【正文】 12 圖 36晶振 電路電路圖 （三）復(fù)位電路 復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定 的自激振蕩器。單片機系統(tǒng)如 圖 31 所示： 圖 31單片機系統(tǒng)圖 （二）晶振電路 單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放 大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定非器 /計數(shù)器、串口、終端繼續(xù)工作。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 修 I/O 口 線，看門狗定非器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 為定非器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級 終端結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振顯非鐘電路。 （ 6）選用 DS1302 芯片 為計價器的時鐘部分。 （ 4）采用霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號累加計算出速度。 （ 2） 采用 74HC595 驅(qū)動 LCD液晶顯示作為顯示部分。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。在輸入端輸入電壓 VCC，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。 BOP與BRP之間的滯后使開關(guān)動作更為可靠。其中 BOP是工作點“開”的時候的磁感應(yīng)強度， BRP是釋放點“關(guān)”的時候的磁感應(yīng)強度。其工作電壓比較寬（ ～ 20V），可運行 在較大的溫度范圍內(nèi)（ 20℃～ 125℃） , 其輸出的信號符合 TTL（ TransistorTransistor Logic， 10 晶體管 晶體管邏輯 ）電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機的 IO 口上，而且其最高檢測頻率可達到 1MHZ。 圖 23里程檢測示意圖 U18霍爾傳感器 IC（ Integrated Circuit，集成電路 ）是一種利用霍爾效應(yīng)做成的半導(dǎo)體集成電路器件，它被設(shè)計在交變磁場中運行，特別是能在低電源電壓工作，長時間運行溫度范圍高達 125℃。 里程測量是通過將霍爾傳感器的集成電路安裝在車輪上方的鐵板上，將磁鐵安裝在車輪上，旋轉(zhuǎn)的車輪將磁鐵對準(zhǔn)集成電路時，霍爾 傳感器會輸出一個脈沖信號，送到單片機，經(jīng)過單片機的計算處理，將行駛的里程送到顯示單元并顯示出來。后者將霍爾片和它的信號處理電路集成在同一個芯片上?；魻柶骷且曰魻栃?yīng)為工作基礎(chǔ)的霍爾器件有很多優(yōu)點，結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高、耐震動、不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柶骷且环N磁傳感器。 寄存器選擇控制如表 21。 DB6（ 13腳）：高 4位三 態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位。 DB4（ 11腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位。 DB2（ 9腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位。 DB0（ 7腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）。 R/W（ 5腳）： R/W為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 VEE（ 3號引腳）：液晶顯示器對比度的調(diào)整端，在接正電源時的對比度最弱，接地時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度）。 LCD1602引腳介紹： VSS（ 1號引腳）：一般接地?；蛘邥簳r存儲從 DDRAM和 CGRAM讀出數(shù)據(jù)。一般采用 8位或 4位并行傳輸兩種方式在 LM016L與單片機MCU通訊之間， HD44780控制器是由兩個 8位的寄存器、指令寄存器（ IR）、數(shù)據(jù)寄存器（ DR）、忙標(biāo)志（ BF）、顯示數(shù) RAM（ DDRAM）、字符發(fā)生器 ROMA（ CGOROM）、字符發(fā)生器 RAM（ CGRAM）、地址計數(shù)器 RAM(AC)。 LCD1602液晶模塊是采用 HD44780控制器。顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。通過是否透光來控制亮和暗。它是一種采用液晶控制的透光度技術(shù)實現(xiàn)色彩顯示器。 （ 2） LCD1602液晶顯示 液晶是一種既具有液體的流動性又具有光學(xué)特性的有機化合物，它的透明程度和呈現(xiàn)的顏色受外加電場的影響，利用這特點便可做成字符顯示器。最高允許振蕩頻率為 8 12MHz。 7. 片內(nèi)的振蕩器與時鐘電路。 6. 五個中斷源中斷控制。并可以根據(jù)計數(shù)或定時結(jié)果實現(xiàn)控制。 5. 兩個定時器／計數(shù)器。 SST 公司推出 89 系列單片機分別有集成了 16K、 32K、 64K Flash 存儲器，可根據(jù)需要選用。但也有一些單片機內(nèi)部是不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM有 128B的空間，可以用來存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，比如運算的中間結(jié)果，最終的結(jié)果及欲顯示的數(shù)據(jù)等，但 SST89 系列的單片機最多可提供 1K 的 RAM空間。 STC89C52單片機的基本組成 框圖見圖 22。 AT89C52有 40個引腳， 4個 8位并行 I/O口， 1個全雙工異步串行口，同時內(nèi)含 5個中斷源， 2個優(yōu)先級， 2個 16位定時 /計數(shù)器。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以 51 為內(nèi)核的單片機，倒是 Intel 公司自己的單片機卻顯得遜色了。 經(jīng)過綜合比較分析我們選用方案二。 DS1302內(nèi)部有一個 31 8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 方案二： 一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。 PCF8563 的多種報警功能、定時器功能、時鐘輸出功能以及中斷輸出 功能能完成各種復(fù)雜的定時服務(wù)，甚至可為單片機提供看門狗功能。 （五）時鐘模塊 方案一： 采用時鐘芯片 PCF8563。 方案三：采用蜂鳴器，蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 （四）報警模塊 方案一：考慮到計價器的微型化、智能化 ,選用了集成度較高的 SYN6288 語音芯片 ,其最 大特點是通過異步串口（ UART）通信方式從單片機自動讀出顯示 的數(shù)據(jù)，其接口簡單，低功耗，音色清亮圓潤，極高的性價比。光電傳感器采用一體化結(jié)構(gòu)，利用黑線白線反射光的強弱進行判斷，靈敏度高，體積小，但是成本高 且比較麻煩 。 光電傳感器 將 上下沿較緩或奇變較大 的數(shù)字信號變?yōu)榉讲?形式以利數(shù)字信號接收電路識別 .比如一串高頻數(shù)字信號方波經(jīng)過一個并普通光耦后波形可能奇變的后級不能識別 ,所以還需 加一個 74HC14進行整形 。 方案二：采用光電傳感器產(chǎn)生脈沖通過 74HC14 非門電路發(fā)送給單片機。用它們可以檢測磁場及磁場的變化，可在與磁場有關(guān)的各種場合中使用。 6 （三）測速模塊 方案一：采用霍爾傳感器集成芯片 A44E。 省電，不產(chǎn)生高溫它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)燙，無輻射，畫面柔和不傷眼 。 方案二：采用 LCD液晶顯示。 在單片機的應(yīng)用中，數(shù)碼管顯示器常采用兩種顯示方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。各個廠商不斷的改進和完善顯示器的生產(chǎn)技術(shù)，以求其產(chǎn)品能夠適應(yīng)消費者日趨變化的消費心理和消費行為。 （二 ）顯示模塊 顯示器是人與機器溝通重要的界面。 但是，凌陽的 SPCE061A 單片機性價比較低，由于其占用的 CPU 較多而使得凌陽單片機同時處理其他任務(wù)的速度和能力降低。 SPCE061A 凌陽單片機具有強大的十六位微處理器， 32 個 I/O 口； 32K flash 存儲空間，具有掉電不丟失的優(yōu)點；口輸出 PWM 控制信號。它集 Flash 程序 存儲器，既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， 功能強大 ，低價 AT89S52 單片機可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 （ 6） 性價比高 單片機應(yīng)用廣泛， 生產(chǎn)批量大，產(chǎn)品供應(yīng)商的商業(yè)競爭使得單片機產(chǎn)品的性 能越來越強而價格低廉，有優(yōu)異的性能價格比。單片機具有靈活方便的外部擴展總線接口，使得當(dāng)片內(nèi)資源不夠使用時可以非常方便地進行片外擴展。 CPU 可以對 I/O 端口直接進行操作，可以進行位操作、分支轉(zhuǎn)移操作，還能方便地實現(xiàn)多機控制，使整個系統(tǒng)的控制效率大為提高，適用于專門的控制領(lǐng)域。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下 （ 3） 低功耗。 （ 2） 可靠性高，抗干擾性強。單片機、 CPU、存儲器、 I/O 接口等各種功能部件集成在一塊晶體芯片上，體積小，節(jié)省空間。 