畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的公交車輛自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，許多舊的生產(chǎn)生活方式逐漸被新科技所取代，在公交車報(bào)站方面，也由傳統(tǒng)的人工報(bào)站逐漸改變?yōu)橛晌㈦娔X控制的語(yǔ)音文字報(bào)站系統(tǒng)。本文介紹了一種新型的公交車報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，本設(shè)計(jì)解決如何方便準(zhǔn)確地指示乘客到站的問(wèn)題，另外，該系統(tǒng)還可以為乘客提供各種各樣的提示或警示服務(wù)，使得乘客能愉快安全的上下車。這在相當(dāng)程度上免除了乘務(wù)人員沿途報(bào)站的麻煩，給許多不熟悉公交線路的乘客帶來(lái)了方便。語(yǔ)音報(bào)站器的廣泛使用給多數(shù)人的生活帶來(lái)了極大的便利，但也有不周到的地方，比如說(shuō)它沒(méi)有考慮到少數(shù)聽(tīng)力不好的老年人或者殘疾人，他們不能正確分辨正在報(bào)的是哪一站，所以也會(huì)坐過(guò)站。本文針對(duì)這一問(wèn)

2、題，在原有的語(yǔ)音報(bào)站基礎(chǔ)上附加了可以用肉眼看到的數(shù)字顯示器和紅外二極管發(fā)光燈，數(shù)字顯示器可以直觀的顯示出已經(jīng)經(jīng)過(guò)的車站數(shù)，乘客可以根據(jù)顯示器上的數(shù)字來(lái)確定目的地是否到達(dá)，并且在即將到達(dá)下一站的時(shí)候放置在車上的二極管會(huì)連續(xù)閃動(dòng)來(lái)提醒準(zhǔn)備下車的乘客收拾行李物品準(zhǔn)備下車。關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 自動(dòng)報(bào)站 LED 數(shù)碼管ABSTRACTNowadays，with development of multimedia and communication technology, many old production and life style have being take place by new tech

3、nology， In the field of bus-stop-reporting, the methd is changing from artificial report to voice report, which controlled by microcomputer. This article nitroduces a new method to design the bus-stop-reporting systwm. This design will overcome the problem that indicate stop quickly and exactly. Bes

4、ides, it can also provide services to passenger.It greatly avoids driver to call attention to passenges and takes convenient topassenges. Bus-stop-reporting systwm large uses takes large convenient for most people, but it also have many shortcoming, for exzample,it die not consider a few people whoe

5、s ear are not good or deformity. They are not distinguish where they have arrived, so they also would take to the next place. This system are based on voice chip and digital monitor and a diode, digital monitor can show peole numerals that it have passed. Passenges can through numerals know if he or

6、 she has got arrive. Besides, if bus will arrive immediately, a diode will call attention to passenges to pack luggages and intend to get out. Keywords: single chip computer bus-stop announcer LED digital information display目錄第一章 緒論11.1 公交車輛自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)概述11.2 公交車輛自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的研究成果1第二章 工作原理32.1 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù)32.2 方案的

7、選擇與論證32.2.1 方案比較32.2.2 方案選擇5第三章 硬件部分73.1 主控電路設(shè)計(jì)73.1.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介83.1.2 振蕩電路設(shè)計(jì)113.1.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)143.1.4 電壓變換電路設(shè)計(jì)173.2 脈沖檢測(cè)電路設(shè)計(jì)183.2.1 基于霍爾器件的脈沖檢測(cè)電路設(shè)計(jì)193.3 LED顯示電路設(shè)計(jì)203.3.1 紅外LED發(fā)光二極管特性203.3.2 LED數(shù)碼管特性213.4 總體電路圖23第四章 軟件部分254.1 主控程序設(shè)計(jì)254.1.1 流程圖設(shè)計(jì)254.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)264.2.1 程序清單26第五章 總結(jié)315.1 系統(tǒng)功能完善315.1.1 語(yǔ)音控制模

8、塊設(shè)計(jì)315.1.2 語(yǔ)音報(bào)站器硬件電路設(shè)計(jì)315.1.3 軟件設(shè)計(jì)335.2 心得體會(huì)36致 謝37參考文獻(xiàn)39第一章 緒論1.1 公交車輛自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)概述公共汽車為外出的人們提供了方便快捷的服務(wù)，而公共汽車的報(bào)站直接影響服務(wù)的質(zhì)量。傳統(tǒng)由乘務(wù)人員人工報(bào)站，該方式因其效果太差和工作強(qiáng)度太大，在很多大城市已經(jīng)被淘汰。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在聲學(xué)領(lǐng)域，微機(jī)技術(shù)與各種語(yǔ)音芯片相結(jié)合，即可完成語(yǔ)音的合成技術(shù)，使得汽車報(bào)站器的實(shí)現(xiàn)成為可能，從而為市民提供了更加人性化的服務(wù)。鑒于傳統(tǒng)公交車報(bào)站系統(tǒng)的不足之處，本文結(jié)合公交車輛的使用特點(diǎn)及實(shí)際營(yíng)

