【文章內(nèi)容簡介】 時模式時，位 5 是第二個 10 小時位。 秒寄存器（ 81h、 80h）的位 7 定義為時鐘暫停標(biāo)志（ CH）。當(dāng)該位置為 1 時，時鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為 0 時，時鐘開始運行。 控制寄存器（ 8Fh、 8Eh）的位 7 是寫保護位（ WP），其它 7 位均置為 0。在任何的對時鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 位必須為 0。當(dāng) WP位為 1 時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。 二、 DS1302 有關(guān) RAM 的地址 DS1302 中附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 的地址如 圖 27 所示。 圖 27 DS1302 靜態(tài) RAM 地址 三、 DS1302 的工作模式寄存器 所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和 RAM 數(shù)據(jù)。突發(fā)模式寄存器如 圖 28 所示。 圖 28 突發(fā)模式寄存器 四、 此外， DS1302 還有充電寄存器等。 12 讀寫時序說明 DS1302 是 SPI 總線驅(qū)動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字 。DS1302 的控制字如 圖 29。 圖 29 DS1302 控制字（即地址及命令字節(jié)） 控制字的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0， 則不能把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中。 位 6：如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。 位 5 至位 1（ A4～ A0）：指示操作單元的地址 。 位 0（最低有效位）：如為 0，表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作。 控制字總是從最低位開始輸出 ， 在控制字指令輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0 位）開始。同樣，在緊跟 8 位的控制字指令后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時序如 圖 210。 圖 210 數(shù)據(jù)讀寫時序 具體操作見驅(qū)動程序。 13 DS1302 電路 連接 原理圖 電路原理圖如 圖 211 所示 ， DS1302 與單片機的連接也僅需要 3 條線： CE引腳、 SCLK 串行時鐘引腳、 I/O 串行數(shù)據(jù)引腳， Vcc2 為備用電源，外接 晶振，為芯片提供計時脈沖。 GND4X23X12V C C 21R S T5I / O6S C L K7V C C 18U6D S 13 0 2V C CY232 . 76 8 K H zC7CED I OS C L K 圖 211 DS1302 電路 連接 原理圖 A44E 霍爾傳感器的應(yīng)用 A44E 集成霍爾開關(guān) 是由霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、 OC門（集成電路開路輸出門）等五部分電路組成。 在輸入端輸入電壓 V1，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差 Vh 輸出，該 Vh 信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到 OC 門輸出。當(dāng)施加的磁場強度達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓，使三極管導(dǎo)通 ，此時 OC 門輸出端輸出低電壓，這種狀態(tài)通常稱為“開”。當(dāng)施加的磁場強度達到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使 OC 門輸出高電壓，這種狀態(tài)成為“關(guān)”。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。 A44E 集成霍爾開關(guān) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作波形圖如圖 212 所示。 