公交車車門控制電路的研制設計

1、華東交通大學理工學院本科生畢業(yè)設計(論文資料袋 華東交通大學理工學院Institute of Technology.East China Jiaotong University畢業(yè)設計(論文Graduation Design (Thesis(20 20 年題目公交車車門控制電路的研制分院:專業(yè):班級:學號:學生姓名:指導教師:起訖日期:華東交通大學理工學院畢業(yè)設計(論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明:所呈交的畢業(yè)設計(論文是本人在導師指導下獨立進行的研究工作所取得的研究成果。設計(論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料,均已在設計(論文中特別加以標注引用,除此之外,本設計(論文不含任何其他個人或集體已

2、經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。畢業(yè)設計(論文作者簽名:日期:年月日畢業(yè)設計(論文版權使用授權書本畢業(yè)設計(論文作者完全了解學院有關保留、使用畢業(yè)設計(論文的規(guī)定,同意學校保留并向國家有關部門或機構送交設計(論文的復印件和電子版,允許設計(論文被查閱和借閱。本人授權華東交通大學理工學院可以將本設計(論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編畢業(yè)設計(論文。(保密的畢業(yè)設計(論文在解密后適用本授權書畢業(yè)設計(論文作者簽名:指導教師簽名:簽字日期:年月日簽

3、字日期:年月日摘要摘要公交車是現(xiàn)代城市必不可缺少的主要交通工具。針對公交車報站與考核的現(xiàn)狀,本文開展公交車車門控制電路的研制。以單片機A T89S52為核心的公交車自動報站與考核系統(tǒng)。在自動報站部分,系統(tǒng)利用無線收發(fā)模塊結合編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272實現(xiàn)公交車站臺信息的發(fā)射與接收,用語音芯片PM66實現(xiàn)公交車的報站。在考核部分,單片機通過采集公交車的車輪上的霍爾傳感器將汽車車輪旋轉換成脈沖信號,統(tǒng)計轉圈數(shù)實現(xiàn)里程計數(shù),單位時間內(nèi)計數(shù)量判斷車速,從而判斷公交車車超速情況,并能通過LCD 顯示屏準確地顯示。本設計主要包括硬件設計和軟件設計兩個部分。其中:硬件包括單片機最小系統(tǒng)、無線

4、射頻發(fā)射電路、無線射頻接收電路、語音電路、顯示電路等;軟件主要包括部分電路的設計流程。由于本設計為自動報站,在應用中可以大大降低司機的工作強度,提高車輛在行駛過程中的安全指數(shù)。關鍵詞:單片機,自動報站,語音,考核1AbastractBuses are less essential modern city's main traffic tools.Aiming at bus stops and the assessment of the status quo, this paper carry out the development of the bus door control cir

5、cuit.AT89S52 MCU as the core automatic bus stops and appraisal system.In part automatically stops, the system using wireless data transceiver module combined with coding chip PT2262 and decoding chip PT2272 bus station information transmitting and receiving, PM66 voice chip is used to implement bus

6、stops.In review section, microcontroller bus through gathering the hall sensors on the wheels of the car wheels rotate into the pulse signal, the statistics in several implementation mileage count, per unit time the number of speed, so as to judge the bus speeding, and can be displayed by LCD displa

7、y correctly.This design mainly includes the hardware design and software design of two parts.Among them: hardware including single chip microcomputer minimum system, radio frequency transmission circuit, wireless rf receiving circuit, voice circuit and display circuit, etc.;The software mainly inclu

8、des part of the circuit design process.Because this is designed to automatically stops, in the application can greatly reduce the driver's working strength, improve the vehicle in the process of driving safety index.Key words: single chip microcomputer, automatic stops, voice, assessment2目錄第1章引言

9、 (11.1 本課題的背景與意義 (11.2 本課題在國內(nèi)外的發(fā)展狀況 (1第2章整體設計方案分析 (22.1 整體設計需求分析 (22.2 整體設計方案論證與設計 (22.3 主控制器論證與選擇 (32.4 無線通信方案論證與選擇 (42.5 語音芯片論證與選擇 (42.6 顯示模塊論證與選擇 (52.7 報警模塊論證與選擇 (5第3章自動報站功能實現(xiàn) (63.1 功能實現(xiàn)設計需求分析 (63.2 單片機電路設計 (63.3 通信電路設計實現(xiàn) (93.4 語語音電路實現(xiàn) (123.5 自動考核功能實現(xiàn) (15第4章人機交互設計與實現(xiàn) (194.1 功能實現(xiàn)設計需求分析 (194.2 顯示功能

10、實現(xiàn) (1934.3 單片機與PC機接口數(shù)據(jù)傳輸電路 (26第5章總結 (29致謝 (30參考文獻 (314華東交通大學理工學院畢業(yè)設計第1章引言1.1 本課題的背景與意義如今交通迅速發(fā)展社會,便捷的公交事業(yè)影響到城市的健康發(fā)展,然而目前的公交車上報站系統(tǒng)為群眾提供的服務非常有限?，F(xiàn)在公交車上普遍使用的人工按鍵報站會出現(xiàn)報站不可靠(因為司機經(jīng)常可能會因為報站時操作系統(tǒng)會錯誤或忘記按鍵,并且可能會因為在調(diào)整造成系統(tǒng)同時報出幾個不相關的站名,讓對路線和站點陌生的乘客因為無法掌握正確的站點而坐錯車。更重要的是每次需要司機手工操作報站器進行報站,同時在公交車啟動出站和進站停車的情況,路面情況是最為繁雜