9、運(yùn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種由單片機(jī)控制的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) 。公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)改變傳統(tǒng)語(yǔ)音報(bào)站器必須有司機(jī)操控才能工作的落后方式，進(jìn)站、出站自動(dòng)播報(bào)站名及服務(wù)用語(yǔ)，為市民提供更人性化，更完善的服務(wù) 。1.2 公交車輛自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的研究成果公共汽車行駛在現(xiàn)代文明程度高的市區(qū)，它是一道流動(dòng)的風(fēng)景線，因而對(duì)整車外形乃至色彩都有更高的要求。作為公共汽車還要求有醒目和減少乘務(wù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度的電子報(bào)站器，電子顯示路牌，無(wú)人售票裝置，前后電視監(jiān)視系統(tǒng)等新技術(shù)的采用也將越來(lái)越普及。公交車報(bào)站器在公交事業(yè)中占有舉足輕重的地位，它直接影響到公交車的服務(wù)質(zhì)量。目前公交車報(bào)站有三種方式，一種是利用GPS全球

10、衛(wèi)星定位系統(tǒng)的公交車報(bào)站系統(tǒng)，在司機(jī)座位后面隔板上，安裝了一臺(tái)15英寸的液晶電視和 GPS信號(hào)接收器，安裝了這套設(shè)備后，公交車在語(yǔ)音報(bào)站的同時(shí)，通過(guò)液晶電視還可以顯示到站站名的字幕，這樣如果沒(méi)聽(tīng)清報(bào)站的話，通過(guò)顯示屏，乘客也可以一目了然。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，調(diào)度中心將會(huì)給公交車發(fā)出相應(yīng)的信息，以短信的形式傳送到顯示屏上，同時(shí)車載臺(tái)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的提示音；駕駛員也可以通過(guò)相應(yīng)的工具進(jìn)行回復(fù) 。目前在美國(guó)部分城市GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，國(guó)內(nèi)也有此類產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)，其功能強(qiáng)大，系統(tǒng)穩(wěn)定，但其投資昂貴，尤其是一些中小城市無(wú)法承受。另外兩種是手動(dòng)電子報(bào)站和人工報(bào)站的方式，而它們都離不開(kāi)司務(wù)人員，加大司

11、乘人員的工作強(qiáng)度。手動(dòng)電子報(bào)站一般有司機(jī)或者乘務(wù)員控制，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)，誤報(bào)的情況 。城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒適，安全、便捷的乘車環(huán)境，對(duì)于公交企業(yè)來(lái)說(shuō)，不僅是應(yīng)盡的責(zé)任，亦是不斷追求的目標(biāo) 。 第二章 工作原理2.1 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)任務(wù)本課題要求設(shè)計(jì)一公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)公交車的自動(dòng)報(bào)站，即在進(jìn)站、出站時(shí)候自動(dòng)播報(bào)提示信息及服務(wù)用語(yǔ)，同時(shí)利用數(shù)字顯示頻顯示。本設(shè)計(jì)要求利用AT89C51作為主控芯片完成主控電路的設(shè)計(jì)，輔助電路要求包括數(shù)字顯示電路、LED顯示電路、電源電路等。2.2 方案的選擇與論證在進(jìn)行方案選擇之前，對(duì)幾個(gè)方案進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較，下面是幾個(gè)方案的比較。

12、 方案比較方案一：基于GPS/GPRS的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)由公交車內(nèi)各終端(信息屏、腰牌等)、自動(dòng)報(bào)站器、GPRSGSM通信網(wǎng)絡(luò)、公交監(jiān)控調(diào)度中心組成。自動(dòng)報(bào)站器主要由主控芯片、GPSGPRS通信模塊、LCD、SD卡、MP3解碼芯片組成。整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2.21所示。GPS接收器自動(dòng)報(bào)站器公交車信息屏公交車腰牌公交車調(diào)度中心GPRS模塊GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖基于GPS 的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)能完全實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，能大大降低司乘人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，加大公共交通運(yùn)營(yíng)管理力度，增強(qiáng)公交車管理的科學(xué)性。對(duì)維護(hù)運(yùn)營(yíng)秩序、提高運(yùn)營(yíng)效率、保證運(yùn)營(yíng)安全和促進(jìn)智能公交的發(fā)展都具有積極

