单片机的生产流水线产品产量统计显示系统设计与制作
本次设计以STC89C52单片机为核心，利用TCRT5000红外传感器作为检测装置，LCD1602液晶显示器作为人机交互界面。具有结构简单、操作方便、显示清楚等特点。具体思路是用红外传感器形成计数脉冲后送入STC89C52单片机控制单元，通过对单片机编程实现计数，然后由LCD1602显示，从而实现对流水线产品产量的统计显示。除此以外它还具有时间、温度的显示功能，以及流水线预计产量的设置、时间的修改功能。本设计满足了当代企业流水作业的最基本的产品数量统计。
【关键词】：单片机；红外传感器；LCD1602液晶显示器
引言 1
（一）目的和意义 1
（二）研究概况和发展趋势 1
（三）本设计主要功能 1
一、总体方案介绍与设计 2
（一）核心控制模块 2
（二）显示模块 2
（三）按键矩阵模块 2
（四）测温模块 2
（五）时钟模块 2
（六）计数模块 3
（七）系统整体设计框图 3
二、元器件介绍 3
（一）STC89C52单片机 3
（二）LCD1602液晶显示器 4
（三）DS18B20温度传感器 5
（四）DS1302时钟芯片 6
（五）TCRT5000红外传感器 7
三、硬件电路 8
（一）单片机最小系统电路 8
（二）按键矩阵电路 8
（三）液晶与单片机连接电路 9
（四）DS1302时钟芯片连接电路 10
（五）DS18B20温度传感器连接电路 10
（六）TCRT5000连接电路 10
四、系统软件编写 11
（一）总程序结构 11
（二）矩阵按键的扫描子程序编写 12
（三）LCD1602的子程序编写 12
（四）DS18B20的子程序编写 13
（五）DS1302的子程序编写 13
（六）主函数的编写 14
五、设计的仿真 15
（一）仿真软件的介绍 15
（二）仿真连接图 15
（三）仿真中的功能实现效果 16
六、硬件调试 21
（一）调试 21
（二）遇到的问题及解决方案 21
总结 22
附录一：系统原整体理图 23
附录二：系统PCB布局图 24
附录三：系统PCB布线图 24
附录四：实物正面图 25
附录五：实物反面图 26
附录六：原件清单 27
附录七：系统源程序 28
参考文献 63
致谢 64
引言
（一）目的和意义
伴随着互联网+时代的到来，信息的传递方式变的越来越多元化。与此同时，各类信息的获取方式也变得越来越方便和快捷。在日常生活中手机、电视、电脑为人们提供了多渠道、方便、快捷的信息。而在工厂里，作为企业的员工、管理人员、领导也需要在工作期间能够及时、准确的获取企业的相关信息，尤其是对于一条生产流水线的生成数量的严格管理上，产线的线长、物料员、生产部部长等等都需要及时准确的获得产品的准确数量。此时，一款能够准确的统计成品数量，并且能够直观的显示出实际产量的电子产品就显得尤其重要。
产品数量统计器是一款可以准确统计出产品数量的仪器，尤其是在流水线作业时，机器的统计往往要比用人来统计简单、方便，同时还可以减少员工的工作量和员工人数，从而实现管理方便、资源充分利用，也为公司减少了很多的人力资源上的开销。
作为当今的电子企业，大多数的企业都不允许员工将手机、手表等电子产品带入生产流水线。因此，从客户的层面着想本设计在功能上增加了时钟显示和时钟调整功能，能够非常人性化的显示出当前的时间，并且不影响流水线上操作工人的正常工作。同时让员工有一定的时间上的紧迫感，能够激发员工们的工作热情。同时，本系统还自带了一首音乐程序，当流水线生产数量达到预计产量时流水线操作工既能通过查看亮灯还能通过听到音乐得知产量已到达，从而及时的停止生产。
（二）研究概况和发展趋势
