【正文】 R97 4 H C 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR97 4 H C 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR97 4 H C 1 6 4abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpP 1 . 0P 1 . 13 0 0 3 0 0 3 0 05VA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR97 4 H C 1 6 4 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 23 單片機 與主 PC 機通信接口 單片機與 PC 機通訊采用 MAX232 芯片和 RS232 接口， Max232 是一種雙組驅(qū)動器接收器，片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單 5V 電源供電時提供EIA/TIA232E電平。 從上面的分析可知 ： 74HC164 占用 CPU 的 I/O 口只有 2 個，而且 74HC164的價格十分便宜，同時由于本設(shè)計中被顯示的能 耗數(shù)據(jù)每 4 秒 左右 更新一次即可，利用 LED 靜態(tài)顯示， CPU只需隔 4 秒與 74HC164 聯(lián)絡(luò)一次即可，考慮到上述諸多因素，本 設(shè)計 最終選擇了 74HC164 作為 LED 數(shù)碼管的驅(qū)動芯片。 表 dp g f e d c b a 字型碼 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH A 0 1 1 1 0 1 1 1 77H B 0 1 1 1 1 1 0 0 76H C 0 0 1 1 1 0 0 1 39H D 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH E 0 1 1 1 1 0 0 1 79H F 0 1 1 1 0 0 0 1 71H P 0 1 1 1 0 0 1 1 73H ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 21 續(xù)表 U 0 0 1 1 1 1 1 0 3EH Y 0 1 1 0 1 1 1 0 6EH 滅 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 亮 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH 顯示器與單片機連接圖 本設(shè)計中采用了共陰極 LED。 靜態(tài)顯示方式 靜態(tài)顯示方式就是顯示器顯示某一字符時 ，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導通或截止，并且顯示器的各個位可以同時顯示。 通常將字型代碼按順序存放在 ROM 中的固定區(qū)域內(nèi) ，當要顯示某字符時，可根據(jù)地址查表讀取該字符。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 （ a）(b)所示，數(shù)碼管是由 8 個發(fā)光二極構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示 0~9,A~F小數(shù)點等字符。 抬桿電路接線圖及工 作原理 本設(shè)計中，由單片機控制 引腳來控制欄桿的抬起；由 引腳控制放行綠燈的亮滅；由 引腳控制報警電路的接通。當發(fā)光二極管有信號控制時，導通發(fā)光，光敏三極管接收到光信號導通，則被控電路開始工 作。 光電隔離管與繼電器簡介 光電隔離器 為了將控制對象和微機部分在電器上隔離開來。從而得出車輛是否行駛出收費區(qū)。磁旋轉(zhuǎn)傳感器有許多半導體磁阻元件無法比擬的優(yōu)點。當 INIT 引腳有邊沿觸發(fā) 脈沖時， 6500 控制模塊將在 XDCR 腳上產(chǎn)生 脈沖。 圖 Polaroid 6500 超聲波接收驅(qū)動模塊內(nèi)部組成 6) OSC：時鐘輸出引腳，可輸出頻率 7) ECHO：超聲波接收。再把定時器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過換算就可以得出超聲波傳感器與障礙物之間的距離。 當接收回波時， Polaroid 6500 內(nèi)有一個調(diào)諧電路，使得只有頻率接近 的信號才能被接收，而其它頻率的信號則被過濾。 為了減小測量值與實際值的偏差， 本系統(tǒng) 采用最小二乘法對表 的數(shù)據(jù)進行修正。 Polaroid 600 超聲傳感器發(fā)送的超聲波具有角度為 30 度的波束角，如圖 所示： 圖 波束角 Polaroid 600 傳感器 既可以作為發(fā)射器又可以作為接收器，傳感器用一段時間發(fā)射一串超聲波束，只有待 發(fā)送結(jié)束后才能啟動接收，設(shè)發(fā)送波束的時間為 D，則在 D 時間內(nèi)從物體反射回的信號就無法捕捉；另外，超聲波傳感器有一定的慣性，發(fā)送結(jié)束后還留有一定的余振，這種余振經(jīng)換能器同樣產(chǎn)生電壓信號，擾亂了系統(tǒng)捕捉返回信號的工作。若車輛頭尾到達同一探頭時間差為⊿ T2，車輛長度為 d，則有： D 1 2 L H d V 圖 車道 圖 傳感器安裝圖 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 14 ）（ 122 TTLTV ???????d （ 34） 對于車輛分型的判別，由于車輛的外型輪廓的差別，其接收超聲回波時間會不盡相同，車長 d，車高 D 是反映車輛外形的主要參數(shù)，將計算所得 參數(shù)與寄存在計算機內(nèi)的車型參量進行比較，算出相關(guān)度，即可將車輛分型。 （ 1） 車輛高度的檢測 將超聲波發(fā)射探頭安裝于道路上方高為 H 處（一般由空中架線或安裝專用龍門架解決，如圖 所示）。 即： S=340t/2 （ 31） 這就是所謂的回波測距法。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。機電耦合系數(shù) 大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 2) 工作溫度。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預(yù)先了解它的性能。小功率超聲探頭多作探測作用。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。 