13、意義。目前的系統(tǒng)還存在一些不足，在有些城市，因?yàn)闃?shù)木、高樓的遮擋，存在有些路段接收不到GPS 信號(hào)的問(wèn)題，這就需要利用陀螺儀等其它輔助定位系統(tǒng)和GPS 定位相結(jié)合進(jìn)行定位。系統(tǒng)下一步發(fā)展趨勢(shì)，是GPS 自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)和GPRS 技術(shù)和GIS（Geographic information system，地理信息系統(tǒng)） 相結(jié)合，即把GPS 定位、GPRS 無(wú)線通信網(wǎng)和城市地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，對(duì)城市的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制與管理，形成城市的智能交通網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步促進(jìn)城市交通的發(fā)展。方案二：基于電磁波理論的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)可利用公交車上現(xiàn)有的移動(dòng)電視來(lái)接收電磁波，從而顯示信息，并在車底部安裝線圈并通以微量

14、電流；在距站點(diǎn)數(shù)百米處的車道下埋設(shè)數(shù)匝線圈，其兩端連向站牌；并在站牌上安裝相關(guān)裝置。 公交車以一定速度在路上行駛，在到站前會(huì)經(jīng)過(guò)路下線圈，路下線圈切割車上通電線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流。電流流經(jīng)站牌，觸動(dòng)內(nèi)部裝置，使站牌發(fā)送出電磁波。在車上的乘客就能從熒屏上獲取相關(guān)報(bào)站信息。 該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能準(zhǔn)確報(bào)站，不但給乘客帶來(lái)方便，而且能讓司機(jī)更加專心于駕駛，加強(qiáng)了道路安全性。但是鋪設(shè)價(jià)格昂貴，其可靠性也沒(méi)有實(shí)際驗(yàn)證，現(xiàn)在只有部分專家支持，并沒(méi)有實(shí)際使用。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示。主控器接受模塊顯示模塊SD卡語(yǔ)音播放模塊功率放大模塊通信模塊鍵盤輸入電源模塊圖2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖方案三：基于單片機(jī)的公交

15、車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)，而這種系統(tǒng)又大致由兩種技術(shù)支持。其中一種的技術(shù)關(guān)鍵是對(duì)車輪轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)值與預(yù)置值對(duì)比，即可確定報(bào)站時(shí)刻，達(dá)到準(zhǔn)確自動(dòng)的目的。以AT89C51為CPU（Central Processing Unit，中央處理器）在中斷處理程序中對(duì)外來(lái)脈沖計(jì)數(shù)，利用ISD4004輸出語(yǔ)音。系統(tǒng)完成后就可以上機(jī)調(diào)試，使用時(shí)可用配套的燒寫器將站與站之間的距離寫入單片機(jī)內(nèi)，如果不知道距離可以在機(jī)上采用手動(dòng)方式輸入，使裝置處于輸入狀態(tài)，出站時(shí)按下錄入鍵，到站時(shí)按下確定鍵，就可以將站與站之間對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入單片機(jī)。使用中如果出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)，采用手動(dòng)調(diào)整即可。該方式應(yīng)用89C51單片機(jī)的高速計(jì)數(shù)器

16、端口進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，以距離來(lái)控制報(bào)站時(shí)刻，首次實(shí)現(xiàn)了模糊控制，改變現(xiàn)有設(shè)備的不足。做到簡(jiǎn)單實(shí)用自動(dòng)化程度高。傳感器在公交車上的應(yīng)用極大的提高了設(shè)備功能。 但是在改變線路或者增加站臺(tái)等情況時(shí)，修改程序比較復(fù)雜，尤其是遇到突發(fā)狀況時(shí)司機(jī)的任何解決突發(fā)狀況的方法都將使該系統(tǒng)不能正常運(yùn)作，目前該系統(tǒng)在實(shí)際中使用較少。 另外一種基于單片機(jī)的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)就是利用無(wú)線數(shù)傳模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)站牌上設(shè)一個(gè)發(fā)送裝置（主要是TX100芯片），每輛公交車上設(shè)一個(gè)接收裝置（主要是RX100芯片），發(fā)送裝置不斷發(fā)送信號(hào)，接收裝置即公交車在離站10到20米的時(shí)候接收到信號(hào)，然后就自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)站，同時(shí)設(shè)有LED數(shù)碼管顯示和

