【導(dǎo)讀】隨著公路運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，機(jī)動(dòng)車輛保有量劇增，這在給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)便。利、促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了一系列的負(fù)面影響。交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，漲，從而導(dǎo)致了人身安全、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染等一系列嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。隨著城市化進(jìn)程和汽車的普及，交通運(yùn)輸問(wèn)題日益嚴(yán)重。為了解決出現(xiàn)的各種問(wèn)題，籌措困難等實(shí)際問(wèn)題。向不同，所以各國(guó)進(jìn)行研究的方向也很不相同，其突出體現(xiàn)在ITS研究?jī)?nèi)容方面的不同。當(dāng)前國(guó)外對(duì)ITS的研究已經(jīng)比較深入并且已經(jīng)投入運(yùn)行，國(guó)內(nèi)方面起步較晚。輛進(jìn)行分流，降低發(fā)生交通事故的概率，保證行車安全，并使交通設(shè)施得到充分利用，總體而言，智能交通系統(tǒng)是以交通指揮中心為主體，包含多個(gè)子系統(tǒng)的綜合。量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，交通事故時(shí)有發(fā)生。日本等也相繼加入了這一行業(yè)。在美國(guó)、歐洲、日本等工業(yè)國(guó)家已經(jīng)建立了全國(guó)性的ITS發(fā)展。年，ISS研制了第一臺(tái)原型機(jī)，

　　

【正文】 點(diǎn)亮。共陰極數(shù)碼管的引腳圖如圖所示。 圖 13 共陰極數(shù)碼管引腳圖 由于 CD4511 的驅(qū)動(dòng)電流，共陰極數(shù)碼管共陰極不用外加三極管或者 74LS245 等裝置驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。 CD4511 是一組用來(lái)作為 BCD 共陰極 LED 七段顯示器譯碼的 器件 。CD4511 引腳圖如下： 河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 圖 14 CD4511 引腳圖 CD4511 各腳功能如下： LT ：做燈 泡測(cè)試 用，當(dāng) LT =0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出 ABCDEFG=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示 8，以便觀測(cè)七段顯示器是否正常。當(dāng) LT =1，則正常解碼 。 BI ：空白輸入控制，當(dāng) BI =0 (LT 為 1 時(shí) ) 則不論 DCBA 的 輸入為何，其輸出 ABCDEFG皆為 0，即七段顯示器完全不亮，此腳可供使用者控制僅對(duì)有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無(wú)意義的數(shù)據(jù)輸入時(shí)顯示出來(lái)造成字型的 紊亂 。 LE：數(shù)據(jù)栓鎖致能控制；在 CD4511 中，不但具譯碼功能，更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當(dāng) LE=0 時(shí) (LT =1 且 BI =1)， DCBA 數(shù)據(jù)會(huì)被送入 IC 的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當(dāng) LE=1 時(shí)，則 IC 中的暫存器會(huì)關(guān)閉，僅保存原來(lái)在 LE=0 時(shí)的 DCBA 數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說(shuō)當(dāng) LE=1 時(shí)，不論 DCBA 的輸入數(shù)據(jù)為何，皆不影響其輸出，其輸出 ABCDEFG仍保留原來(lái)在 LE 由 0 轉(zhuǎn)為 1。 CD4511 的真值表如表 7。 表 7 CD4511 的真值表 由真值表可以知道，當(dāng) LE=0 并且 BI = LT =1時(shí) CD4511 才能正確譯碼，所以工作時(shí)把 LE 接地， BI 和 LT 都接 +5V 電源。單片機(jī)的輸出端口 、 、 、 分別與 BCD 七段顯示譯碼器的輸入端 A、 B、 C、 D 相連接，由于采用動(dòng)態(tài)顯示，每個(gè)瞬間最大顯示值為十進(jìn)制 9，即二進(jìn)制的 1001，所以四位端口夠用。 每只數(shù)碼管由 7 條 LED 組成，故稱七段數(shù)碼管。使用時(shí)，接通相對(duì)應(yīng)的 數(shù)段，則可得到 0~9 一系列數(shù)字。 