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1、摘要随着多媒体技术和网络通信技术的发展，许多旧的生产生活方式逐渐被新科技所取代，在公交车报站方面，也由传统的人工报站逐渐改变为由微电脑控制的语音文字报站系统。本文介绍了一种新型的公交车报站系统的设计原理，本设计解决如何方便准确地指示乘客到站的问题，另外，该系统还可以为乘客提供各种各样的提示或警示服务，使得乘客能愉快安全的上下车。这在相当程度上免除了乘务人员沿途报站的麻烦，给许多不熟悉公交线路的乘客带来了方便。语音报站器的广泛使用给多数人的生活带来了极大的便利，但也有不周到的地方，比如说它没有考虑到少数听力不好的老年人或者残疾人，他们不能正确分辨正在报的是哪一站，所以也会坐过站。本文针对这一问题
2、，在原有的语音报站基础上附加了可以用肉眼看到的数字显示器和红外二极管发光灯，数字显示器可以直观的显示出已经经过的车站数，乘客可以根据显示器上的数字来确定目的地是否到达，并且在即将到达下一站的时候放置在车上的二极管会连续闪动来提醒准备下车的乘客收拾行李物品准备下车。关键词： 单片机 自动报站 LED 数码管ABSTRACTNowadays,with development of multimedia and communication technology,many old production and life style have being take place by new techno
3、logy， In the field of bus-stop-reporting, the methd is changing from artificial report to voice report, which controlled by microcomputer. This article nitroduces a new method to design the bus-stop-reporting systwm.This design will overcome the problem that indicate stop quickly and exactly. Beside
4、s, it can also provide services to passenger.It greatly avoids driver to call attention to passenges and takes convenient topassenges. Bus-stop-reporting systwm large uses takes large convenient for most people, but it also have many shortcoming, for exzample,it die not consider a few people whoes e
5、ar are not good or deformity. They are not distinguish where they have arrived, so they also would take to the next place. This system are based on voice chip and digital monitor and a diode, digital monitor can show peole numerals that it have passed. Passenges can through numerals know if he or sh
6、e has got arrive. Besides, if bus will arrive immediately, a diode will call attention to passenges to pack luggages and intend to get out. Keywords: single chip computer bus-stop announcer LED digital information display目录第一章 绪论11.1 公交车辆自动报站系统概述11.2 公交车辆自动报站系统的研究成果1第二章 工作原理32.1 设计的主要目标任务32.2 方案的选择与
7、论证32.2.1 方案比较32.2.2 方案选择5第三章 硬件部分73.1 主控电路设计73.1.1 AT89C51单片机简介83.1.2 振荡电路设计113.1.3 复位电路设计143.1.4 电压变换电路设计173.2 脉冲检测电路设计183.2.1 基于霍尔器件的脉冲检测电路设计193.3 LED显示电路设计203.3.1 红外LED发光二极管特性203.3.2 LED数码管特性213.4 总体电路图23第四章 软件部分254.1 主控程序设计254.1.1 流程图设计254.2 系统程序设计264.2.1 程序清单26第五章 总结315.1 系统功能完善315.1.1 语音控制模块设计