17、手動(dòng)報(bào)站裝置。 這種報(bào)站系統(tǒng)軟件編寫簡(jiǎn)單，修改容易，而且芯片價(jià)格低廉，大批生產(chǎn)比GPS系統(tǒng)達(dá)到更高的性價(jià)比，是公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的較佳選擇。 另外，現(xiàn)實(shí)生活中,如果調(diào)度室能夠掌握每輛公交車的到站情況,可以提高公交系統(tǒng)的工作效率。 但公交線路多處于繁華地帶。如果采用有線方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù),不但鋪設(shè)線路的施工復(fù)雜、成本高,而且,如果日后公交線路需要變更(如車站位置更改) ,改變鏈路會(huì)十分麻煩。 方案選擇選擇方案三，對(duì)車輪軸的轉(zhuǎn)角的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)值與預(yù)置值對(duì)比，即可確定報(bào)站時(shí)刻，達(dá)到準(zhǔn)確自動(dòng)的目的。以AT89C51為主控芯片，對(duì)外來(lái)脈沖計(jì)數(shù)，結(jié)合數(shù)字顯示器輸出數(shù)字。系統(tǒng)由脈沖檢測(cè)、脈沖計(jì)數(shù)、CPU

18、控制、控制信號(hào)、輸出顯示等組成。公交車較一般車輛有個(gè)明顯的特點(diǎn)，就是它行駛的路線固定，從起點(diǎn)到終點(diǎn)中途經(jīng)過(guò)的站、路口也是固定的。因此，從起點(diǎn)到任一站、任一路口的距離是相對(duì)不變的，任意兩站之間、路口之間以及站與路口之間的距離也是不變的。我們利用這一特點(diǎn)，首先把從始發(fā)站出發(fā)的公交車到達(dá)每一站、每一路口行駛的里程數(shù)（確切地說(shuō)是一個(gè)范圍，即經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，得到的到達(dá)某站或路口的數(shù)據(jù)范圍）記錄在系統(tǒng)中，公交車在實(shí)際運(yùn)行中，如果行駛的里程達(dá)到某某范圍（范圍的最低值），則自動(dòng)報(bào)站（包括提示是路口等等），此即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)報(bào)站功能。對(duì)于自動(dòng)考核中的超速、低速的判斷，只需在系統(tǒng)中設(shè)置一計(jì)數(shù)器（計(jì)算車輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)），用

19、單位時(shí)間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)來(lái)判斷車速超、低速情況，同時(shí)將超、低速時(shí)的時(shí)間和行駛的里程數(shù)記錄在系統(tǒng)中。這樣，在車輛回到總站后，只要讀取系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，就可以知道車輛在運(yùn)行途中的停靠站及超、低速行駛情況。對(duì)于車輛停車時(shí)間的記錄，實(shí)現(xiàn)的方法是在車輛停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就開(kāi)始計(jì)時(shí)，在車輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)停止計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)時(shí)間保存在系統(tǒng)中。由于車輛停車時(shí)間的長(zhǎng)短和停車時(shí)的時(shí)間都被記錄下來(lái)，就可以杜絕一些公交車在站點(diǎn)延時(shí)拉客以及未到達(dá)站點(diǎn)就中途停車?yán)偷默F(xiàn)象。這里要說(shuō)明的是：所謂里程數(shù)車輪轉(zhuǎn)數(shù)*車輪周長(zhǎng)。第三章 硬件部分3.1 主控電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)按功能模塊劃分，可分為三部分：最小系統(tǒng)、顯示部分電路、計(jì)數(shù)部分電路。下

20、面結(jié)合每一個(gè)功能模塊，來(lái)介紹一下如何用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)公交車輛的自動(dòng)考核與報(bào)站。 （一）最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)由89C51、RAM、鎖存器、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路五部分組成。這是該系統(tǒng)的核心，所有的指令都是由89C51發(fā)出的。RAM：由于車輛在行駛過(guò)程中需要記錄大量的數(shù)據(jù)，比如車輛中途停車的時(shí)間、慢速行駛的時(shí)間、超速的時(shí)間等等，而89C51內(nèi)部只有256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，其中128B用戶可以使用，數(shù)據(jù)容量根本無(wú)法滿足系統(tǒng)的需要，故須外接RAM。鎖存器：89C51雖然有P0、P1、P2、P3四個(gè)八位的I/O口，但是只有P0口能夠直接用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作，而P0口還要輸出外部存儲(chǔ)器的低8位地址（高8

21、位地址直接由89C51的P2口輸出）。為了避免數(shù)據(jù)和地址的信號(hào)沖突，這時(shí)候就需要在89C51和RAM之間加上一鎖存器 ，從而使數(shù)據(jù)與地址分時(shí)輸出。時(shí)鐘電路：系統(tǒng)要穩(wěn)定的工作必須有可靠的時(shí)鐘。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，外接12MHZ的晶振，晶振和電容（30P）組成并聯(lián)諧振蕩回路，從而使89C51內(nèi)部的電路產(chǎn)生自振蕩。復(fù)位電路：即在89C51的RESET端出現(xiàn)一保持10ms的高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。系統(tǒng)將手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位結(jié)合在一起。（二）顯示部分電路 顯示部分主要是顯示數(shù)字的。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于89C51本身自帶的并行口有限，故可以在對(duì)并行口進(jìn)行擴(kuò)展。我們用8155PB口輸出段碼（即待顯示的數(shù)據(jù)）

