【正文】 為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動態(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。該平臺采用 ST 的 130 nm 嵌入式非易性存儲器專有技術(shù)。 功能包括 10 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最多有 16 條通道，轉(zhuǎn)換用時(shí)小于 3 微秒；先進(jìn)的 16 位控制定時(shí)器可用于馬達(dá)控制、捕獲 /比較和 PWM 功能。以上引腳都可以與單片機(jī)的 GPIO引腳相連接，電源端和接地端與單片機(jī)的相同端相連接。 紅外線的工作原理是 ： 當(dāng)電源接通后，紅外線傳感器就開始工作了，若有人體經(jīng)過所設(shè)定的范圍時(shí)，傳感器接收到反射回來的紅外線發(fā)生變化 ，達(dá) 到某一標(biāo)準(zhǔn)后，傳感器內(nèi)部通過三極管放大作用，輸出相應(yīng)的信號電平。 ISD1820 模塊 是一種 8 到 20 秒單段語音錄放電路 ，語音還原度高，有單遍播放、點(diǎn)動播放以上車信號 下車信號 產(chǎn)生加一信號 產(chǎn)生減一信號 是否超載？ 單片機(jī)處理信號 LED 顯示模塊 語音提示模塊 否 是 其他功能模塊 第 4 章 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 27 及循環(huán)播放三種播放方式， 操作簡單， 用在客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中非常合適。紅外傳感器模塊輸出電平信號，語音模塊接收電平信號，這兩個(gè)模塊只需與單片機(jī)的 GPIO（通用輸入輸出接口）連接即可。 GSM 聯(lián)網(wǎng)報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn) 無線通信包括微波通信、短波通信、移動通信、衛(wèi)星通信、 散射通信等多種方式。SIM900A 采 用 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 接 口 ， 工 作 頻 率 為 GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、 SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。 對于短消息的控制共有三種模式： Block Mode、基于 AT 指令的 Text Mode、基于 AT 指令的 PDU Mode。 本次設(shè)計(jì)采用的是一種圓版 SIM900A 模塊，此模塊尺寸極小，直徑僅33mm，電源引出，串口引出，開機(jī)線引出。綠色指示燈指示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，每秒閃一次表示沒有網(wǎng)絡(luò)，三秒閃一次表示已經(jīng)注冊網(wǎng)絡(luò)；紅色指示燈指示當(dāng)前工作狀態(tài)，工作時(shí)常亮。 如下圖所示： 圖 52 PC 調(diào)試 SIM900A 模擬發(fā)送短信 由上圖可以看出， 利用 SIM900A 模塊發(fā)送短信的一般命令過程 如下 ： ① 發(fā)送“ AT”：自動匹配波特率并驗(yàn)證連接狀態(tài)。 第 5 章 聯(lián)網(wǎng) 功能的設(shè)計(jì) 31 ⑤ 發(fā)送 HEX 格式“ 1A”： HEX 格式的“ 1A”相當(dāng)于進(jìn)行 CTRL+Z 操作，這是 SIM900A 發(fā)送完短信的固定要求。解決方法很簡單，在單片機(jī)程序中每條短信指令后面加一個(gè)延時(shí)函 數(shù)，尤其是“ AT+CMGS=18713507543\r\n”這條指令后面，延時(shí)稍長。 GSM 聯(lián)網(wǎng)報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)依靠比較成熟的 GSM 模塊，本次設(shè)計(jì)采用SIM900A 模塊 ，此模塊功能強(qiáng)大，可發(fā)送短信報(bào)警。 當(dāng)硬件連接完畢并且將程序下載到單片機(jī)后，在 SIM900A 模塊 的卡槽中插入一張可以使用的電話卡，即可完成模型對客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的功能的實(shí)現(xiàn)。結(jié)合實(shí)際， 為了提高計(jì)數(shù)的可靠性， 此處設(shè)計(jì)為： 300 毫 秒的感應(yīng)時(shí)間為有效時(shí)間，兩次有效感應(yīng)之間需要有 300 毫 秒的 間隔時(shí)間。 同時(shí)SIM900A 模塊 工作，目標(biāo)號碼會收到一條報(bào)警短信，內(nèi)容為 ： “ Warning: 49 Is Overloading!”（中文意思為：警告： 249 號車正在超載?。?。 當(dāng)然， 沒有完美的設(shè)計(jì)，所有的系統(tǒng)都永遠(yuǎn)有提升的空間。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 參考文獻(xiàn) [1] Zhu Xiaohong． Study on passenger data collection in public transport[J]． Urban Public Transport， 20xx(7)： 1619． [2] 肖佳 ， 楊波 ． 基于熱釋電紅外傳感技術(shù)的目標(biāo)定位研究 [J]． 紅外 ： 20xx， 32(12)：1722． [3] 馮育長 ． 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析 [M]． 西安 ： 西安電子科技大學(xué)出版社 ， 20xx：12． [4] 何立民 ， 張俊謨 ． 單片機(jī)中級教程 [M]． 北京 ： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 20xx：34． [5] 李全利 ． 