流水线作业是当今大多数电子企业实施一中作业方式，他有着方便、快捷、严格的管理特点。当今市面上有着很多类型的产品数量统计器，简单的就是检测产品的数量然后显示出来，复杂的有称量产品重量、计算产品的长度、统计当前刘实现的速度等等。未来的发展趋势可能还要加上产品内部检测和多机通讯功能。
（三）本设计主要功能
本设计制作一个基于单片机的流水线产品数量统计器。它能实现以下几个功能：
1.通过DS1302再由LCD1602显示当前时间；
2.通过DS18B20再由LCD1602显示当前的温度；
3.通过TCRT5000再由LCD1602显示生产数量；
4.通过LCD1602显示主界面、时钟界面、设置选项界面、相对应的设置界面；
5.自行设置产线的预计产量数；
6.自行设置当前的时间；
7.手动警报功能；
8.实际产量达到预计产量后发出提示并播放音乐；
一、总体方案介绍与设计
（一）核心控制模块
本设计采用的核心控制器件是STC89C52型单片机。此款单片机是一款性价比超高的8位单片机，32个IO口；128B的随机内存；4KB可反复擦写的Flash闪速内存器；2个16位的定时器、计数器；6个中断源。并且此款单片机可以在线编程、调试，它有着三级加密程序存储器，能够方便、安全的实现程序的下载与整机的调试。
（二）显示模块
本设计使用的是LCD1602液晶显示器，它有着80个字节的显示RAM，并且它的时序参数都能够被所选单片机能够轻松实现。它能够现输出16*2个字符，共有16个引脚， 1脚为器件的供电负极；2脚为器件的供电正极；3脚是液晶显示的偏压信号口，主要是用来调节显示器的亮暗对比度的；4脚为数据、命令选择端；5脚为读、写选择断；6脚为使能信号断；7~14脚的主要功能为接收、传送数据，也就是Data I/O口； 15脚是背光电源的正极；16脚为背光电源的负极。对于本设计的显示模块而言它是最优之选。
（三）按键矩阵模块
由于本设计有着9个不同的按键，如果运用常规的一个I/O口接一个按键，那就很明显浪费了单片机的很多I\O口，所以在本设计中采用的是矩阵按键，这样一来不仅充分利用了单片机的6个I\O口还节省出3个I\O口来连接其他需要的设备。这是一种在单片机中节约资源的好方法。
【关键词】：单片机；红外传感器；LCD1602液晶显示器
引言 1
（一）目的和意义 1
（二）研究概况和发展趋势 1
（三）本设计主要功能 1
一、总体方案介绍与设计 2
（一）核心控制模块 2
（二）显示模块 2
（三）按键矩阵模块 2
（四）测温模块 2
（五）时钟模块 2
（六）计数模块 3
（七）系统整体设计框图 3
二、元器件介绍 3
（一）STC89C52单片机 3
（二）LCD1602液晶显示器 4
（三）DS18B20温度传感器 5
（四）DS1302时钟芯片 6
（五）TCRT5000红外传感器 7
三、硬件电路 8
（一）单片机最小系统电路 8
（二）按键矩阵电路 8
（三）液晶与单片机连接电路 9
（四）DS1302时钟芯片连接电路 10
（五）DS18B20温度传感器连接电路 10
（六）TCRT5000连接电路 10
四、系统软件编写 11
（一）总程序结构 11
（二）矩阵按键的扫描子程序编写 12
（三）LCD1602的子程序编写 12
（四）DS18B20的子程序编写 13
（五）DS1302的子程序编写 13
（六）主函数的编写 14
五、设计的仿真 15
（一）仿真软件的介绍 15
（二）仿真连接图 15
（三）仿真中的功能实现效果 16
六、硬件调试 21
（一）调试 21
（二）遇到的问题及解决方案 21
总结 22
附录一：系统原整体理图 23
附录二：系统PCB布局图 24
附录三：系统PCB布线图 24
附录四：实物正面图 25
附录五：实物反面图 26
附录六：原件清单 27
附录七：系统源程序 28
参考文献 63