22、，利用8155PA口的低四位（PA0、PA1、PA2、PA3），經(jīng)過(guò)一個(gè)74LS154（四十六譯碼器）譯碼后產(chǎn)生16個(gè)位選信號(hào)，某一位選信號(hào)有效，與之相對(duì)應(yīng)的LED燈即被點(diǎn)亮。我們?cè)诖瞬捎玫氖莿?dòng)態(tài)顯示方式，該方式較靜態(tài)顯示方式的明顯優(yōu)點(diǎn)即其占用的I/O口資源少，從而不必再對(duì)89C51進(jìn)行I/O口擴(kuò)展。 （三）計(jì)數(shù)部分電路 車輛在運(yùn)行過(guò)程中，我們?nèi)绾斡?jì)算車輛行駛的里程，如何判斷車輛超速、低速，這些都是通過(guò)計(jì)數(shù)部分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們只要記錄下車輪的轉(zhuǎn)數(shù)，然后用它乘以車輪周長(zhǎng)就可以得到車輛行駛的里程數(shù)。而對(duì)于車速，設(shè)定系統(tǒng)以某一固定時(shí)間間隔（比如5秒）來(lái)采集計(jì)數(shù)值（即車輛轉(zhuǎn)數(shù)），用這一數(shù)值乘以車輪周

23、長(zhǎng)得出車輛行駛的里程，再除以時(shí)間從而得到車速，這樣我們就可以判斷車輛的超速、低速情況了。其實(shí)計(jì)數(shù)電路非常簡(jiǎn)單，它僅僅利用到89C51的外部中斷INT0，每當(dāng)此引腳有下跳沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器即加1（系統(tǒng)中采用16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值可達(dá)到65535）。3.1.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)

24、擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼圖3.1 51單片機(jī)容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1主要特性：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM

25、83;32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2管腳說(shuō)明：  VCC：供電電壓。  GND：接地。  P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫1時(shí),被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí),P0 口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),P0輸出原碼,此時(shí)P0外部必須被拉高。  P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上

26、拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1口作為第八位地址接收。    P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí),P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí),P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí),它利

27、用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì),當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí),P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。   P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷

28、1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過(guò)一個(gè)ALE

29、脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí), ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無(wú)效。   /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。   /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH）,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程

30、序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。   XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。   XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3振蕩器特性：    XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件,XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4芯片擦除：  

31、0; 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中,代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。此外,AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下,CPU停止工作。但RAM,定時(shí)器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 3.1.2 振蕩電路設(shè)計(jì) 89 系列的振蕩電路可以有內(nèi)部振蕩和外部振蕩電路輛種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部振蕩電路由一個(gè)單級(jí)反相器組成，X

32、TML1為反相器的輸入，XTML2為反相器的輸出?？衫脙?nèi)部振蕩產(chǎn)生時(shí)鐘，只要在XTML1和XTML2引腳上外接一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩信號(hào)發(fā)生器。如圖3.2所示XTAL1400Q4/PDD2D1Q1內(nèi)部定時(shí)VCCXTAL2RfQ3Q2圖3.2 單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路外部振蕩電路由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到XTML1端輸入，而XTML2端浮空。在組成單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)多采用第一種方法，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠信強(qiáng)。如圖3.3所示外部振蕩信號(hào)CMOS門NCXTAL2XTAL1GND圖3.3 單片機(jī)外振蕩電路振蕩電路的等效電路如圖3.4上部所示，在圖中給出了外接元件

33、，即外接晶體電容C1，C2，并組成并聯(lián)諧振電路，在電路中，對(duì)電容C1和C2的值要求不是很嚴(yán)格，如果用高品質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少，C1，C2通常都選擇30Pf。有時(shí)，在一些地方，為了降低成本，也可用陶瓷振蕩器代替晶振，若使用陶瓷振蕩器，則電容C1，C2的值取47pf.Rf/PD內(nèi)部定時(shí)VCCGNDXTAL1C2C1石英晶體或陶瓷振蕩器XTAL2圖3.4 等效電路單片機(jī)對(duì)所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下：ESR(等效串聯(lián)電阻)：根據(jù)所需頻率按圖3.5選取。C0(并聯(lián)電容)：最大7.0PF。CL(負(fù)載電容)：30PF+3PF。其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來(lái)確定。04812162004006

34、00圖3.5 ESR與頻率的關(guān)系曲線本文設(shè)計(jì)的振蕩電路如圖3.6所示。XTAL1XTAL2X112MC230pFC330pF圖 3.6 振蕩電路3.1.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。圖3.7所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，圖3.9為其輸入-輸出特性。但解決不了電源毛刺（A點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問(wèn)題 而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。左邊的電路為高電平復(fù)位有效， 右邊為低電平Sm為手動(dòng)復(fù)位