8、315.1.2 语音报站器硬件电路设计315.1.3 软件设计335.2 心得体会36致 谢37参考文献39第一章 绪论1.1 公交车辆自动报站系统概述公共汽车为外出的人们提供了方便快捷的服务，而公共汽车的报站直接影响服务的质量。传统由乘务人员人工报站，该方式因其效果太差和工作强度太大，在很多大城市已经被淘汰。近年来，随着科学技术的日益发展和进步，微型计算机技术已经在许多领域得到了广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，从而为市民提供了更加人性化的服务。鉴于传统公交车报站系统的不足之处，本文结合公交车辆的使用特点及实际营运环境
9、，设计了一种由单片机控制的公交车自动报站系统 。公交车自动报站器的设计主要是为了弥补改变传统语音报站器必须有司机操控才能工作的落后方式，进站、出站自动播报站名及服务用语，为市民提供更人性化，更完善的服务 。1.2 公交车辆自动报站系统的研究成果公共汽车行驶在现代文明程度高的市区，它是一道流动的风景线，因而对整车外形乃至色彩都有更高的要求。作为公共汽车还要求有醒目和减少乘务人员劳动强度的电子报站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术的采用也将越来越普及。公交车报站器在公交事业中占有举足轻重的地位，它直接影响到公交车的服务质量。目前公交车报站有三种方式，一种是利用GPS全球卫星定
10、位系统的公交车报站系统，在司机座位后面隔板上，安装了一台15英寸的液晶电视和 GPS信号接收器，安装了这套设备后，公交车在语音报站的同时，通过液晶电视还可以显示到站站名的字幕，这样如果没听清报站的话，通过显示屏，乘客也可以一目了然。当出现紧急情况时，调度中心将会给公交车发出相应的信息，以短信的形式传送到显示屏上，同时车载台会发出相应的提示音；驾驶员也可以通过相应的工具进行回复 。目前在美国部分城市GPS卫星定位系统已经投入使用，国内也有此类产品的研制开发，其功能强大，系统稳定，但其投资昂贵，尤其是一些中小城市无法承受。另外两种是手动电子报站和人工报站的方式，而它们都离不开司务人员，加大司乘人员
11、的工作强度。手动电子报站一般有司机或者乘务员控制，经常出现错报，误报的情况 。城市公共交通是市民出行的主要交通工具之一。提供舒适，安全、便捷的乘车环境，对于公交企业来说，不仅是应尽的责任，亦是不断追求的目标 。 第二章 工作原理2.1 设计的主要目标任务本课题要求设计一公交车自动报站系统，以实现公交车的自动报站，即在进站、出站时候自动播报提示信息及服务用语，同时利用数字显示频显示。本设计要求利用AT89C51作为主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路要求包括数字显示电路、LED显示电路、电源电路等。2.2 方案的选择与论证在进行方案选择之前，对几个方案进行简单的比较，下面是几个方案的比较。2.2
12、.1 方案比较方案一：基于GPS/GPRS的公交车自动报站系统设计该系统由公交车内各终端(信息屏、腰牌等)、自动报站器、GPRSGSM通信网络、公交监控调度中心组成。自动报站器主要由主控芯片、GPSGPRS通信模块、LCD、SD卡、MP3解码芯片组成。整个系统的总体结构如图2.21所示。GPS接收器自动报站器公交车信息屏公交车腰牌公交车调度中心GPRS模块GPRS/GSM网络图2.1 系统结构图基于GPS 的公交车自动报站系统能完全实现预定的功能，能大大降低司乘人员的劳动强度，加大公共交通运营管理力度，增强公交车管理的科学性。对维护运营秩序、提高运营效率、保证运营安全和促进智能公交的发展都具有
13、积极意义。目前的系统还存在一些不足，在有些城市，因为树木、高楼的遮挡，存在有些路段接收不到GPS 信号的问题，这就需要利用陀螺仪等其它辅助定位系统和GPS 定位相结合进行定位。系统下一步发展趋势，是GPS 自动报站系统和GPRS 技术和GIS（Geographic information system，地理信息系统） 相结合，即把GPS 定位、GPRS 无线通信网和城市地理信息系统结合起来，对城市的车辆进行实时的控制与管理，形成城市的智能交通网络，进一步促进城市交通的发展。方案二：基于电磁波理论的公交车自动报站系统可利用公交车上现有的移动电视来接收电磁波，从而显示信息，并在车底部安装线圈并通以
14、微量电流；在距站点数百米处的车道下埋设数匝线圈，其两端连向站牌；并在站牌上安装相关装置。 公交车以一定速度在路上行驶，在到站前会经过路下线圈，路下线圈切割车上通电线圈所产生的磁场而产生感应电流。电流流经站牌，触动内部装置，使站牌发送出电磁波。在车上的乘客就能从荧屏上获取相关报站信息。 该系统的优点是能准确报站，不但给乘客带来方便，而且能让司机更加专心于驾驶，加强了道路安全性。但是铺设价格昂贵，其可靠性也没有实际验证，现在只有部分专家支持，并没有实际使用。系统结构图如图2.2所示。主控器接受模块显示模块SD卡语音播放模块功率放大模块通信模块键盘输入电源模块图2.2 系统结构图方案三：基于单片机的
