【文章內(nèi)容簡介】 端，高電平有效；(10)ALE/PROG（30）：地址鎖存允許信號；(11)（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。 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)原理圖從定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出，16位的定時/計數(shù)器分別由兩個8位專用寄存器組成，即：T0由TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。其訪問地址依次為8AH8DH。每個寄存器均可單獨訪問。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。此外，其內(nèi)部還有一個8位的定時器方式寄存器TMOD和一個8位的定時控制寄存器TCON。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。TMOD主要是用于選定定時器的工作方式；TCON主要是用于控制定時器的啟動停止，此外TCON還可以保存T0、T1的溢出和中斷標(biāo)志。當(dāng)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。當(dāng)輸入信號產(chǎn)生由1到0的負(fù)跳變時，計數(shù)器的值加1。每個機器周期的S5P2期間，對外部輸入引腳進行采樣。如在第一個機器周期中采得的值為1，而在下一個周期中采得的值為0，則在緊跟著的再下一個周期S3P1的期間，計數(shù)器加1。由于確認(rèn)一次負(fù)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。，允許輸入的脈沖頻率為500MHz。由于本課題所利用的是計數(shù)器T0、T1，并且是工作在工作方式2。所以以下重點介紹工作方式2的特點。工作方式2是自動恢復(fù)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(dāng)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(dāng)TLX計數(shù)溢出時，在置“ 1”溢出標(biāo)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)。這種工作方式可以省去用戶軟件中重裝初值的程序，所以，工作方式2是一種不需重裝初值的計數(shù)器，這就給軟件系統(tǒng)中T0、T1中斷子程序中反復(fù)利用計數(shù)溢出產(chǎn)生中斷帶來了方便。由單片機硬件設(shè)計原理可知：第一，盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路；第二，留有余地。在設(shè)計硬件電路時，要考慮到將來修改、擴展的方便。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。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘電路。單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件。外接晶體（在頻率穩(wěn)定性不高，而盡可能要求廉價時，可選用陶瓷諧振器）以及電容CX1和CX2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩頻率的高低，外接陶瓷諧振器時，CX1和CX2的典型值約為47pF?！?2MHz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。晶體的振蕩頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的NPO高頻電容。 89C51片內(nèi)振蕩器電路圖 內(nèi)部時鐘方式電路圖⑵復(fù)位電路89C51的復(fù)位輸入引腳RST（即RESET）為89C51提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。在89C51的時鐘電路工作后，只要在RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機內(nèi)部則初始復(fù)位。只要RST保持高電平，則89C51循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)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。復(fù)位電路如圖所示。GND89C51RSTCR1R2VCC 單片機復(fù)位電路圖當(dāng)89C51的RST引腳為高電平時，單片機復(fù)位。,其復(fù)位可分為兩種方式，即上電復(fù)位和手動按鍵復(fù)位。在接通電源時，系統(tǒng)的復(fù)位為上電復(fù)位方式，復(fù)位電路是電容C和電阻組成的微分電路，此時電容C相當(dāng)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=C，選擇=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。當(dāng)按鍵按下時，復(fù)位電路工作在按鍵復(fù)位方式，RST端電壓為： （）由于手動按鍵復(fù)位的按鍵時間，其電平一般都能使脈沖寬度維持10ms以上，所以對單片機的RST端能持續(xù)提供高電平以確保單片機可靠的復(fù)位。本課題中為單片機提供的復(fù)位高電平約為+，經(jīng)設(shè)計=200，=1K，C=22μF。單片機復(fù)位后，P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。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。本設(shè)計以P0作為碼段輸出口，P2口的前兩位作為位選口，以動態(tài)方式實時顯示數(shù)據(jù)。 7407集電極開路六正相高壓驅(qū)動器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 7406電特性低電平到高延時高到底延時Pd6ns20ns125mW1A—6A 輸入端1Y—6Y 輸出端 雙列直插封裝極限值: 電源電壓：7V； 輸入電壓：； 輸出截止態(tài)電壓：30V； 工作環(huán)境溫度：⑴5407……55～125℃；⑵7407……0～70℃；⑶存儲溫度……65～150℃功能表：Y=A 7406功能表InputOutputAYLLHH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壓的相位關(guān)系。