11、,特別需要集中注意力,特別是經(jīng)驗不足的司機在對行駛的公交車進行起動或制動等操作,司機朋友在駕駛汽車行駛同時兼顧報站系統(tǒng)的操作,一心兩用,這樣的操作上存在很大的安全隱患。本設計針對目前常見公交車報站系統(tǒng)的主要缺陷,介紹了基于單片機控制的公交車自動報站系統(tǒng),該系統(tǒng)費用廉價,可以普及。1.2 本課題在國內(nèi)外的發(fā)展狀況目前,國內(nèi)外公交車自動報站系統(tǒng)的實現(xiàn),主要方式有以下幾種:(1是在公交車上安裝GPS或北斗全球定位系統(tǒng)的用戶終端,定位系統(tǒng)通過計算導航衛(wèi)星的定位信息,解算出公交車的地理坐標信息,結合所在地的地圖數(shù)據(jù)庫,計算出當前的坐標,與各公交站臺的位置關系,司機駕駛公交車將要公交站臺或者達到一定距離時

12、,系統(tǒng)自動根據(jù)當前是位置信息進行報站,不要司機手工操作報站系統(tǒng)。(2我國大部分城市仍使用人工報站的方案。(3是通過在公交車到車輪軸安裝速度傳感器,通過獲得轉角脈沖,對其進行計數(shù),將獲得脈沖數(shù)和預先設定的值進行對比,當脈沖值在設定的范圍內(nèi),就報站,從而達到不需要司機手工操作報站器的目的。但是,上述的三種報站方式并非適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公交建設發(fā)展。第一種采用定位系統(tǒng)不僅設備價格過高,而且本身定位系統(tǒng)的定位精度存在難以滿足需要的要求;第二種司機朋友在駕駛汽車行駛同時兼顧報站系統(tǒng)的操作,一心兩用,這樣的操作上存在很大的安全隱患;第三種需要公交車行走的線路一成不變,稍有改變,報站就難以準確。1王斌:公交車車門控

13、制電路的研制第2章整體設計方案分析2.1 整體設計需求分析如單片機等高新技術飛速發(fā)展,使用單片機來實現(xiàn)公交車的自動考核與報站成為一種可行、便捷、廉價的實現(xiàn)手段。用單片機來實現(xiàn)公交車輛的自動考核與報站,系統(tǒng)設計設計分硬件和軟件兩方面。主要由最小系統(tǒng)、計數(shù)部分電路、語音電路和顯示部分電路等構成硬件。軟件部分用C編程。(1自動報站功能:當車輛到達某一停車站點時,系統(tǒng)自動報站,無需手動按鍵。(2自動考核功能:自動記錄車輛中途停車的時間和行駛的里程數(shù)。自動記錄超速、低速行駛的時間和里程數(shù)。(3顯示功能:時間,當前到站等2.2 整體設計方案論證與設計本課題使用八位單片機作為控制器件,主要研究的是用單片機實

14、現(xiàn)公交車的自動考核與報站和顯示功能。通過錄制語音存入存儲器內(nèi),單片機控制語音芯片來讀語音芯片內(nèi)部的存儲器內(nèi)部的語音信息,通過語音輸出進行報站或者相關提示。同時,單片機通過液晶顯示模組站顯示站數(shù)和站名的。當汽車到達某站時,系統(tǒng)接收安置與公交車站臺的信號發(fā)送器發(fā)送出信號,自動播報對應站臺語音。當系統(tǒng)進行語音錄制后,語音存儲芯片中將數(shù)字語音信息建立語音庫。自動測量當前車速,計算公交車行駛距離,記錄公交車行駛過程狀態(tài)。設計實現(xiàn)三個功能:(1公交車的自動報站:在各個站點安裝PT2262集成芯片的編碼集成電路,用來發(fā)射站臺信號;系統(tǒng)設計是在每一輛車上安裝單片機控制的無線接收模塊PT2272解碼電路,主動接

15、收公交車站臺上發(fā)射出來的站臺信息,在公交車上系統(tǒng)能判別車站并報站。(2公交車的自動考核:單片機通過采集公交車的車輪上的霍爾傳感器將汽車車輪旋轉換成脈沖信號,統(tǒng)計轉圈數(shù)實現(xiàn)里程計數(shù),單位時間內(nèi)計數(shù)量判斷車速,從而判斷公交車車超速情況,系統(tǒng)設置存儲器儲存同時將公交車在行駛的里程和速度。(3顯示時間:通過時鐘芯片DS1302確定時間,并采用LCD12864顯示時間。23公交車車門控制電路整體構成如圖2-1所示。 單片機AT89S52顯示LCD12864按鍵無線接收時鐘模塊DS1302無線發(fā)送測速模塊霍爾傳感器公交車站臺公交車COM 口導出數(shù)據(jù)存儲語音播報PM66圖2-1公交車車門控制電路設計框架設計

16、功能實現(xiàn)簡介:單片機從安裝于車輛的霍爾傳感器獲得到機車輪轉動脈沖,計算得到當前車速,公里數(shù)等數(shù)據(jù)。無線收發(fā)模塊用于確定公交站點信息,采用遙控模擬代替。單片機從時鐘芯片DS1302中獲得世界信息。單片機操作LCD12864顯示時間、速度等信息。存儲芯片存儲必要數(shù)據(jù),如某時刻超速信息等,防止掉電丟失。按鍵進行人機交互。通過COM 口導出存儲芯片內(nèi)保持信息,形成文檔。2.3 主控制器論證與選擇方案一:采用以A VR 系列為核心的微控制器完成對語音、液晶模塊的控制,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集。A VR 單片機指令運行速度忙,間接降低了數(shù)據(jù)采集精度,另外A VR 單片機的功耗較大。方案二:以高速數(shù)字信號處理器(D

