【正文】 1 0KT L P 5 2 1P 1. 2P 1. 3+ 5v 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 顯示電路 LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原理 LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也稱(chēng)為數(shù)碼管，其封裝引腳如圖 ( c)所示。 動(dòng)態(tài)顯示方式 動(dòng)態(tài)顯示方式是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器的各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。這里， MC14499 為串行輸入 BCD 碼即十進(jìn)制譯碼驅(qū)動(dòng)器，用它來(lái)構(gòu)成顯示器接口，大大減少 I/O 口的數(shù)量，但是，由片內(nèi)振蕩器經(jīng)過(guò)四分頻的信號(hào)，經(jīng)過(guò)位譯碼后只能提供 4 個(gè)位控信號(hào)，使顯示的數(shù)量受到限制 。這些接收器具有 的典型遲滯。 （ 1）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線 ： （ 3 號(hào) 和 4 號(hào) 2 個(gè)引腳） 發(fā)送數(shù)據(jù)（ Transmitted? Data， TxD）：通過(guò) TxD 終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM，（ DTE→DCE ）。在電子設(shè)備日益小型化、微型化、智能化的今天，集成電路越來(lái)越多的代替了傳統(tǒng)的用分立元件組裝的電子電路，這同樣也是直流穩(wěn)壓電源電路發(fā)展的趨勢(shì)。當(dāng) 口為低電平時(shí)，在 7406 的輸出端為高電平，光電耦合器不工作，繼電器線圈不吸合，報(bào)警紅燈不亮，蜂鳴器不鳴叫；當(dāng) 口輸出高電平時(shí)，在 7406的輸出端為低電平，光電耦合器工作，經(jīng)過(guò) 7406 和光電耦合器后，繼電器線圈吸合，紅燈電路接通開(kāi)始點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器電路接通開(kāi)始鳴叫。 2． 按 鍵 功能 為減小系統(tǒng)的體積，系統(tǒng)中僅設(shè)置了 4 個(gè)功能鍵，各 鍵 定義如下： K1：收費(fèi)車(chē)放行鍵 K2：月票車(chē)放行鍵 K3：公務(wù)車(chē)放行鍵 K4：逃費(fèi)車(chē)報(bào)警鍵 每當(dāng)收費(fèi)員按下一個(gè)功能鍵，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生中斷，由 CPU執(zhí)行一段相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，完成特定的功能。 K2 鍵每按下一次，系統(tǒng)內(nèi) 月票車(chē)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)單元 自動(dòng)加 1，然后放行欄桿抬起，允許車(chē)輛通過(guò)。 鍵盤(pán)電路 1．鍵盤(pán)電路 鍵盤(pán)電路是 收費(fèi) 系統(tǒng)與人 聯(lián)系 的橋梁和紐帶， 為了實(shí)現(xiàn) 收費(fèi) 的 智能控制 ，需要向系統(tǒng)輸入一些命令 ，因此應(yīng)設(shè)有鍵盤(pán) 。成穩(wěn)壓器由于使用方便，體積小，成本低，性能優(yōu)良，一致性好等優(yōu)點(diǎn)，在各種電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。 （ 2）地 線： SG（ 7 腳）、 PE（ 1 腳）分別用來(lái)接信號(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線，無(wú)方向。其工作溫度范圍為 070c 在 RS232 標(biāo)準(zhǔn)中定義了邏輯 1 和邏輯 0 電壓級(jí)數(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率和連接器類(lèi)型。 從上面的分析可知 ： 74HC164 占用 CPU 的 I/O 口只有 2 個(gè)，而且 74HC164的價(jià)格十分便宜，同時(shí)由于本設(shè)計(jì)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(jì) 最終選擇了 74HC164 作為 LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)芯片。 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(shí) ，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止，并且顯示器的各個(gè)位可以同時(shí)顯示。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 （ a）(b)所示，數(shù)碼管是由 8 個(gè)發(fā)光二極構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示 0~9,A~F小數(shù)點(diǎn)等字符。當(dāng)發(fā)光二極管有信號(hào)控制時(shí)，導(dǎo)通發(fā)光，光敏三極管接收到光信號(hào)導(dǎo)通，則被控電路開(kāi)始工 作。從而得出車(chē)輛是否行駛出收費(fèi)區(qū)。當(dāng) INIT 引腳有邊沿觸發(fā) 脈沖時(shí)， 6500 控制模塊將在 XDCR 腳上產(chǎn)生 脈沖。再把定時(shí)器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)換算就可以得出超聲波傳感器與障礙物之間的距離。 為了減小測(cè)量值與實(shí)際值的偏差， 本系統(tǒng) 采用最小二乘法對(duì)表 的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。若車(chē)輛頭尾到達(dá)同一探頭時(shí)間差為⊿ T2，車(chē)輛長(zhǎng)度為 d，則有： D 1 2 L H d V 圖 車(chē)道 圖 傳感器安裝圖 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ）（ 122 TTLTV ???????d （ 34） 對(duì)于車(chē)輛分型的判別，由于車(chē)輛的外型輪廓的差別，其接收超聲回波時(shí)間會(huì)不盡相同，車(chē)長(zhǎng) d，車(chē)高 D 是反映車(chē)輛外形的主要參數(shù)，將計(jì)算所得 參數(shù)與寄存在計(jì)算機(jī)內(nèi)的車(chē)型參量進(jìn)行比較，算出相關(guān)度，即可將車(chē)輛分型。 