共陰極數(shù)碼管顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào)如表 8 所示。 河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 表 8 共陰極數(shù)碼管 顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào) 顯 示 數(shù) 字 a b c d e f g 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 0 0 1 4 0 1 1 0 0 1 1 5 1 0 1 1 0 1 1 6 0 0 1 1 1 1 1 7 1 1 1 0 0 0 0 8 1 1 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 0 1 1 共陰極 LED 數(shù)碼管顯示器的段碼表如圖表 9 所示。 表 9 共陰極 LED 數(shù)碼管顯示器的段碼表 顯示字符 共陰極段碼 顯示字符 共陰極段碼 顯示字符 共陰極段碼 0 3FH 7 07H E 79H 1 06H 8 7FH F 71H 2 5BH 9 6FH P 73H 3 4FH A 77H U 3EH 4 66H B 7CH R 31H 5 6DH C 39H Y 6EH 6 7DH D 5EH “滅” 00H 由表 8 共陰極數(shù)碼管顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制電平信號(hào)和表 9 共陰極 LED 數(shù)碼管顯示 器的段碼表可知道： 當(dāng) 、 、 、 輸出十進(jìn)制 0 即二進(jìn)制 0000 時(shí) , CD4511 輸入DCBA=0000,CD4511 輸出 ABCDEFG=1111110,即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=1111110,因?yàn)槭枪碴帢O數(shù)碼管 ,所以對(duì)應(yīng)的碼段 A、 B、 C、 D、 E、 F 點(diǎn)亮，顯示“ 0”；當(dāng) 、 、 輸出十進(jìn)制 1 即二進(jìn)制 0001 時(shí) , CD4511 輸入 DCBA=0001,CD4511 輸出 ABCDEFG=0110000,即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=0110000,因?yàn)槭?共陰極數(shù)碼管 ,所以對(duì)應(yīng)的碼段 B、 C 點(diǎn)亮，顯示“ 1” 。當(dāng) 、 、 、 輸出十進(jìn)制 2 即二進(jìn)制 0010 時(shí) ,CD4511 輸入 DCBA=0010,CD4511 輸出 ABCDEFG=1101101,即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=1101101,因?yàn)槭枪碴帢O數(shù)碼管 ,所以對(duì)應(yīng)的碼段 A、 B、 D、 F、 G 點(diǎn)亮，顯示“ 2”； 當(dāng) 、 、 、 輸出十進(jìn)制 3 即二進(jìn)制 0011 時(shí) , CD4511 輸入河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 DCBA=0011,CD4511 輸出 ABCDEFG=1111001,即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=1111001,因?yàn)槭枪碴帢O數(shù)碼管 ,所以對(duì)應(yīng)的碼段 A、 B、 C、 D、 G 點(diǎn)亮，顯示“ 3”；當(dāng) 、 、 輸出十進(jìn)制 4 即二進(jìn)制 0100 時(shí) , CD4511 輸入 DCBA=0100,CD4511 輸出ABCDEFG=0110011，即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=0110011,因?yàn)槭枪碴帢O數(shù)碼管 ,所以對(duì)應(yīng)的碼段 B、 C、 F、 G 點(diǎn)亮，顯示“ 4”；當(dāng) 、 、 、 輸出十進(jìn)制 5 即二進(jìn)制 0101 時(shí) , CD4511 輸入 DCBA=0100,CD4511 輸出 ABCDEFG=1011011，即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=1011011，數(shù)碼管顯示“ 5”；當(dāng) 、 、 、 輸出十進(jìn)制 6 即二進(jìn)制 0110 時(shí) , CD4511 輸入 DCBA=0110,CD4511 輸出 ABCDEFG=0011111，即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=0011111，數(shù)碼管顯示“ 6”；當(dāng) 、 、 、 輸出 十 進(jìn) 制 7 即 二 進(jìn) 制 0111 時(shí) , CD4511 輸入 DCBA=0111,CD4511 輸出ABCDEFG=1110000，即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=1110000，數(shù)碼管 