【文章內容簡介】 的接收和發(fā)送。為此，該子系統(tǒng)硬件設計較簡單。公交車無線自動報站系統(tǒng)主要的功能主要集中在車載系統(tǒng)，為此，車載系統(tǒng)以單片機 89C52 為核心，利用 DALLAS 公司的 DS18B20 溫度傳感器和 DS12887 時鐘芯片，完成車內溫度的實時檢測和時西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）5間數(shù)據(jù)的讀取，最終將溫度和時間數(shù)據(jù)送至 LCD 實時顯示。另外通過無線數(shù)據(jù)模塊和電平轉換電路完成車載系統(tǒng)與站臺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，從而實現(xiàn)全自動語音報站。本次畢業(yè)設計的主要任務是完成公交車無線自動報站系統(tǒng)的硬件電路的設計，而車載系統(tǒng)的設計則是本設計最核心的部分。3 系統(tǒng)接口電路的分析與設計63 系統(tǒng)接口電路的分析與設計系統(tǒng)接口電路的設計系統(tǒng)的最重要的部分，在確定系統(tǒng)功能要求及系統(tǒng)硬件方案后，選定芯片，查閱芯片的使用手冊及其引腳的定義的后，根據(jù) CPU 總線與 I/O 設備之間信號要求及時序進行相應的接口設計，通常設計接口時應對完成的功能所需要的硬件和軟件作統(tǒng)籌考慮，確定那些功能由硬件完成，哪些功能由軟件實現(xiàn)，兩者之間做出合理的接口電路設計思路。在此基礎上，合理的選用 I/O 接口芯片，進行硬件接口電路設計及如何與 CPU 的連接是至關重要的。微處理器是公交車無線自動報站系統(tǒng)的核心部件，它的結構、特性對所研制的系統(tǒng)的性能有很大影響。因此，對微處理器的選擇尤為重要。我們通過選取和對比各種型號的微處理器芯片的功能特性和價格，發(fā)現(xiàn) AT98C5X 以其低廉的價格、強大的功能，完全符合經濟的原則并且完全滿足本系統(tǒng)的功能要求。所以，在兩個子系統(tǒng)中我們分別選用 AT89C51 和 AT89C52 作為 CPU 芯片。 單片機的介紹單片機小系統(tǒng)選擇的是 ATMEL 公司的低功耗，高性能的 CMOS8 位單片機 AT89C52 芯片，片內含 8k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產品引腳兼容，片內置通用 8 位中央處理器（CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大AT89C52 單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。主要性能參數(shù)：a. 與 MCS51 產品指令和引腳完全兼容b. 8k 字節(jié)可重復擦寫 Flash 閃速存儲器c. 1000 次擦寫周期d. 全靜態(tài)操作：0Hz24Hze. 三級加密程序存儲器f. 256 乘 8 字節(jié)內部 RAMg. 32 個可編程 I/O 口線h. 3 個 16 位定時/計數(shù)器i. 8 個中斷源3 系統(tǒng)接口電路的分析與設計7j. 可編程串行 UART 通道k. 低功耗空閑和掉電模西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）8 AT89C52 的引腳排列如圖所示圖 AT89C52 的引腳排列 系統(tǒng)電源部分的設計在本系統(tǒng)中所涉及的兩個子系統(tǒng)均需要用到電源，電源是系統(tǒng)的能量來源，另外電源電壓的要求及其穩(wěn)定性和可靠性將是系統(tǒng)首要考慮的問題。兩個子系統(tǒng)的 CPU 及外圍芯片的供電均需要穩(wěn)定的 5V 電源，因此兩個子系統(tǒng)的電源電路的設計類似，因此在本設計中以車載系統(tǒng)的電路設計為例，必須給 CPU 提供一個比較穩(wěn)定的＋5V 電源電壓。在此本次設計中采用了三端集成穩(wěn)壓LM7805CV 來穩(wěn)壓。集成穩(wěn)壓器 LM7805CV 是將非穩(wěn)定的直流電壓變換成穩(wěn)定的直流電壓的IC 芯片。LM7805CV 集成穩(wěn)壓器有輸入端、輸出端及公共端三個引腳。芯片內部設有過流保護、過熱保護及調整管安全保護電路，其所需外接元件少，使用方便、可靠。廣泛地用于各種電子設備中。LM7805CV 最大的輸入電壓為35V，最小輸入電壓為 ，其輸出電壓為+5V。具體電路圖 如下：西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）9圖 電源電路LM7805CV 輸入端 1 腳接 VS，VS 是＋12V 直流電壓，符合 LM7805CV 的電壓范圍，管腳 2 接地，這樣管腳 3 就可輸出＋5V 的穩(wěn)定電壓。為了濾除輸入和輸出電壓上的紋波，分別在 LM7805CV 的輸入和輸出管腳分別接以電解電容和陶瓷電容，使其得到較穩(wěn)定的電源電壓。 