将交流电转换成直流电，但其输出直流电中脉动成份比较大，而大多数电子设备所需直流电脉动系数（电压或电流幅值和平均值之比，就是脉动系数S）要求应小于0.01，所以整流输出电压应采取部分方法，最大程度降低输出电压交流成份，和此同时，要尽可能保留输出电压中存在直流成份，使输出电压和理想直流电靠近，这么电路被称为直流电源中滤波电路。通常滤波电路可分为有源滤波和无源滤波这两种类型。无源滤波关键类型又包含电感滤波、电容滤波和复式滤波（包含LC滤波、LCrr型滤波、倒L型，也被称为电子滤波器）。脉动系数是指直流电源中脉动成份大小，此值越大，则滤波器滤波效果越差。脉动系数（S）=输出电压交流分量最大值/输出电压直流分量。
在交流电角频率一定情况下R越大，C2越大，脉动系数则越小，滤波效果也就越好。当R值增大时，电阻上直流压降会增大，这么就增大了直流电源内部损耗；假如增大C2电容量，就会增加电容器体积和重量，实现起来不含有竞争力。所以，我们在稳压前后全部设有有滤波吸收电路，用电容器充放电来赔偿交流分量电压波动。
2.2.3 稳压电路

图2.4 稳压电路及电源指示灯电路
此次设计采取三端稳压芯片7805，电子产品中，常见三端稳压集成电路芯片有负电压输出79××系列和正电压输出78 ××系列。顾名思义，三端IC就是指该种稳压用集成电路，仅有三个引脚输出，分别是输入端、输出端和接地端。它外形和一般三极管相同，有9013样子TO-92封装，也有TO- 220标准封装。用78/79系列集成稳压IC组成恒压电源时需要外部元件极少，电路内部包含有调整管、过热、过流保护电路，使用起来方便又可靠，而且价格很廉价。在该系列中，三端稳压IC标号79或78后面字符代表该三端稳压电路额定输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
7805最大输出电流为1.5A，在制作中假如需要输出1.5A电流以上稳压电源时，通常采取并联N个三端集成稳压电路，这时最大输出电流就变为1.5AN倍，但在应用时要注意：并联使用时，三端稳压电路需采取同一批号、同一厂家产品，来确保稳压电路参数一致性。另外，输出电流要比工作实际电流高出1.5A以上，这么能够避免因为部分三端稳压电路异常而造成其它三端稳压电路连锁烧毁发生。
2.3 掉电记忆模块

图2.5 掉电记忆芯片AT24C02
美国Atmel企业AT24C02是低功耗CMOS型E2PROM，内含256*8位存放空间，而且含有写入速度快(小于10ms)，工作电压宽(2.5V~5.5V)，擦写次数较多(高于10000次)，数据不易丢失，抗干扰能力强，体积小等优点。而且它是采取I2C总线式来进行数据读写串行操作，只占用极少资源和I/O线。AT24C02有一个16字节页写缓冲器，该器件经过I2C总线接口进行操作，还有一个专门写保护功效。AT24C02A、AT24C02B由2048位串行电可擦除可编程只读存放器(EEPROM)组成，它们组成256个字节，每个字节8位。AT24C02A提供两个电压版本：1.8V(1.8~5.5V),2.7V(2.7~5.5V)；AT24C02B只提供1.8V(1.8~5.5V)版本。当WP引脚连接到VCC时，AT24C02A上半部被写保护，AT24C02B支持全部写保护。对新设计产品，请尽可能选择AT24C02B。A支持400KHz，B支持100KHz。A能够基础能够直接替换B，但B在高速率读写情况下，不能够直接替换A。