致谢 64
引言
（一）目的和意义
伴随着互联网+时代的到来，信息的传递方式变的越来越多元化。与此同时，各类信息的获取方式也变得越来越方便和快捷。在日常生活中手机、电视、电脑为人们提供了多渠道、方便、快捷的信息。而在工厂里，作为企业的员工、管理人员、领导也需要在工作期间能够及时、准确的获取企业的相关信息，尤其是对于一条生产流水线的生成数量的严格管理上，产线的线长、物料员、生产部部长等等都需要及时准确的获得产品的准确数量。此时，一款能够准确的统计成品数量，并且能够直观的显示出实际产量的电子产品就显得尤其重要。
产品数量统计器是一款可以准确统计出产品数量的仪器，尤其是在流水线作业时，机器的统计往往要比用人来统计简单、方便，同时还可以减少员工的工作量和员工人数，从而实现管理方便、资源充分利用，也为公司减少了很多的人力资源上的开销。
作为当今的电子企业，大多数的企业都不允许员工将手机、手表等电子产品带入生产流水线。因此，从客户的层面着想本设计在功能上增加了时钟显示和时钟调整功能，能够非常人性化的显示出当前的时间，并且不影响流水线上操作工人的正常工作。同时让员工有一定的时间上的紧迫感，能够激发员工们的工作热情。同时，本系统还自带了一首音乐程序，当流水线生产数量达到预计产量时流水线操作工既能通过查看亮灯还能通过听到音乐得知产量已到达，从而及时的停止生产。
（二）研究概况和发展趋势
流水线作业是当今大多数电子企业实施一中作业方式，他有着方便、快捷、严格的管理特点。当今市面上有着很多类型的产品数量统计器，简单的就是检测产品的数量然后显示出来，复杂的有称量产品重量、计算产品的长度、统计当前刘实现的速度等等。未来的发展趋势可能还要加上产品内部检测和多机通讯功能。
（三）本设计主要功能
本设计制作一个基于单片机的流水线产品数量统计器。它能实现以下几个功能：
1.通过DS1302再由LCD1602显示当前时间；
2.通过DS18B20再由LCD1602显示当前的温度；
3.通过TCRT5000再由LCD1602显示生产数量；
4.通过LCD1602显示主界面、时钟界面、设置选项界面、相对应的设置界面；
5.自行设置产线的预计产量数；
6.自行设置当前的时间；
7.手动警报功能；
8.实际产量达到预计产量后发出提示并播放音乐；
一、总体方案介绍与设计
（一）核心控制模块
本设计采用的核心控制器件是STC89C52型单片机。此款单片机是一款性价比超高的8位单片机，32个IO口；128B的随机内存；4KB可反复擦写的Flash闪速内存器；2个16位的定时器、计数器；6个中断源。并且此款单片机可以在线编程、调试，它有着三级加密程序存储器，能够方便、安全的实现程序的下载与整机的调试。
（二）显示模块
本设计使用的是LCD1602液晶显示器，它有着80个字节的显示RAM，并且它的时序参数都能够被所选单片机能够轻松实现。它能够现输出16*2个字符，共有16个引脚， 1脚为器件的供电负极；2脚为器件的供电正极；3脚是液晶显示的偏压信号口，主要是用来调节显示器的亮暗对比度的；4脚为数据、命令选择端；5脚为读、写选择断；6脚为使能信号断；7~14脚的主要功能为接收、传送数据，也就是Data I/O口； 15脚是背光电源的正极；16脚为背光电源的负极。对于本设计的显示模块而言它是最优之选。
（三）按键矩阵模块
由于本设计有着9个不同的按键，如果运用常规的一个I/O口接一个按键，那就很明显浪费了单片机的很多I\O口，所以在本设计中采用的是矩阵按键，这样一来不仅充分利用了单片机的6个I\O口还节省出3个I\O口来连接其他需要的设备。这是一种在单片机中节约资源的好方法。
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