17、SPTMS32OF24O 為中央處理單元作為數(shù)據(jù)采集處理核心。本方案的主要優(yōu)點:(1TMS32OF24O 芯片的執(zhí)行速度達到20MIPS ,芯片的速度快,能夠滿足高速的數(shù)據(jù)采集需要。(2硬件結構簡單,具有豐富的可編程多路復用FO 引腳,可以實現(xiàn)對溫度傳感器、打印接口的編程功能。(3DSP 的編程方式很靈活,軟件允許匯編和C 語言混合編程。方案三:選用單片機AT系列的單片機,本方案的優(yōu)點是上述方案所無法替代的:(1AT系列單品發(fā)展成熟、體積小、可靠性好而且外圍擴展性強。(2自帶多個中斷源,能夠中斷嵌套。(3指令系統(tǒng)豐富,運行效率高。(4低功耗模式、低電壓?；诘凸牡脑O計要求,本設計中選用AT8

18、9S52單片機。2.4 無線通信方案論證與選擇方案一:無線AP。采用IEEE 802.11b和IEEE 802.11g的通信協(xié)議搭建無線AP網(wǎng)絡系統(tǒng),適合可靠通信,傳輸大量數(shù)據(jù),但是其成本比較高。方案二:無線數(shù)傳模塊。無線數(shù)傳模塊構成雖然性能相對較好,并且在功耗低,抗干擾能力強,而且實現(xiàn)方便。但該方案實現(xiàn)價格較高。方案三:PT2262/PT2272-L4集成芯片。方案的編解碼電路具有低價位、低功耗、等優(yōu)點,并且靈敏度和抗干擾性也具有較高的性能。方案四:紅外遙控?？梢杂矛F(xiàn)有的遙控裝置,我們只要了解其編解碼原理,就可以采用現(xiàn)成的簡易裝置來模擬應用。以上四種都是可供參考的方案,在考慮了諸多因素之后,

19、決定采用方案三。2.5 語音芯片論證與選擇方案一:采用ISD1700語音芯片。ISD1700語音芯片可以實現(xiàn)錄音、放音、快進、音量控制、擦除等功能。具有以下特點:(1芯片可以進行十萬次的錄、放音,芯片內(nèi)斷電保留一百年存儲內(nèi)容(2按鍵手動模式和SPI協(xié)議控制模式(3MIC和ANAin兩種錄音模式(4PWM和AUD/AUX三種放音輸出方式方案二:采用PM66語音芯片。2009年中青世紀科技公司推出包裝成標準的COB-28管腳的PM66是一款智能語音產(chǎn)品。PM66只需接上電源、喇叭、按鍵,就可以構成一套獨立的聲音播放系統(tǒng)。功能特點如下:(1存儲時間長( 404000秒(2僅需電源、揚聲器、按鍵即可工

20、作(3自由組合錄音段和聲音段(4寬范圍的采樣頻率( 4k20kHz (5彈性的工作電壓( 35V 因ISD1700語音芯片是通過麥克風將語音存入芯片的,此方案需大量的外圍器件作為支撐,于此同時不能對語音進行優(yōu)化編輯;而PM66則是通過專業(yè)的燒錄器將語音片段燒錄到芯片中,為此可以對語音片段進行優(yōu)化編輯,而且需要的外圍器件少,為此本文選用PM66語音芯片。2.6 顯示模塊論證與選擇方案一:采用LED數(shù)碼管電路進行動態(tài)掃描的方法,LED數(shù)碼管其間本身價格適中,亮度高,顯示數(shù)字合適,但是連接復雜,耗電流大,驅動電路復雜。方案二:采用點陣式顯示屏。點陣式顯示屏是采用發(fā)光二極管整齊排列成八行八列而組成。不

21、僅電路實現(xiàn)價格也相對較高,而且僅適合顯示簡單文字,如果顯示數(shù)字則浪費資源。方案三:采用LCD液晶顯示屏,這種方法優(yōu)點有:可多樣,清晰顯示大量文字,圖形,。不僅顯示功能強大,并且連接很方便。綜合分析采用LCD液晶顯示屏優(yōu)點較多,控制方便,因此選擇方案三。2.7 報警模塊論證與選擇方案一:將蜂鳴器與發(fā)光二極管構成一套簡易的聲光報警方案。該方案硬件焊接方便而且程序簡單、成本低廉。方案二:采用PM66智能語音播報系統(tǒng)。該方案更具人性化、智能化,結合語音報站功能實現(xiàn),不需要另加設備,節(jié)約成本。因此選擇方案二。5第3章 自動報站功能實現(xiàn)3.1 功能實現(xiàn)設計需求分析交車的自動報站:當車輛到達某一停車站點時,

22、系統(tǒng)自動報站,無需手動按鍵。 單片機AT89S52無線接收無線發(fā)送公交車站臺公交車COM 口導出數(shù)據(jù)語音播報PM66圖3-1 公交車報站示意圖在各個站點安裝PT2262集成芯片的編碼集成電路,用來發(fā)射站臺信號;在公交車上安裝無線接收模塊PT2272解碼集成電路、語音電路、單片機最小系統(tǒng)等,用來接收站臺發(fā)射的信號并對其進行解碼,從而判斷該站點并進行自動報站。 通過COM 口進行修改報站語音。3.2 單片機電路設計AT89系列單片機在內(nèi)部結構上基本相同,其中不同型號的單片機只不過在個別模塊和功能方面有些區(qū)別。它由一個8位中央處理器(CPU、一個256B 片內(nèi)RAM 及4KBFlashROM 、21

23、個特殊功能寄存器、4個8位并行I/O 口、兩個16位定時/計數(shù)器、一個串行I/O 口以及中斷系統(tǒng)等部分組成,各功能部件通過片內(nèi)單一總線聯(lián)成一個整體,集成在一塊芯片上。AT89S52單片機對外部電路進行控制或交換信息都是通過I/O 端口進行的。單片機的I/O 端口分為并行I/O 端口和串行I/O 端口,它們的結構和作用并不相同。(1并行I/O 端口AT89S52有四個8位并行I/O 端口,分別命名為P0口、P1口、P2口和P3口,它們都是8位準雙向口,每次可以并行輸入或輸出8位二進制信息。(2串行I/O端口AT89S52有一個全雙工的可編程串行I/O端口,它利用了P3口的第二功能。在本次設計中,