其他外圍電路設計 看門狗電路的設計看門狗就是在程序飛跑或死機時,對系統(tǒng)進行復位重新置位,以使系統(tǒng)恢復正常運行的一種專用電路。現(xiàn)在常用的看門狗主要有兩種：軟件狗和硬件狗。軟件狗實際上就是通常說的軟件指令,一旦程序跑飛,只要程序指針指向這些地址,便立即被強行跳轉至程序的開頭或其他指定地址處,從而使程序繼續(xù)正常執(zhí)行。硬件狗現(xiàn)在更多的被采用。所謂硬件狗，就是一個能夠發(fā)送“復位” 信號的計數(shù)器或定時器電路。以前常用的硬件狗由脈沖計數(shù)器和一些外圍電路組成，計數(shù)清零和溢出端分別和單片機的 I/O 與 RST 相連接。其工作原理是：由脈沖發(fā)生電路產生脈沖，計數(shù)器對脈沖進行計數(shù)。程序正常運行時，CPU 在計數(shù)器溢出之前通過 I/O 口對計數(shù)器清零，使計數(shù)器不能溢出，此時由于溢出端與CPU 的 RST 端相連接，所以使單片機系統(tǒng) “復位”，使其能重新正常運行。單片機系統(tǒng)的供電電源有時候因為各種不同原因而不穩(wěn)定，發(fā)生電壓波動或瞬時掉電的現(xiàn)象，從而影響系統(tǒng)的正常工作和數(shù)據(jù)保存。如果能對電源電壓進行監(jiān)視，當電源電壓下降到某一特定值時，發(fā)生一個信號給單片機和電源切換電路，那么就使 CPU 及時進行必要的操作和維持工作電源的穩(wěn)定。MAX813能夠完全滿足要求。所以本系統(tǒng)采用 MAX813 作為電源監(jiān)視和看門狗芯片。電路圖如圖 所示。將第 7 腳接 CPU 的復位腳，第 1 腳與第 8 腳相連，第 6 腳與 CPU 的 相連。在軟件設計中， 不斷輸出脈沖信號。如系統(tǒng)死機導致 無脈沖信號輸出，則 秒后在 MAX813 的第 8 腳輸出低電平。該低電平加到第 1 腳，西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）10使 MAX813 產生復位輸出，復位脈沖寬度的典型值為 200ms，使 CPU 有效復位，擺脫死循環(huán)的困境。看門狗復位電路如圖 所示：如果在 秒內沒有觸發(fā)該電路(即第 6 腳無脈沖輸入)則第 8 腳輸出一個低電平，是單片機復位MR1PFI4WDO 8RES 7WDI 6PFO 5U6MAX813RST1DOG圖 看門狗電路電路連接圖如圖所示。在這個系統(tǒng)中，P16 作為看門狗的“喂狗”信號；REST 和單片機的復位信號連接。 時鐘電路在單片機芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為單片機的XTAL1，其出端為單片機的 XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和兩個 33PF 微調電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。在此我們采用 即可滿足兩個子系統(tǒng)的要求。Y1C2133PFC2233PFX11X12圖 晶振電路 電平轉換電路的設計車載系統(tǒng)與站臺系統(tǒng)均采用無線數(shù)據(jù)模塊傳輸數(shù)據(jù)，其接口是 RS232 串口，電平是 RS232 電平，而單片機的串口是 TTL 電平，為此在車載系統(tǒng)和站臺系統(tǒng)均需要設計 RS232 電平轉換電路。 RS232 標準RS232C 標準（協(xié)議）的全稱是 EIARS232C 標準，其中 EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會， RS（emeded standard）代西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）11表推薦標準，232 是標識號，C 代表 RS232 的最新一次修改（1969），在這之前，有 RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標準還有有 EIA；RS232C、EIA。RS422A、EIA；RS42EIA；RS485。 我們這里用的是 EIA；RS232C（簡稱 232，RS232）。EI RS232C 與 TTL 轉換：EIARS232C 是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL 以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計算機接口或終端的 TTL 器件連接，必須在 EIARS232C 與 TTL 電路之間進行電平和邏輯關系的變換。MAX232 芯片可完成 TTL←→EIA 雙向電平轉換。這里我們選用 DB9 連接器，在 AT 機及以后，不支持 20mA 電流環(huán)接口，使用 DB9 連接器，作為提供多功能 I/O 卡或主板上 COM1 和 COM2 兩個串行接口的連接器。它只提供異步通信的 9 個信號。DB25 型連接器的引腳分配與DB25 型引腳信號完全不同。