【正文】 只要將 需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè) 單片機(jī) 的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅(qū)動(dòng)電路 來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的 驅(qū)動(dòng)方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。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)光二極管的陽極為高電平時(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。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。 LED 數(shù)碼管 特性 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 。輻射強(qiáng)度為最大值的 50% 的角度稱為半強(qiáng)度輻射角。紅外燈特別是遠(yuǎn)距離紅外燈，熱耗是設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意的問題。因此要求工作電壓準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。 紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度 μ W/m2 表示。光譜功率分布為中心波長 830 ～ 950nm ，半峰帶寬約 40nm 左右，它是窄帶分布，為普通 CCD 黑白攝像機(jī)可感受的范圍。 基于單片機(jī)的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) 20 圖 脈沖檢測電路設(shè)計(jì) LED 顯示電路設(shè)計(jì) 紅外 LED 發(fā)光二極管特性 由紅外發(fā)光二級(jí)管矩陣組成發(fā)光體。 基于霍爾器件的脈沖檢測電路設(shè)計(jì) 對(duì)車輪的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，公交車運(yùn)行時(shí)的速度變化很大 ，路況也很復(fù)雜，針對(duì)這些情況，利用了霍爾器件的檢測電路可以很好的克服這些缺陷。 霍爾器件的開關(guān)所需的電流大于 20mA，可在霍爾開關(guān)電路與被電路間接入電流放大器。 與發(fā)光二極管的接口為例，對(duì)負(fù)載電阻器的選擇作一估計(jì)。因此，必須外接一個(gè)電阻器（即負(fù)載電阻器）來限制流過管子的電流，使它不超過最大允許值（一般為 20mA），以免損壞輸出管。輸出管截止時(shí)，輸漏電流很小，一般只有幾 nA，可以忽略，輸出電壓和其電源電壓相近，但電源電壓最高不得超過輸出管的擊穿電壓（即規(guī)范表中規(guī)定的極限電壓）。 也可將工作磁體固定在霍爾器件背面（外殼上沒打標(biāo)志的一面），讓被檢的鐵磁物體（例如鋼齒輪）從它們近旁通過，檢測出物體上的特殊標(biāo)志（如齒、凸緣、缺口等），得出物體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。被傳感的運(yùn)動(dòng)信息加在翼片上。 工作磁體和霍爾器件間的運(yùn)動(dòng)方式有： (a)對(duì)移； (b)側(cè)移； (c)旋轉(zhuǎn)； (d)遮斷。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊中會(huì)給出。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng) 用中要考慮有效工作氣隙的長度。例如，用一個(gè) 54 （ mm3）的釹鐵硼 Ⅱ 號(hào)磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約 2300 高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場進(jìn)行檢測。 圖 三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器電路 7805 24 V +5 V uF uF RST PSEN ALE EA R4 10K C1/22uf +5v 基于單片機(jī)的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) 18 脈沖檢測 電路設(shè) 計(jì) 1. 霍爾器件 測量磁場 使用霍爾器件檢測磁場的方法極為簡單，將霍爾器件作成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對(duì)垂直于霍爾片的表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 它的內(nèi)部含有限流保護(hù)，過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路，基準(zhǔn)電壓源噪聲低 .溫度漂移小，工 作穩(wěn)定可靠。其中在電子制作中三端固定輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用較廣。 Z1 Vz R1 100K Sm R2 10K Ch 104 Q? 9013 R3 10KK VCC RST Z1 Vz R1 100k Sm C1 104 Q1 9013 D1 4148 R2 10K RST Ch 104 VCC 第三章 硬件部分 17 圖 復(fù)位電路 電壓變換電路設(shè)計(jì) 一般公交車使用 24V電壓 ,而 AT89C51的工作電壓為 5V,所以需要 將 24V的電壓轉(zhuǎn)換成 5V,這就需要利用電壓變 換電路來實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)轉(zhuǎn)化，現(xiàn)在普遍采用集成穩(wěn)壓器來得到 +5V 的穩(wěn)定電壓。