【正文】 測電路 GND1b l n k2X D C R3I N I T4XGND5O S C6E C H O7B I N H8V C C9U?6 5 0 0P o r tP o r tc h a o s h e n g b oU?NOTU?NOTp 1 . 0i n t 0 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 17 電磁傳感器 在 本系統(tǒng)中，電磁傳感器主要作用是檢測車輛是否行駛出收費區(qū)，來控制欄桿落下。 電磁傳感器與單片機接口電路 欄桿控制器電路設(shè)計 抬桿電路是系統(tǒng)的執(zhí)行電路。 圖 2）常用的光耦合器 二極管 —晶體管耦合的 4N2 TLP541G；二極管 —達林頓管耦合的 4N3TPL570；二極管 —TTL 耦合的 6N137 等。共陰、共陽極共陰極 LED 顯示塊發(fā)光二極管陰極共地 ,當(dāng)某個發(fā)光二極管陽極為高電平時 ,此二極管點亮。靜態(tài)顯示時，較小的驅(qū)動電流就能得到較高的亮度。 一般情況下，當(dāng)用 74HC164 移位寄存器與 MCS51 兼容的單片機接口時，如果不考慮其它因素，最簡單的方法就是利用單片機的串行通信口 TXD 和 RXD，將 74HC164 的數(shù)據(jù)移位輸入線 DA 或 DB 與 RXD 相連，將時鐘輸入線 CLK 與TXD 相連，然后將單片機的串行通信口設(shè)置在方式 0 移位寄存器方式，通過串行數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF 將要顯示的字型代碼發(fā)送 至 74HC164 的并行端口上，從而實現(xiàn)顯示。信號大小在正的和負(fù)的 3～ 15V之間。 上述控制信號線何時有效，何時無效的順序表示了接口信號的傳送過程。 最常用的三端穩(wěn)壓集成電路有 78 系列穩(wěn)壓集成電路和 79 系列穩(wěn)壓集成電路。 常用的鍵盤主要有獨立式按鍵和矩陣式按鍵。 K3 鍵每按下一次，系統(tǒng)內(nèi) 公務(wù)車的數(shù)量統(tǒng)計單元 自動加 1，然后放行欄桿抬起，允許車輛通過 ，啟動抓拍系統(tǒng)，以備留查 。當(dāng)有鍵按下時， 該電路輸出低電平，該信號接至 單片機 的 INT1 引腳 ， 產(chǎn)生中斷 申請信號，單片機響應(yīng)中斷 ， 進入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中 軟件 查詢 ~ 引腳，判斷 是哪個鍵按下，并執(zhí)行相應(yīng)的處理程序 。 在設(shè)計中，由單片機控制 引腳來控制報警紅燈的亮滅和蜂鳴器的鳴叫。 圖 單片機 接口電路 電源部分 用分立元件組裝的直流穩(wěn)壓電源不但裝調(diào)、維修麻煩，而且所占的體積很大。它們的作用分別如下。每 個接收器將 EIA/TIA232E電平輸入轉(zhuǎn)換為 5VTTL/CMOS電平。 常用的 LED顯示器接口芯片有 MC14499， 8279，8155， MAX7219， 74HC164 等。 （ a） LED共陰極結(jié)構(gòu)圖 b） LED共陽極結(jié)構(gòu)圖 （ c） LED引腳圖 圖 LED顯示塊 結(jié)構(gòu)圖 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 20 LED 顯示方式 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。當(dāng) 口為 高 電平時，欄桿電路不接通，欄桿水平放置，當(dāng) 口輸出 低 電平時，欄桿電路接通，欄桿抬起，同時， 口輸出高電平，放行綠燈電路接通，允許車輛放行。本系統(tǒng)采用 光電隔離技術(shù) 來提高系統(tǒng)的抗干擾能力 。除了具備很高的靈敏度和很大的輸出信 號外，另外，這 種 傳感器還能夠應(yīng)用在 較 大的溫度范圍中，有 較 長的工作壽命、抗灰塵、水和油污的能力強 等特點。檢測到回波時，該引腳出現(xiàn)兩個時鐘周期以上的高電平。 工作時，微處理器 AT89S51 先把 置 0，啟動超聲波傳感器發(fā)射超聲波，同時啟動內(nèi)部定時器 T0 開始計時。因此，在余振未消失以前，還不能啟動系統(tǒng)進行回波接收，以上兩個原因造成了超聲傳感器具有測量一定的測量范圍。探頭發(fā)射超聲波向 下輻射，遇到車輛由下方通過，其頂部將使超聲波發(fā)生反射并被同一探頭接收（見圖 ）。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 12 超聲波 工作 原理 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器。 超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)： 1) 工作頻率。 