因此，若與配接 DB25 型連接器的 DCE 設備連接，必須使用專門的電纜線。電纜長度：在通信速率低于 20kb/s 時，RS232C 所直接連接的最大物理距離為 15m（50 英尺）。傳輸電纜長度由 RS232C 標準規(guī)定在碼元畸變小于 4%的情況下，傳輸電纜長度應為 50 英尺，其實這個 4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有 99%的用戶是按碼元畸變 1020%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過 50 英尺，在 9600 的時候可以達到 250 英尺，即 75 米。 電平轉換芯片的選擇在兩個系統(tǒng)中均采用 MAX232APE，它是一種雙組驅動器/接收器，片內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。每個接收器將 EIA/TIA232E 電平輸入轉換為 5V TTL/CMOS 電平。這些接收器具有 的典型門限值及 的典型遲滯，而且可以接收 V 的輸入。15?每個驅動器將 TTL/CMOS 輸入電平轉換為 EIA/TIA232E 電平。MAX232 的工作溫度范圍為 0℃至 70℃。MAX232APE 的特點1) 單 5V 電源工作2) LinBiCMOS 工藝技術3) 兩個驅動器及兩個接收器4) V 的輸入電平15?5) 低電源電流:典型值是 8mA6) 符合甚至優(yōu)于 ANSI 標準 EIA/TIA232E 及 ITU 推薦標準 7) 可與 Maxim 公司的 MAX232 互換西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）128) ESD 保護大于 MILSTD883(方法 3015)標準的 2022V引腳排列圖 MAX232 芯片引腳圖 無線數(shù)據(jù)模塊的工作介紹本設計采用采用 LAC－UP 型微功率無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特點如下：a. 微功率發(fā)射：最大發(fā)射功率為 10MWb. 工作頻率在 1SM 頻段，無需申請頻點。載頻頻率430MHZ－434MHZ，也可提供 315/868/915MHZ 載頻。c. 高抗干擾能力和低誤碼率：基于 FSK 的調制方式，采用高效前向糾錯信道編碼技術，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)干擾和隨機干擾的能力，在信道誤碼率為 102 時，可得到實際誤碼率 105～106。d. 傳輸距離遠：在視距情況下，天線高度＞3M ，可靠傳輸距離＞300M （BER=103/1200Bit/s）e. 透明的數(shù)據(jù)傳輸：提供透明的數(shù)據(jù)接口，能使用任何標準或非標準的用戶協(xié)議。自動過濾空中產生的噪音信號及假數(shù)據(jù)。f. 多信道，多速率：LAC－UP 型模塊標準配置提供 8 個信道，根據(jù)用戶需要，可擴展到 16/32 信道。滿足用戶多種通信組合方式。同時，LAC－UP 型可提供 1200Bit/s,2400Bit/s,4800Bit/s,9600Bit/s 等多種通信波特率，并且接口波特率與無線傳輸波特率一樣，以滿足客戶設備對不同波特率的需要。g. 雙串口，3 種接口方式：LAC－UP 型模塊提供 2 個串口，COM1 為TTL 電平 UART 接口。COM2 由用戶自定義為標準的 RS232/RS485 口。h. 大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：可 1 次傳輸無限長度的數(shù)據(jù)，用戶編程更靈活。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）13i. 智能數(shù)據(jù)控制，用戶無需編制多余的程序。j. 低功耗及休眠功能：接收情況下，電流＜30MA，休眠時電流僅為＜10UA。k. 高可靠性，體積小，重量輕：采用 CC1000 單片射頻集成電路及單片MCU，外圍電路少，可靠性高，故障率低。查閱 MAX232 相關資料及無線模塊接口定義后，設計電平轉換電路圖如圖 所示。1234J2CON4TXDRXDVCCGND101211C25C2+4C13C1+197138V+ 614V 2GND 15VCC 16R1OUTT2INT1INR2OUTT1OUTT2OUTR1INR2INU3MAX3232TXD1RXD1TXDRXDC4C5C6C7C8VCCVCC圖 電平轉換電路 溫度采集電路設計由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到 A/D 轉換電路，感溫電路比較麻煩。進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求 溫度采集芯片 DS18B20 的功能特點本設計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