本系統(tǒng)采用單片機為控制核心， 單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系 統(tǒng)。所以應(yīng)用的關(guān)鍵是看能否夠用，是否有很好的性能價格比。 當(dāng)然，單片機無論在速度還是容量方面都小于其他兩種方案，但是在實際工作中并不是任何需要計算機的場合都要求計算機有很高的性能。其次，單片機的體積也遠小于其他兩種方案。單片機最明顯的優(yōu)點是價格便宜，從幾元人民幣到幾十元人民幣。下面對各個模塊的設(shè)計方案逐一進行論證分析。 （ 4）研究系統(tǒng)按鍵、顯示、報警等模塊電路的設(shè)計及其與單片機接口電路設(shè)計 （ 5）研究系統(tǒng)整體硬件電路及其程序設(shè)計 4 第二章 總體方案論證與 介紹 模塊分類 本系統(tǒng)以單片機為控制核心， 對系統(tǒng)進行初始化，主要完成對霍爾傳感器接收模塊、液晶顯示、時鐘模塊、按鍵模塊等功能的控制，起到總控和協(xié)調(diào)各模塊之間工作的作用， 單片機通過驅(qū)動蜂鳴器發(fā)響聲以報警。 （ 2）研究 LCD顯示屏顯示的工作原理。 主要工作 該系統(tǒng)由 AT89C52單片機控制實現(xiàn)的 ，通過按鍵可以設(shè)定起步公里數(shù)以及起步價錢，然后通過 LCD顯示屏顯示 實時的速度與金額 。 （ 5） 系統(tǒng)還帶有超速報警，門限速度可以進行 設(shè)置。 （ 3）用戶可以通過按鍵設(shè)置頭三公里的起步價，和三公里后每公里的價格，最終會在 顯示屏上顯示 。 總的來說能實現(xiàn)以下幾種功能： （ 1）鍵盤掃描，通過單片機檢測用戶按下的是哪個按鍵并執(zhí)行相應(yīng)的功能。一般計費標(biāo)準(zhǔn)中的起步價 ,每公里價格都是默認(rèn)地在程序中預(yù)先設(shè)定好并存儲到主控制器中 ,在啟動運行過程中 ,系統(tǒng)將車輪轉(zhuǎn)動的速度送入到主控制器中 ,主控制器的運算模塊根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為對應(yīng)時間的行程，再結(jié)合起步價及每公里價格就可以計算出目前的車費，而這些數(shù)據(jù)會由主控制器的顯示模塊送入到顯示屏上。該監(jiān)測系統(tǒng)能在汽車動態(tài)時判斷發(fā)動機能否正常啟動，發(fā)電機能否正常工作；在汽車靜態(tài)時能判斷蓄電池是否正常到達目的地。當(dāng)蓄電池里的電力接近下限時，會發(fā)出警報聲 提醒司機要對車子進行充電 。 當(dāng) 車子 速度達到或超過規(guī)定的上限時 ,會發(fā)出超速警告。當(dāng)車子到達某地需要在那里等候時 ,駕駛員只要按一下“計時”鍵，每等候一定時間，計費顯示就增加一個該收的等候費用。配合獨立鍵盤，液晶顯示屏 ,霍爾傳感器來完成電動車計價器的計費，記時功能，超速報警，以及能量下限報警。這樣 ,使該出租車計價器更具人性化 ,更能給人們的乘車帶來方便和舒適 ,不僅可以大大提高出租車行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量 ,提升城市形 象。當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要長時間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)時，選擇 SD卡作為存儲媒質(zhì)是開發(fā)者們一個很好的選擇。特別是近年來，隨著價格不斷下降且存儲容量不斷提高它的應(yīng)用范圍日益增廣。 (3)存儲功能 ,可存儲多項營運數(shù)據(jù)，便于查詢。 DSl2C887時鐘芯片克服了上述芯片的缺陷 ,芯片內(nèi)部自帶有鋰電池 ,其內(nèi)部時間信息能夠保持 10a之久。例如： 2 (1)LCD 顯示功能，液晶屏的使用讓計價器實現(xiàn)多屏顯示的功能，可同時顯示各項營運數(shù)據(jù)，使乘客一目了然； (2)時鐘功能 ,在非營運狀態(tài)下，日歷時鐘芯片的使用使計價器可以顯示永久時鐘； 在許多數(shù)據(jù) 采集環(huán)境中，都需要有實時時鐘功能，以便存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以按照采集時間進行查詢。隨著單片機性能不斷提高而價格卻不斷下降 ,單片機控制得到更廣泛的應(yīng)用 ,外圍芯片的不斷發(fā)展，使得計價器的功能更加強大 ,性能更加穩(wěn)定。 當(dāng)單片機出現(xiàn)并應(yīng)用于計價器后，現(xiàn)代出租車計 價器的模型也就基本具備了，它可以完成計程，計價，顯示等基本工作。 (2)增強掉電保護功能。 (1)增強抗干擾性。本次設(shè)計的目的在于設(shè)計出現(xiàn)在各大中城市都已普及的自動計價器，而部分小城市尚未普及，計價器的普及也是 毫無疑問的，所以未來計價器的市場還是十分有潛力的。隨著改革開放日益深入，國內(nèi)各機械廠家紛紛推出國產(chǎn)計價器。出租車計價器在最初使用時具備的主要功能是根據(jù)行駛里程計價，要求精度高，可靠性好。當(dāng)單片機出現(xiàn)并應(yīng)用于計價器后，它可以完成計程，計價，顯示等基本工作。大規(guī)模集成