如果在電容兩端并聯(lián)一個(gè)按鍵，就成了按鍵復(fù)位電路，只要按下這個(gè)按鍵，單片機(jī)就能復(fù)位而無需下電，這個(gè)就是兩者的區(qū)別。最簡單的上電復(fù)位電路是用一個(gè)電容與一個(gè)電阻串聯(lián)組成，電容接 VCC，電阻接地， RESET 腳接在它們中間，當(dāng)上電時(shí)，電容相當(dāng)于短路，此時(shí)電阻上的電壓等于 VCC，經(jīng)過一段時(shí)間后電阻電壓逐漸變小直至為 0，只要 RC 時(shí)間選擇合適，就可 以用來上電復(fù)位。當(dāng) VCC 低于 Vt(Vz+)時(shí)電路令系統(tǒng)復(fù)位。圖 是一個(gè)實(shí)例 當(dāng) VCC x (R1/(R1+R2) ) = 時(shí)， Q1 截止使系統(tǒng)復(fù)位。圖 3所示復(fù)位電路輸入輸出特性圖的下半部分是其特性，可與上半部比較 ， 增加放電回路的效果。左邊的電路為高電平復(fù)位有效 ， 右邊為低電平 Sm為手動(dòng)復(fù)位開關(guān) Ch可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾 。圖 RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，圖 為其輸入 輸出特性。 0 4 8 12 16 200 400 600 Rf /PD 內(nèi)部定時(shí) VCC GND XTAL1 C2 C1 石英晶體或陶瓷振蕩器 XTAL2 基于單片機(jī)的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) 14 圖 振蕩電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。 其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來確定 。 C0(并聯(lián)電容 )：最大 。 如圖 所示 圖 單片機(jī)外振蕩電路 振蕩電路的等效電路如圖 上部所示，在圖中給出了外接元件，即外接晶體電容 C1， C2，并組成并聯(lián)諧振電路，在電路中，對(duì)電容 C1和 C2 的值要求不是很嚴(yán)格，如果用高品質(zhì)的晶振， 則不管頻率為多少， C1， C2通常都選擇 30Pf。 如圖 基于單片機(jī)的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng) 12 圖 單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路 外部振蕩電路由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到 XTML1 端輸入，而 XTML2 端浮空。 振蕩電路設(shè)計(jì) 89 系列的振蕩電路可以有內(nèi)部振蕩和外部振蕩電路輛種方法來實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部振蕩電路由一個(gè)單級(jí)反相器組成， XTML1 為反相器的輸入， XTML2 為反相器的輸出。但 RAM,定時(shí)器 ,計(jì)數(shù)器 ,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外 ,AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯 ,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯 ,支持兩種軟件可選的掉電模式。 4．芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合 ,并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件 ,XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH編程期間 ,此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。注意加密方式 1 時(shí) ,/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)第三章 硬件部分 11 將不出 現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外 ,該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間 ,此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí) ,要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口 ,如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后 ,它們被內(nèi)部上拉為高電平 ,并用作輸入。 P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí) ,P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí) ,P2 口的管腳被外部拉低 ,將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí) ,P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口 ,P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0口 為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口 ,每腳可吸收 8TTL 門電流。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2．