以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。為了復(fù)位 WDT，用戶必須向WDTRST 寫入 01EH 和 0E1H（ WDTRST 是只讀寄存器）。當(dāng) WDT 激活后，晶振工作， WDT 在每個機器周期都 會增加。當(dāng)加電時，電容 C 充電，電路有電流通過，構(gòu)成回路，在電阻 R 上產(chǎn)生壓降，RESET 引腳為高電平，當(dāng)電容器充滿電后，電路相當(dāng)于斷開， RESET 的電位與地相同，復(fù)位結(jié)束。當(dāng)外接石英晶體時， C1 和 C2 常選 30pF 左右。 XTAL1； 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。否則， ALE 將被微弱拉高。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。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）。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。 4. 顯示電路：由 LED 顯示塊、 74HC164 驅(qū)動芯片組成。 本系統(tǒng) 下位機 硬件設(shè)計包括 ： 單片機基本電路設(shè)計、 下位機通信接口電路 、傳感器選擇設(shè)計、顯示電路設(shè)計、 控制執(zhí)行電路設(shè)計 。把采集到的車輛信息送至 計算機中 ，通過軟件編程，實現(xiàn)對車型的自動檢測與識別。 特型車： 車長 ≥ 11 米 ， 車高≥ 米 。 （ 2）總寬： 測得的汽車最大的寬度 。因此，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、 成本低， 可靠性高等特點。 本課題研究意義 及內(nèi)容 目前，我國公路收費有兩種，一種是高速公路按行使里程、車型收費，另一種是普通 公路收費站 按 汽車 車型 一次性 收費 。該技術(shù)在國外已有較長的發(fā)展歷史，美國、歐洲等許多國家和地 區(qū)的電子收費系統(tǒng)已經(jīng)局部聯(lián)網(wǎng)并逐步形成規(guī)模效益。 軟件設(shè)計中 給出了程序的流程圖、初始化程序、以及檢測程序、控制程序。 所以本系統(tǒng)針對以上問題進行設(shè)計。 本文 簡要介紹了 8 位單片機 AT89S52，并詳細(xì)闡述了利用單片機實現(xiàn)車輛 車型自動 檢測的設(shè)計方案。 關(guān)鍵詞： 單片機 AT89S52；超聲波傳感器 ； RS232；車型檢測 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） II Abstract As the current rapid development of transportation construction, highways, bridges and other fees paid transport facilities such as the construction of more and more, corresponding to its traffic control management and pricing requirements are also rising. The current models rely mainly on the size of judge ment, has not yet reached intelligent. If the Automatic Vehicle Identification, we can intelligent highway system in the implementation of the settlement of the key issues. Therefore, the system designed for the abovementioned problems. System gave a briefing on 8bit microcontrollers AT89S52, and elaborate on the use of MCU vehicle inspection system design. Focused on the practical applications of SCM in the merits. Introduced to ultrasonic sensors to detect ponents。我國以 IC 卡、磁卡為介質(zhì) ,采用人工收費方式為主的公路聯(lián)網(wǎng)收費方式無疑也受到這一潮流的影響。 