15、公交车自动报站系统，而这种系统又大致由两种技术支持。其中一种的技术关键是对车轮转轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以AT89C51为CPU（Central Processing Unit，中央处理器）在中断处理程序中对外来脉冲计数，利用ISD4004输出语音。系统完成后就可以上机调试，使用时可用配套的烧写器将站与站之间的距离写入单片机内，如果不知道距离可以在机上采用手动方式输入，使装置处于输入状态，出站时按下录入键，到站时按下确定键，就可以将站与站之间对应的数据写入单片机。使用中如果出现错报，采用手动调整即可。该方式应用89C51单片机的高速计
16、数器端口进行脉冲计数，以距离来控制报站时刻，首次实现了模糊控制，改变现有设备的不足。做到简单实用自动化程度高。传感器在公交车上的应用极大的提高了设备功能。 但是在改变线路或者增加站台等情况时，修改程序比较复杂，尤其是遇到突发状况时司机的任何解决突发状况的方法都将使该系统不能正常运作，目前该系统在实际中使用较少。 另外一种基于单片机的公交车自动报站系统就是利用无线数传模块来实现的。每个站牌上设一个发送装置（主要是TX100芯片），每辆公交车上设一个接收装置（主要是RX100芯片），发送装置不断发送信号，接收装置即公交车在离站10到20米的时候接收到信号，然后就自动语音报站，同时设有LED数码管显
17、示和手动报站装置。 这种报站系统软件编写简单，修改容易，而且芯片价格低廉，大批生产比GPS系统达到更高的性价比，是公交车自动报站系统的较佳选择。 另外，现实生活中,如果调度室能够掌握每辆公交车的到站情况,可以提高公交系统的工作效率。 但公交线路多处于繁华地带。如果采用有线方式来传输数据,不但铺设线路的施工复杂、成本高,而且,如果日后公交线路需要变更(如车站位置更改) ,改变链路会十分麻烦。2.2.2 方案选择选择方案三，对车轮轴的转角的脉冲进行计数，将计数值与预置值对比，即可确定报站时刻，达到准确自动的目的。以AT89C51为主控芯片，对外来脉冲计数，结合数字显示器输出数字。系统由脉冲检测、脉
18、冲计数、CPU控制、控制信号、输出显示等组成。公交车较一般车辆有个明显的特点，就是它行驶的路线固定，从起点到终点中途经过的站、路口也是固定的。因此，从起点到任一站、任一路口的距离是相对不变的，任意两站之间、路口之间以及站与路口之间的距离也是不变的。我们利用这一特点，首先把从始发站出发的公交车到达每一站、每一路口行驶的里程数（确切地说是一个范围，即经过反复试验，得到的到达某站或路口的数据范围）记录在系统中，公交车在实际运行中，如果行驶的里程达到某某范围（范围的最低值），则自动报站（包括提示是路口等等），此即实现了自动报站功能。对于自动考核中的超速、低速的判断，只需在系统中设置一计数器（计算车轮转
19、过的圈数），用单位时间内车轮转过的圈数来判断车速超、低速情况，同时将超、低速时的时间和行驶的里程数记录在系统中。这样，在车辆回到总站后，只要读取系统内部的数据，就可以知道车辆在运行途中的停靠站及超、低速行驶情况。对于车辆停车时间的记录，实现的方法是在车辆停止转动时就开始计时，在车轮开始转动时停止计时，并将计时时间保存在系统中。由于车辆停车时间的长短和停车时的时间都被记录下来，就可以杜绝一些公交车在站点延时拉客以及未到达站点就中途停车拉客的现象。这里要说明的是：所谓里程数车轮转数*车轮周长。第三章 硬件部分3.1 主控电路设计该系统硬件设计按功能模块划分，可分为三部分：最小系统、显示部分电路、计
20、数部分电路。下面结合每一个功能模块，来介绍一下如何用单片机来实现公交车辆的自动考核与报站。 （一）最小系统最小系统由89C51、RAM、锁存器、时钟电路、复位电路五部分组成。这是该系统的核心，所有的指令都是由89C51发出的。RAM：由于车辆在行驶过程中需要记录大量的数据，比如车辆中途停车的时间、慢速行驶的时间、超速的时间等等，而89C51内部只有256B的数据存储器RAM，其中128B用户可以使用，数据容量根本无法满足系统的需要，故须外接RAM。锁存器：89C51虽然有P0、P1、P2、P3四个八位的I/O口，但是只有P0口能够直接用于对外部存储器的读/写操作，而P0口还要输出外部存储器的低
21、8位地址（高8位地址直接由89C51的P2口输出）。为了避免数据和地址的信号冲突，这时候就需要在89C51和RAM之间加上一锁存器 ，从而使数据与地址分时输出。时钟电路：系统要稳定的工作必须有可靠的时钟。本系统采用内部时钟方式，外接12MHZ的晶振，晶振和电容（30P）组成并联谐振荡回路，从而使89C51内部的电路产生自振荡。复位电路：即在89C51的RESET端出现一保持10ms的高电平时，单片机复位。系统将手动复位和上电复位结合在一起。（二）显示部分电路 显示部分主要是显示数字的。在该系统设计中，由于89C51本身自带的并行口有限，故可以在对并行口进行扩展。我们用8155PB口输出段码（即
