I

目 錄

摘 要 ............................................. 1

第一章 序論 ........................................ 2

第二章 工作原理 .................................... 3

第三章 研究過程 ................................... 17

第四章 結果與討論 ................................. 22

第五章 參考文獻 ................................... 23

第六章 圖像 ....................................... 27

II

圖 目 錄

圖一、…………………………………………………………25

圖二、…………………………………………………………26

圖三、 ……………………………………………………… 27

圖四、…………………………………………………………28

圖五、…………………………………………………………29

III

表 目 錄

表一、…………………………………………………………24

表二、…………………………………………………………27

1

摘 要

本組的專題研究分析市面上機械式的計數器。其主要結構

為紅外線感應器、七段顯示器和 8592單晶片。其中較為重要

的為 8592單晶片的控制和感應器的接收。所以需要以可調式

電阻來配合其靈敏度以達到需求的效果。

紅外線感應技術器是可以用在自動計算有多少人進出，而

省下所不需要的人力資源，如可用在電影院、遊樂場裡的設

施，或是有在人數限制下得環境可以使用。在設計中所發生的

問題（如電路錫悍、電路設計、程式碼等等），並且研擬解決

方案。

2

第一章 序論

1-1前言

目前許多的商家以手動的方式在計數計算,造成顧客大排

長龍的情況下,為了解決時間與人力成本，本專題小組則以解

決此問題為方向研究。

1-2研究動機與目的

以節省人力及時間為方向去研究,故以紅外線計數這方向

深入探討。在日常生活中其實很運用到，例如：花博博覽會的

人數管控；避免場內太過壅塞或統計當天總人數、也運用在錢

幣數量計數。

本專題分為三大部分，第一部分為電路的部份，即 85C91

的部份，第二部分為紅外線感應部分，第三部分為計數部分。

3

第二章 工作原理

2-1基本原理

(A)8051介紹 MCS-51 介紹，MCS-51晶片是Intel公司，繼8048之後所開發出來功能完備的單晶片。按照其晶片記憶體的包裝不同，共分五種型態：

（1） 晶片內不含程式記憶體（ROM）的，如8031，8031AH，

80C31。 （2） 晶片內含程式記憶體（ROM）的，如8051，8051AH，80C51。 （3） 晶片內含程式記憶體，是EPROM，如8751，8751AH，

87C51H.。

（4） 晶片內含程式記憶體，是EEPROM，如89C51。 （5） 8032AH、8052AH、8752BH，除記憶容量和計時器有不同

外，其餘電路功能和8051系列相目。

主要功能：

１.專為控制應用所設計的8 位元CPU

２.含有一完整的布林代數之運算功能。

３.32 條雙向且可被讀立定址I/O 。

４.晶片內有128 位元組供儲存資料RAM 。

５.內部有兩個16 位元計時器/記數器。

６.具一通信用全雙工UART 。

７.5個中斷源，且具有兩層(高/低)優先順序。

８.晶片內有時脈振盪器，最高頻率可達12MHz 。

９.晶片內有4K位元組的程式記憶體。

１０.可在外部擴充達64K 位元組程式記憶體(EPROM)。

１１.資料記憶體可在外部擴充至64K 位元組資料記憶體。

4

(B)8051接腳功能說明

圖2-1 8051接腳圖

7

以下分別對8051的40支接腳做說明:

a.Vcc（40）MCS-51 +5V 電源接腳。

b. Vss（20）MCS-51 電源接地端。

c. P0.0 ~ P0.7 (39 ~32)