管腳說明 ： VCC：供電電壓?？删幊檀型ǖ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 128*8 位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 與 MCS51 兼容 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式第三章 硬件部分 9 控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造 ,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼 圖 51單片機(jī) 容。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。其實(shí)計(jì)數(shù)電路非常簡單，它僅僅利用到 89C51 的外部中斷 INT0，每當(dāng)此引腳有下跳沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器即加 1（系統(tǒng)中采用 16 位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值可達(dá)到 65535）。我們只要記錄下車輪的轉(zhuǎn) 數(shù)，然后用它乘以車輪周長就可以得到車輛行駛的里程數(shù)。我們在此采用的是動(dòng)態(tài)顯示方式，該方式較靜態(tài)顯示方式的明顯優(yōu)點(diǎn)即其占用的 I/O 口資源少，從而不必再對(duì) 89C51 進(jìn)行 I/O 口擴(kuò)展。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于 89C51 本身自帶的并行口有限，故 可以 在對(duì)并行口進(jìn) 行擴(kuò)展。系統(tǒng)將手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位結(jié)合在一起。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，外接 12MHZ 的晶振，晶振和電容（ 30P）組成并聯(lián)諧振蕩回路，從而使 89C51 內(nèi)部的電路產(chǎn)生自振蕩。為了避 免數(shù)據(jù)和地址的信號(hào)沖突，這時(shí)候就需要在 89C51 和 RAM 之間加上一鎖存器 ，從而使數(shù)據(jù)與地址分時(shí)輸出。 RAM：由于車輛在行駛過程中需要記錄大量的數(shù)據(jù)，比如車輛中途停車的時(shí)間、慢速行駛的時(shí)間、超速的時(shí)間等等，而 89C51 內(nèi)部只有 256B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，其中 128B 用戶可以使用，數(shù)據(jù)容量根本無法滿足系統(tǒng)的需要，故須外接 RAM。 （一）最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)由 89C5 RAM、鎖存器、時(shí)鐘電 路、復(fù)位電路五部分組成。 第三章 硬件部分 7 第三 章 硬件部分 主控電路設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)按功能模塊劃分，可分為 三 部分：最小系統(tǒng)、顯示部分電路、計(jì)數(shù)部分電路。由于車輛停車時(shí)間的長短和停車時(shí)的時(shí)間都被記錄下來，就可以杜絕一些公交車在站點(diǎn)延時(shí)拉客以及未到達(dá)站點(diǎn)就中途停車?yán)偷默F(xiàn)象。這樣，在車輛回到總站后，只要讀取系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，就可以知道車輛在運(yùn)行途中的?？空炯俺?、低速行駛情況。我們利用這一特點(diǎn)，首先把從始發(fā)站出發(fā)的公交車到達(dá)每一站、每一路口行駛的里程數(shù)（確切地說是一個(gè)范 圍，即經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，得到的到達(dá)某站或路口的數(shù)據(jù)范圍）記錄在系統(tǒng)中，公交車在實(shí)際運(yùn)行中，如果行駛的里程達(dá)到某某范圍（范圍的最低值），則自動(dòng)報(bào)站（包括提示是路口等等），此即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)報(bào)站功能。 公交車較一般車輛有個(gè)明顯的特點(diǎn)，就是它行駛的路線固定，從起點(diǎn)到終點(diǎn)中途經(jīng)過的站、路口也是固定的。以 AT89C51 為主控芯片，對(duì)外來脈沖計(jì)數(shù)，結(jié)合 數(shù)字顯示器輸出數(shù)字 。如果采用有線方式來傳輸數(shù)據(jù) ,不但鋪設(shè)線路的施工復(fù)雜、成本高 ,而且 ,如果日后公交線路需要變更 (如車站位置更改 ) ,改變鏈路會(huì)十分麻煩。 另外，現(xiàn)實(shí)生活中 ,如果調(diào)度室能夠掌握每輛公交車的到站情況 ,可以提高公交系統(tǒng)的工作效率。每個(gè)站牌上設(shè)一個(gè)發(fā)送裝置（主要是 TX100 芯片），每輛公交車上設(shè)一個(gè)接收裝置（主要是 RX100 芯片），發(fā)送裝置不斷發(fā)送信號(hào)，接收裝置即公交車在離站10 到 20 米的 時(shí)候接收到信號(hào)，然后就自動(dòng)語音報(bào)站，同時(shí)設(shè)有 LED 數(shù)碼管顯示和手動(dòng)報(bào)站裝置。 但是在改變線路或者增加站臺(tái)等情況時(shí)，修改程序比較復(fù)雜，尤其是遇到突發(fā)狀況時(shí)司機(jī)的任何解決突發(fā)狀況的方法都將使該系統(tǒng)不能正常運(yùn)作，目前該系統(tǒng)在實(shí)際