图2.6 AT24C02引脚图
AT24C02引脚图2.6，各引脚功效以下：
SDA：双向串行数据/地址管脚，用于器件内全部数据接收和发送。
SCL：串行时钟输入管脚，用于产生器件全部数据发送和接收时钟。
WP：写保护。当WP管脚连接到Vcc时，全部内容均被写保护，只能读。当WP管脚连接到Vss或悬空时，器件能够进行正常读/写操作。
A0、A1、A2：器件地址输入端。这些输入管脚用于多个器件级联时设置器件地址，这些引脚处于悬空时，则默认为0。使用AT24C02最多能够级联8个器件，假如仅有一个24C02芯片被总线寻址，那么该芯片三个地址输入引脚可悬空也可连接到VSS。
VCC：电源电压(5V)。
VSS：电源地(GND)。
AT24C02支持I2C总线数据传送协议，I2C总线协议要求：向总线传送数据器件均称为发送器，接收器则包含从总线中接收数据全部器件。数据传送是受全部起始停止信号主器件和产生串行时钟控制，不管是主器件还是从器件均能够作为接收器或发送器，不过是由主器件来控制数据发送模式还是接收模式。
2.4 红外检测模块

图2.7 红外检测模块电路图
此次设计利用红外发射管来发射红外线[9]，然后让红外接收管接收该红外线，此时红外线接收管会产生低电平信号，当产品阻断红外光时，接收管接收不到红外信号，红外线接收管会产生高电平信号，同时将这个电平信号送入AT89C51单片机控制单元，经过对单片机编程实现计数，起到识别产品是否经过作用。
现在所用光电开关大致可分为以下几类：
（1）镜反射式光电开关，它是集发射器和接收器为一体，光电开关发射器射出红外线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过而且完全挡住光线时，光电开关就会产生检测开关信号。
（2）对射式光电开关[10]，它发射器和接收器分别安装在被检测物体经过路径两边而且光轴水平相对，发射器发射出红光线将直接被接收器接收，当被检测物体经过发射器和接收器之间并阻断红外线时，该开关会产生开关信号。假如被检测物体是不透明物体，那么对射式开关就是作为检测装置首选。
（3）槽式光电开关，本类开关通常采取标准U字型结构，它发射器、接收器将分别安装在U型槽两侧，正常工作时将产生一光轴，在被检测物体经过U型槽并阻挡光线时，该开关会产生开关信号。该类型光电开关常见于检测运动速度快物体，同时它能分辨出半透明和透明物体，使用安全可靠。
（4）漫反射式光电开关，这类光电开关集发射器和接收器是一体，在被检测物体经过时，被测物将把红外线发射器发出足够多红外线反射给接收器，这时，该开关会产生开关信号。漫反射式光电开关关键用在被测物体表面光亮或其反光率极高情况下。
（5）光纤式光电开关，该类型光电开关采取塑料或玻璃光纤传感器引导光线，其优点是能够对远距离被测物体进行检测。通常分为漫反射式和对射式。
对射式光电开关应用，关键应用于烟雾报警器、传真机、小家电、摄影机、投币机、扫描仪、光碟机、DSC（数位相机）等产品。
生活中对射式光电开关应用关键有：
坐电梯，当有些人进去时，阻碍了门两边红外发射接收对管时，电梯门停止关闭。
投币器，当有硬币进入时，阻碍了对射式光电开关对射，机器产生了一个命令，自动洗衣服或游戏开始命令。
打印机，当纸张推出时，阻碍了对射式光电开关对射打印机知道到第几张纸，或停止打印。
2.5 单片机控制电路