單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M。隨著科技水平的提高，高新技術(shù)也會越來越成熟，其成本也會越來越低 。此時(shí)， LED 閃爍停止，正常顯示當(dāng)?shù)那败囕d人數(shù)，語音模塊播放一條恢復(fù)正常的語音提示，同時(shí) SIM900A 模塊向目標(biāo)號碼發(fā)送一條消息來解除警告，內(nèi)容為 ：“ Alarm Is Disabled.”（中文意思為：警告解除）。當(dāng)車載人數(shù)超過 20 人時(shí)， LED 數(shù)碼管閃爍顯示“ OL XX”，表示正在超載（ Overloding），XX 為當(dāng) 前車載實(shí)際人數(shù)。開機(jī)后系統(tǒng)運(yùn)作， LED 數(shù)碼管 顯示“ PSG 18”，表示當(dāng)前乘客（ Passenger）有 18 人。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 結(jié)論 按照前文所述的方法將各個(gè)模塊與單片機(jī)進(jìn)行連線，并通過 IAR Embedded Workbench 軟件平臺對 STM8S105 單片機(jī) 進(jìn)行編程，檢驗(yàn)客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的硬件模型是否實(shí)現(xiàn)了課題的要求。 本設(shè)計(jì)設(shè)定：客車標(biāo)準(zhǔn)載客量為 20 人，當(dāng)乘客人數(shù)由 20 人增加到 21人或以上時(shí)， SIM900A 模塊發(fā)送一條內(nèi)容為“ Warning: 49 Is Overloading!”的短信（中文意思為：警告： 20xx9 號車正在超載！）；當(dāng)乘客人數(shù)由 21 人減少到 20 人或以下時(shí)，發(fā)送一條內(nèi)容為：“ Alarm Is Disabled.”的短信（中文意思為：警告解除） 。 單片機(jī)通過 串口對 SIM900A 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸， STM8S105 可用串口UART2，可以調(diào)用庫函數(shù) 方便的完成數(shù)據(jù)串口傳輸?shù)牟僮鳌? ③ 發(fā)送“ AT+CSCA=+8613800311500\r\n”：設(shè)置短信中心號碼，此號為中國移動河北省短信中心號碼。通過 USB 轉(zhuǎn) TTL 轉(zhuǎn)接線將PC 機(jī)與 SIM900A 模塊進(jìn)行連接，打開串口調(diào)試軟件，設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)：波特率為 9600，校驗(yàn)位無，數(shù)據(jù)位 8 位，停止位 1 位。 串口電平為 TTL 電平，可直接與單片機(jī)相連 接。 Text Mode 只能用于發(fā)送 ANSI 范圍的字符，發(fā)送方式比較簡單。 客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)報(bào)警采用 SMS(Short Messaging Service，即 短信服務(wù) )， 它是在手機(jī)之間發(fā)送文字信息或從個(gè)人計(jì)算機(jī)或手持設(shè)備向手機(jī)發(fā)送信息的一種方式，其文本信息的最大發(fā)送量為 160 個(gè)字符（字母、數(shù)字或者拉丁字母中的字符），對于中文一般最大發(fā)送量為 70 個(gè)字符。 GSM 模塊，是將 GSM 射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、 GSM 射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊 [16]。 最后，通過軟件平臺對單片機(jī)編寫程序并下載至單片機(jī)上，即可完成客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的 硬件實(shí)物模型。 TM1638 的 LED 顯示屏的基本單元是共陰極八段數(shù)碼管。 這 種傳感器電路結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，靈敏度高，性能可靠，在距離適中的時(shí)候測量精度很高 ，很好地 確保了計(jì)數(shù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性 [12]。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 程序流程圖 系統(tǒng)編程的程序流程圖如下： 圖 410 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程圖 本章小結(jié) 課題客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)需要各個(gè)功能模塊的分別實(shí)現(xiàn)。 STM8S105 的 引腳圖 如下： 第 4 章 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 25 圖 49 STM8S105 引腳圖 選好了單片機(jī)，就 要把單片機(jī)與各模塊連接起來成為一個(gè)系統(tǒng)。 STM8S 平臺打造 8 位微控制器的全新世代，高達(dá)20 MIPS 的 CPU 性能和 的電壓范圍，有助于現(xiàn)有的 8 位系統(tǒng)向電壓更低的電源過渡。 本設(shè)計(jì)采用 意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 8 位的單片機(jī) —— STM8，具體型號為 S105。通過分時(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，這就是動態(tài)驅(qū)動。 靜態(tài)顯示驅(qū)動 ： 靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。 