圖 212 A44E 霍爾傳感器連接電路 14 第三章 整體電路的設(shè)計 模塊電路的設(shè)計 里程電路的設(shè)計 出租車中需要一個能準(zhǔn)確獲得車輪轉(zhuǎn)動即路程計量信號的裝置，以獲得標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號送入單片機的定時 /計數(shù)器 T0 即 腳，利用單片 機的 T1 計數(shù)功能完成一百次的計數(shù)后產(chǎn)生一中斷來完成路程的測量（設(shè)車輪周長為 1 米，則霍爾傳感器每產(chǎn)生 100 個脈沖便表示車已經(jīng)行程 ，根據(jù)實際情況在程序中進行設(shè)置 ） ．汽車聯(lián)軸器按圓周間隔嵌入磁鋼，用霍爾傳感器集成芯片 A44E 檢測并輸出脈沖，其工作原理 圖 如 圖 31 所示，霍爾傳感器集成芯片 A44E 有信號轉(zhuǎn)換、電壓放大、整形輸出等功能，為增加其抗干擾的能力，經(jīng)過 74LS14 對信號整形后再通過光耦送入單片機相應(yīng)引腳 ，如 圖 32 所示。如果想在此電路中為了防止司機作弊，可采用加密傳感器的方法，先對霍爾傳感器采集到計 數(shù)脈沖加密，使計數(shù)脈沖以密文方式傳輸，最后解密為明文脈沖，傳送到計價器計費。在密碼傳感器中，加密器向解碼器發(fā)送的是密碼，只有加密器和解碼器固有密碼相同時，解碼器才向計價器發(fā)送計數(shù)脈沖，計價器才計費，從而提高了計價器計費的可靠性，不法出租車司機也無法使車費增加，同時司機也不能私自更換計價器傳感器，實現(xiàn)了計價器有國家計量局統(tǒng)一安裝、維修和年檢的統(tǒng)一管理 。 圖 31 霍爾傳感器外部 實物 連接圖 1 2 3J2霍爾傳感器 A 4 4EU?T L 8 171 2U37 4L S 1 41 2U47 4L S 1 4116R 2A5 .1K116R 3A1 0K+ 5V + 5V+ 5V 圖 32 霍爾傳感器外部連接電路 15 脈沖整形 電路 信號預(yù)處理電路如 圖 33 所示。它由二級電路構(gòu)成，第一 級是由開關(guān)三極管組成的零偏置放大器，采用開關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng) ， 當(dāng)輸入信號為零或負電壓時，三極管截止，電路輸出高電平；而當(dāng)輸入信號為正電壓時，三極管導(dǎo)通，此時輸出電壓隨著輸入電壓的上升而下降，這使得速度里程表既可以測量任意方波信號的頻率，也可以測量正弦波信號的頻率。由于放大器的放大功能降低了對待測信號的幅度要求，因此，系統(tǒng)能對任意大于 的正弦波和脈沖信號進行測量。預(yù)處理電路的第二級采用帶施密特觸發(fā)器的反相器CT74LS14 來把放大器生成的單相脈沖轉(zhuǎn)換成與 CMOS 電平相兼容的方波信號同時將輸出信號加到 8155 的 TMPIN 口 ， 如圖 33 所示 。 圖 33 脈沖整形 電路 數(shù)碼管 顯示電路 一、 LED 的結(jié)構(gòu) 每只 LED 由 7 個發(fā)光二極管按 “ 日 ” 字形排列，所有發(fā)光二極管的陽極連在一起稱共陽極接法，陰極連在一起稱共陰極接法。一般共陰極可以不需要接電阻，但共陽極接法中發(fā)光二極管必須外接電阻。 圖 34 所示 ， ag 七段及十進制小數(shù)點 dp 均為發(fā)光二極管 。 圖 34 LED 的結(jié)構(gòu)與引腳 16 二 、 LED 的工作原理 若采 用 共陽極結(jié)構(gòu)，則它們的陽極為一公共點，接電源正極。八只發(fā)光二極管的陰極上 相獨立，如果共陰極結(jié)構(gòu)，那么陰極公共點接地，各陽極獨立，接高電平者發(fā)光，陽極接地者呈暗淡。此次設(shè)計采用共 陽 極。 如 圖 34（ b） 所示。 三 、 LED 顯示器接口 LED 顯示 器與單片機的接口一般有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。 LED 采用靜態(tài)顯示與單片機接口時，共陰極或共陽極點連接在一起接地或高電平。靜態(tài)顯示器接口電路，在位數(shù)較多時，電路比較復(fù)雜，需要的接口芯片較多，成本也較高。動態(tài) LED 顯示接口由于各個數(shù)碼管共用同一個段碼輸出口，分時輪流通電的，從而大大簡化了硬件線路，降低了成本。 此次設(shè)計采用動態(tài)顯示，目的 就是為了 節(jié)省硬件資源。 LED 顯示器中每個發(fā)光二極管要通過 5 毫安 20 毫安的電流才能達到正常亮度 。 P0 口的 8 條數(shù)據(jù)線 至 分別與 74HC573 的 1D8D 相接 ,74HC573 的1Q～ 8Q 分別與 LED 數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dP 字段相接， P1 口的 至 和 P2 口的 與 分別通過電阻 R1 至 R10 與 VT1 至 VT0 的基極相連接。這樣通過 PA 口送出顯示代碼，通過 P1口和 P2 口送出掃描選通代碼點亮LED7 至 LED10，就會將要顯示的費用在數(shù)碼管中顯示出來。