此8支腳為MCS-51第0個輸入/輸出埠，簡稱P0。除作為輸入/輸出

埠外，又可當作外接程式記憶體的較低8位元位址，及資料匯流

排，因此具有三重多工用途。

表2-1 8051特殊功能接腳

P3.0/RXD(10) 串列通訊的信號接收腳

P3.1/TXD(11) 串列通訊的信號傳送腳

P3.2/INTO(12) 第0個外部中斷信號輸入腳

P3.3/INT1(13) 第1個外部中斷信號輸入腳

P3.4/T0(14) 第0個計時/計數器，外部計數信號輸入腳

P3.5/T1(15) 第1個計時/計數器，外部計數信號輸入腳

P3.6/WR(16) 對外部資料記憶體的寫入控制信號

P3.7/RD(17) 對外部資料記憶體的讀取控制信號

8

2-2 8051 的記憶體結構

MCS-51的程式記憶體有內部及外部兩種。使用時，由EA接腳控

制。當EA接為高電位，則自內部0000H開始讀取程式碼；當超過

0FFFH(4K byte)時，就跳至外部程式記憶體，讀取程式碼。而當

EA為Low電位，就一定自外部記憶體0000H，開始讀取程式記憶體。

其程式記憶體的位址圖如圖所示

圖2-2 MCS-51記憶體結構

9

設計電路時，如程式容量不超過4K byte，當然可以選用含有內

部程式，記憶體的8051或使用8031直接採用外部記憶體；但如程

式大小超過4Kbyte，建議直接使用外 部記憶體選用8031晶片。對

MCS-51而言，其能容量程式的最大值為64K個位元組。

b.資料記憶體

MCS-51內部資料記憶體結構如圖所示

圖2-3 資料記體結構

10

自0000H ~ 007FH 共128位元組，此區域如當作一般資料記憶

體， 可以用直接定址或間接定址方式讀寫資料。但在此區域另

有一些用途 說明如下：

自0000H ~ 001FH 共32個位元組空間，每個位元組各分為一暫存

器 庫，當作一般暫存器使用，分別以R0 ~ R7稱呼，這四個暫存

器庫，可以用PSW暫存器中的RS0、RS1兩個位元選擇。

表2-2 RS0.RS1記憶體空間配置表

RS0 RS1 記 憶 空 間

0 0

00H~07H 暫存器庫0(R0,R1……R7)

0 1 08H~0FH 暫存器庫1(R0,R1……R7)

1 0 10H~17H 暫存器庫2(R0,R1………R7)

1 1 18H~1FH 暫存器庫3(R0,R1………R7)

20H稱為可為原定址區，此區結的128個位元可以單獨以位元

來使用，並且有位元位址來定址MSC-51有提供位元指令來處理各

位元。而內部資料記憶體自080H~0FFH，只8051/8052此區只能用

間接地址方式來做讀寫

11

2-3輸入/輸出埠

8051 的I/O 埠共有32 位元，分成P0 、P1 、P2 、P3 ㆕個8

位元的I/O 埠， 每一個I/O 不埠都含有栓鎖與輸出驅動器，

除了P1 純粹做為輸入與輸出的功能 外，P0還具有擴充外接記

憶體或其他週邊資料匯流排和低位元址的功能，P2 有擴 充外

接記憶體之高位元址的功能，P3 具有中斷要求輸入、計數輸

入、串列埠輸入/輸出，讀、寫控制訊號等功能。

12

2-4 中斷結構

8051 提供了5種中斷來源，計時器0(TF0)、計時器

1(TF1)、串列埠中斷(RI或TI)屬內部中斷，INT0 和INT1 屬

外部中斷，8051 的中斷可藉由特殊功能暫存器中的計時/

計數控制暫存器(TCON)、中斷致能暫存器(IE)、中斷優先次

年控制暫存器(IP)、等暫存器來規劃其動作模式。

表2-3中斷向量表

表2-4中斷優先結購表

13

2-5 8051 內部計時器

8051 內部有兩個16 位元計時器（Timer）稱為

Timer0 和Timer1 ， Timer0 和Timer1 的使用方法幾

乎一樣，它們都有以下四種工作模式：

(1)Mode0 ：13 位元計時器模式。

(2)Mode1 ：16 位元計時器模式。

(3)Mode2 ：附有自動重新載入功能的8 位元計時器。

(4)Mode3 ：在Mode3時Timer0與Timer1不同。Timer0 被拆成兩

個獨立的8位元計時器TL0 和TH0 。Timer1 在Mode3

時就停止計時。

8052內部比8051多出計時器Timr2，Timer2能計時外還

有三種工作模式:

1.自動重載模式(Auto Reload Mode):附有自動重新載入功能的16

位元計時器。

2.抓取模式(Capture Mode):可由外部觸發鎖住計時值的16 位元

計時器。

3.鮑率產生器模式(Baud Rate Generator):當作UART的位元率（或

稱鮑率）產生器，以控制UART 的傳送速率。

14

2-6紅外線介紹

紅外線在光譜上通常已超過可見光區的最長波-紅光，波長

約 750nm 之後的不可見光稱為紅外線。一般在日常生活中看

到的通常是近紅外線，波長在 750nm 到 25000nm 之間。目前

無線電波和微波已被廣泛地應用在長距離的無線通訊之中，

但由於紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以更適

合應用在需要短距離無線通訊的場合，進行點對點直線數據傳

輸。因為它的成本低廉、連接方便、簡單易用，因此在小型的

移動設備中獲得了廣泛的應用。

實際上在我們生活上充滿了這種紅外光，而紅外線是不需要執

照就可以使用了。例如低速紅外線(SLOW IR)應用冷氣遙控器

上，或者市光碟機或者市 DVD燒路器就是利用紅外線發射訊號

再利用編碼器進行編碼，轉成所需的訊號。然而還有高速紅外

線(Fast IR)，他是傳輸速率 4Mbit/秒，或是更高的速率。

15

視線紅外線（Line-of-Sight）以有如雷射線般的直線形態

傳輸資料，因為其運動是以直線前進，如果傳輸的路途中沒有

任何的障礙物，則資料的傳輸可以說相當快速且具有效率的，

因為紅外線也是光的一種，所以它前進的速度為光速。但是就

像太陽光一樣，紅外線不能穿透牆壁或是大型物體，所以，在

資料收發的兩端必須相互對準（即可以看得見對方）才能進行

通訊，這對行動通訊可能常常移動位置的情形而言，是非常不

利的，而且容易受到下雨、下雪或是霧氣的干擾。

相對於視線紅外線直線前進的運動形態，散射式紅外線

（Diffused）就是一種非直接傳輸的方式。散射式紅外線在一

定區域中藉著天花板、牆壁及其他物體之表面，以擴散反射的

方式達成傳送資料的目的，而接收端則對收集到的訊號進行解

譯。

以散射式紅外線進行傳輸的最大好處在於，收送的兩端不必如

視線紅外線要正確地對準，但是就因為紅外線是散射形式，所

以傳輸範圍及效能將受到更大的限制。

16

第三章 製作過程

1.寫流程圖並且了解 8051的基礎原理及使用方法。

2.熟悉 8051 的使用方法，燒錄方法。

3.寫程式

4.測試並調整結果

動作流程

17

程式碼

;--------------------------------------->

TMP EQU 20H ; 按鍵狀態暫存器

COUNT1 EQU 21H ; 計數器十位/個位暫存器

COUNT2 EQU 22H ; 計數器千位/百位暫存器

;--------------------------------------->

SW1 EQU P3.0 ; 歸零 SW

IR EQU P3.2 ; 紅外線感測信號

ORG 0000H

AJMP START

ORG 0003H ; >

CLR EA ; 禁止所有中斷

MOV A,COUNT1 ; 讀取計數器值(十位&個位數)

ADD A,#1 ; +1

DA A ; 十進制轉換

MOV COUNT1,A ; 寫回計數器值(十位&個位數)

CJNE A,#99H,IN1 ; 計數值= XX99 ?

MOV A,COUNT2 ;

CJNE A,#99H,IN1 ; 計數值= 9999 ?

DJNZ R1,$ ; DELAY

CLR EA ; 禁止所有中斷

RETI

IN1: MOV A,COUNT1 ; 讀取計數器值(十位&個位數)

CJNE A,#00H,IN2 ; A0 表示未進位

MOV A,COUNT2 ; 讀取計數器值(千位&百位數)

ADD A,#1 ; +1

DA A ; 十進制轉換

MOV COUNT2,A ; 寫回計數器值(千位&百位數)

;---------------------------------------

IN2: DJNZ R1,$ ;

DJNZ R1,$ ; DELAY

SETB EA ; 允許中斷

RETI

START: MOV P0,#00H ; \

MOV P1,#00H ; | P0~P3 初始值

MOV P2,#0FFH ; |

MOV P3,#0FFH ; /

18

MOV IE,#10000001B ; 致能 INT0 中斷

MOV TCON,#00000001B ; INT0 負緣觸發並清除

MOV TMP,#00H ; 按鍵狀態 BIT

MOV SP,#50H ; 堆疊位址

ZERO: SETB EA ; 允許中斷

MOV COUNT1,#00H ; \ 計數器歸零

MOV COUNT2,#00H ; /

MAIN: MOV R0,#1 ;

CALL MA1 ; 顯示數字

MOV A,COUNT1 ; 計數值= XX99?

CJNE A,#99H,MN1 ; 計數值= XX99 ?

MOV A,COUNT2 ;

CJNE A,#99H,MN1 ; 計數值= 9999 ?