35、開(kāi)關(guān) Ch可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾。 Ch104E122uSmR1/10KVCCE122uRSTSmR110kCh104VCCRST圖3.7 RC復(fù)位電路圖3.8所示的復(fù)位電路增加了二極管，在電源電壓瞬間下降時(shí)使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。圖3所示復(fù)位電路輸入輸出特性圖的下半部分是其特性，可與上半部比較，增加放電回路的效果。D14148D14148Ch104E122uSmR1/10KVCCE122uRSTSmR110kCh104VCCRST圖3.8 增加二極管的復(fù)位電路增加放電回路的RC復(fù)位電路 使用比較電路，不但可以解決電源毛刺造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且電源緩慢下降也能可

36、靠復(fù)位。圖3.9 是一個(gè)實(shí)例 當(dāng) VCC x (R1/(R1+R2) ) =0.7V時(shí)，Q1截止使系統(tǒng)復(fù)位。Q1的放大作用也能改善電路的負(fù)載特性，但跳變門檻電壓 Vt 受 VCC影響是該電路的突出缺點(diǎn)，使用穩(wěn)壓二極管可使 Vt 基本不受VCC影響。當(dāng)VCC低于Vt(Vz+0.7V)時(shí)電路令系統(tǒng)復(fù)位。 VCC VCC 0V VCC/RST 0VRST VCC 0V VCC/RST 0VRST VCC 0V圖3.9 RC電路輸入-輸出特性Z1VzR1100KSmR210KCh104Q?9013R310KKVCCRSTVCC圖3.10 帶電壓監(jiān)控功能的復(fù)位電路Z1VzR1100kSmC1104Q19

37、013D14148R210KRSTCh104圖3.11 穩(wěn)定門檻電壓?jiǎn)纹瑱C(jī)要復(fù)位，本質(zhì)上是在其RESET腳上保持一定時(shí)間的高電平，單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)電平保持時(shí)間大于它要求的時(shí)間就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路是用一個(gè)電容與一個(gè)電阻串聯(lián)組成，電容接VCC，電阻接地，RESET腳接在它們中間，當(dāng)上電時(shí)，電容相當(dāng)于短路，此時(shí)電阻上的電壓等于VCC，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后電阻電壓逐漸變小直至為0，只要RC時(shí)間選擇合適，就可以用來(lái)上電復(fù)位。但是這個(gè)電路要想起到重新復(fù)位的作用，只能先下電，再上電才行。如果在電容兩端并聯(lián)一個(gè)按鍵，就成了按鍵復(fù)位電路，只要按下這個(gè)按鍵，單片機(jī)就能復(fù)位而無(wú)需下電，這個(gè)就是兩者的區(qū)別。本

38、文用到的復(fù)位電路如圖3.12所示。RSTPSENALEEAR410KC1/22uf+5v 圖 3.12 復(fù)位電路3.1.4 電壓變換電路設(shè)計(jì)一般公交車使用24V電壓,而AT89C51的工作電壓為5V,所以需要將24V的電壓轉(zhuǎn)換成5V,這就需要利用電壓變換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)轉(zhuǎn)化，現(xiàn)在普遍采用集成穩(wěn)壓器來(lái)得到+5V的穩(wěn)定電壓。集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度特別高，工作穩(wěn)定可靠，外圍電路簡(jiǎn)單，體積小，重量有輕的優(yōu)點(diǎn)，常見(jiàn)的有：金屬圓形封裝，金屬菱形封裝，塑料封裝，帶散熱板封裝，扁平式封裝，雙列直插式封裝等。其中在電子制作中三端固定輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用較廣。78xx系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出

39、電壓有5V.6V.9V.12V.15V.18V.24V等規(guī)格，最大輸出電流為1.5A。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)電路，基準(zhǔn)電壓源噪聲低.溫度漂移小，工作穩(wěn)定可靠。下圖給出了一個(gè)采用三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805來(lái)得到+5V穩(wěn)定電壓的圖示3.13供參考。 780524V+5V0.33uF0.1uF圖3.13 三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器電路3.2 脈沖檢測(cè)電路設(shè)計(jì)1. 霍爾器件測(cè)量磁場(chǎng) 使用霍爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件作成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍爾器件只對(duì)垂直于霍爾片的表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被

40、測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來(lái)計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場(chǎng)的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。  2. 霍爾器件工作磁體的設(shè)置  用磁場(chǎng)作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般采用永久磁鋼來(lái)產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。例如，用一個(gè)5×4×2.5（mm3）的釹鐵硼號(hào)磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在空氣隙中，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開(kāi)關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。在計(jì)算

