【正文】 1A—6A 輸入端1Y—6Y 輸出端 雙列直插封裝工作原理：集成運(yùn)放有同相輸入端和反相輸入端，同向和反向是指運(yùn)放輸入電壓和輸出電壓的相位關(guān)系。電路通過電阻Rf引入負(fù)反饋。單片機(jī)模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)上、下車人數(shù)的加、減計(jì)數(shù)。我們選用ATMEL公司89系類的標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)AT89C51,AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè)4K字節(jié)的FLASH可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(EPROM),它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器(NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS51兼容。128*8位內(nèi)部RAM，32位雙向輸入輸出線，兩個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)時(shí)器，5個(gè)中斷源，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等。因此AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，它可方便地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。 AT89C51芯片引腳圖下面介紹89C51的主要引腳功能如下：(1)VCC（40）：電源+5V；(2)VSS（20）：接地；(3)P0口（3239）：雙向I/O口，既可作低8位地址和8位數(shù)據(jù)總線使用，也可作普通I/O口；(4)P3口（1017）：多用途端口，既可作普通I/O口，也可按每位定義的第二功能操作；(5)P2口（2128）：既可作高8位地址總線，也可作普通I/O口；(6)P1口（18）： 準(zhǔn)雙向通用I/O口；(7)PSEN：內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇線；(8)XTAL1（19）和XTAL2（18）：外接石英晶體振蕩器；(9)RST（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效；(10)ALE/PROG（30）：地址鎖存允許信號(hào)；(11)（31）：內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器控制端；由于本系統(tǒng)需要用到單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，所以在這里有必要介紹定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。其訪問地址依次為8AH8DH。這些寄存器是用于存放定時(shí)或計(jì)數(shù)初值的。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器用作計(jì)數(shù)器時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來自相應(yīng)的外部輸入引腳T0或T1。每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，對(duì)外部輸入引腳進(jìn)行采樣。由于確認(rèn)一次負(fù)跳變要花兩個(gè)機(jī)器周期，即24個(gè)振蕩周期，因此外部輸入的計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為系統(tǒng)振蕩器頻率的1/24。由于本課題所利用的是計(jì)數(shù)器T0、T1，并且是工作在工作方式2。工作方式2是自動(dòng)恢復(fù)初值的8位計(jì)數(shù)器，可以將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值設(shè)為0FFFFH，當(dāng)計(jì)數(shù)器加1產(chǎn)生溢出中斷后執(zhí)行中斷子程序，TLX作為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TLX計(jì)數(shù)溢出時(shí)，在置“ 1”溢出標(biāo)志TFX的同時(shí)，還自動(dòng)地將THX中的初值送至TLX，以便TLX從初值重新開始計(jì)數(shù)。由單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)原理可知：第一，盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)化電路；第二，留有余地。⑴ 晶振電路89C51單片機(jī)的時(shí)鐘可以兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外接元件。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩頻率的高低，外接陶瓷諧振器時(shí)，CX1和CX2的典型值約為47pF。晶體的振蕩頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 89C51片內(nèi)振蕩器電路圖 內(nèi)部時(shí)鐘方式電路圖⑵復(fù)位電路89C51的復(fù)位輸入引腳RST（即RESET）為89C51提供了初始化的手段。在89C51的時(shí)鐘電路工作后，只要在RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只有當(dāng)RST由高電平變成低電平以后，89C51才從0000H地址開始執(zhí)行程序。