CALL MAX ; \ 閃爍 9999

CALL OFF ; /

MN1: JNB SW1,ZERO ; SW1 ON 計數器歸零

AJMP MAIN

DELAY: MOV R6,#10 ; \

DL2: MOV R7,#0FFH ; | DELAY

DJNZ R7,$ ; |

DJNZ R6,DL2 ; /

MOV P2,#0FFH ; \

MOV P0,#00H ; |

MOV R5,#10 ; | 關閉顯示+遮沒

DL1: NOP ; |

DJNZ R5,DL1 ; /

RET

MAX: MOV R0,#30H ; 迴圈次數

MA1: MOV A,COUNT1 ; 計數器個位數

ANL A,#0FH ; 取個位數值

CALL GET_7 ; 取得七段顯示碼

MOV P2,A ; 七段輸出顯示

MOV P0,#01H ; 個位數日字生效

CALL DELAY ; 延遲 & 遮沒

MOV A,COUNT1 ; 計數器十位數

SWAP A ; 4BITS 內容對調

ANL A,#0FH ; 取十位數值

CALL GET_7 ; 取得七段顯示碼

19

MOV P2,A ; 七段輸出顯示

MOV P0,#02H ; 十位數日字生效

CALL DELAY ; 延遲 & 遮沒

MOV A,COUNT2 ; 計數器百位數

ANL A,#0FH ; 取百位數值

CALL GET_7 ; 取得七段顯示碼

MOV P2,A ; 七段輸出顯示

MOV P0,#04H ; 百位數日字生效

CALL DELAY ; 延遲 & 遮沒

MOV A,COUNT2 ; 計數器千位數

SWAP A ; 4BITS 內容對調

ANL A,#0FH ; 取千位數值

CALL GET_7 ; 取得七段顯示碼

MOV P2,A ; 七段輸出顯示

MOV P0,#08H ; 千位數日字生效

CALL DELAY ; 延遲 & 遮沒

DJNZ R0,MA1

RET

OFF: MOV P2,#0FFH ; \

MOV P0,#00H ; | 不顯示

MOV R6,#0FFH ; |

CALL DL2 ; /

RET

GET_7: MOV DPTR,#SEG7 ;>

MOVC A,@A+DPTR ;取出 0~9 顯示碼之一

RET

;------------------------------------------------------ 共陰極七段顯示碼 0~9

SEG7: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H

END

電路圖

20

21

第四章 結果與討論

１.製作的過程中遇到了許多的問題，例如：不知道如何焊接、程式碼

中也出現許多的問題，如數字亂跳、PIR 輸出燈號交叉跳，LM324 pin8

輸出異常 LED 燈會快速閃爍, 造成計數器一直+1 等結果。

２.焊接完成後計數器仍無法啟動；經過一連串檢測是否有無短路現

象，最後把 LM324 pin8 改為 LM324 pin14，但是依然無法啟動，後

來直接更換 LA324D 才把問題解決。

３.計數器累計因為無法轉換，最後才決定多加一個 VR 1M來調整靈度。

22

第五章 參考文獻

(1)鄧錦城 編著，8051 單晶片專題製作，宏友圖書開發股

份有限公司

(2)鄧錦城 編著，8051 單晶片實作寶典，益眾資訊有

限公司

(3)鍾富昭 編著，8051/8052 與週邊IC 元件控制原理

分析及產品實務 設計，富茂資訊研習中心 。

(4)徐照夫 編著感測器應用電路，文笙書局

23

附表

表一、材料表

8051 人體紅外線感測 四位數計數器零件清單

零件名稱 數量 備 註

AT89C52 (8K) 1 or AT89S52 (8K)

40PIN IC 座 1

14PIN IC 座 1

震盪晶體 12MHz 1

電容 22P 2

電容 10U/16V 4

電容 0.1u 104 2

電阻 2.2K 5

電阻 10K 5

電阻 1M 3

電阻 47K 1

電阻 100K 1

可變電阻 VR 1M 1

電阻 120 歐姆 7 控制日字顯示亮度

電阻 300 歐姆 2 or 470 歐姆

紅外線光源過濾器 1

紅外線感測器 RE200B 1

KA324D 四組放大器 IC 1 LM324

3mm LED 2 紅/綠*1

按鈕 1

共陰極 單八日字顯示器 4 or 雙八日字*2

洞洞板 1

NPN 電晶體 HA8050 5 接腳 E B C

PNP 電晶體 A950 7 接腳 E C B

1N4148 2

電源插 PIN 2PIN 1

電源 DC+5V 1 變壓器 or 電池盒 (自備)

24

表二、設備與工具表

名稱 用途

錫銲槍&銲條 焊接

三用電表 量測是否有無短路

平口鉗 剪除多餘的線材

25

六、圖像

圖一、

26

圖二

27

圖三

28

圖四

29

圖五