22、待显示的数据），利用8155PA口的低四位（PA0、PA1、PA2、PA3），经过一个74LS154（四十六译码器）译码后产生16个位选信号，某一位选信号有效，与之相对应的LED灯即被点亮。我们在此采用的是动态显示方式，该方式较静态显示方式的明显优点即其占用的I/O口资源少，从而不必再对89C51进行I/O口扩展。 （三）计数部分电路 车辆在运行过程中，我们如何计算车辆行驶的里程，如何判断车辆超速、低速，这些都是通过计数部分电路来实现的。我们只要记录下车轮的转数，然后用它乘以车轮周长就可以得到车辆行驶的里程数。而对于车速，设定系统以某一固定时间间隔（比如5秒）来采集计数值（即车辆转数），用这一
23、数值乘以车轮周长得出车辆行驶的里程，再除以时间从而得到车速，这样我们就可以判断车辆的超速、低速情况了。其实计数电路非常简单，它仅仅利用到89C51的外部中断INT0，每当此引脚有下跳沿信号，计数器即加1（系统中采用16位计数器，最大计数值可达到65535）。3.1.1 AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读
24、存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼图3.1 51单片机容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。1主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的
25、闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当 P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编
26、程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4
27、个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复
28、位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程
29、序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH）,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。3振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡
30、均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4芯片擦除： 整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振
31、荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。 3.1.2 振荡电路设计 89 系列的振荡电路可以有内部振荡和外部振荡电路辆种方法来实现，内部振荡电路由一个单级反相器组成，XTML1为反相器的输入，XTML2为反相器的输出。可利用内部振荡产生时钟，只要在XTML1和XTML2引脚上外接一个晶体及电容组成的并联谐振电路，便构成一个完整的振荡信号发生器。如图3.2所示XTAL1400Q4/PDD2D1Q1内部定时VCCXTAL2RfQ3Q2图3.2 单片机内部振荡电路外部振荡电路由外部时钟源提供一个时钟信号到XTML1端输入，而XTML2端浮空。在组成单片机系统时多采用第一种方法，这种方式的
32、结构紧凑，成本低廉，可靠信强。如图3.3所示外部振荡信号CMOS门NCXTAL2XTAL1GND图3.3 单片机外振荡电路振荡电路的等效电路如图3.4上部所示，在图中给出了外接元件，即外接晶体电容C1，C2，并组成并联谐振电路，在电路中，对电容C1和C2的值要求不是很严格，如果用高品质的晶振，则不管频率为多少，C1，C2通常都选择30Pf。有时，在一些地方，为了降低成本，也可用陶瓷振荡器代替晶振，若使用陶瓷振荡器，则电容C1，C2的值取47pf.Rf/PD内部定时VCCGNDXTAL1C2C1石英晶体或陶瓷振荡器XTAL2图3.4 等效电路单片机对所使用的振荡晶体的参数要求如下：ESR(等效串
33、联电阻)：根据所需频率按图3.5选取。C0(并联电容)：最大7.0PF。CL(负载电容)：30PF+3PF。其误差及温度变化的范围要按系统的要求来确定。0481216200400600图3.5 ESR与频率的关系曲线本文设计的振荡电路如图3.6所示。XTAL1XTAL2X112MC230pFC330pF图 3.6 振荡电路3.1.3 复位电路设计复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图3.7所示的RC复位电路可以实现上述基本功能，图3.9为其输
