【正文】 沒有障礙物時，探測器輸出端輸出高電平 ，當檢測到障礙物時，探測器輸出端輸出低電平。同理，當乘客下車時也會產(chǎn)生一個 相應(yīng)的負脈沖信號，把其接入 T1 端，即 T1 端作為乘客下車動作信號的輸入端。 ⑹ 繼電器 在該系統(tǒng)中用繼電器來模擬客車的啟動裝置。按照系統(tǒng)設(shè)計的總體方案，本設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想。其中包括適當?shù)谋O(jiān)測范圍、靈敏度、調(diào)理電路簡單、高性價比等。傳感器有一個超聲波發(fā)射端，上電后發(fā)射超聲波，另有一個超聲波接收端，如果前方有障礙物，超聲波反射回來被接收端接收，并在輸出端輸出一個響 應(yīng)的電平信號。視覺傳感器在 CW 系統(tǒng)中使用得非常廣泛。主要優(yōu)點是可以魯棒地探測到障礙而不受天氣或燈光條件限制。該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機器人避障、流水線計件等眾多場合。 當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時 ， 漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式 。 這時就需要將其進一步變化成可直接利用的電信 號， 而傳感器中完成這一功能的部分稱為 測量電路 。 紅外傳感器采用 E3FDS30C4 型光電開關(guān)，該傳感器為漫反射式光電開關(guān)，漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線需要經(jīng)檢測物表面 才能反射回漫反射開關(guān)的接受器 ， 所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率將決定接受器接收到光線的強度 。 在 該 系統(tǒng)的設(shè)計中，傳感器單元的功能是檢測乘客經(jīng)過車門的動作信號， 但是對乘客的具體上、下車的動作不能作出判斷，因而采用方向識別電路對傳感器的輸出信號進行區(qū)分、判斷就成為了一個必要的環(huán)節(jié)。 上車 方向 車 門 傳感器 1 傳感器 2 下車 方向 車廂內(nèi) 車廂外 9 圖 辨別方向電路圖 R1 /Q1 CLK1 Q1 D1 S1 D2 S2 Q2 CLK2 /Q2 R2 傳感器 1 傳感器 2 INT1 INT0 74F06 74F06 74F06 74F06 +5V 10 圖 辨別方向 DXP 電路圖 如圖 所示，將 雙 D 觸發(fā)器的復位端分別與 7406 相連。其特性表如表 所示 。如圖 ，當有乘客上車時，乘客先經(jīng)過 1號傳感器，此時傳感器 1 輸出信號為低電平，經(jīng)第一個 74F06 后變?yōu)楦唠娖剑珻LK1=0,CLK2=1； D1=0， D2=1； 1Q =0， 2Q =1,即 2Q 的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 這樣就產(chǎn)生了一個可由單片機 T0 端識別的脈沖信號。 CD4013 是雙 D觸發(fā)器，在以 CD4013 為主組成的若干個二分頻電路的基礎(chǔ)上，加上異或門等反饋控制，即可很方便地組成 N/2 分頻電路。工作過程如下： (1)CP=0 時，與非門 G3和 G4 封鎖，其輸出 Q3=Q4=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。 Q3=Q5=D， Q4=Q6=D。 Q4為 0 時， 將 G3和 G6 封鎖， D端通往基本 RS 觸發(fā)器的路徑也被封鎖。與主從觸發(fā)器相比 ,同工藝的邊沿觸發(fā)器有更強的抗干擾能力和更高的工作速度。為此，在 D=0 的情況下，當 CP上升沿到達以后還要等門 G4 輸出的低電平返回到門 G6 的輸入端以后 ,D端的低電平才允許改變。而為了在下一個 CP 上升沿到達之前確保門 G5 和 G6新的輸出 電平得以穩(wěn)定地建立， CP低電平的持續(xù)時間不應(yīng)小于門 G4 的傳輸延遲時間和 tset 之和，即時鐘信號低電平的寬度 tWL≥ tset+tpd. 7406 芯片 六高壓輸出反相緩沖器 /驅(qū)動器（ OC， 30V） 簡要說明 ： 54/7406 為集電極開路輸出的六組反相驅(qū)動器，其主要電特性的典型值如下 表 7406 電特性 1A— 6A 輸入端 1Y— 6Y 輸出端 圖 雙列直插封裝 工作原理： 集成運放有同相輸入端和反相輸入端，同向和反向是指運放輸入電壓和輸出電低電平到高延時 高到底延時 Pd 10ns 15ns 155mW 13 壓的相位關(guān)系。 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 單片機的選擇 單片機 模塊主要用來 實現(xiàn)對上、下車人數(shù)的加、減計數(shù)。 