GND89C51RSTCR1R2VCC 單片機(jī)復(fù)位電路圖當(dāng)89C51的RST引腳為高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。在接通電源時(shí)，系統(tǒng)的復(fù)位為上電復(fù)位方式，復(fù)位電路是電容C和電阻組成的微分電路，此時(shí)電容C相當(dāng)于被瞬間短路，RST端輸入為高電平，持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間，而微分電路的時(shí)間常數(shù)τ=C，選擇=1K，C=22μF可以滿足RST引腳持續(xù)出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的正脈沖的需要。本課題中為單片機(jī)提供的復(fù)位高電平約為+，經(jīng)設(shè)計(jì)=200，=1K，C=22μF。顯示電路主要由7407 集電極開路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器和兩位共陰極LED構(gòu)成，其中7407主要增加驅(qū)動(dòng)LED的能力，顯示由兩個(gè)共陰極數(shù)碼管來完成。 7407集電極開路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器六高壓輸出反相緩沖器/驅(qū)動(dòng)器（OC，30V）簡(jiǎn)要說明：54/7406為集電極開路輸出的六組反相驅(qū)動(dòng)器，其主要電特性的典型值如下 7406電特性低電平到高延時(shí)高到底延時(shí)Pd6ns20ns125mW1A—6A 輸入端1Y—6Y 輸出端 雙列直插封裝極限值: 電源電壓：7V； 輸入電壓：； 輸出截止態(tài)電壓：30V； 工作環(huán)境溫度：⑴5407……55～125℃；⑵7407……0～70℃；⑶存儲(chǔ)溫度……65～150℃功能表：Y=A 7406功能表InputOutputAYLLHH工作原理：集成運(yùn)放有同相輸入端和反相輸入端，同向和反向是指運(yùn)放輸入電壓和輸出電壓的相位關(guān)系。電路通過電阻Rf引入負(fù)反饋。 7406驅(qū)動(dòng)芯片LED即發(fā)光二極管，它是由某些特殊的半導(dǎo)體材料制作成的PN結(jié)，由于參雜濃度很高，當(dāng)正向偏置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的電子—空穴，把多余的能釋放變?yōu)楣饽?。發(fā)光工作電流在5mA 20mA,發(fā)光強(qiáng)度基本上與正向電流成正比，故電路須串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?。控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。LED顯示器有單個(gè)、七段、八段和點(diǎn)陣式等幾種類型，本次設(shè)計(jì)采用八段式共陰極LED，它的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 本課題所設(shè)計(jì)的顯示部分電路圖如圖所示。本設(shè)計(jì)采用一個(gè)兩位LED動(dòng)態(tài)顯示，在位選線和段選線的共同作用下，可以使各個(gè)顯示器顯示各自的字符，當(dāng)然這些字符不是同時(shí)顯示的，但由于人眼存在視覺暫留，加上發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，由于掃描的速度足夠快，每位顯示的間隔時(shí)間足夠短，就可以給人同時(shí)顯示的感覺，而不會(huì)有閃爍感，猶如同時(shí)顯示一樣。鍵盤也是微型機(jī)算機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)對(duì)話輸入設(shè)備。常用的鍵盤接口分為獨(dú)立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。因此，通過檢測(cè)輸入線上的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)鍵被按下了。本設(shè)計(jì)鍵盤電路如所示：5V10KAT89C51人數(shù)加S1人數(shù)減確定人數(shù)S2S310K10K 鍵盤電路原理圖在本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，從按鍵被識(shí)別按下之后，通過延時(shí)避開干擾信號(hào)，由于系統(tǒng)要求按鍵每按下一次，命令被執(zhí)行一次，直到下一次再按下的時(shí)候，再執(zhí)行一次命令，從而按鍵被識(shí)別出來之后，我們就可以執(zhí)行這次的命令，所以要有一個(gè)等待按鍵釋放的過程，而這個(gè)釋放的過程，就是使其恢復(fù)為高電平的狀態(tài)。采用指令JNB來檢測(cè)按鍵是否為低電平，若為低電平，則執(zhí)行相應(yīng)程序。所以本設(shè)計(jì)采用比較簡(jiǎn)單的獨(dú)立式按鍵接口電路，用兩個(gè)按鍵設(shè)置上限值，一個(gè)為人數(shù)加設(shè)置，一個(gè)為人數(shù)減設(shè)置，按鍵線路如圖所示。當(dāng)客車內(nèi)乘客人數(shù)超過預(yù)置數(shù)值時(shí)，超載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警。其具體的電路圖如圖所示。、蜂鳴器不工作發(fā)光二極管不發(fā)光，即聲光報(bào)警取消。本課題中采用繼電器元件，通過繼電器的內(nèi)部開關(guān)在常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)之間的切換來實(shí)現(xiàn)這一功能。+5V 繼電器電路圖本系統(tǒng)所采用的繼電器為五腳，工作電壓為+5V直流電壓，繼電器常開觸點(diǎn)的輸出端接紅色發(fā)光二極管。