光敏二极管传感器在统计教室中人数的应用――基于单片机

[摘要]本文介绍了应用光敏二极管传感器的通断测量进出教室中的人数,以及应用单片机对测量数据进行处理的方法,重点阐述了单片机中两个中断程序配合实现计数的过程。另外,中断中对于延时时间需要经过不断反复实践来设定,是准确计数的关键。

[关键词]光敏二极管传感器 单片机 中断 延时

一、解决方法

图1教室前门不开,只通后门。测量系统硬件框图如图1所示。利用两个光敏二极管传感器,当有人从后门进出的时候,将产生电压脉冲,再利用单片机的外部中断功能进加减计数,最终显示出教室中的实际人数。

1.传感器类型(光敏二极管传感器)

结构原理:光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳中,其PN结装在管的顶部,可以直接受到光照射。

图2

工作原理:光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态,在没有光照射时,反向电阻很大,反向电流很小,反向电流称为暗电流,当光照射在PN结上,光子打在PN结附近,使PN结附近产生光生电子和光生空穴对,它们在PN结处的内电场作用下作定向运动,形成光电流。光的照度越大,光电流越大。因此光敏二极管在不受适当波长光照射时处于截止状态,受适当波长光照射时处于导通状态。

图3

装置结构:将两个光敏二极管安装于同学们进出的过道一侧,并间隔一定的距离L,在相对的一侧安装两个激光发射器。如图4。

图4

工作过程:当过道中无人员经过时,激光照射光敏二极管,使二极管导通,则图3中的电路导通,电阻RL两端高电压。当过道中有人员通过时,二极管截止,RL两端低电压。将两个传感器电路中RL电压变化产生的电压脉冲信号分别接入单片机的外部中断输入端/INT0与/INT1,触发中断程序,在中断程序中进行相应的操作,即可实现人数的加减计数。注:为满足单片机工作电平要求,图3电路中,电源E取5V,R取适当值。

2.单片机

工作原理:8051单片机可以响应外部中断中断请求,外部中断源的中断请求信号可以从P3.2和P3.3(即/INT0和/INT1)引脚上输入,有电平或负边沿两种引起中断的触发方式。本系统中利用负边沿触发方式。光敏二极管1电路中RL电压信号接/INT0,光敏二极管2电路中RL电压信号接/INT1。

工作过程:进入――当有人员进入教室时,光敏二极管1光线首先被隔断,/INT0端首先产生负脉冲信号,引发单片机中断,在相应的中断程序中对计算人数的存储器R2进行加1计算,同时在程序中关闭/INT1的中断使能,这样就不会引起/INT1触发中断,并开始定时,在隔一定时间后利用定时中断打开/INT1中断使能;出去――当有人员离开教室时,光敏二极管2光线首先被隔断,/INT1端首先产生负脉冲信号,引发单片机中断,在相应的中断程序中对计算人数的存储器R2进行减1计算,同时在程序中关闭/INT0的中断使能,这样就不会引起/INT0触发中断,并开始定时,在隔一定时间后利用定时中断打开/INT0中断使能。最终通过显示程序显示存储器R2中的人数即当前教室里的人数了,这里对显示程序不作陈述。

参考程序:

主程序:

ORG 0000H

LJUMP MAIN

ORG 0003H

LJUMP CT1

ORG 000BH

LJUMP YS

ORG 0013H

LJUMP CT2

MAIN:CLR R2

SETB EX0

SETB EX1

SETB EA

LOOP:SJMP LOOP

/INT0中断程序:

CT1: CLR EX1

INC R2

MOV TMOD,#01H

MOV TH0,#0BH

MOV TH1,#0DCH

SETB ET0

SETB TR0

RETI

/INT1中断程序:

CT2: CLR EX0

DEC R2

MOV TMOD,#01H

MOV TH0,#0BH

MOV TH1,#0DCH

SETB ET0

SETB TR0

RETI

延时程序:

YS:SETB EX0

SETB EX1

RETI

二、关于延时程序

为了区人员进与出的两种状态故在同学们进出教室的必经之路上设置两个传感器,进入时光敏二极管传感器1首先产生负脉冲,出去时光敏二极管传感器2首先产生负脉冲。因此,两个传感器中间有必须一定的间隔,延时程序的作用就是起到当人员经过一个传感器后,控制另一个传感器触发允许打开的时间,从而允许另一种进出情况的计数,这与人员的行进速度V、两个传感器之间的距离L有关。参考程序中的TC设置为0BDCH(当单片机时钟脉冲的频率为6MHz时,延时时间为125ms),这里只是示意性地设置这一数值,具体数值应该经过多次的实践测试得到。

参考文献:

[1]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社.