128*8 位內(nèi)部 RAM， 32 位雙向輸入輸出線，兩個十六位定時 /計時器， 5 個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級，一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。 VCC/EAALE/PSENRST(RXD)(TXD)(/INT0)(/INT1)(T0)(T1)(/WR)(/RD)XTAL1XTAL2GND89C5189C51 圖 AT89C51 芯片引腳圖 14 下面介紹 89C51 的主要 引 腳功能如下 ： (1)VCC（ 40）：電源 +5V； (2)VSS（ 20）：接地； (3)P0 口（ 3239）：雙向 I/O 口，既可作低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)總線使用，也可作普通 I/O 口； (4)P3 口（ 1017）：多用途端口，既可作普通 I/O 口，也可按每位定義的第二功能操作； (5)P2 口（ 2128）：既可作高 8位地址總線，也可作普通 I/O 口； (6)P1 口（ 18）： 準雙向通用 I/O 口； (7)PSEN：內(nèi)外程序存儲器選擇線； (8)XTAL1（ 19）和 XTAL2（ 18）：外接石英晶體振蕩器； (9)RST（ 9）：復 位信號輸入端，高電平有效； (10)ALE/PROG（ 30）：地址鎖存允許信號； (11)EA （ 31）：內(nèi)、外程序存儲器控制端； 由于本 系統(tǒng) 需要用到單片機內(nèi)部的計數(shù)器，所以在這里有必要介紹定時 /計數(shù)器的工作原理，定時 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖如圖所示 。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。 當定時 /計數(shù)器用作計數(shù)器時，計數(shù)脈沖來自相應(yīng)的外部輸入引腳 T0 或 T1。由于確認一次負跳變要花兩個機器周期，即 24 個振蕩周期，因此外部輸入的計數(shù)脈沖的最高頻率為系統(tǒng)振蕩器頻率的 1/24。 工作方式 2 是自動恢 復初值的 8 位計數(shù)器，可以將計數(shù)器的計數(shù)初值設(shè)為0FFFFH，當計數(shù)器加 1 產(chǎn)生溢出中斷后執(zhí)行中斷子程序， TLX 作為常數(shù)緩沖器，當TLX 計數(shù)溢出時，在置 “ 1” 溢出標志 TFX 的同時，還自動地將 THX 中的初值送至TLX，以便 TLX 從初值重新開始計數(shù)。 ⑴ 晶振電路 89C51 單片機的時鐘可以兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部方式。圖 89C51 片內(nèi)振蕩器電路。 晶體可在 ～ 12MHz之間任選，電容 CX1 和 CX2 的典型值在 20pF～100pF 之間選擇，在本課題中 CX1 和 CX2 選擇值 為 30pF。 圖 89C51 片內(nèi)振蕩器電路圖 圖 內(nèi)部時鐘方式電路圖 ⑵ 復位電路 89C51 的復位輸入引腳 RST（即 RESET）為 89C51 提供了初始化的手段。只有當 RST由高電平變成低電平以后， 89C51 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 在接通電源時，系統(tǒng)的復位為上電復位方式，復位電路是電容 C 和電阻 2R 組成的微分電路，此時電容 C相當于被瞬間短路， RST端輸入為高電平，持續(xù)時間取決于電容的充電時間，而微分電路的時間常數(shù) τ= 2R C，選擇 2R =1K? ， C=22μF 可以滿足 RST 引腳持續(xù)出現(xiàn)兩個機器周期的正脈沖的需要。 顯示電路的設(shè)計 顯示電路主要由 7407 集電極開路六正相 高壓驅(qū)動器和 兩 位共陰極 LED 構(gòu)成，其中 7407 主要增加驅(qū)動 LED 的 能力， 顯示由兩個 共陰極數(shù)碼管 來完成 。電路通過電阻 Rf 引入負反饋。 LED顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長（約十萬小時）、響應(yīng)速度快，顏色豐富等特點，是智能儀器最常用的顯示器。 LED 顯示器有共陽極和共陰極兩種。通常將控制發(fā)光二極管發(fā)光的 8位字節(jié)數(shù)據(jù)編碼稱為 LED 顯示的段選碼，要構(gòu)成多位 LED 顯示時，除需要段選線外，還需 要位選線，以確定段選碼對應(yīng)的顯示位，位選線控制第幾個LED 顯示，段選線則控制顯示字符。通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對應(yīng)的地址，再選通某一個 LED，逐步完成 兩 個 LED 的顯示。