顯示“ 7”； 當(dāng)、 、 、 輸出十進(jìn)制 8 即二進(jìn)制 1000 時(shí) , CD4511 輸入 DCBA=1000,CD4511輸出 ABCDEFG=1111111H，即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=1111111，數(shù)碼管顯示“ 8”； 當(dāng) 、 、 、 輸出十進(jìn)制 9 即二進(jìn)制 1001 時(shí) , CD4511 輸入 DCBA=1001，CD4511 輸出 ABCDEFG=1111011，即數(shù)碼管的輸入端 ABCDEFG=1111011，數(shù)碼管顯示“ 9”。 數(shù)碼管片選功能。當(dāng) =1,其與三極管的 基極連接 ,基極接高電平產(chǎn)生基極電流 ,基極電流經(jīng)過(guò)放大產(chǎn)生集電極電流和發(fā)射極電流 ,從而三極管導(dǎo)通，高位顯示數(shù)碼管的公共端與三極管集電極連接，當(dāng)有集電極電流時(shí)數(shù)碼管公共端竟三極管接地，數(shù)碼管能正常工作 ,即該數(shù)碼管被選中；相反，當(dāng) =0 時(shí)，與其相連接的三極管基極不能產(chǎn)生電流 ,也就不能產(chǎn)生集電極電流和發(fā)射極電流 ,三極管不能導(dǎo)通 ,數(shù)碼管不能正常接地 ,也就不能正常工作 ,即沒(méi)有選中該數(shù)碼管。 、 、 選通數(shù)碼管的原理同上。被選中的數(shù)碼管能夠顯示接收到的數(shù)據(jù)，沒(méi)有被選中的數(shù)碼管不能顯示接收到的數(shù)據(jù)。 按鍵電路設(shè)計(jì) : 按鍵電路電路圖如附圖 1 所示。 ～ 口通過(guò) 輸出的選通信號(hào)，選通74LS245 與各個(gè)按鍵相連，按鍵接地，且通過(guò)上拉電阻接 +5V 電源。 按鍵電路工作情況如下：當(dāng)不按下按鍵時(shí)， P0口通過(guò)電阻與 5V 電源相連；當(dāng)按下按鍵時(shí)， P0 口通過(guò)直接與地相連，所以按鍵按下時(shí)通過(guò)對(duì) P0 口的掃描可知哪個(gè)按鍵被按下，并通過(guò)內(nèi)部中斷實(shí)現(xiàn)工作者想要得到的具體數(shù)據(jù)的顯示。內(nèi)部沒(méi)有中斷產(chǎn)生， CPU河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 等待中斷產(chǎn)生。當(dāng)按下按鍵時(shí)， CPU 調(diào)用內(nèi)部中斷，即 P0 口接低電平，便產(chǎn)生內(nèi)部中斷， CPU 便開始處理中斷。 上拉 電阻的選?。?本設(shè)計(jì)采用 74LS245 與外部按鍵相連，并與單片機(jī)的 P0 口相連，由于 P0 口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻且需當(dāng)按鍵按下時(shí)能在 P0 口得到一個(gè)穩(wěn)定的低電平信號(hào)，所以在 74LS245 的 B 口接 10K 的上拉電阻。 傳感器及接口電路的設(shè)計(jì) 見附圖 2 線圈傳感器耦合電路及接口電路： 多匝數(shù)專用環(huán)形線圈線埋設(shè)于路面，它等效為一個(gè)感性器件，實(shí)際上它也是耦合振蕩電路的一部分，其振蕩信號(hào)通過(guò)整形電路及光耦隔離電路送入 AT89S52 的 、 、 端，進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)環(huán)形線圈時(shí)，由于其自身的 的鐵質(zhì)使得環(huán)形線圈的電感值減少，從而使耦合振蕩電路的振蕩頻率發(fā)生改變，這樣 AT89S52 就可以通過(guò)單位時(shí)間段的脈沖計(jì)數(shù)值來(lái)判斷有無(wú)機(jī)動(dòng)車通過(guò)相應(yīng)的環(huán)形線圈了。 線圈傳感器工作原理如下： 環(huán)形線圈的自感量為： l AnL xp20??? 式中 x? 是介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率， 0? 為常數(shù)， n 為線圈砸數(shù)， A 為線圈環(huán)繞面積。 設(shè)車輛等效電感 cL 和等效電阻 cR ，車輛靠近線圈時(shí)二者發(fā)生互感現(xiàn)象，線圈的等效電感為：? ?? ?222cccp LR LMLL ????? M 為互感系數(shù)， ? 為線圈供電電源頻率。河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 含有鐵的車輛通過(guò)線圈時(shí)，改變了線圈周圍的磁導(dǎo)率，使線圈的自感量增加，因此 L 增加；交變的電磁場(chǎng)使車體產(chǎn)生感應(yīng)電渦流，此渦流產(chǎn)生與原有磁場(chǎng)方向相反地磁場(chǎng)，又使 L 減少。線圈檢測(cè)器由環(huán)形線圈等效電感 L 和一定阻值的電容構(gòu)成 LC 振蕩電路，其振蕩頻率為 ： LCf ?2 1? 