即： S=340t/2 （ 31） 這就是所謂的回波測(cè)距法。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。 2) 工作溫度。小功率超聲探頭多作探測(cè)作用。 傳感器選擇和設(shè)計(jì) 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。當(dāng) WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng) RSR 引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出 。按鍵的時(shí)間決定了復(fù)位時(shí)間。 單片機(jī)的復(fù)位都是靠復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘震蕩脈沖（ 2 個(gè)機(jī)械周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 外部 振蕩器和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式 。 當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。作為輸入使用時(shí)，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 。 P1 口第二功能如下： 1. T2 （定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入 ） 時(shí)鐘輸出 2. T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的 捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)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(gè)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(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。主要完成與 PC 機(jī)的通信，從而將車(chē)輛信息保存，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)型自動(dòng)識(shí)別與收費(fèi)的現(xiàn)代化管理。主要完成超聲波信號(hào)的發(fā)射和采集工作。 下位機(jī)的 控制功能 ： 對(duì)于 通過(guò)的 車(chē)輛 進(jìn)行 車(chē)型自動(dòng)檢測(cè) 與分類(lèi)、 可以自行顯示收費(fèi) 金額、控制欄桿起落 、對(duì)逃費(fèi)車(chē)輛 進(jìn)行報(bào)警 、 向管理中心 PC 機(jī) 上傳車(chē)輛信息 等 。對(duì)車(chē)輛的檢測(cè) 方法 通常有紅外線檢測(cè)、圖象處理、地感線圈檢測(cè)和超聲波檢測(cè)等。三軸汽車(chē)的前軸與中軸間的距離為第一軸距。 遼寧省對(duì)車(chē)型的規(guī)定如表 所示。 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 如果在半自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中加入車(chē)型自動(dòng)識(shí)別與收費(fèi)控制功能，就可以提高公路收費(fèi)的自動(dòng)化程度 ,有效的減少收費(fèi)糾紛 ,提高車(chē)輛通過(guò)率、費(fèi)額征收率及管理效率和經(jīng)濟(jì)效益。在傳統(tǒng)采用車(chē)道隔離措施下的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)通常稱(chēng)為單車(chē)道不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，在無(wú)車(chē)道隔離情況下的自由交通流下的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)通常稱(chēng)為自由流不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。 ultrasonic sensors。 AT89S52 單片機(jī)作為整個(gè)下位機(jī)系統(tǒng)的核心，通過(guò)軟件編程 ，來(lái)采集車(chē)輛信息從而達(dá)到 車(chē)型 的自動(dòng) 識(shí)別與收費(fèi)控制 。 目前車(chē)型的大小主要靠人工判斷，還沒(méi)有達(dá)到智能化。硬件電路由單片機(jī)、顯示電路、報(bào)警電路、檢測(cè)電路、電源電路、欄桿控制電路組成。通過(guò)安裝在車(chē)輛擋風(fēng) 玻璃 上的車(chē)載 電子 標(biāo)簽與在收費(fèi)站 ETC 車(chē)道上的微波天線之間的微波專(zhuān)用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與 銀行 進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車(chē)輛通過(guò)路橋收費(fèi)站不需停車(chē)而能交納路橋費(fèi)的目的。另外，不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)于城市來(lái)說(shuō)，就不僅僅是一項(xiàng)先進(jìn)的收費(fèi)技術(shù)，它還是一種通過(guò)經(jīng)濟(jì)杠桿進(jìn)行交通流調(diào)節(jié)的切實(shí)有效的交通管理手段。 2． 進(jìn)行 車(chē)型自動(dòng)識(shí)別與收費(fèi)控制系統(tǒng)的 硬件和軟件設(shè)計(jì)。 15 大 型 6～ 10噸貨車(chē)、 30～ 60座客車(chē) 20 特 型 10噸以上貨車(chē)、 60～ 80座客車(chē)、車(chē)長(zhǎng)超 13 米。 中型車(chē)： 車(chē)長(zhǎng) ～ 米 ， 車(chē)高 ～ 米 。并且檢測(cè)比較準(zhǔn)確、快速， 方法簡(jiǎn)單可靠，實(shí)時(shí)性好， 在測(cè)量精度方面能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。