图2.8 单片机控制单元电路图
AT89C51标准功效[11]：4K字节FLASH闪烁存放器、128字节内部RAM、32个I/O口线、两个16位定时/计数器、一个5向量两级中止、一个全双工串行通信口、片内振荡电路，同时AT89C51可降为0HZ静态逻辑操作，而且支持两个软件节电工作模式。空闲方法会停止CPU工作，不过许可定时/计数器、RAM、串行通信口及中止系统继续工作。掉电后保留ROM内容，不过振荡器停止工作而且严禁其它部件工作直到下一个硬件复位。
AT89C51共有四十个引脚，采取双列直插式封闭，各引脚功效以下：
P0～P3：数据输入输出端口。
P0口：一个漏极开路8位准双向I/O端口，是漏极开路输出端口，每位能够驱动8个LS型TTL负载。在P0口作为输入功效使用时，应先向端口锁存器（地址80H）定入全1，此刻P0口引脚全部悬空，相当于高阻抗输入。作为输入口功效使用时需先写我，这就是准双向含义。
P1口：P1.0~P1.7，一个8位双向I/O端口，P1口是4个端口中作用最单一，仅仅用作输入、输出接口使用。
P2口：P2.0~P2.7,一个8位双向I/O端口，P2口作用和P0口作用基础相同：①作为输入、输出接口使用；②和P0口共同完成存放器扩展数据传送，关键用于扩展外部存放器地址线高8位使用。
P3口：一个内部含有上拉电阻8位双向I/O端口，P3输出缓冲器能够驱动（输出或吸收电流方法）4个TTL输入。对端口写1时，能经过内部上拉电阻把端口拉至高电平，这时可作为输入端口。P3用作输入口使用时，因有内部上拉电阻，所以被外部信号拉低引脚均会输出一个电流（I）。
在AT89C51中，P3口还能用于其它复用功效，即第二功效，其第二功效如表2.1所表示。
表2.1 AT89C51P3口功效
端口引脚
第二功效
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
INT0（外部中止0）
P3.3
INT1（外部中止1）
P3.4
T0（定时/计数0）
P3.5
T1（定时/计数1）
P3.6
WR（外部数据存放器写选通）
P3.7
RD（外部数据存放器读选通）
RST引脚是复位信号输入端，复位信号是高电平有效，它有效时间需连续24个振荡周期（即二个机器周期）以上，假如使用是频率为6MHZ晶振，则复位信号必需连续超出4μs时间，才能完成复位操作。
ALE/PROG：当访问外部存放器时，地址锁存许可输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。所以它可用作对外部输出脉冲或用于定时目标。然而要注意是：每当用作外部数据存放器时，将跳过一个ALE脉冲。如想严禁ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在实施MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部实施状态ALE严禁，置位无效。
/PSEN：外部程序存放器选通信号。在由外部程序存放器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存放器时，这两次有效/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存放器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存放器。注意加密方法1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存放器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入。
XTAL2：来自反向振荡器输出。
单片机控制单元包含：单片机最小系统、复位电路、显示电路、报警电路，这些硬件电路连接全部是3基于单片机程序编写为基础。
2.5.1 单片机最小系统

图2.9 单片机最小系统电路
单片机最小系统[12]，又称为最小应用系统，就是使单片机正常运行前提下使用最少元件组成系统。对51系列单片机来说，最小系统通常最少包含：复位电路、晶振电路、单片机等部分。
复位电路：由电容和电阻串联组成，因为“电容电压不能突变”性质，能够知道，当系统上电瞬间，RST脚将会出现高电平，而且该高电平连续时间是依据电路RC值决定。通常51单片机假如RST脚高电平连续两个机器周期及以上将复位，所以，合适组合RC取值就能够确保可靠复位。通常教科书推荐C 取10u，R取8.2K.当然也有其它取法，标准就是要让RC组合能够在RST脚上产生不少于2个机周期高电平。至于怎样具体定量计算，能够参考电路分析相关书籍。复位电路又分为手动复位，上电复位和看门狗复位。
上电复位：在加电瞬间电容经过充电来实现。在通电瞬间，电容C经过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。
手动复位：所谓手动复位就是经过一按键开关，使单片机进入复位状态。系统在上电运行后，需要复位，经过手动来实现，通常是阻容复位和手动复位相结合。
看门狗复位：看门狗（以max813为例）是一个监控单片机是否出问题和上电复位一咱专用芯片，它在单片机上电时候能够给出上电复位信号，当系统进行正常工作时候，要在1.6秒之内要给出一个脉冲信号，不然看门狗就会发出一个复位信号至单片机复位角，使单片机复位，这种操作通常在程序中处理。MAX813各引脚功效：
MR（1脚）：手动复位端。假如该引脚输入低电平连续140ms以上，MAX813就会发出复位信号，此复位信号脉宽通常是200ms。
VCC（2脚）：电源端需接+5V。
GND（3脚）：电源负极端。
PFI（4脚）：电源故障输入端。假如该端接入电压低于1.25V时，MAX813会使PFO（电源故障输出端）产生信号将高电平转为低电平。
PFO（5脚）：电源故障输出端。系统供电正常时，输出则为高电平，电源电压掉电或变低时，输出电压将由高电平转为低电平。
WDI（6脚）：看门狗信号输入端（喂狗信号）。系统正常运行时，必需每1.6s之内向该端口输入一次信号，假如超出1.6s后，MAX813仍然收不到该信号话，就会产生看门狗输出信号。
WDO(8脚)：看门狗信号输出端。在正常工作时候输出为高电平，看门狗信号输出时，该端输出信号将由原来高电平转为低电平。
其原理是，假如干扰信号进入系统时，常常会造成程序跑飞，而程序跑飞根本原因是因为程序计数器PC错位引发，在程序存放器中，指令码和存放指令地址根据一一对应标准，有指令码是单字节，有二字节，三字节是单片机中最多字节指令，PC内容就是要实施指令码地址，若修改了PC内容，打破单片机正常取指操作，将造成程序非正常运行，甚至会出现致命故障（便修改关键数据等），为了克服这类问题，可采取看门狗监视程序辅助运行，假如程序跑飞，则看门狗就会产生复位信号，会使单片机重新返回程序，然后正常运行。
晶振电路：常见晶振频率为11.0592MHz(能够正确地得到19200波特率和9600波特率，常见于包含串口通讯电路)/12MHz(能够正确产生uS级时歇，定时操作较为方便)。
单片机：一片AT89S51/52或其它51系列兼容单片机。
尤其注意：对于31脚(EA/Vpp)，当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM0000H开始实施；当接低电平时，复位后直接从外部ROM0000H开始实施。这一点是初学者轻易忽略。
2.5.2 LED数码管显示模块