24、選用單片機芯片AT89S52,如圖3-2所示,AT89S52是一種:高效微控制器。外形及引腳排列如圖3-2所示,下面詳細介紹AT89S52芯片 P0口:P0口有八條端口線,命名為P0.0P0.7,其中P0.0為低位,P0.7為高位。P0口是一個三態(tài)雙向I/O口,它有兩種不同的功能,用于不同的工作環(huán)境。Pl口:Pl口有八條端口線,命名為P1.0P1.7。Pl口是一個準雙向口,只作普通的I/O口使用,其功能與I/O口的第一功能相同。作輸出口使用時,由于其內(nèi)部有上拉電阻,所以不需外接上拉電阻;作輸入口使用時,必須先向鎖存器寫入1,使場效應管T截止,然后才能讀取數(shù)據(jù)。P2口:P2口有八條端口線,命名為

25、P2.0P2.7。P2口也是一個準雙向口,它有兩種使用功能:一種是當系統(tǒng)不擴展外部存儲器時,作普通I/O口使用,其功能和原理與I/O口第一功能相同,只是作為輸出口時不需外接上拉電阻;另一種是當系統(tǒng)外擴存儲器時,P2口作系統(tǒng)擴展的地址總線口使用,輸出高8位的地址A7A15,與P0口第二功能輸出的低8位地址相配合,共同訪問外部程序或數(shù)據(jù)存儲器(64KB,但它只確定地址并不能像P0口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。P3口:P3口有八條端口線,命名為P3.0P3.7。第一功能是作普通I/O口使用,其功能和原理與Pl口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用,這時八條端口線所定義的功能各不相同,如表3-1

26、所示。7表3-1 P3口各位的第二功能 AT89S52的4個口在電路結構上基本相同,P0P3口都可作為普通I/O口來使用。但又各具特點,因此在功能和使用上各口之間有一定的差異。各口用作輸入時,均須先寫入1;P0口用作輸出時,應外接上拉電阻。XTAL1:片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時,它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。XTAL:2:片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端,接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時,該引腳懸空。RST:復位輸入端,持續(xù)2uS的高電平后單片機復位。VPP:片外ROM允許訪問端/編程電源端。40引腳雙列的直插類型的單片機AT89

27、S52有四個I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51單片共有4個8位的I/O口(P0、P1、P2、P3,每一條I/O線都能獨立地作輸出或輸入。單片機的最小系統(tǒng)如圖3-3所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1引腳與外部晶振和微調(diào)電容構成的振蕩電路相接,在芯片內(nèi)部的振蕩器倒相放大器處理后產(chǎn)生波形輸入,XTAL2引腳接外部振蕩電路的另一端,同樣經(jīng)過芯片內(nèi)部處理電路處理后輸出。第9引腳為復位輸入端,接上電容,電阻及開關后夠上電復位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端。本設計中因為需要存儲及顯示大量的數(shù)據(jù),為保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定及安全性,把需要顯示的程序字模等數(shù)據(jù)全部以數(shù)據(jù)表格的形式燒錄到單

28、片機flash里面。由于本系統(tǒng)不至于過于龐大,同時對實時性要求也不是很高,故本系統(tǒng)直接開發(fā)裸機程序,不做成嵌入操作系統(tǒng)。89 PT2262/2272通用編解碼電路是采用CMOS工藝制造,具有低功耗、低價位優(yōu)勢,PT2262/2272芯片最多允許用戶操作A0到A11的12位地址端管腳,每腳有高電平、低電平、懸空三態(tài)。芯片地址端口任意組合產(chǎn)生有531441種地址碼。PT2262芯片可有從D0到D5的6位的數(shù)據(jù)端管腳,用戶僅需要設定地址碼與數(shù)據(jù)碼先后從芯片的第17腳以串行的形式輸出,PT2262芯片就構成無線遙控發(fā)射電路。PT2262芯片編碼信號的一個完整的碼字包括地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼三個部分組成

29、。數(shù)據(jù)從編碼芯片的第17腳輸出,再通過射頻發(fā)射電路將編碼后數(shù)據(jù)發(fā)射出去。解碼芯片PT2272將處理射頻接電路接收到PT2262發(fā)出數(shù)據(jù)包,首先PT2272芯片將接受到的數(shù)據(jù)中地址碼與本身的地址進行三次比較,芯片的的VT 引腳將會輸出標志信號高電平,在VT輸出高電平后PT2262的數(shù)據(jù)腳也變?yōu)楦唠娖健Ｈ粜酒琍T2262是出于連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)下,解碼芯片PT2272的17腳連續(xù)輸出高電平,其他數(shù)據(jù)腳也會連續(xù)輸出。直到停止發(fā)送編碼信號,解碼芯片的PT2272的VT腳重新變?yōu)榈碗娖健?1PT2262:A0-A11:地址管腳,通過這些引腳可以進行地址編碼。D0-D5:數(shù)據(jù)輸入端。TE:編碼啟動端,只有

30、TE引腳為低電平時才能進行編碼有效。OSC1/OSC2:振蕩電阻的輸入/輸出端。DOUT:編碼輸出端,默認狀態(tài)為低電平。(2PT2272:A0-A11:地址管腳,必須與2262一致,否則不解碼。DIN:數(shù)據(jù)信號輸入端,數(shù)據(jù)信號輸入端,無線射頻模塊收到后,傳入該腳VT:解碼有效確認,該腳默認為低電平,解碼有效變成瞬態(tài)高電平。無線射頻發(fā)射電路原理框圖如下: 圖3-5 無線射頻發(fā)射電路原理框圖各個公交站點之中安裝該部分電路。本設計中,PT2262有8個地址設置引腳,每個引腳可以設置為:正、負和懸空三種狀態(tài),那么沒片PT2622就可以產(chǎn)生3的8次方個編碼地址,即6561種不同的地址。在一座城市里條線路