41、總有效工作氣隙時(shí)，應(yīng)從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。  因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫矗谧鬟\(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測(cè)工作磁場(chǎng)，再?gòu)臋z測(cè)結(jié)果中提取被檢信息。  工作磁體和霍爾器件間的運(yùn)動(dòng)方式有：(a)對(duì)移；(b)側(cè)移；(c)旋轉(zhuǎn)；(d)遮斷。 在遮斷方式中，工作磁體和霍爾器件以適當(dāng)?shù)拈g隙相對(duì)固定，用一軟磁（例如軟鐵）翼片作為運(yùn)動(dòng)工作部件，當(dāng)翼片進(jìn)入間隙時(shí)，作用到霍爾器件上的磁力線被部分或全部遮斷，以此來(lái)調(diào)節(jié)工作磁場(chǎng)。被傳感的運(yùn)動(dòng)信息加在翼片上。這種方法的檢測(cè)精度很高，在125

42、的溫度范圍內(nèi)，翼片的位置重復(fù)精度可達(dá)50m。  也可將工作磁體固定在霍爾器件背面（外殼上沒(méi)打標(biāo)志的一面），讓被檢的鐵磁物體（例如鋼齒輪）從它們近旁通過(guò)，檢測(cè)出物體上的特殊標(biāo)志（如齒、凸緣、缺口等），得出物體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。  3. 霍爾器件與外電路的接口  霍爾開(kāi)關(guān)電路的輸出級(jí)一般是一個(gè)集電極開(kāi)路的NPN晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的NPN開(kāi)關(guān)管相同。輸出管截止時(shí)，輸漏電流很小，一般只有幾nA，可以忽略，輸出電壓和其電源電壓相近，但電源電壓最高不得超過(guò)輸出管的擊穿電壓（即規(guī)范表中規(guī)定的極限電壓）。輸出管導(dǎo)通時(shí)，它的輸出端和線路的公共端短路。因此，必須外接

43、一個(gè)電阻器（即負(fù)載電阻器）來(lái)限制流過(guò)管子的電流，使它不超過(guò)最大允許值（一般為20mA），以免損壞輸出管。輸出電流較大時(shí)，管子的飽和壓降也會(huì)隨之增大，使用者應(yīng)當(dāng)特別注意，僅這個(gè)電壓和你要控制的電路的截止電壓（或邏輯“零”）是兼容的。  與發(fā)光二極管的接口為例，對(duì)負(fù)載電阻器的選擇作一估計(jì)。若在Io為20mA（霍爾電路輸出管允許吸入的最大電流），發(fā)光二極管的正向壓降VLED=1.4V，當(dāng)電源電壓VCC=12V時(shí)，所需的負(fù)載電阻器的阻值最接近的標(biāo)準(zhǔn)電阻為560，因此，可取560的電阻器作為負(fù)載電阻器。  霍爾器件的開(kāi)關(guān)所需的電流大于20mA，可在霍爾開(kāi)關(guān)電路與被電路間接入電流放大器

44、。  霍爾器件的開(kāi)關(guān)作用非常迅速，典型的上升時(shí)間和下降時(shí)間在400nS范圍內(nèi)，優(yōu)于任何機(jī)械開(kāi)關(guān)。3.2.1 基于霍爾器件的脈沖檢測(cè)電路設(shè)計(jì)對(duì)車輪的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，公交車運(yùn)行時(shí)的速度變化很大，路況也很復(fù)雜，針對(duì)這些情況，利用了霍爾器件的檢測(cè)電路可以很好的克服這些缺陷。以下給出了用霍爾電路進(jìn)行脈沖檢測(cè)的事例電路如圖3.14所示。VDD VOUT+5V4.7K4N25+5V圖3.14 脈沖檢測(cè)電路設(shè)計(jì)3.3 LED顯示電路設(shè)計(jì)3.3.1 紅外LED發(fā)光二極管特性由紅外發(fā)光二級(jí)管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二級(jí)管由紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成 PN 結(jié)，外加正向偏壓向 PN 結(jié)

45、注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長(zhǎng) 830 950nm ，半峰帶寬約 40nm 左右，它是窄帶分布，為普通 CCD 黑白攝像機(jī)可感受的范圍。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無(wú)紅暴，（采用 940 950nm 波長(zhǎng)紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見(jiàn)紅光）和壽命長(zhǎng)。 紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度 W/m2 表示。一般來(lái)說(shuō)，其紅外輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時(shí)，器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過(guò)小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過(guò)大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。 當(dāng)電壓越過(guò)正向閾值電壓（約 0.8V 左右）電流開(kāi)始流動(dòng)，而且是

