【正文】 紅外傳感器采用E3FDS30C4型光電開關(guān)，該傳感器為漫反射式光電開關(guān)，漫反射式光電開關(guān)發(fā)出的光線需要經(jīng)檢測物表面才能反射回漫反射開關(guān)的接受器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率將決定接受器接收到光線的強度。當無檢測物體時，常開型的光電開關(guān)所接通的負載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時晶體管導通，負載得電工作。在該系統(tǒng)的設(shè)計中，傳感器單元的功能是檢測乘客經(jīng)過車門的動作信號，但是對乘客的具體上、下車的動作不能作出判斷，因而采用方向識別電路對傳感器的輸出信號進行區(qū)分、判斷就成為了一個必要的環(huán)節(jié)。上車方向車 門傳感器1傳感器2下車方向車廂內(nèi) 車廂外 檢測傳感器安放圖 R1 /Q1CLK1 Q1D1 S1D2 S2 Q2CLK2 /Q2 R2傳感器1傳感器2INT1INT074F0474F0474F0474F04+5V本系統(tǒng)對方向識別電路的設(shè)計采用了雙D觸發(fā)器，實現(xiàn)了對乘客方向的識別。由于雙D觸發(fā)器的置位端為低電平有效，將置位端接+5V電壓，從而對置位信號進行屏蔽。當時鐘信號CLK=0時，D觸發(fā)器的端和端保持邏輯狀態(tài)不變；當CLK=1時，即D觸發(fā)器時鐘信號的上升沿到達時，端和端的狀態(tài)要進行翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)變成相反的邏輯狀態(tài)。觸發(fā)器的復位端和置位端為低電平有效，在本設(shè)計中對觸發(fā)器的置位端接入+5V進行屏蔽。當有乘客上車時，乘客先經(jīng)過1號傳感器，此時傳感器1輸出信號為低電平，經(jīng)第一個74F04后變?yōu)楦唠娖剑珻LK1=0,CLK2=1；D1=0，D2=1；=0，=1,即的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。當乘客進入2號傳感器的檢測范圍時，傳感器2輸出信號為低電平，這樣CLK1=1，CLK2=0；D1=1，D2=1；R1=1，R2=0；和邏輯狀態(tài)要進行翻轉(zhuǎn)=0，的狀態(tài)仍保持不變。這樣就產(chǎn)生了一個可由單片機T0端識別的脈沖信號。同理，當乘客下車時也會產(chǎn)生一個相應(yīng)的脈沖信號接入T1端，在本設(shè)計中T1端是乘客下車動作信號的輸入端。單片機模塊在設(shè)計中，考慮到系統(tǒng)中的程序量和數(shù)據(jù)量較少，需要I/O口資源也相對較少，AT2MEL公司的AT89C51芯片的資源就能很好的滿足系統(tǒng)的需求，所以在系統(tǒng)設(shè)計中采用了MCS51系列單片機AT89C51芯片的最小系統(tǒng)來實現(xiàn)。另外，AT89C51還具有MCS51系類單片機的所有優(yōu)點。片內(nèi)的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器來編程。AT89C51 89C51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）： 準雙向通用I/O口；(7)PSEN：內(nèi)外程序存儲器選擇線；(8)XTAL1（19）和XTAL2（18）：外接石英晶體振蕩器；(9)RST（9）：復位信號輸入端，高電平有效；(10)ALE/PROG（30）：地址鎖存允許信號；(11)（31）：內(nèi)、外程序存儲器控制端；由于本系統(tǒng)需要用到單片機內(nèi)部的計數(shù)器，所以在這里有必要介紹定時/計數(shù)器的工作原理，定時/。其訪問地址依次為8AH8DH。這些寄存器是用于存放定時或計數(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。當定時/計數(shù)器用作計數(shù)器時，計數(shù)脈沖來自相應(yīng)的外部輸入引腳T0或T1。每個機器周期的S5P2期間，對外部輸入引腳進行采樣。由于確認一次負跳變要花兩個機器周期，即24個振蕩周期，因此外部輸入的計數(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數(shù)器T0、T1，并且是工作在工作方式2。工作方式2是自動恢復初值的8位計數(shù)器，可以將計數(shù)器的計數(shù)初值設(shè)為0FFFFH，當計數(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TLX計數(shù)溢出時，在置“ 1”溢出標志TFX的同時，還自動地將THX中的初值送至TLX，以便TLX從初值重新開始計數(shù)。由單片機硬件設(shè)計原理可知：第一，盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路；第二，留有余地。（1）晶振電路89C51單片機的時鐘可以兩種方式產(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。單片機內(nèi)部有一個用于構(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，但要形成時鐘，必須外接元件。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩頻率的高低，外接陶瓷諧振器時，CX1和CX2的典型值約為47pF。晶體的振蕩頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。 89C51片內(nèi)振蕩器電路圖 內(nèi)部時鐘方式電路圖（2）復位電路89C51的復位輸入引腳RST（即RESET）為89C51提供了初始化的手段。在89C51的時鐘電路工作后，只要在RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機內(nèi)部則初始復位。只有當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。