環(huán)形線圈頻率 20KHzf180KHz 時(shí)，渦流的去磁占主導(dǎo)地位， L 減少，從而振蕩電路頻率上升。無(wú)車通過(guò)或非機(jī)動(dòng)車通過(guò)時(shí)，電路的輸出頻率為固有頻率，計(jì)為 0f 。車輛靠近線圈時(shí)，電路輸出頻率發(fā)生變化，因而計(jì)算單位輸出脈沖數(shù)需要的時(shí)間，進(jìn)而求得輸出頻率 xf 。當(dāng)二者之差 ? ? ??? xff0 （閥值），計(jì)為有車經(jīng)過(guò)。 耦合振蕩電路附圖 2 所示，這是一個(gè)電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路，其振蕩頻率在 300KHz 左右 ,兩個(gè)反接的 穩(wěn)壓管使正弦振蕩信號(hào)被抑制在 5V 至 +5V 的范圍內(nèi)，耦合變壓器原副邊匝數(shù)比為 1： 1， P6KE12CA 是一個(gè)瞬間抑制二極管用于抑制由靜電等原因產(chǎn)生的瞬間高壓。正弦振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)比較器 LM339 整形后（其上升沿時(shí)間較長(zhǎng)）進(jìn)入光耦電路。另外，一路環(huán)形地埋線圈對(duì)應(yīng)一個(gè)檢測(cè)通道，在道路兩側(cè)共埋有 4 個(gè)線圈，故共有四路檢測(cè)通道，這里只畫出了其中一路。 接口電路由光偶芯片 TIL5214 形成并行的 TTL 電平輸入輸出。 紅外收發(fā)器電路及接口電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用遠(yuǎn)距離聚積式發(fā)射頭 TLN911 和接收頭 TLP911，安裝方 式如附圖 3 所示，其有效距離大于 10m，最大控制距離可達(dá) 13m。 圖中 a 為發(fā)射板電路。由時(shí)基 555 集成電路構(gòu)成頻率約 30KHz 的振蕩器。此信號(hào)經(jīng)晶體管 VT7 作電流放大后，驅(qū)動(dòng)發(fā)射頭內(nèi)的紅外發(fā)光二極管向外輻射30KHz的脈沖紅外線。 圖 b 為接受板電路。圖中的 CX20206 可用 KA218 DBL2020 代替。它與外圍元件組成處理電路。 CX20206 是一種紅外接收專用前置放大集成電路， 具有較高的靈敏度。當(dāng)接收頭 TLP911 收到發(fā)射頭 TLN911 輻射的脈沖紅外線時(shí)，便在 A 端產(chǎn)生相應(yīng)的電脈沖，經(jīng) VT9 放大后，經(jīng)電容器 C11 加到 CX20206 的①腳進(jìn)行放大、整形、帶通比較，由⑦腳輸出低電平， VT VT11 截止 ，光耦隔河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 離器 無(wú) 輸出。 執(zhí)行控制電路由 VT VT1 VD VD VD7及 光電耦合器 TIL5214等組成。 充放電路在 CX20206的 7端輸出一系列固定頻率的負(fù)脈沖信號(hào)，經(jīng)三極管倒相放大變成的脈沖信號(hào) 。 倘若從發(fā)射頭至接收頭的紅外線光束被行駛的車輛遮擋， VT11導(dǎo)通，通過(guò)光耦隔離器 TIL5214加到 AT89S52的 、 、 、 。 見附圖 4 本設(shè)計(jì)主 要用到 +5V 穩(wěn)壓電源，且要求當(dāng)市電停電后能夠用蓄電池供電，并有自動(dòng)充電和欠壓提示的功能。 如 附 圖 4 所示電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 的穩(wěn)壓電源。它由電源變壓器 T3，其將交流 220V 變換成直流 9V， 通過(guò) 橋式整流電路 VD13～ VD16，濾波電容 C C31，防止自激 的 電容 C2 C22 和一只固定式三端穩(wěn)壓器 (7806)極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的 。由于要求電源為能夠自動(dòng)充電的穩(wěn)壓電源，所以采用 固定式三端穩(wěn)壓器 (7806)，先產(chǎn)生 +6V 直流穩(wěn)壓電源，然后通過(guò)二極管與充電回路相連。 220V 交流市電通過(guò)電源變壓器 變換成交流低壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路VD13～ VD16 和濾波電容 C30 的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7806 的Vin 和 GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓 (該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化 )。此直流電壓經(jīng)過(guò) LM7806的穩(wěn)壓和 C31的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器 7806 是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便等特點(diǎn)，成為目前 穩(wěn)