31、上公交站臺通常不超過100個,那么PT2262的編碼地址足夠滿足不同的公交站臺的設計需求。10設計上可以通過PT2262的編碼功能完成對不同站臺的識別,PT2622芯片上的數(shù)據(jù)端口,通過連接觸發(fā)電路產(chǎn)生指令并行數(shù)據(jù)(4位。同時設計一套高頻發(fā)射電路將PT2622發(fā)送出來的并行數(shù)據(jù)進行調(diào)制,通過功率放大電路處理后發(fā)送。這里,PT2262的正常工作需要上電復位,就需要通過觸發(fā)電路和基本的二極管來實現(xiàn)。發(fā)射電路的實現(xiàn)就需要使用到F05P,即是無線射頻發(fā)送模塊。具體PT2622的相關實現(xiàn)電路圖如下: 圖3-6 無線射頻發(fā)射電路無線射頻接收原理框圖如下: 圖3-7 無線射頻接收原理框圖該部分設計模塊安裝于

32、公交車上,與其他的系統(tǒng)組成部分可以封裝于一安裝盒內(nèi)。在設計工程中,通過程序加密的手段,對地址編碼進行加密,增加系統(tǒng)的安全性。同時為了能夠正常通信,在同一套系統(tǒng)中,需要將發(fā)送與接收的地址進行匹配。在實現(xiàn)正常通信的加強信號的抗干擾性,發(fā)送信號需要加載到某一高頻信號上,在PT2272解碼前,需要將接收的信號通過選頻、放大、檢波、濾波、整形等處理,得到較為純凈的信號,然后通過PT2272芯片解碼。放大、檢波、濾波、整形的實現(xiàn)由J04V(無線接收模塊實現(xiàn)。J04V其強大而便捷的信號處11理功能為我們實現(xiàn)設計提供便捷。J04V接收的信號通常為數(shù)字信號。PT2272的數(shù)據(jù)輸出端和單片機的I/O相連,單片機得

33、到PT2722數(shù)據(jù)信號后,判斷分析。其具體電路圖如下: 圖3-8 無線射頻接收電路3.4 語語音電路實現(xiàn)PM66系列語音芯片是一款智能語音產(chǎn)品,該系列芯片在設計電路的使用方法方便及配合的基本電路上基本兼容PM50系列,與此同時與PM50相比,具有可存儲聲音秒數(shù)更長,提高的存儲的音效。PM66內(nèi)部含有錄音、放音的電路,實現(xiàn)閃存,ADPCM編碼和解碼的功能,以及直接功率放大,和電壓穩(wěn)定等功能,常見的有標準的DIP28和DIP16管腳的封裝,工程設計者簡便的在設計電路中與PM66配合上觸控信號,提供上合適電源,外加一個喇叭,那就獨立構成一個聲音播報系統(tǒng),實現(xiàn)簡單,效果良好,價格合適。12 圖3-9

34、PM66實物圖PM66有兩種封裝模式,分別是DIP28和DIP16,DIP28與DIP16的區(qū)別主要是DIP28有8個按鍵接口,可以并行控制。具體引腳圖如圖3-10 。各引腳功3-2能如表 表3-2 PM66各引腳功能 13 1、PM66控制方案選擇由PM66數(shù)據(jù)手冊可知的PM66控制方案有按鍵、并行和串行。因整套設備是根據(jù)單片采集到的步伐頻率與設定頻率對比之后自動給出報警信號,因此按鍵控制不能達到控制要求;其次因要發(fā)出的語音片段比較多,如果用并行控制則需要多個引腳與單片機相連,而本套系統(tǒng)的外圍設備比較多,因此只能采用串行控制模式。串行接口工作方式下的連接電路如圖3-11。 圖3-11 串行接

35、口工作方式電路2、喇叭驅動模式選擇臺階實驗的時候測試人員比較多,環(huán)境很嘈雜,如果采用直接PWM模式輸出,那只能帶動8歐姆0.5W的喇叭,導致測試人員聽不到語音報警,為此采用DAC模式輸出,并且外接大功率的攻防電路。DAC方式:PM66芯片的13腳(SP1/DAC作為音頻輸出,14腳(SP2懸空。接線圖如下圖。15 圖3-12 DAC 音頻輸出方式接線圖3.5 自動考核功能實現(xiàn)交車的自動報站:自動記錄車輛中途停車的時間和行駛的里程數(shù)。自動記錄超速、低速行駛的時間和里程數(shù)。如下圖。單片機AT89S52測速模塊霍爾傳感器公交車存儲語音報警PM66圖3-13 公交車速度檢測與報警示意圖單片機通過采集公

36、交車的車輪上的霍爾傳感器將汽車車輪旋轉換成脈沖信號,統(tǒng)計轉圈數(shù)實現(xiàn)里程計數(shù),單位時間內(nèi)計數(shù)量判斷車速,從而判斷公交車車超速情況。將超速,停車等信息記錄保存在存儲芯片中,并通過語音報警對司機進行提醒。里程數(shù)=車輪轉數(shù)*車輪周長 速度=車輪周長/車輪每轉一圈所用的時間本文選用的霍爾元件的型號為A3144。A3144的由Allegro MicroSystems公司生產(chǎn)的霍爾傳感器。 霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用是因為傳感器檢測的磁場由磁鋼提供?；魻杺鞲衅鞔艌龅淖饔藐P系和外形圖如下圖所示。 霍爾元件和磁鋼管腳圖圖3-14 霍爾傳感器的磁場作用圖和外形圖該霍爾傳感器工作的接線原理圖如圖3-14 所示。