,其復位可分為兩種方式，即上電復位和手動按鍵復位。當按鍵按下時，復位電路工作在按鍵復位方式，RST端電壓為： （）由于手動按鍵復位的按鍵時間，其電平一般都能使脈沖寬度維持10ms以上，所以對單片機的RST端能持續(xù)提供高電平以確保單片機可靠的復位。單片機復位后，P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。本設(shè)計以P0作為碼段輸出口，P2口的前兩位作為位選口，以動態(tài)方式實時顯示數(shù)據(jù)。LED顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長（約十萬小時）、響應(yīng)速度快，顏色豐富等特點，是智能儀器最常用的顯示器。LED顯示器的發(fā)光管分別為a、b、c、d、e、f、g、dp,通過八個發(fā)光段的不同組合，可以顯示0—9和A—F等16個字母數(shù)字，從而可以實現(xiàn)十六進制整數(shù)和小數(shù)的顯示。LED顯示器有共陽極和共陰極兩種。 結(jié)構(gòu)外形圖共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常叫做共陰極接地。通常將控制發(fā)光二極管發(fā)光的8位字節(jié)數(shù)據(jù)編碼稱為LED顯示的段選碼，要構(gòu)成多位LED顯示時，除需要段選線外，還需要位選線，以確定段選碼對應(yīng)的顯示位，位選線控制第幾個LED顯示，段選線則控制顯示字符。 VCC RST /EA ALE /PSEN XTAL2 XTAL1VSS5VAT89C51abcdefgdp74077407 LED顯示部分電路圖在多位LED顯示時，為了簡化電路，節(jié)省I/O口，降低成本，動態(tài)顯示方案具備一定的實用性，也是目前單片機數(shù)碼管顯示較為常用的一種顯示方法。通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對應(yīng)的地址，再選通某一個LED，逐步完成兩個LED的顯示。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有按鍵或鍵盤。矩陣式鍵盤適用按鍵比較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，它的特點是比較節(jié)省I/O端口；獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。鍵盤也有工作方式之分：分別為程序掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式。對于按鍵識別的指令，本設(shè)計選擇指令JB來檢測按鍵是否為高電平，若為高電平，則按鍵抬起，否則繼續(xù)執(zhí)行程序?？紤]到客車的實際要求，客車的實際裝載乘客的人數(shù)默認值設(shè)置為30人。無鍵按下時，有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，設(shè)置值加1，有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，確定設(shè)置人數(shù)。本課題采用蜂鳴器作為聲報警的發(fā)生元件，采用紅色發(fā)光二極管作為光報警的發(fā)生元件。、蜂鳴器不工作發(fā)光二極管不發(fā)光，即聲光報警取消。本課題中采用繼電器元件，通過繼電器的內(nèi)部開關(guān)在常閉觸點和常開觸點之間的切換來實現(xiàn)這一功能。發(fā)光二極管是用來識別繼電器是否動作的光指示信號，當繼電器內(nèi)部開關(guān)吸合至常閉觸點時紅色二極管不發(fā)光，表示客車的啟動裝置可以正常運行；當客車超載時由單片機控制繼電器動作，使內(nèi)部開關(guān)置于常開觸點，此時紅色發(fā)光二極管亮，紅色發(fā)光二極管點亮表示客車已被鎖定無法正常運行。軟件的設(shè)計應(yīng)遵循模塊化設(shè)計原則，在總體概況設(shè)計的基礎(chǔ)上進行具體的子程序設(shè)計，功能分解，模塊劃分，細化軟件層次，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)，以達到模塊功能的獨立性，執(zhí)行的高效性。在單片機系統(tǒng)程序的設(shè)計開發(fā)中，單片機是整個系統(tǒng)的核心部分，各個部分模塊化的程序就是整個系統(tǒng)的組成成份。在各個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，這樣就可以使整個程序可以在系統(tǒng)中更好的運行，使單片機工作效率大大的提高。首先是對系統(tǒng)的初始化，包括通過鍵盤手動設(shè)置乘客上限值，各個寄存器、計數(shù)器的工作方式等。下面就其主要部分進行分析。（2）按鍵處理子程序用來實現(xiàn)手動設(shè)置上限值。（4）報警子程序是將統(tǒng)計脈沖信號的數(shù)目與所設(shè)預置數(shù)進行比較，若大于預置數(shù)則進行報警，若小于或等于預置數(shù)則解除報警。在初始化結(jié)束以后，程序進入循環(huán)等待中斷的環(huán)節(jié)。當統(tǒng)計數(shù)值大于預置數(shù)值時，程序執(zhí)行報警和鎖定指令；當統(tǒng)計數(shù)值小于或等于預置數(shù)值，程序解除報警、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)場恢復開 始中斷返回 中斷程序流程圖本設(shè)計采用T0、T1計數(shù)器對外部脈沖進行計數(shù)。其計數(shù)初值均設(shè)為0FFFFH，當單片機外部輸入一個脈沖信號時，計數(shù)器計數(shù)溢出產(chǎn)生溢出中斷，計數(shù)器T0、T1的溢出中斷標志位TF0、TF1作為外部中斷請求的標志位被置1，CPU經(jīng)查詢后便暫時終止當前的工作，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警子程序，這樣就實現(xiàn)了實時顯示和實時監(jiān)控。 開 始按鍵電路在本設(shè)計采用獨立式接口電路，由于所用按鍵不多，不會占用大