在 普通 公路收費 站 ，大多數(shù) 都采用了半自動收費系統(tǒng) ,半自動收費系統(tǒng)是采用人工觀測判斷車型，以此作為收費的依據(jù)；由閉路電視監(jiān)視，計算機完成各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。 本 套系統(tǒng)相對比其他控制系統(tǒng)來說，本系統(tǒng)的性價比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出市面上 其它 的控制系統(tǒng)。 （ 3）總高： 從地面至汽車最高部的高度 。 因此，車輛類型的劃分可以依據(jù)車輛的外形 參數(shù) 中的車長和車高來確定車輛的類型。 系統(tǒng) 功能 本 系統(tǒng)主要 由 位于收費現(xiàn)場的 下位 機和 位于 管理中心 的 PC 機 組成 。 下位機 系統(tǒng)的 組成 框圖如圖 所示 。主要完成對過往車輛應(yīng)收費用的顯示。對 P0 端口寫“ 1”時 ，引腳用作高阻抗輸入。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 P3 口： P3 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。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 XTAL2； 振蕩器反相放大器的輸出端。晶體振蕩頻率可在 選擇，頻率越高，單片機速度越快，通常使用 ?？梢姡瑥?fù)位的時間與充電的時間有關(guān)，充電時間越長，復(fù)位時間越長，增大電容或增大電阻都可以增加復(fù)位時間。 WDT 計時周期依賴于外部時鐘頻率。 WDT 計數(shù)器不能讀或?qū)?。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。 圖 超聲波傳感器結(jié)構(gòu) 運動物體的探測原理 超聲波測距原理 ： 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。設(shè)聲速為 C，自探頭發(fā)共振板 壓電晶片 電極 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 13 出超聲脈沖至收到回波信號的時間間隔為 T，車輛高度為 D,則有： 2TCHD ??? （ 32） （ 2） 車輛速度的檢測 將探頭為成組安裝于道路上方，每個車道上相距 L 的兩個探頭同時工作（見圖 ）。 由于受環(huán)境溫度、濕度的影響， Polaroid 600 傳感器 的測量值與實際值總有一些偏差，表 列出了 Polaroid 600 傳感器 測量值與對應(yīng)的實際值： 表 單位： m 實際值 1 2 3 4 5 6 7 8 測量值 從表中的數(shù)據(jù)可以看出，測量值總是比實際值大出大約 17cm，經(jīng)過分析原因主要有三個方面：第一方面，超聲波傳感器測得的數(shù)據(jù)受環(huán)境溫度的影響；第二方面，指令運行需占用一定的時間而使得測量的數(shù)據(jù)偏大；第三方面，為了防止 專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 其他信號的干擾，單片機開始計數(shù)時，驅(qū)動電路發(fā)送 16 個脈沖串。 600 超聲波傳感器是收發(fā)一體的，所以在發(fā)送完 16 個脈沖后超聲波傳感器還有余震，為了從返回信號識別消除超聲波傳感器的發(fā)送信號，要檢測返回信號必須在啟動發(fā)射信號后 才可以檢測，這樣就可以抑制輸出得干擾。 8) BINH：禁止空載引腳。 關(guān)于電磁傳感器的數(shù)據(jù)有以下計算公式： 線圈相對磁場運動的速度 v 或角速度 ω表示，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 e 為 e=NBLv； e=NBSw （ 36） 式中： l—每匝線圈的平均長度； B—線圈所在磁場的磁感應(yīng)強度； S—每匝線圈的平均截面積。 光電隔離器的結(jié)構(gòu)及工作原理 ： 光電隔離器以光轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它由發(fā)光器件和光接收器件兩部分組成并封U?O P T O I S O 1d i a nc h i c hu a ng a nq iV C CR91 0ku11 00 hC92 00 uR 1 02 00V C CI N T 1 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 18 裝在同一個外 殼 內(nèi)，其原理如 圖 所示。 電路圖如圖 所示： 圖 抬桿電路接線圖 k?j1K?j3+ 5vD?D I O D ED?D I O D ER?2 00R?2 00