图2.10 LED数码管显示模块
本设计采取两位七段共阳极数码管和两个NPN来完成显示模块，而该设计中段码输出口是利用P0口作为输出口，而P0口是漏极开路，即使有很强灌电流能力，但拉电流能力很差，故在P0口上加一10排阻作为上接电阻。上拉电阻作用是，当单片机P0口上输入为0时，上拉电阻上电流直接流入单片机中，使数码管段码上伤保持低电平，故在这时数码管不发光；而当单片机P0口输出为0时，这时上拉电阻有能使电流灌入单片机中，故排阻上电流流入数码管中，所以这时数码管发光。

图2.11 共阴数码管原理图 图2.12 共阳数码管原理图
数码管实际上就是八个发光二极管，它们以两种方法连接，假如将其阴极连接在一起，这种方法组成数码管成为共阴数码管；假如将其阳极连接在一起，这种方法组成数码管为共阳数码管。
LED数码管特点：
（1）发光响应时间极短（<0.1s），高频特征很好，单色性很好，亮度较高。
（2）能在小电流、低电压条件下驱动发光，能和CMOS、TTL电路兼容。
（3）体积小，重量轻，抗冲击性能好。
（4）寿命长，使用天10万小时以上，甚至可达100万小时，且成本低。
显示部分采取软件译码方法，所谓软件译码就是把各字符段选码组织到一个表中，要显示某字符先查表得到其段选码，然后送往显示器段码线。单片机应用系统中多采取软件译码动态显示。
因为多位LED数码管全部段选线全部是由同一个8位I/O口控制[13]，所以，在每个瞬间，我位LED将显示为一样字符，假如要让每位显示字符不一样，就必需要采取动态扫描方法交替点亮每位LED，即在一瞬间只有某一位LED显示出字符。此刻瞬间，段选控制I/O输出对应字符段选码（字型码），而位选控制[14]I/O口则应在该显示位输入一个选通电平（LED为共阴时，则送入低电平，LED为共阳时，则送入高电平），用来确保该位LED显示出对应字符，轮番使每位数码管分时显示出该位应该显示字符。位选码、段选码每送入一次后延时1ms，人类视觉暂留时间是100ms（0.1s），所以每位数码管显示时间间隔无须大于20ms，而且要确保延时一定时间，方便给人造成视觉暂留效果，让人看着每位数码管全部在亮，不会有闪烁感觉。
2.5.3 报警器模块