矩陣式鍵盤適用按鍵比較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，它的 特點是比較節(jié)省 I/O 端口；獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。 對于按鍵識別的指令， 本設(shè)計 選擇指令 JB 來檢測 按鍵 是否為高電平，若 為高電平 ，則 按鍵抬起 ，否則繼續(xù)執(zhí)行程序。無鍵按下時， 為高電平，有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，設(shè)置值加 1， 同理 ， 為高電平， 有鍵按下時變?yōu)榈碗娖剑?確定設(shè)置人數(shù)。 5V 10K AT89C51 人數(shù)加 S1 人數(shù)減 確定人數(shù) S2 S3 10K 10K 23 圖 蜂鳴器報警電路 當超載現(xiàn)象發(fā)生時，由單片機向 、 口發(fā)出 低 電平指令，經(jīng) 六向 反 相器7406 后 ， 驅(qū)動 蜂鳴器 、 發(fā)光二極管工作， 調(diào)用延時子程序使 蜂鳴 器發(fā)出 1KHZ 的音頻信號，發(fā)光二極管實現(xiàn)一秒閃爍功能。 繼電器電路圖如圖所示 。 控制芯片 89C51 的標準供電電壓是 5V，可以選擇使用線性電壓調(diào)整芯片穩(wěn)壓，如： 7805：最大輸出電流 ，內(nèi)部過熱保護，內(nèi)部短路電流限制，典型輸入電壓 7～20V， 輸出電壓 ～ ，靜態(tài)電流典型值 ，壓差（輸出與輸入的差）至少2V。 LM78 系列是美國國家半導體公司的固定輸出三端正穩(wěn)壓器集成電路。 穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成， （ 1）整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓變換成脈動電壓。 C1 為輸入穩(wěn)定電容，其作用是減小紋波、消振、抑制高頻和脈沖干擾， C1 一般為 ～ f。查相關(guān)資料該芯片的最大承受電流為 ，因此輸入端必須界限流電阻 R1， R1=(12*)/=58Ω，取近似值，選用 70Ω的電阻。 （ 2）價格便宜，適合于對成本要求苛刻的產(chǎn)品?？傊O(shè)計的程序應(yīng)該達到可 讀性，可理解性，可維護性，有效性。下面就對本次畢業(yè)設(shè)計的軟件部分作些介紹，如圖 所示為軟件總體流程圖。 ⑴ T0、 T1 計數(shù)中斷程序是將傳感器產(chǎn)生的脈沖信號接入計數(shù)器的 T0、 T1 口，首先把計數(shù)的初始值設(shè)為 0FFFFH,然后計數(shù)器開始計數(shù)，當 T0、 T1 口有高低電平變化時，計數(shù)器就產(chǎn)生溢出中斷。本系統(tǒng)軟件總體流程圖 如 圖 所示 。當統(tǒng)計數(shù)值大于預置數(shù)值時，程序執(zhí)行報警和鎖定指令；當統(tǒng)計數(shù)值小于或等于預置數(shù)值，程序解除報警、鎖定指令。其計數(shù)初值均設(shè)為 0FFFFH，當單片機外部輸入一個脈沖信號時，計數(shù)器計數(shù)溢出產(chǎn)生溢出中斷， 計數(shù)器 T0、 T1的溢出中斷標志位 TF0、 TF1 作為外部中斷請求的標志位被置 1， CPU 經(jīng)查詢后便暫時EA=0 累加器 A、寄存器內(nèi)容入棧 開 中斷 中斷處理 R1+1 或 R11 現(xiàn)場恢復 開 始 中斷返回 29 終止當前的工作，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 按鍵子程序的設(shè)計 按鍵電路在本設(shè)計采用獨立式接口電路，由于所用按鍵不多，不會占用大量 I/O口線，所以采用設(shè)計和結(jié)構(gòu)簡單的獨立式按鍵。 延時 10ms 開 始 有鍵閉合嗎？ 有鍵閉合嗎？ 按鍵 ADD_SET=0? 按鍵 DEC_SET=0? 返 回 超載人數(shù)加 1 超載人數(shù)減 1 Y Y Y N N N N Y 30 圖 按鍵子程序流程圖 報警與鎖定子程序的設(shè)計 報警 與鎖定 子程序流程圖如圖 。 其中 端口， ， 。 顯示子程序的設(shè)計 顯示子程序流程圖如圖 所示。 兩 位位選碼由 。若客車發(fā)生超載，則進行相應(yīng)的聲光報警，并且切斷客車的電子啟動裝置，鎖定客車。但是該設(shè)計還是不盡完善的方面，比如傳感器的檢測還存在一定死角，兩個人要并行一起上車，將無法正確統(tǒng)計人數(shù)，因此，在傳感器方面應(yīng)該進行更完善的設(shè)計。在完成設(shè)計的過程中王老師時刻督促我，抓緊一切時間收集資料，早作準備，正是由于老師的時刻提醒，才使我早日完成畢業(yè)設(shè)計，在此表示忠心的感謝！謝謝您王老師 ! 在此，我還要感謝所有教導過我的老師和關(guān)心我的同學， 感謝老師們在四年的大學生活中給予的關(guān)