傳感器選擇和設(shè)計 超聲波傳感器 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。晶振正 常 工作、WDT 激活后，每一個機器周期 WDT 都會增加。當 WDT溢出，它將驅(qū)動 RSR 引腳一個高個電平輸出 。 WDT 在默認情況下無法工作 ， 為了激活 WDT， 用戶 必須往WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。按鍵的時間決定了復位時間。 圖 (a) 是常用的上電復位電路，這種上電復位 電路利用電容器充電來實現(xiàn)。 單片機的復位都是靠復位電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的RST 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘震蕩脈沖（ 2 個機械周期）以上的高電平，單片機就能實現(xiàn)復位。 圖 時鐘電路圖 外接電容 C1 和 C2 會響應(yīng)振蕩器的穩(wěn)定性和戚震的快速性，它還可以對振蕩頻率起微調(diào)作用。 外部 振蕩器和單片機內(nèi)部的時鐘電路一起構(gòu)成了單片機的內(nèi)部時鐘方式 。 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電 源 。 當 AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 ALE： 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。看門狗計時完成后， RST 腳輸 出 96 個晶 振周期的高電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用 。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P1 口第二功能如下： 1. T2 （定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入 ） 時鐘輸出 2. T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的 捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） 3. MOSI （在系統(tǒng)編程用） 4. MISO （在系統(tǒng)編程用） 5. SCK （在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 AT89S52 主要性能如下： 1. 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 2. 1000 次檫寫周期 3. 全靜態(tài)操作： 0Hz~33Hz 4. 三級加密程序存儲器 5. 32 個可編程 I/O 口線 6. 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器 7. 8 個中斷源 8. 全雙工 UART 串行通道 9. 低功耗空閑和掉電模式 10. 掉電后中斷可喚醒 11. 看門狗定時器 12. 雙數(shù)據(jù)指針 13. 掉電標識符 AT89S52 引腳圖如圖 所示： ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 AT89S52元件 引腳功能如下： VCC ： 電源 GND： 地 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。主要完成與 PC 機的通信，從而將車輛信息保存，從而實現(xiàn)車型自動識別與收費的現(xiàn)代化管理。主要完成對采集來的信息進行運算處理，最終實現(xiàn)對車輛的自動識別。主要完成超聲波信號的發(fā)射和采集工作。同時 將采集的車型數(shù)據(jù)傳 送到遠程 PC 機 上做為記錄 ， 從而 實現(xiàn) 車型 的 自動識別 與管理 。 下位機的 控制功能 ： 對于 通過的 車輛 進行 車型自動檢測 與分類、 可以自行顯示收費 金額、控制欄桿起落 、對逃費車輛 進行報警 、 向管理中心 PC 機 上傳車輛信息 等 。 通過以上分析，本系統(tǒng)選用超聲波檢測技術(shù)來實現(xiàn)對車輛車型的檢測 與 分類 ， 通過在公路上方 安 裝兩個超聲波傳感器，對過往車輛的高度、長度以及車速進行測量。對車輛的檢測 方法 通常有紅外線檢測、圖象處理、地感線圈檢測和超聲波檢測等。 大型車： 車長 ～ 10米 ， 車高 ～ 米 。三軸汽車的前軸與中軸間的距離為第一軸距。 25 汽 車有許多外型參數(shù)，與車輛 類 型有關(guān)的參數(shù)有 4 個： （ 1）總長：與接地面平行測得的 汽車最大長度 。 遼寧省對車型的規(guī)定如表 所示。 系統(tǒng)的經(jīng)濟可行性 目前單片機的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)生的效益令人矚目，它以其價格便宜且應(yīng)用領(lǐng)域廣等諸多優(yōu)點成為控制系統(tǒng)中采用最多的器件和芯片 ， 該系統(tǒng) 正是 采用單片機AT89S52 進行控制， 另外，該系統(tǒng)在外圍電路中所用到的傳感器、鍵盤、顯示器等器件都是單片機控制系統(tǒng)中常用的器件，便宜且可靠性能好。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 2 如果在半自動收費系統(tǒng)中加入車型自動識別與收費控制功能，就可以提高公路收費的自動化程度 ,有效的減少收費糾紛 ,提高車輛通過率、費額征收率及管理效率和經(jīng)濟效益。對于交通繁忙的大橋、隧道 ,不停車收費系統(tǒng)可以避免月票制度和人工收費的眾多弱點，有效提高這些市政設(shè)施的資金回收能力。在傳統(tǒng)采用車道隔離措施下的不停車收費系統(tǒng)通常稱為單車道不停車收費系統(tǒng)，在無車道隔離情況下的自由交通流下的不停車收費系統(tǒng)通常稱為自由流不停車收費系統(tǒng)。 ETC 是國際上正在努力開發(fā)并推廣的一種用于公路、大橋和隧道的電子自動收費系統(tǒng)。 ultrasonic sensors。 軟件部分 采用匯編語言編寫。 AT89S52 單片機作為整個下位機系統(tǒng)的核心，通過軟件編程 ，來采集車輛信息從而達到 車型 的自動 識別與收費控制 。 如果能夠 對汽車車型進行自動識別， 就可以 為公路的智能化收費系統(tǒng)的實施解決了關(guān)鍵問 題。 目前車型的大小主要靠人工判斷，還沒有達到智能化。 主要以 超聲波傳感器為檢測元件；下位機與主 PC 機通信 所構(gòu)成的 系統(tǒng)。硬件電路由單片機、顯示電路、報警電路、檢測電路、電源電路、欄桿控制電路組成。 under