37、圖3-15 霍爾傳感器的接線圖測量電機轉速的第一步就是要通過霍爾傳感器將電機的旋轉轉換為脈沖信號,同時經(jīng)過整形后,單片機對脈沖進行識別后再對脈沖進行計數(shù)。霍爾器件作常常安裝與旋轉系統(tǒng)的,是因為它擁有牢固的結構、較小的體積、很輕的重量,而且使用壽命長、方便與安裝等其他傳感器無法比擬的優(yōu)點,所以本設計也選擇使用霍爾傳感器用來檢測公交車車輪旋轉觸發(fā)傳感器產(chǎn)生的脈沖信號,其基本的測量原理如圖X所示,傳感器安裝與旋轉輪上,電機轉動后,旋轉輪上的霍爾傳感器也運動,那么霍爾傳感器產(chǎn)生單片機說識別的脈沖信號,脈沖信號處理后送給單片機的中斷口或者普通的I/O口,單片機處理,進行轉速的測量。 圖3-16 霍爾傳感

38、器測速的基本原理示意圖轉速的測量方法很多,常見的轉速測量的方法主要有測周期法(T法、測頻法(M法和頻率周期法(MPT法,都是基于根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)。該設計采用了測頻法。通過單位時間內(nèi)獲得的脈沖數(shù)計算得到轉速,公交車車輪的旋轉為規(guī)律性的圓周運動。通過安裝霍爾傳感器,即使將一塊或者多塊永久磁鋼安裝在公交車車輪鋼圈的邊沿,公交車行駛時車輪旋轉,車輪上的磁鐵也形成旋轉運動。如果在車輪的一側對應的位置同樣安裝一個霍爾傳感器,車輪旋轉旋轉時,磁鋼也伴隨旋轉,對霍爾傳感器周圍的磁場產(chǎn)生周期性變化,霍爾傳感器在磁鐵作用下產(chǎn)生脈沖信號。那么脈沖信號的輸出頻率和公交車車輪的轉速成正比。單片機獲得信號與公交車車輪的

39、轉速有以下關系:60nPT式中:n為電機轉速;P為電機轉一圈的脈沖數(shù);T為輸出方波信號周期。AT24C08具有8192bit的串行通信控制的電可擦寫可編程讀寫存儲空間(EEPROM,存儲格式為為1024字×8位字長。其擁有的優(yōu)點滿足工業(yè)或商業(yè)上功耗呵呵電壓較低的情形。通過兩線的串行接口進行讀寫。常見封裝有:表3-3 串聯(lián)接口讀寫封裝表17王斌:公交車車門控制電路的研制 18本系統(tǒng)中AT24C08芯片主要用來存儲設置的鬧鐘時間,利用I2C 總線進行讀寫VCC 提供5V 電源。A0、A1、A2接地提供AT24C08的硬件地址。7腳接地,允許對AT24C08進行寫入和讀取。6腳AT_SCL

40、 接單片機,單片機為其提供時鐘,5腳AT_SDA 接單片機,與單片機進行數(shù)據(jù)傳輸(按位進行。圖3-17 存儲電路模塊華東交通大學理工學院畢業(yè)設計19第4章 人機交互設計與實現(xiàn)4.1 功能實現(xiàn)設計需求分析為增加人機交互性,及可操作性,顯示當前時鐘,通過顯示器將時間,車門操作等狀態(tài)進行顯示出,及按鍵與系統(tǒng)進行對話,并通過COM 口導出考核信息,導出生成報表等功能。 單片機AT89S52顯示LCD12864按鍵時鐘模塊DS1302公交車COM 口導出數(shù)據(jù)圖4-1 人機交互示意圖 通過分析及方案論證,系統(tǒng)可以通過時鐘芯片DS1302實現(xiàn)時間設計,添加按功能進行在線操作,以及COM 口進行考核信息的導出

41、,以及修改報站信息等。4.2 顯示功能實現(xiàn)LCD12864液晶顯示模塊可以簡單的實現(xiàn)漢字圖形點陣,用來顯示漢字和圖形。顯示器內(nèi)部自帶16×16點陣字庫,編碼了8192個漢字以及128個8×16點陣的字符,另外帶有GDRAM 空間,即是64×256大小的點陣顯示空間,便于實現(xiàn)圖片顯示。LCD12864性能特點(1提供8位或4位的并行通信接口及串行通信接口三種不同通信方式(2并行通信接口采用標準的M6800時序,上電啟動能夠實現(xiàn)復位功能(4顯示屏內(nèi)部自帶了提供工作的振蕩源王斌:公交車車門控制電路的研制(5還有DDRAM、CGROM、HCGROM、CGRAM片內(nèi)資源。L

42、CD12864的引腳排列引腳名稱方向說明1 VSS - 電源負端(0V2 VDD - 電源正端(+3.3V 或+5.0V,出廠時設定+5.0V3 V0 LCD 驅動電壓(可調(diào)4 RS(CS I 控制選擇是否為并口方式 RS=0:當MPU 進行模塊的讀操作,那么操作指針指向地址計數(shù)器。當MPU 進行模塊的寫操作,那么操作指針指向指令寄存器。 RS=1:無論MPU操作讀或者寫操作,都會將操作指針指向數(shù)據(jù)寄存器。當工作在串口方式的情況下改引腳為CS:該引腳為顯示屏的串行片選的信號,該引腳為高電平時有效。5 R/W(SID I 控制選擇是否為并口方式: R/W=0 寫操作。 R/W=1 讀操作。當工作

43、在串口方式的情況下改引腳為串行數(shù)據(jù)輸入端6 E(SCLK I 并口方式:使能信號,高電平有效。當工作在串口方式的情況下改引腳為串行時鐘信號。7-14 DB0 DB7 I/O 顯示屏和單片機之間并行的8位數(shù)據(jù)傳送I/O口,如果為4 位總線的情況下D0 D3腳無效,不發(fā)生作用。15 PSB I 是串口或者并口工作模式的控制選擇端: H:并口控制; L:串口控制。16 NC 該引腳空腳17 RST I 在低電平的情況下顯示屏復位18 VOUT - VDD=+3.3V 時有效,引腳產(chǎn)生倍壓輸出。19 LEDA - +3.3V 或+5.0V,提供顯示屏的背光電源正端20 LEDK -提供顯示屏的背光電源

