【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器常開(kāi)、常閉接點(diǎn)，可防止相互干擾。 光電開(kāi)關(guān)的應(yīng)用隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，光電開(kāi)關(guān)自動(dòng)化元件將被普遍采用。應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開(kāi)關(guān)器件，具有延時(shí)、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開(kāi)關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動(dòng)式光電探測(cè)系統(tǒng)型電子開(kāi)關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等，可非接觸、無(wú)損傷地檢測(cè)和控制各種固體。新型光電開(kāi)關(guān)具有體積小、功能多、壽命長(zhǎng)、精度高、響應(yīng)速度快、檢測(cè)距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，這種新型的光電開(kāi)關(guān)已被用作物位檢測(cè)、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度判別、速度檢測(cè)、定長(zhǎng)剪切、孔洞識(shí)別、信號(hào)延時(shí)、自動(dòng)門(mén)傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。在本系統(tǒng)中，采用對(duì)射式紅外線光電開(kāi)關(guān)HJS18M14DNK檢測(cè)車流量。HJS18M14DNK工作電壓為直流1030V，檢測(cè)距離為10m，響應(yīng)時(shí)間小于3ms,能在25℃～55℃的溫度條件下正常工作。當(dāng)有車輛通過(guò)光電開(kāi)關(guān)之間時(shí)，輸出端將輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，送入單片機(jī)，單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)程序自動(dòng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而完成對(duì)車流量的統(tǒng)計(jì)。 ULN2003芯片簡(jiǎn)介 ULN2003概述ULN2003是具有高耐壓、大電流，內(nèi)部由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以與高負(fù)載電流并行運(yùn)行[6]。 ULN2003的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ULN2003的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如下： ULN2003內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ULN2003經(jīng)常應(yīng)用于顯示驅(qū)動(dòng)、繼電器驅(qū)動(dòng)、照明燈驅(qū)動(dòng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。 七段數(shù)碼管數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。分段式數(shù)碼管由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆畫(huà)組成，如半導(dǎo)體顯示器。其基本結(jié)構(gòu)是PN結(jié)，即用發(fā)光二極管（LED）組成字型來(lái)來(lái)顯示數(shù)字。這種數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光二極管，因此也稱LED數(shù)碼管或LED七段顯示器。共陽(yáng)數(shù)碼管（）在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。[7]。 共陽(yáng)極數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管各段對(duì)應(yīng)代碼圖 電源電路設(shè)計(jì) 三端穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介三端穩(wěn)壓器，主要有兩種：一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器；另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器。其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列（正電源）和79系列（負(fù)電源），輸出電壓由具體型號(hào)中的后面兩個(gè)數(shù)字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78（或79）后面加字母來(lái)區(qū)分。，，如78L05表示5V。 電源電路圖本設(shè)計(jì)需要提供兩種穩(wěn)定電壓，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用雙電源分別對(duì)其提供穩(wěn)定電壓。故選擇MC7805穩(wěn)壓器提供單片機(jī)+5V電壓，MC7812穩(wěn)壓器提供光電開(kāi)關(guān)+15V電壓。其應(yīng)用電路如下： +5V三端穩(wěn)壓電源 +12V三端穩(wěn)壓電源 系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合各單元電路，得到如下的系統(tǒng)原理圖。 系統(tǒng)原理圖（1）系統(tǒng)工作狀態(tài)說(shuō)明：光電開(kāi)關(guān)將檢測(cè)到的車流量脈沖信號(hào)送入單片機(jī)的T1口，T1對(duì)輸入脈沖計(jì)數(shù)，同時(shí)單片機(jī)T0口對(duì)其定時(shí)，在設(shè)置的一段時(shí)間內(nèi)（如1分鐘），通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器T0的溢出中斷，將計(jì)數(shù)值送回，單片機(jī)通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的程序，從而控制交通狀態(tài)燈切換及數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示。單片機(jī)根據(jù)車流量變化具體工作狀態(tài)如下：① 當(dāng)定時(shí)時(shí)間，執(zhí)行定時(shí)中斷T0，單片機(jī)將T1的計(jì)數(shù)值送給車流量檢測(cè)變量CAR_NUMBEERS，單片機(jī)每執(zhí)行一次程序，都將掃描該變量的值。當(dāng)CAR_NUMBERS大于25輛/分，執(zhí)行狀態(tài)Ⅰ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí)40秒，然后東西黃燈5秒，南北保持紅燈5秒，緊接著東西紅燈，南北方向綠燈，倒計(jì)時(shí)25秒后，南北亮黃燈5秒，東西保持紅燈狀態(tài)5秒后，重新掃描。