電池放電時(shí)內(nèi)阻穩(wěn)定的增大，電壓則穩(wěn)定的減小， 而且接上大功率的負(fù)載時(shí)電壓會(huì)瞬時(shí)降低， 不能用于提供固定的電壓，對(duì)于各種IC芯片需要的穩(wěn)定電壓， 需要專門的穩(wěn)壓器件，或者穩(wěn)壓電路， 基本的穩(wěn)壓器有兩種：線性（LDO）和開關(guān)（DCDC）， 其中前者只能降壓使用，而前者還可以升壓使用而且效率很高。 78L05（電流較?。鹤畲筝敵鲭娏?00mA，內(nèi)部過熱保護(hù)，典型輸入電壓7～20V， ～，靜態(tài)電流典型值3mA。 選用7805，一方面簡(jiǎn)單；另一方面比較常用且比較便宜。我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的一類串聯(lián)集成穩(wěn)壓器。對(duì)于濾波電容的選擇，需要注意整流管的壓降。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動(dòng)電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。C3C2C1三端集成穩(wěn)壓器LM7805正常工作時(shí)，輸入、輸出電壓差2～3V。C2為輸出穩(wěn)定電容，其作用是改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，C2一般為1μF。二極管IN4007用來卸掉C2上的儲(chǔ)存電能，防止反向擊穿LM7805。此電源的缺點(diǎn) （1）此電源是線性穩(wěn)壓電路，所有有其特有的內(nèi)部功率損耗大，全部壓降均轉(zhuǎn)換為熱量損失了。 此源的優(yōu)點(diǎn)（1）電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定，調(diào)試方便(幾乎不用調(diào)試)。（3）電路中幾乎沒有產(chǎn)生高頻或者低頻輻射信號(hào)的元件，工作頻率低，易于控制。軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，在總體概況設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的子程序設(shè)計(jì)，功能分解，模塊劃分，細(xì)化軟件層次，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)，以達(dá)到模塊功能的獨(dú)立性，執(zhí)行的高效性。在單片機(jī)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)開發(fā)中，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，各個(gè)部分模塊化的程序就是整個(gè)系統(tǒng)的組成成份。在各個(gè)模塊化的程序中盡量用最少的語句做最多的事情，不讓語句出現(xiàn)歧義，這樣就可以使整個(gè)程序可以在系統(tǒng)中更好的運(yùn)行，使單片機(jī)工作效率大大的提高。首先是對(duì)系統(tǒng)的初始化，包括通過鍵盤手動(dòng)設(shè)置乘客上限值，各個(gè)寄存器、計(jì)數(shù)器的工作方式等。下面就其主要部分進(jìn)行分析。⑵ 按鍵處理子程序用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)設(shè)置上限值。⑷ 報(bào)警子程序是將統(tǒng)計(jì)脈沖信號(hào)的數(shù)目與所設(shè)預(yù)置數(shù)進(jìn)行比較，若大于預(yù)置數(shù)則進(jìn)行報(bào)警，若小于或等于預(yù)置數(shù)則解除報(bào)警。在初始化結(jié)束以后，程序進(jìn)入循環(huán)等待中斷的環(huán)節(jié)。當(dāng)統(tǒng)計(jì)數(shù)值大于預(yù)置數(shù)值時(shí)，程序執(zhí)行報(bào)警和鎖定指令；當(dāng)統(tǒng)計(jì)數(shù)值小于或等于預(yù)置數(shù)值，程序解除報(bào)警、鎖定指令。EA=0累加器A、寄存器內(nèi)容入棧開中斷中斷處理R1+1或R11現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)開 始中斷返回 中斷程序流程圖本設(shè)計(jì)采用T0、T1計(jì)數(shù)器對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。其計(jì)數(shù)初值均設(shè)為0FFFFH，當(dāng)單片機(jī)外部輸入一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出產(chǎn)生溢出中斷，計(jì)數(shù)器T0、T1的溢出中斷標(biāo)志位TF0、TF1作為外部中斷請(qǐng)求的標(biāo)志位被置1，CPU經(jīng)查詢后便暫時(shí)終止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。在每次溢出中斷子程序中都調(diào)用了顯示子程序和報(bào)警子程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示和實(shí)時(shí)監(jiān)控。按鍵電路在本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式接口電路，由于所用按鍵不多，不會(huì)占用大量I/O口線，所以采用設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的獨(dú)立式按鍵。為了確保CPU對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響，本設(shè)計(jì)采用軟件延時(shí)的方法來消除按鍵的抖動(dòng)。該模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)客車是否超載的判斷，若檢測(cè)值大于設(shè)置的上限值時(shí)