44、負端1.使用并口驅動方式時,PSB=VDD。2.使用串口驅動方式時,PSB=VSS,且DB0DB7懸空不接。3.串并口選擇方式:除接口第15 腳(PSB外,也可使用P S焊盤點(IC 面選擇并口/串口。4.中間與右部焊盤短路,表示串口控制方式。5.中間與左部焊盤短路,表示并口控制方式20華東交通大學理工學院畢業(yè)設計LCD12864與單片機的連接LCD12864的控制方式有串口模式(兩根控制線,CLK、DAT、4位并口、8位并口,為了能夠及時顯示相關數(shù)據(jù),本文采用了8位并口的控制方式,其與單片機的連接電路圖如下圖4-2所示,因51單片機P0口設計成開漏極的結構,所以必須加上拉電阻,保證P0口能輸

45、出高電平。 圖4-2 LCD12864與單片機的連接電路圖由于LCD12864芯片內(nèi)部自帶的ST7920是一款功能強大的液晶控制器。通過該芯片的功能,對顯示屏進行設計操作就很簡便,程序員只需要在設計時通過數(shù)據(jù)口將對應的指令和操作的數(shù)據(jù)送入顯示屏內(nèi)部,ST7920能夠知道解析命令和數(shù)據(jù),將其顯示。通常使用的基本命令有11條,擴展命令有7條。設計時,可以通過液晶內(nèi)部制度的RE位進行區(qū)分。如果RE為0,那么就識別輸入指令為進步指令;如果RE為1那么調(diào)用擴充指令。RE位能夠自動保持上一個狀態(tài),即設置后,下一次操作,不需進行相同的操作。避免重復的繁瑣。本設計中使用到的基本指令主要有:清除顯示、點設定、顯

46、示狀態(tài)、功能設定,DDRAM位址設定等。為提高運行速率,設計中選擇8位的并行通信模式。即是設計是需要將液晶的PSB腳設置為高電平,那么就可以選中為并行通信模式。如果選擇DL叫為高電平的,那么就可以采用8為的數(shù)據(jù)接口,若DL為低電平,數(shù)據(jù)口為4位。這需要結果顯示屏的控制時序操作RS、RW、E三個控制21王斌:公交車車門控制電路的研制22 腳接DB0-DB7的8為數(shù)據(jù)腳進行操作。在本設計中,采用C 語音設計封裝了子程序writeData 完成寫數(shù)據(jù)的指令,通過子程序writeCmd 對LCD12864進行發(fā)送命令。寫數(shù)據(jù)和寫指令的時序圖如圖4-3,照此時序圖編寫可實現(xiàn)兩子函數(shù)的功能。 圖4-3 寫

47、數(shù)據(jù)或指令時序圖另外在使用液晶前,必須對其經(jīng)行初始化,其初始化程序流程圖如下圖4-4: 圖4-4 初始化流程圖操作人員通過鍵盤向系統(tǒng)輸入干預命令和數(shù)據(jù)。鍵盤可分為非編碼和編碼鍵盤兩種實現(xiàn)方式。后者能在用戶按下按鍵是產(chǎn)生對應按鍵的編碼,并以一定的方式輸出,處理器監(jiān)視按鍵發(fā)送的信息,對其進行識別,就可以判斷出哪個按鍵被按下。編碼具有響應速度快、使用方便等明顯優(yōu)點,但是其處理電路需要專門設計。前者則單片機自己識別按鍵反應出的高點電平,單片機進行處理后識別按鍵。非編碼按鍵雖然響應速度相對編碼的較慢,但他電路實現(xiàn)簡單,成本較低,因此得到了廣泛的應用。鍵盤是設計系統(tǒng)時人機交互的重要實現(xiàn)部分,電路和程序設計

48、時必須考慮到下述問題的解決。實際上,鍵盤是多個按鍵開關的邏輯組合排列成,通過每個按鍵就開業(yè)獲得一個開關量高電平或者低電平。按鍵的開關狀態(tài),接電路的連通方式?jīng)Q定了識別電平的狀態(tài)。處理器可以識別通過按鍵狀態(tài)不同反應出的電壓不同,比如可以使用高電平表示按鍵按下,低電平這表示沒有按下?？梢酝ㄟ^按鍵反應出的高低電平反應用戶的操作。用戶在使用系統(tǒng)時,常不小心在同一時刻按下兩個或者兩個以上的按鍵,設計員需要恰當?shù)奶幚磉@些情況,避免系統(tǒng)因為同時按下而發(fā)生錯誤。這種情況的處理辦法有:判斷按鍵時間最長為有效,或按鍵的先后區(qū)分有效性,或釋放時間的前后來判斷等。但通常單片機的計算資源有限,處理復雜的同時按鍵耗費不必要

49、資源,設計者可以視為無效按鍵處理,節(jié)約資源開銷。組合按鍵時加入特殊標識處理。用戶在操作時,不小心,或者重復操作,在同一時刻或者不同時刻重復多次按下同一個鍵,即使重鍵。設計者在處理這類情況時,需要排除重復命令,避免程序發(fā)送錯誤。通常處理情況,為程序識別按鍵的釋放信號,等待按鍵的釋放后,才轉去處理其他任務的方法來解決此類問題。鍵盤,作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預命令的接口,以其特定的按鍵序列代表著各種確定的操作命令。所以,準確無誤地辨認每個鍵的動作及其所處的狀態(tài),是系統(tǒng)能否正常工作的關鍵。23機械彈性開關的鍵盤的機械觸點的斷開、閉合產(chǎn)生一個電信號,一個過程即會產(chǎn)生高電平和低電平兩個狀態(tài)的切換。由于機

