【正文】 本穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機(jī)電路的電源。 220V 交流市電通過電源變壓器 變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路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 )。它由電源變壓器 T3，其將交流 220V 變換成直流 9V， 通過 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 。 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。 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) 。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 輸出。它與外圍元件組成處理電路。 圖 b 為接受板電路。由時(shí)基 555 集成電路構(gòu)成頻率約 30KHz 的振蕩器。 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。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。 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。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 。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。 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。當(dāng)機(jī)動(dòng)車經(jīng)過環(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 就可以通過單位時(shí)間段的脈沖計(jì)數(shù)值來判斷有無機(jī)動(dòng)車通過相應(yīng)的環(huán)形線圈了。 上拉 電阻的選取： 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。內(nèi)部沒有中斷產(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。 ～ 口通過 輸出的選通信號(hào)，選通74LS245 與各個(gè)按鍵相連，按鍵接地，且通過上拉電阻接 +5V 電源。被選中的數(shù)碼管能夠顯示接收到的數(shù)據(jù)，沒有被選中的數(shù)碼管不能顯示接收到的數(shù)據(jù)。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 ,即沒有選中該數(shù)碼管。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”。 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。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。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。 CD4511 的真值表如表 7。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，僅保存原來在 LE=0 時(shí)的 DCBA 數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。 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，避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時(shí)顯示出來造成字型的 紊亂 。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。 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。當(dāng)一個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，二極管通電點(diǎn)亮，對(duì)應(yīng)的碼段亮；當(dāng)一個(gè)二極管的陽極接低電平時(shí)二極管不能導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的碼段不能點(diǎn)亮。其電路連接如附圖 1 所示。 單片機(jī)利用 、 、 、 口輸出數(shù)據(jù)，通過 CD4511 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管， 從而達(dá)到了動(dòng)態(tài)顯示的效果。 CD4511 能提供較大的 驅(qū)動(dòng) 電流 ， 可直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器。 顯示、按鍵電路的設(shè)計(jì) 河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 見附圖 1 顯示電路設(shè)計(jì)： 顯示電路主要是為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)采集到的通過道路的各種類型的車輛數(shù)，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、人力車數(shù)量的顯示。有兩種電壓規(guī)格的芯片，一種是 ～ ，另一種是 ～ 。用于電源檢測(cè)和看門狗超時(shí)輸出。 RESET：復(fù)位輸出端。當(dāng) WP 為低 電平時(shí)，對(duì)芯片的寫操作被禁止，其他功能仍正常。 CS 的電平變化將復(fù)位看門狗定時(shí)器。 CS ：芯片選擇輸入端。 SCK：串行時(shí)鐘輸入端。 SI：串行數(shù)據(jù)輸入端。 引腳排列及定義 X25045 的引腳圖如下： 圖 12 X 25045 引腳圖 各引腳定義如下： SO：串行數(shù)據(jù)輸出端。 ⑤數(shù)據(jù)塊鎖定（ block lock），保護(hù) EEPROM 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。 ③數(shù)據(jù)傳送速率快，時(shí)鐘頻率可達(dá) 1MHz。 X25045 的主要特點(diǎn)： 河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 ①工作電源電壓范圍寬，為 ～ 。掉電時(shí)，電源電壓低于 時(shí)， RESET 立刻變?yōu)楦唠娖?，并一直保持到電源恢?fù)穩(wěn)定為止。 CS 的下降沿復(fù)位看門狗定時(shí)器。通過編程可選擇 3 種定時(shí)時(shí)間。 X25045 X25045 是串行 EEPROM，它將看門狗定時(shí)器、工作電壓監(jiān)控和 EEPROM 3 種功能集合在一個(gè)封裝內(nèi)；采用 SPI 串行外設(shè)接口方式，降低了系統(tǒng)的成本和對(duì)電路板空間的要求，提高了系統(tǒng)的可靠性；適合需要現(xiàn)場(chǎng)修改數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于儀器儀表和工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域。上電復(fù)位電路時(shí)通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電源接通時(shí)只要 VCC的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)時(shí)鐘頻率為 12MHz時(shí)， C1 取 10μ F，R1 取 10K。 復(fù)位電路 外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。晶振的振蕩頻率的范圍通常在 ～ 12MHz之間。 時(shí)鐘電路 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘。本設(shè)計(jì)采用的硅管，如圖所示。 河北工程大學(xué)信電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 IN4148 （ 1） IN4148參數(shù)計(jì)算 ① 反向電壓 Vr=75V ② 高峰反向電壓 Vrm=100V ③ 峰值電流 Ifrm=300ma ④ 正向電流 If=100ma （ 2） IN4148的工作原理 ① 起到一個(gè)普通二極管的單向?qū)ㄗ饔? ② 降壓，降幅在 ③ 是在直流中最常用的元器件 三極管（ C9014） 三極管又稱為晶體管，它的種類很多。 TLP521－ 2提供了兩個(gè)孤立的 光耦 8引腳塑料 封裝， TLP521－ 4提供了 4個(gè)孤立的光耦中 16引腳塑料 DIP封裝 。 圖 11 CX20206 內(nèi)部原理圖 執(zhí)行 控制 電路 TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機(jī)，可控硅系統(tǒng)設(shè)備，測(cè)量?jī)x器，影印機(jī)，自動(dòng)售票，家用電器，如風(fēng)扇，加熱器等 電路之間的信號(hào)傳輸，使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設(shè)計(jì)。經(jīng) CX20206后的脈沖信號(hào)由 7腳輸出。但取值過大時(shí)將造成頻率響應(yīng)變差， 電容 為 1uF。 前置電路將接到的信號(hào)送到 CX20206的 1腳， CX20206的總放大增益 80dB，其 7腳輸出的控制脈沖序列信號(hào)幅度在 ～ 5V范圍內(nèi)。 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， VT12截止，通過光耦隔離器 TIL5214加到 AT89S51的 、 、 、 。 執(zhí)行控制電路由 VT VT1 VT1 VD VD VD7及 光電耦合器 TIL5214等組成。 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。 工作原理 圖中的 CX20206可用 KA218 DBL2020代替。 由于電磁波的傳播距離是由發(fā)射出的電磁波的波峰決定的，根據(jù)等面積法（即發(fā)射出的電磁波的能量相同）可知，傳播周期相同的電磁波，波峰大的電磁波傳播的距離遠(yuǎn)，所以在設(shè)計(jì)中使充電回路的電阻 R35小于放電回路的電阻 R34，以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射頭發(fā)射出的紅外波的峰值盡量高 ,即充電時(shí)間 7356 3 CR ???? 放電時(shí) 間7346 3 CR ???? 。 設(shè)計(jì)中 555定時(shí)器工作過程： 當(dāng)紅外電路上電，電源通過 R3 VD4向 C7充電，此時(shí)由于 C7上的電壓還為 0，所以555定時(shí)器的 TH、 TR端的 觸發(fā) 電壓