從 PA 口輸出的代碼就是段 選碼，從 P1 和 P2 口輸出的就是位選碼 。 例 如，我們將數(shù)碼管的 a、 c、d、 f、 g 端接 低 電位，數(shù)碼管的 a、 c、 d、 f、 g 字段就會被點亮，數(shù)碼管即顯示出 “5” 字，在圖 1 中，數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dP 引腳分別與 PA 口的 至 PA7 相連接。 P1 口和 P2 口輸出的位選碼是 “ 000000 0010B” ，只有 呈現(xiàn)高電位， VT9 導(dǎo)通， LED9 位被選中因而具備發(fā)光的使能條件； PA 口的段選碼 “ 01001001B” ， PA0、 PA PA PA P0A6 呈現(xiàn) 低 電位，數(shù)碼管的 a、c、 d、 f、 g 字段被點亮 ， LED9 就顯示出 “5” 字，而 LED7,LED8 和 LED10則不會被點亮?？梢?，在利用 P1 口和 P2 口送出位選碼，使各位得到發(fā)光使能條件的同時，通過 PA 口分別送出不同的段選碼，就會在 LED1 至 LED10 中顯示出不同的數(shù)字來 。 LED 數(shù)碼管的外部連接電路如圖 35 所示。 17 com1com2com3com4A1HF2H 3HB4HEDDPC GD S 1com5com6com7com8A1HF2H 3HB4HEDDPC GD S 2123456789P R 1CR1R2R3R4R5R6R7R8D + 5 Vc o m 1c o m 2c o m 3c o m 4c o m 5c o m 6c o m 7c o m 8A B C D E F G DP A B C D E F G DP34U 6B 56U 6C 98U 6D12U 6A1312U 6F 12U 7A 34U 7B1110U 6ED1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8圖 3 .1 .3 （ 2 ）數(shù)碼管連接線路圖 圖 35 數(shù)碼管連接線路圖 時鐘電路 計價器在出租車空車行駛時需要顯示實時時鐘，所以本設(shè)計采用了美國DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片 DS1302，它采用 SPI三線接口與 CPU 進行同步通信；時鐘可提供秒、分、時 、日等，通過設(shè)置 DS1302的控制 /狀態(tài)寄存器選擇日歷，時鐘方式經(jīng)過初始校準(zhǔn)后即可工作使用；工作電壓寬達 — ，采用雙電源供電（主電源和備用電源），并設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力，在沒有主電源的情況下啟用備用電源能保存時間信息及數(shù)據(jù)。如 圖 36 所示。 G N D4X23X12V C C 21R S T5I / O6S C L K7V C C 18U6D S 1 3 0 2+ 5 VY?7 6 8 K H zB T ?B A T T E R YC70 .1 u FCED I OS C L K 圖 36 時鐘芯片接口電路 AT24C02 掉電存儲電路 掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當(dāng)前設(shè)定的單價信息。AT24C02 是采用兩線竄行的總線和單片機通訊，電壓最低可以達到 ，額定電流 為 1mA，靜態(tài)電流 10uA，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上，而且采用 8 腳的 DIP 封裝，使用方便。 其電路圖如 圖 37 所示。 18 MR1V C C2G N D3P F 14W D O8R S T7W D 16P F 05U5M A X 8 13+ 15 VR S TW D 1圖 3 .1 .5 ( 1 ) 掉電存儲電路原理圖 (吳世光 ) 圖 37 AT24C02 掉電存儲電路原理圖 圖中 R R10 是上拉電阻，其作用是減少 AT24C02 的靜態(tài)功耗，由于AT24C02 的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線 SCL（移位脈沖）和 SDA（數(shù)據(jù) /地址）與單片機傳送數(shù)據(jù)。 整體電路設(shè)計總框圖： 整體電路連接圖 詳見 附錄二。 AT89S51 單片機 啟動 /清楚開關(guān) 里程傳感器 AT24C02掉電存儲 鍵盤控制 鎖存器 金額顯示 里程顯示 19 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 模塊介紹 該計程計價系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為 主程序模塊、鍵盤服務(wù)程序模塊、定時中