图2.13 声光报警模块
本设计采取声光同时报警，当系统计数到100时，系统自动清零，蜂鸣器发出3S报警声，同时发光二极管亮起，起到声光同时报警效果。图中三极管作用关键是为了放大信号，使蜂鸣器报警音量更高。
半导体三极管又被称为晶体三极管，三极管在电子电路中是较为关键元器件。它关键作用是电流放大和开关。 三极管顾名思义含有三个电极。二极管是由一个PN结组成，而三极管是由两个PN结组成，共用电极被称为基极（用字母B表示——B取自英文Basic，基础(）、基础（）），另外两个电极则称为集电极（用字母C表示——C取自英文Collect，搜集）和发射极（用字母E表示—— E取自英文Emission，发射）。
三极管最基础作用是放大作用，它能够把微弱电信号变为较强信号，这种放大作用仍然遵照能量守恒标准，它是将电源能量转为信号能量。三极管最为关键参数就是β（电流放大系数）。假如在三极管基极上加个微弱电流，那么集电极上就能够得到一个集电极电流，它电流是注入电流β倍。集电极电流是伴随基极电流改变而改变，而且基极电流改变很小时就能够引发集电极电流发生很大改变，这就是三极管电流放大作用。三极管是一个控制元件，关键用来控制电流大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极要接地），假如基极电压UB发生微小改变，基极电流IB也会随之发生小改变，因为基极电流IB控制，集电极电流IC将发生很大改变。假如基极电流IB越来越大，则集电极电流IC也越来越大，反之，假如基极电流IB越来越小，则集电极电流IC就越来越小，即集电极电流随基极电流改变而改变。值得注意是集电极电流改变要比基极电流改变远远大得多，三极管所以含有放大作用。集电极电流IC 和基极电流IB二者改变量之比就是三极管放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示改变量。），放大倍数β通常介于几十到几百之间。三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立适宜静态工作点，也叫 建立偏置 ，不然会放大失真。
蜂鸣器是一个采取直流电压供电一体化结构电子讯响器，广泛应用于计算机、电子玩具、复印机、汽车电子设备、打印机、电话机、报警器、定时器等电子产品中用作发声元器件。蜂鸣器关键分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器两种类型。
(1)电磁式蜂鸣器
电磁式蜂鸣器由磁铁、电磁线圈、振动膜片、振荡器、外壳等部分组装而成。在接通电源时，振荡器所产生信号电流将经过电磁线圈，从而使电磁线圈产生一个磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁共同作用下，会发生周期性地振动，从而发声。
(2)压电式蜂鸣器
压电式蜂鸣器关键由压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、多谐振荡器、外壳等部分组装而成。有压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器是由集成电路或晶体管组成。当蜂鸣器接通电源后(1.5~15V直流工作电压)，多谐振荡器就会起振，然后输出介于1.5kHZ和2.5kHZ之间音频信号，同时阻抗匹配器将会推进压电蜂鸣片发出声音。压电蜂鸣片通常是由铌镁酸铅或锆钛酸铅压电陶瓷材料制作而成。需要在陶瓷片两面均镀上银电极，然后经过极化和老化处理，再和不锈钢片或黄铜片粘在一起。
3 系统程序设计
3.1 程序步骤图
开始
系统初始化
外部中止入口
计数单元加1
判定是否到100
计数单元清0
报警单元发出3S报警提醒
退出

Y
N

图3.1 程序步骤图
3.2 程序设计
依据程序步骤图，编写以下程序[15]，以达成该系统要求，具体程序以下：
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
//******************24CXX掉电忘记*********************
sbit SDA = P1^6; //位定义
sbit SCL = P1^5; //位定义
#define OP_READ 0xa1 // 器件地址和读取操作
#define OP_WRITE 0xa0 // 器件地址和写入操作
void start();//开始位
void stop();//停止位
uchar shin();//从AT24C02移入数据到MCU
bit shout(uchar write_data);//从MCU移出数据到AT24C02
void write_byte( uchar addr, uchar write_data); //在指定地址addr处写入数据write_data
void fill_byte(uchar fill_size,uchar fill_data);//填充数据fill_data到EEPROM内fill_size字节
void delayms(uchar ms); // 延时子程序
uchar read_current(); // 在目前地址读取
uchar read_random(uchar random_addr);// 在指定地址读取
void readdata();
uchar count=0; //计数变量
uchar time=0; //报警延时变量
uchar code Tab[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,
0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
sbit W1=P2^0; //数码管位驱动
sbit W2=P2^1; //数码管位驱动
sbit bell=P2^2; //蜂鸣器
sbit LED=P2^3; //指示灯
sbit IN=P3^5;
//*********************************************************
sbit cl