50、械觸點的彈性作用,在閉合或者釋放按鍵的過程中,按鍵的機械彈性造成按鍵的抖動,不同的按鍵抖動時間不同,一般為1020ms。為了避免單片機對按鍵的重復識別,需要對按鍵的抖動現(xiàn)象進行處理。常見的方法有從硬件及軟件兩個方面著手解決。(1硬件防抖動技術通過硬件電路對按鍵產(chǎn)生的電壓進行整形處理,使輸出的波形規(guī)則,易于單片機識別。濾波防抖動電路利用RC積分電路的充電放電過程中,對按鍵的按下或釋放產(chǎn)生的高頻雜波進行濾除。需要對RC電路選擇恰當?shù)碾娐穮?shù),那么按鍵的抖動的高頻信號就能被濾去,形成一個規(guī)則的按鍵信號脈沖,起到去抖作用。 圖4-5 濾波防抖動電路當用戶為按下鍵K時,那么電容C沒有與正電壓接通,即電壓

51、為0,所以74LS06的輸出為1。如果用戶按下K,那么線路接通,電容C產(chǎn)生一個充電的過程,兩端電壓變?yōu)?。同樣按鍵K會發(fā)生抖動,如果R1、R2和C的值選取適當,那電容的充放電過程不會因為高頻雜波的影響在非門的開啟電壓上下跳動, 74LD06的輸出端口將維持一個穩(wěn)定的狀態(tài)。從而達到消除抖動的效果。同理,釋放按鍵K,電容C放電,一樣可以達到去抖的效果。(2軟件防抖動方法若采用硬件防抖動電路,就需要有與按鍵同樣多個去抖電路來配合按鍵的去抖實現(xiàn)。通常,在鍵的個數(shù)較多的情況下,設計者不會選擇使用硬件去抖的方法。那么,設計者可以采用軟件去抖的方法消除按鍵抖動的不良影響。設計思路是:如果程序第一次檢測識別到

52、鍵按下后,程序采用延時(1020ms的方法等待,第三步是再次確認是否確定有按鍵按下。 圖4-8 DS1302內(nèi)部結構DALLAS 公司推出新型的時鐘芯片DS1302一種能涓流充電時鐘芯片,時鐘芯片DS1302可以采用同步串行的通信方式,操作簡單。操作DS1302是需通過復位、數(shù)據(jù)線、串行時鐘三個端口進行操作。DS1302 與單片機之間工作方式簡便可靠。對時鐘芯片的操作可以同時對1到31個字節(jié)選擇操作,其中可以讀取時鐘、寫入數(shù)據(jù)等動作。DS1302具有低功耗的特點,保存數(shù)據(jù)和時間信息耗電量低于1mW。DS1302 是由DS1202 改進而來,比DS1202具有以下優(yōu)勢。DS1302 有兩個電源管

53、腳,分別是主電源和備份電源的供電引腳,為可編程涓流充電電源附加七個字節(jié)存儲器。DS1302廣泛應用于需要獨立獲得時間的設備中,可以通過電池供電保證系統(tǒng)獲得時間。25 圖4-9 時鐘電路模塊圖示出DS1302的接線圖,根據(jù)數(shù)據(jù)設計要求,為DS1302提供后備電源,使用3V紐扣電池連接芯片8腳。芯片的1腳連接為主電源,為正常供電工作。提供后備電源目的在于如果主電源掉電的情況時,DS1302也不因此丟失數(shù)據(jù)和時間信息,且能正常工作運行。DS1302的1腳和8腳上哪個電壓大就為芯片提供電源。如果備用電源的電壓比主電源高過0.2V,芯片則切入備用電源供電。其他情況下,主電源正常供電。DS1302的工作晶

54、振的頻率為32.768KHz ,在2腳與3腳接入外部振蕩源,晶振。芯片的5腳(RST是實現(xiàn)復位或片選的引腳,如果5腳接高電平,就可以起到DS1302的數(shù)據(jù)傳輸。RST輸入實現(xiàn)控制允許地址和命令的移送到對應寄存器中的功能和終止傳輸單字節(jié)或者多種的過程。如果將RST引腳置高,就允許單片機對DS1302操作,數(shù)據(jù)傳輸被初始化。一旦RST引腳被拉低,所有數(shù)據(jù)傳輸將被終止,6腳(I/O將呈現(xiàn)高阻態(tài)。在上電前RST需要保持低電平狀態(tài)。若將RST置高前,必須保證SCLK引腳為低電平。數(shù)據(jù)引腳(I/O為雙向數(shù)據(jù)通道,而SCLK只能為輸入狀態(tài)。4.3 單片機與PC機接口數(shù)據(jù)傳輸電路通常把計算機與其外界的數(shù)據(jù)傳送

55、稱之為通信,因此我們通常所說的通信就是指串行通信,串行通信又分為異步和同步兩種方式。本章只介紹異步通信。串行通信使用RS-232C標準,為美國電子工業(yè)協(xié)會(Electronic Industry Asso ciation的推薦標準,現(xiàn)已在全世界范圍內(nèi)被廣泛采用。RS232C實際上是串行通信的總線標準。RS-232C信號線的說明參見它的資料。RS232C的其它規(guī)定。除信號定義外,RS-232C標準的其它規(guī)定還有:(1RS-232C是一種電壓型總線標準,以不同極性的電壓表示邏輯值:-3V-25V 表示邏輯l(mark+3V+25V表示邏輯0(Space(2標準數(shù)據(jù)傳送速率有50、75、110、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特等。(3采用標準的25芯插頭座(DB-25進行連接,因此該插頭座也稱之為RS-232C連接器因為單片機TTL電平和RS232的電平不兼容,所以要用接口芯片,常用的RS232接口芯片有MAX232、MAX202E、MAX3222、AD232等。MAX232芯片符合TIA/EIA-232- F標準,每一個接收器將TIA/EIA-232- F電平轉換成5- V TTL/CMOS電平。MAX232芯片的主要特點:(1具有兩個接收器和兩個驅動器,(2在5V電源下