由于電路要求，應(yīng)采用集成運放的反相輸入端，輸入電壓Ui通過R作用到集成運放的反相輸入端，所以會得到Uo與Ui反相，同相輸入端通過R’接地，R’為補償電阻，可以來保證集成運放輸入級差分放大電路的對稱性。電路通過電阻Rf引入負(fù)反饋。因為數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的是負(fù)電壓，所以設(shè)置反相電路可以將其轉(zhuǎn)換為正電壓。 7406驅(qū)動芯片LED即發(fā)光二極管，它是由某些特殊的半導(dǎo)體材料制作成的PN結(jié)，由于參雜濃度很高，當(dāng)正向偏置時，會產(chǎn)生大量的電子—空穴，把多余的能釋放變?yōu)楣饽?。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。，發(fā)光工作電流在5mA 20mA,發(fā)光強度基本上與正向電流成正比，故電路須串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛ED顯示器的發(fā)光管分別為a、b、c、d、e、f、g、dp,通過八個發(fā)光段的不同組合，可以顯示0—9和A—F等16個字母數(shù)字，從而可以實現(xiàn)十六進制整數(shù)和小數(shù)的顯示。控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。LED顯示器有共陽極和共陰極兩種。LED顯示器有單個、七段、八段和點陣式等幾種類型，本次設(shè)計采用八段式共陰極LED，它的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常叫做共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。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。 本課題所設(shè)計的顯示部分電路圖如圖所示。 LED顯示部分電路圖在多位LED顯示時，為了簡化電路，節(jié)省I/O口，降低成本，動態(tài)顯示方案具備一定的實用性，也是目前單片機數(shù)碼管顯示較為常用的一種顯示方法。本設(shè)計采用一個兩位LED動態(tài)顯示，在位選線和段選線的共同作用下，可以使各個顯示器顯示各自的字符，當(dāng)然這些字符不是同時顯示的，但由于人眼存在視覺暫留，加上發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，由于掃描的速度足夠快，每位顯示的間隔時間足夠短，就可以給人同時顯示的感覺，而不會有閃爍感，猶如同時顯示一樣。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。鍵盤也是微型機算機系統(tǒng)中最常用的人機對話輸入設(shè)備。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有按鍵或鍵盤。常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。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)。因此，通過檢測輸入線上的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個鍵被按下了。鍵盤也有工作方式之分：分別為程序掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式。本設(shè)計鍵盤電路如所示：5V10KAT89C51人數(shù)加S1人數(shù)減確定人數(shù)S2S310K10K 鍵盤電路原理圖在本系統(tǒng)程序設(shè)計時，從按鍵被識別按下之后，通過延時避開干擾信號，由于系統(tǒng)要求按鍵每按下一次，命令被執(zhí)行一次，直到下一次再按下的時候，再執(zhí)行一次命令，從而按鍵被識別出來之后，我們就可以執(zhí)行這次的命令，所以要有一個等待按鍵釋放的過程，而這個釋放的過程，就是使其恢復(fù)為高電平的狀態(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。采用指令JNB來檢測按鍵是否為低電平，若為低電平，則執(zhí)行相應(yīng)程序?？紤]到客車的實際要求，客車的實際裝載乘客的人數(shù)默認(rèn)值設(shè)置為30人。所以本設(shè)計采用比較簡單的獨立式按鍵接口電路，用兩個按鍵設(shè)置上限值，一個為人數(shù)加設(shè)置，一個為人數(shù)減設(shè)置，按鍵線路如圖所示。無鍵按下時，有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，設(shè)置值加1，，有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，確定設(shè)置人數(shù)。當(dāng)客車內(nèi)乘客人數(shù)超過預(yù)置數(shù)值時，超載監(jiān)測系統(tǒng)將會發(fā)出聲光報警。本課題采用蜂鳴器作為聲報警的發(fā)生元件，采用紅色發(fā)光二極管作為光報警的發(fā)生元件。其具體的電路圖如圖所示。A1 Y1A2 Y2A3 Y3A4 Y4A5 Y5A6 Y6GND VCCGNDVCC 蜂鳴器報警電路當(dāng)超載現(xiàn)象發(fā)生時，、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。、蜂鳴器不工作發(fā)光二極管不發(fā)光，即聲光報警取消。當(dāng)客車超載時，為了阻止客車超載行駛。本課題中采用繼電器元件，通過繼電器的內(nèi)部開關(guān)在常閉觸點和常開觸點之間的切換來實現(xiàn)這一功能。繼電器電路圖如圖所示。+5V 繼電器電路圖本系統(tǒng)所采用的繼電器為五腳，工作電壓為+5V直流電壓，繼電器常開觸點的輸出端接紅色發(fā)光二極管。發(fā)光二極管是用來識別繼電器是否動作的光指示信號，當(dāng)繼電器內(nèi)部開關(guān)吸合至常閉觸點時紅色二極管不發(fā)光，表示客車的啟動裝置可以正常運行；當(dāng)