② 當(dāng)系統(tǒng)剛開(kāi)始工作或者CAR_NUMBERS大于或等于15輛/分，小于或等于25輛/分，將執(zhí)行狀態(tài)Ⅱ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí)30秒，然后東西黃燈5秒，南北保持紅燈5秒，緊接著東西紅燈，南北方向綠燈，倒計(jì)時(shí)25秒后，南北亮黃燈5秒，東西保持紅燈狀態(tài)5秒后，重新掃描。 ③ 當(dāng)CAR_NUMBERS小于15輛/分，執(zhí)行狀態(tài)Ⅲ：東西方向綠燈，南北方向紅燈，倒計(jì)時(shí)50秒，然后東西黃燈5秒，南北保持紅燈5秒，緊接著東西紅燈，南北綠燈，倒計(jì)時(shí)45秒后，南北亮黃燈5秒，東西保持紅燈5秒后，重新掃描[4]。（2）相關(guān)參數(shù)說(shuō)明交通量counts：是指在選定的時(shí)間段內(nèi)，通過(guò)道路某一地點(diǎn)、某一斷面或某一條車道的車輛實(shí)體數(shù)。交通量是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的交通量都是變化的，交通量隨時(shí)間和空間變化的現(xiàn)象，稱之為交通量的時(shí)空分布特性。通常取某一時(shí)間段內(nèi)的平均值作為該時(shí)間段內(nèi)的交通量。參考時(shí)間t：為了更準(zhǔn)確地表示某個(gè)路口的車流量，選擇一個(gè)適合的時(shí)間段作為參考值，即參考時(shí)間。車流量CAR_NUMBERS：指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一地點(diǎn)、某一斷面或某一條車道的車輛實(shí)體數(shù)。具體關(guān)系如下：CAR_NUMBERS = counts/t (輛/分)第3章 程序設(shè)計(jì) 軟件可靠性設(shè)計(jì)在單片機(jī)軟件程序的設(shè)計(jì)中，采用一些措施來(lái)提高單片機(jī)系統(tǒng)工作的可靠性。軟件抗干擾研究的內(nèi)容主要有：一、消除模擬輸入信號(hào)的嗓聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）；二、程序運(yùn)行混亂時(shí)使程序重入正軌的方法。這里針對(duì)后者提出幾種有效的軟件抗干擾方法。 　　（1）指令冗余技術(shù) 　　單片機(jī)CPU取指令過(guò)程是先取操作碼，再取操作數(shù)。當(dāng)PC受干擾出現(xiàn)錯(cuò)誤，程序便脫離正常軌道“亂飛”，當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時(shí)刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序?qū)⒊鲥e(cuò)。若“飛”到了三字節(jié)指令，出錯(cuò)機(jī)率更大。 　　在關(guān)鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫(xiě)稱為指令冗余。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個(gè)字節(jié)以上的NOP。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，程序自動(dòng)納入正軌。 　　此外，對(duì)系統(tǒng)流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入兩條NOP，也可將亂飛程序納入正軌，確保這些重要指令的執(zhí)行。 　?。?）軟件陷阱技術(shù) 　　當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)，冗余指令便無(wú)法起作用。通過(guò)設(shè)置軟件陷阱，攔截亂飛程序，將其引向指定位置，再進(jìn)行出錯(cuò)處理。軟件陷阱是指用來(lái)將捕獲的亂飛程序引向復(fù)位入口地址0000H的指令。 　　例如，對(duì)于8051單片機(jī)，通常在單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中非程序區(qū)填入以下指令作為軟件陷阱： 　　NOP 　　NOP 　　LJMP 0000H 　　在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。當(dāng)使用的中斷因干擾而開(kāi)放時(shí)，在對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序中設(shè)置軟件陷阱，能及時(shí)捕獲錯(cuò)誤的中斷。如某應(yīng)用系統(tǒng)雖未用到外部中斷1，外部中斷1的中斷服務(wù)程序可為如下形式： 　　NOP 　　NOP　　RETI 　　返回指令可用“RETI”，也可用“LJMP 0000H”。如果故障診斷程序與系統(tǒng)自恢復(fù)程序的設(shè)計(jì)可靠、完善，用“LJMP 0000H”作返回指令可直接進(jìn)入故障診斷程序，盡早地處理故障并恢復(fù)程序的運(yùn)行[11]?！　】紤]到程序存儲(chǔ)器的容量，軟件陷阱一般1K空間有23個(gè)就可以進(jìn)行有效攔截。 　?。?）軟件“看門(mén)狗”技術(shù) 　　若失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，通常采用“看門(mén)狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。通過(guò)不斷檢測(cè)程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時(shí)間超過(guò)最大循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，需進(jìn)行出錯(cuò)處理?！翱撮T(mén)狗”技術(shù)可由硬件實(shí)現(xiàn)，也可由軟件實(shí)現(xiàn)。 在工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時(shí)會(huì)破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。則系統(tǒng)無(wú)法定時(shí)“喂狗”，硬件“看門(mén)狗”電路失效。而軟件“看門(mén)狗”可有效地解決這類問(wèn)題[3]。 主程序流程圖 主程序流程圖 中斷程序流程圖 中斷程序流程圖 匯編程序設(shè)計(jì)程序清單：ORG 0000HLJMP 100HORG 000BHLJMP T0_INTERUPTORG 100HEAST_GREEN DATA 70HEAST_YELLOW DATA 71HEAST_RED DATA 72HCAR_NUMBERS DATA 73HMOV 73H,20 。車流量初值START: MOV DPTR,TAB MOV P3,00H MOV SP,60H MOV R3,250 。中斷延時(shí)15S MOV R4,00H 。 MOV TMOD,01010001B MOV TH0,15H MOV TL0,0A0H 。60MS初值 MOV TH1,00H MOV TL1,00H MOV IE,82H 。開(kāi)放T0中斷 SETB TR0 SETB TR1 SETB 。I/O口輸入數(shù)據(jù)前需將其先置1LOOP: CLR 。中斷檢驗(yàn)位清0 MOV A,CAR_NUMBERS CJNE A,25,LOOP1LOOP1: JNC STATE1