34、入-输出特性。但解决不了电源毛刺（A点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题 而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。左边的电路为高电平复位有效， 右边为低电平Sm为手动复位开关 Ch可避免高频谐波对电路的干扰。 Ch104E122uSmR1/10KVCCE122uRSTSmR110kCh104VCCRST图3.7 RC复位电路图3.8所示的复位电路增加了二极管，在电源电压瞬间下降时使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。图3所示复位电路输入输出特性图的下半部分是其特性，可与上半部比较，增加放电回路的效果。D14148D14148Ch104E122uSmR1/10KVCCE
35、122uRSTSmR110kCh104VCCRST图3.8 增加二极管的复位电路增加放电回路的RC复位电路 使用比较电路，不但可以解决电源毛刺造成系统不稳定，而且电源缓慢下降也能可靠复位。图3.9 是一个实例 当 VCC x (R1/(R1+R2) ) =0.7V时，Q1截止使系统复位。Q1的放大作用也能改善电路的负载特性，但跳变门槛电压 Vt 受 VCC影响是该电路的突出缺点，使用稳压二极管可使 Vt 基本不受VCC影响。当VCC低于Vt(Vz+0.7V)时电路令系统复位。 VCC VCC 0V VCC/RST 0VRST VCC 0V VCC/RST 0VRST VCC 0V图3.9 RC
36、电路输入-输出特性Z1VzR1100KSmR210KCh104Q?9013R310KKVCCRSTVCC图3.10 带电压监控功能的复位电路Z1VzR1100kSmC1104Q19013D14148R210KRSTCh104图3.11 稳定门槛电压单片机要复位，本质上是在其RESET脚上保持一定时间的高电平，单片机检测到这个电平保持时间大于它要求的时间就会自动复位。最简单的上电复位电路是用一个电容与一个电阻串联组成，电容接VCC，电阻接地，RESET脚接在它们中间，当上电时，电容相当于短路，此时电阻上的电压等于VCC，经过一段时间后电阻电压逐渐变小直至为0，只要RC时间选择合适，就可以用来上电
37、复位。但是这个电路要想起到重新复位的作用，只能先下电，再上电才行。如果在电容两端并联一个按键，就成了按键复位电路，只要按下这个按键，单片机就能复位而无需下电，这个就是两者的区别。本文用到的复位电路如图3.12所示。RSTPSENALEEAR410KC1/22uf+5v 图 3.12 复位电路3.1.4 电压变换电路设计一般公交车使用24V电压,而AT89C51的工作电压为5V,所以需要将24V的电压转换成5V,这就需要利用电压变换电路来实现此项转化，现在普遍采用集成稳压器来得到+5V的稳定电压。集成稳压器具有稳压精度特别高，工作稳定可靠，外围电路简单，体积小，重量有轻的优点，常见的有：金属圆形
38、封装，金属菱形封装，塑料封装，带散热板封装，扁平式封装，双列直插式封装等。其中在电子制作中三端固定输出稳压器应用较广。78xx系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有5V.6V.9V.12V.15V.18V.24V等规格，最大输出电流为1.5A。它的内部含有限流保护，过热保护和过压保护电路，基准电压源噪声低.温度漂移小，工作稳定可靠。下图给出了一个采用三端固定正电压集成稳压器7805来得到+5V稳定电压的图示3.13供参考。 780524V+5V0.33uF0.1uF图3.13 三端固定正电压集成稳压器电路3.2 脉冲检测电路设计1.霍尔器件测量磁场 使用霍尔器件检测磁场的
39、方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直于霍尔片的表面的磁感应强度敏感，因而必须令磁力线和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。若不垂直，则应求出其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到场的分布状态，并可对狭缝，小孔中的磁场进行检测。 2.霍尔器件工作磁体的设置 用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。例如，用一个542.5（mm3）的钕铁硼号磁钢，就可在它的磁极表面上得到约2300高斯的磁感应强度。在空气隙中，磁感应强度会
