【文章內(nèi)容簡介】 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。Q4輸出端至G6反饋線起到使觸發(fā)器維持在1狀態(tài)的作用，稱作置1維持線；Q4輸出至G3輸入的反饋線起到阻止觸發(fā)器置0的作用,稱為置0阻塞線。因此，該觸發(fā)器常稱為維持阻塞觸發(fā)器。總之，該觸發(fā)器是在CP正跳沿前接受輸入信號，正跳沿時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，正跳沿后輸入即被封鎖,三步都是在正跳沿后完成，所以有邊沿觸發(fā)器之稱。與主從觸發(fā)器相比,同工藝的邊沿觸發(fā)器有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的工作速度。脈沖特性: (1)建立時間:由于CP信號是加到門G3和G4上的,因而在CP上升沿到達(dá)之前門G5和G6輸出端的狀態(tài)必須穩(wěn)定地建立起來。輸入信號到達(dá)D端以后，要經(jīng)過一級門電路的傳輸延遲時間G5的輸出狀態(tài)才能建立起來,而G6的輸出狀態(tài)需要經(jīng)過兩級門電路的傳輸延遲時間才能建立,因此D端的輸入信號必須先于CP的上升沿到達(dá)，而且建立時間應(yīng)滿足： tset≥2tpd。 (2)保持時間：為實現(xiàn)邊沿觸發(fā),應(yīng)保證CP=1期間門G6的輸出狀態(tài)不變,不受D端狀態(tài)變化的影響。為此，在D=0的情況下，當(dāng)CP上升沿到達(dá)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。因此輸入低電平信號的保持時間為tHL≥tpd。在 D=1的情況下，由于CP上升沿到達(dá)后G3的輸出將G4封鎖，所以不要求輸入信號繼續(xù)保持不變,故輸入高電平信號的保持時間tHH=0。 (3)傳輸延遲時間：從CP上升沿到達(dá)時開始計算,輸出由高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時間tPHL和由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時間tPLH分別是:tPHL=3tpd tPLH=2tpd (4)最高時鐘頻率：為保證由門G1～G4組成的同步RS觸發(fā)器能可靠地翻轉(zhuǎn)，CP高電平的持續(xù)時間應(yīng)大于 tPHL,所以時鐘信號高電平的寬度tWH應(yīng)大于tPHL。而為了在下一個CP上升沿到達(dá)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 7406電特性低電平到高延時高到底延時Pd10ns15ns155mW1A—6A 輸入端1Y—6Y 輸出端 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(bǔ)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。單片機(jī)模塊主要用來實現(xiàn)對上、下車人數(shù)的加、減計數(shù)。單片機(jī)模塊在設(shè)計中，考慮到系統(tǒng)中的程序量和數(shù)據(jù)量較少，需要I/O口資源也相對較少，AT2MEL公司的AT89C51芯片的資源就能很好的滿足系統(tǒng)的需求，所以在系統(tǒng)設(shè)計中采用了MCS51系列單片機(jī)AT89C51芯片的最小系統(tǒng)來實現(xiàn)。我們選用ATMEL公司89系類的標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)AT89C51,AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個4K字節(jié)的FLASH可編程可擦除只讀存儲器(EPROM),它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器(NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS51兼容。另外，AT89C51還具有MCS51系類單片機(jī)的所有優(yōu)點。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。片內(nèi)的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器來編程。因此AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價格合理的單片機(jī)，它可方便地應(yīng)用在各個領(lǐng)域。89C51引腳圖如圖所示。 AT89C51芯片引腳圖下面介紹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(zhǔn)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(fù)位信號輸入端，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(jī)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(jī)器周期的S5P2期間，對外部輸入引腳進(jìn)行采樣。如在第一個機(jī)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(jī)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(jī)硬件設(shè)計原理可知：第一，盡可能采用功能強(qiáng)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(kuò)展的方便。⑴ 晶振電路89C51單片機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)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(jī)復(fù)位電路圖當(dāng)89C51的RST引腳為高電平時，單片機(jī)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(jī)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(jī)的RST端能持續(xù)提供高電平以確保單片機(jī)可靠的復(fù)位。本課題中為單片機(jī)提供的復(fù)位高電平約為+，經(jīng)設(shè)計=200，=1K，C=22μF。單片機(jī)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(bǔ)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(qiáng)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?。LED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(jìn)制整數(shù)和小數(shù)的顯示?？刂撇煌M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(jī)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