司機(jī)交款后 ， 由操作員 按下相應(yīng)的功能鍵，單片機(jī)會(huì) 控制 欄桿抬起，并把綠色信號(hào)燈點(diǎn)亮，放車(chē)通過(guò)。 3. 主機(jī)電路：由 AT89S52 單片機(jī)和時(shí)鐘電路組成。 AT89S52 單片機(jī)是美國(guó) ATMEL 公司的 低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)產(chǎn)品， AT89S52 具有 8K 在 線 可編程 Flash 存儲(chǔ)器 ， 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造 ， 與 MCS51 系列 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 ， 使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 ， AT89S52 可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式 ， 空閑模式下 ， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作 ， 掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū) 動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在這種應(yīng)用中， P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 1， ALE 操作將無(wú)效。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令 ， EA 應(yīng)該接 VCC?？梢杂檬静ㄆ鲝?XTAL2 腳觀察到單片機(jī)輸出的矩形波。 簡(jiǎn)單復(fù)位電路 簡(jiǎn)單復(fù)位電路有手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位兩種，不管是那種復(fù)位電路都要保證在RESET 引腳上提供 10ms 以上穩(wěn)定的高電平。 片內(nèi) WDT 由 13 位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器（ WDTRST）構(gòu)成。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到 8191(1FFFH)時(shí)， 13 位計(jì)數(shù)器將會(huì)溢出，這將會(huì)復(fù)位器件。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射，形成反射回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。主要取決于制造晶片本身。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè) 共振板。通常采用超聲波回波檢測(cè)法對(duì)探測(cè)物體進(jìn)行測(cè)量。薄片和后板構(gòu)成了一個(gè)電容器，當(dāng)給薄片加上頻率為 、電壓為 300VAC pkpk 的方波電壓時(shí)，薄片以同樣的頻率震動(dòng) ，從而產(chǎn)生頻率為 的超聲波。 6500 接收和驅(qū)動(dòng) 模塊 內(nèi)部有一個(gè) 420KHz 的陶瓷晶振， 6500 接收和驅(qū)動(dòng) 模塊開(kāi)始工作時(shí)，在發(fā)送的前 16 個(gè)周期，陶瓷晶振被 分頻，形成 的超聲波信號(hào)。 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 5) XGND：超聲波脈沖信號(hào)接收引腳。典型結(jié)構(gòu)是將一對(duì)磁阻元件安裝在一個(gè)永磁體的刺激上，元件的輸入輸出端子接到固定器上，然后安裝在金屬盒中，再用工程塑料密封，形成密閉結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)就具有良好的可靠性。其各器件功能如下所述。 繼電器的結(jié)構(gòu)由電磁機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)組成，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格優(yōu)廉，使用維護(hù)方便，廣泛用于控制系統(tǒng)中。通常將控制 8 個(gè)發(fā)光二極管的 8 位數(shù)據(jù)稱(chēng)為段數(shù)據(jù)、段選碼或字型代碼，公共極稱(chēng)為位控端或位選線，共陰極顯示塊常用的字型代碼如表 所示共陽(yáng)極與共陰極的段選碼互為反碼。故在顯示位數(shù)較多時(shí)往往不采用靜態(tài)顯示方式。 74HC164 簡(jiǎn)介 74HC164 為 8 位移位寄存器顯示驅(qū)動(dòng)芯片，具有 8 位二進(jìn)制鎖存，驅(qū)動(dòng)功能。根據(jù)設(shè)備供電電源的不同，正負(fù) 正負(fù) 正負(fù) 12 和正負(fù) 15 這樣的電平都是可能的。若 DTE 要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將 DTR 線置成有效（ ON）狀態(tài)，等CTS 線 上收到有效（ ON）狀態(tài)的回答后，才能在 TxD 線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。電路圖如圖 所示： 圖 電源電路圖 c l +1v s +2c 1 3c 2 +4c 2 5v s 6t 2 o u t7r 2 I N8R 2 O U T9T 2 I N10T 1 I N11R 1 O U T12R 1 I N13T 1 O U T14GND15V C C16U1M A X 2 3 25VT X DR X Dc12 2 0 uC22 2 0 uC42 2 0 uC32 2 0 uV C C162738495R S 2 3 2D B 9R X DT X DGND12349 V / 6 W4 7 0 u / 1 6 v 4 7 0 u / 1 6 v1 0 3 1 0 3V i n1GND2V o u t37 8 0 5 5vA C 2 2 0 V熔斷絲雙繞組扼流圈 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 報(bào)警電路 報(bào)警電路是系統(tǒng)中不可缺少的環(huán) 節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警電路為聲光報(bào)警電路。設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)與單片機(jī)的連接 電路如圖 所 示 。 R 1 65 . 1KR 1 75 . 1KR 1 85 . 1K