40、随距离增加而迅速下降。为保证霍尔器件，尤其是霍尔开关器件的可靠工作，在应用中要考虑有效工作气隙的长度。在计算总有效工作气隙时，应从霍尔片表面算起。在封装好的霍尔电路中，霍尔片的深度在产品手册中会给出。 因为霍尔器件需要工作电源，在作运动或位置传感时，一般令磁体随被检测物体运动，将霍尔器件固定在工作系统的适当位置，用它去检测工作磁场，再从检测结果中提取被检信息。 工作磁体和霍尔器件间的运动方式有：(a)对移；(b)侧移；(c)旋转；(d)遮断。 在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作为运动工作部件，当翼片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮
41、断，以此来调节工作磁场。被传感的运动信息加在翼片上。这种方法的检测精度很高，在125的温度范围内，翼片的位置重复精度可达50m。 也可将工作磁体固定在霍尔器件背面（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测出物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。 3.霍尔器件与外电路的接口 霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN晶体管，其使用规则和任何一种相似的NPN开关管相同。输出管截止时，输漏电流很小，一般只有几nA，可以忽略，输出电压和其电源电压相近，但电源电压最高不得超过输出管的击穿电压（即规范表中规定的极限电压）。输出管导通时，它的输出
42、端和线路的公共端短路。因此，必须外接一个电阻器（即负载电阻器）来限制流过管子的电流，使它不超过最大允许值（一般为20mA），以免损坏输出管。输出电流较大时，管子的饱和压降也会随之增大，使用者应当特别注意，仅这个电压和你要控制的电路的截止电压（或逻辑“零”）是兼容的。 与发光二极管的接口为例，对负载电阻器的选择作一估计。若在Io为20mA（霍尔电路输出管允许吸入的最大电流），发光二极管的正向压降VLED=1.4V，当电源电压VCC=12V时，所需的负载电阻器的阻值最接近的标准电阻为560，因此，可取560的电阻器作为负载电阻器。 霍尔器件的开关所需的电流大于20mA，可在霍尔开关电路与被电路间接
43、入电流放大器。 霍尔器件的开关作用非常迅速，典型的上升时间和下降时间在400nS范围内，优于任何机械开关。3.2.1 基于霍尔器件的脉冲检测电路设计对车轮的转数计数是本设计的关键，公交车运行时的速度变化很大，路况也很复杂，针对这些情况，利用了霍尔器件的检测电路可以很好的克服这些缺陷。以下给出了用霍尔电路进行脉冲检测的事例电路如图3.14所示。VDD VOUT+5V4.7K4N25+5V图3.14 脉冲检测电路设计3.3 LED显示电路设计3.3.1 红外LED发光二极管特性由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成 PN 结，外加正向偏压向 PN 结
44、注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长 830 950nm ，半峰带宽约 40nm 左右，它是窄带分布，为普通 CCD 黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴，（采用 940 950nm 波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。 红外发光二极管的发射功率用辐照度 W/m2 表示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的最大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。 当电压越过正向阈值电压（约 0.8V 左右）电流开始流动，而且是
45、一很陡直的曲线，表明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高 ( 包括其本身的发热所产生的环境温度升高 ) 会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯，热耗是设计和选择时应注意的问题。 红外二极管的最大辐射强度一般在光轴的正前方，并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的 50% 的角度称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。3.3.2 LED数码管特性数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光
46、二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动