46、一很陡直的曲線，表明其工作電流對(duì)工作電壓十分敏感。因此要求工作電壓準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高 ( 包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高 ) 會(huì)使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠(yuǎn)距離紅外燈，熱耗是設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。 紅外二極管的最大輻射強(qiáng)度一般在光軸的正前方，并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。輻射強(qiáng)度為最大值的 50% 的角度稱為半強(qiáng)度輻射角。不同封裝工藝型號(hào)的紅外發(fā)光二極管的輻射角度有所不同。3.3.2 LED數(shù)碼管特性數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光

47、二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管要正常

48、顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼

49、管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，

50、但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。本設(shè)計(jì)采用倆位七段數(shù)碼管顯示經(jīng)過(guò)的站數(shù)，方便簡(jiǎn)潔，乘客很直觀的就可以看懂。七段數(shù)碼管的引腳圖如圖3.15 所示。圖3.15 七段數(shù)碼管引腳圖3.4 總體電路圖圖3.16 總體電路圖整體電路由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、手動(dòng)按鈕電路、數(shù)碼管顯示電路、頻率計(jì)數(shù)器電路組成；完成從頻率計(jì)數(shù)器記載車輪轉(zhuǎn)數(shù)到數(shù)碼管顯示站數(shù)及紅外二極管發(fā)光的過(guò)程，并且途中若遇到錯(cuò)誤，可以用手動(dòng)按鈕調(diào)整站數(shù)，達(dá)到了準(zhǔn)確及時(shí)報(bào)站的目的。時(shí)鐘電路采用12MHZ、30pF的晶振和兩個(gè)30pF的電

51、容；復(fù)位電路由一個(gè)22uF的電容和10K電阻及一個(gè)復(fù)位按鈕組成；由一個(gè)信號(hào)源提供一個(gè)矩形脈沖波形，頻率為1HZ,示波器用來(lái)檢測(cè)矩形脈沖，每遇到一個(gè)脈沖，首先LED燈會(huì)連續(xù)閃三下然后數(shù)碼管就會(huì)加一，顯示當(dāng)前站數(shù)。RP1為上拉電阻用來(lái)催動(dòng)下一級(jí)工作，這些器件都連在51單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的控制。第四章 軟件部分4.1 主控程序設(shè)計(jì)程序（program）是為實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)或解決特定問(wèn)題而用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫的命令序列的集合。為實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的而進(jìn)行操作的一系列語(yǔ)句和指令。一般分為系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序兩大類。 計(jì)算機(jī)中的程序在港澳臺(tái)地區(qū)稱為程式。程序就是為使電子計(jì)算機(jī)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)操作，或執(zhí)行某一任務(wù)，按序設(shè)計(jì)的

52、計(jì)算機(jī)指令的集合。開(kāi)始4.1.1 流程圖設(shè)計(jì)Y計(jì)數(shù)判斷手/自動(dòng)判斷正/反向比較判斷到站調(diào)用手動(dòng)操作程序返回調(diào)用反向程序YNYNN調(diào)用報(bào)站程序返回圖4.1 主控程序流程圖4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.2.1 程序清單#include "reg51.h"unsigned char data cnt_distance;unsigned int data D_cnt;sbit led = P37;sbit add = P10;sbit dec = P11;bit flag;char code led_seg_code10=0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0

53、x7d,0x07,0x7f,0x6f;/led_seg_code0-9代表0-9/-延時(shí)-void delay(unsigned int i)/延時(shí) while(-i); /-初始化變量-void init_variant() /初始化一些變量的內(nèi)容/unsigned char i;D_cnt=0; /脈沖的個(gè)數(shù)cnt_distance=0; /距離的計(jì)數(shù) /-數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描-void led_show() unsigned char i,k;/-顯示距離-k=cnt_distance; /k = 34;i=k/10; /暫存百位P0=led_seg_codei;P2&=0xfe;de

54、lay(100);P2 = 0XFF;i=k%10;P0=led_seg_codei;P2&=0xfd;delay(100);P2 = 0XFF;/-中斷計(jì)數(shù)-/*void init0() interrupt 0if(D_cnt<=5) D_cnt+; /計(jì)數(shù)100次，每次10米，表示一公里elseD_cnt=0;cnt_distance=cnt_distance+1;if(cnt_distance >= 34)cnt_distance = 0;*/*void init0() interrupt 0D_cnt+;if(D_cnt>=5) /計(jì)數(shù)100次，每次10米，表示一公里D_cnt=0;cnt_distance=cnt_distance+1;if(cnt_distance >= 34)cnt_distance = 0;*/void caled()led = 0;delay(5000);led = 1;delay(5000);void keyscan()if(add = 0)delay(10000);if(add = 0)while(!add);cnt_distance+;if(dec = 0)delay(10000);if(dec = 0)while(!dec);cnt_distance-;/-主程序-vo