本次設(shè)計(jì)采用 深圳市天微電子有限公司研發(fā)的 TM1638 模塊，該模塊是 一種是帶鍵盤掃描接口的 LED 驅(qū)動控制專用電路，內(nèi)部集成有 MCU 數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、 LED 高壓驅(qū)動、鍵盤掃描等電路。 左邊的引腳中， VCC 為電源端， GND 為接地端， FT為直通電平控制引腳， PL 為點(diǎn)動播放電平控制引腳， PE 為 單遍播放電平控制引腳 ， REC 為錄音電平控制引腳。 第 4 章 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 19 本次設(shè)計(jì)選用的語音模塊為 美國 ISD 公司 生產(chǎn)的 ISD1820，這是一種 8到 20 秒的單段語音錄放電路，采用 CMOS 計(jì)數(shù)，內(nèi)含振蕩器， 話筒前置放大，自動增益控制，防混淆濾波器，揚(yáng)聲器驅(qū)動及 FLASH 陣列。 圖中藍(lán)色部分 為可調(diào)電位器，通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)所需要的感應(yīng)距離，范圍是 0 到 100 厘米 。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 指示燈： 電路板上有一個(gè)紅色 LED,探 測到障礙時(shí)發(fā)光 。 本次設(shè)計(jì)采用的紅外線發(fā)射傳感器為上海菊輝電子科技有限公司生產(chǎn)的反射式紅外傳感器低功耗壁障模塊， 其電路原理圖如下： 圖 41 紅外線反射式傳感器引腳圖 紅外線反射式傳感器 具體參數(shù)如下： 輸入電壓范圍： DC 35V。由于使用的是紅外線，所以抗干擾能力很強(qiáng)。人體的體溫約為36～ 37℃ ，所放射出峰值為 9～ 10μm的遠(yuǎn)紅外線，另外加熱至 400～ 700℃的物體， 可放射出峰值為 3～ 5μm的中間紅外 線。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化（這種變化可能是變大也可能是變小，因?yàn)闊崦綦娮杩煞譃檎郎囟认禂?shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻），通過 轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。 紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 4 章 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 紅外線傳感器 的實(shí)現(xiàn) 紅外線傳感器是 利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器。 語音 功能采用集成的語音模塊來實(shí)現(xiàn)。 自然界和人們生活中的大部分信號均為模擬信號。 如何準(zhǔn)確地從傳感器傳遞來的信號中對乘客上下車的行為進(jìn)行精確的判斷，這是客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的另一重要內(nèi)容。 要收集、處理信息，就必須要了解信號的基本原理。 目前，市面上的 顯示屏各式各樣，種類繁多，可滿足不同特殊的的功能需求。 符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 條形七段式數(shù)碼管 與其他數(shù)碼管不同，它是 屬于混合封裝形式。反射罩式數(shù)碼管有空封和實(shí)封兩種 封裝方式 。 LED 結(jié)構(gòu)： 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的。它是一種將一定的電子文件通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。 顯示功能的選擇 為了更加清楚直觀的表示當(dāng)前車載乘客數(shù)量，本設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)中加入了顯示功能。 放音 則是 錄音過程 的逆向運(yùn)算， 經(jīng)過一系列的電路轉(zhuǎn)化， 最后得到一個(gè)變化的電信號，驅(qū)動揚(yáng)聲器，將這種變化的電信號轉(zhuǎn)換為空氣振動， 最終 形成我們聽到的聲音。被磁化的介質(zhì)以 特 定的速度通過線圈（磁頭） 的 時(shí) 候 ，變化的磁場感生出變化的電場， 然后 形成對應(yīng)變化的電流， 最后 將這種電流通過 某種方式 放大，即 可 還原出原來 記錄的聲音 。錄音方法分為機(jī)械錄音 (唱片錄音 )、磁性錄音、光學(xué)錄音等。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 語音功能的選擇 本設(shè)計(jì)為客車防超載智能語音提示系統(tǒng)，顧名思義，最終要用語音進(jìn)行提示，即當(dāng)滿足某一條件（客車超載）時(shí)播放相對應(yīng)的錄音，這就首先要對語音進(jìn)行收集和記錄。 當(dāng)傳感器將外部由人體運(yùn)動所產(chǎn)生的聲光等信號轉(zhuǎn)化為電信號并傳遞給單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)通過 I/O 口及相關(guān)電路將信 號轉(zhuǎn)化為以 0 和 1 表示的數(shù)字信號，并依靠單片機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算控制功能對信號進(jìn)行分析處理，得出所需要的結(jié)果后在轉(zhuǎn)化成電信號 I/O 口 傳遞給相應(yīng)的外圍模塊，驅(qū)動外圍模塊工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。 中央控制單元 在 客車防超載智能語音提示系統(tǒng) 中的主要作用就是將 傳感器傳遞過來的電信號轉(zhuǎn)化為邏輯信號 ， 并依靠其內(nèi)部所儲存的程序?qū)π盘栠M(jìn)行運(yùn)算處理，最終用處理好的信號驅(qū)動外圍 的 模 塊（ 如 顯示 模塊、語音