PAGE2基于單片機的客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計PAGEIV摘要本文設(shè)計了一個客車超載監(jiān)控系統(tǒng)，以MCS-51單片機為核心，利用反射式紅外傳感器、方向識別電路、報警電路、鎖定電路設(shè)計，能夠通過鍵盤手動設(shè)置乘客人數(shù)的上限值，并用LED顯示器顯示車內(nèi)的實時乘客人數(shù)。當客車內(nèi)人數(shù)超載時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，并通過繼電器切斷客車的電子啟動裝置，從而將汽車鎖定，使之無法行駛。當超載解除后，聲光報警也相應(yīng)的解除，客車鎖定解除，可以正常運行。本設(shè)計共分兩部分，硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計。硬件部分利用紅外傳感器和方向識別電路將乘客的上、下車情況進行檢測和判斷并輸入單片機系統(tǒng)。經(jīng)過單片機系統(tǒng)將處理的數(shù)據(jù)送LED顯示，聲光報警電路由蜂鳴器和發(fā)光二極管組成，用繼電器實現(xiàn)對客車啟動裝置的鎖定。軟件部分用匯編語言進行編程，采用模塊化設(shè)計思想。該系統(tǒng)通過調(diào)試后，能夠較好的完成客車超載的預(yù)警提示，并對超載情況進行相關(guān)控制。關(guān)鍵詞：客車；超載；監(jiān)控；單片機AbstractThispaperillustratesthedesignofacarriageoverloadmonitoringsysterm.MCS-51MCUascoreisusedtodesignhardwarecircuitandsoftware.Inthissubjectweuseinfraredsensors,identifycircuitandalarmcircuitlatchcircuittodesignacarriageoverloadmonitoringsystermthatenablesthekeyboardtomanuallysetlimitsonthenumberofpassengersandcanuseLEDatthesametimetodisplaythenumberofpassengersinside.Ifthepassengeroverloading,thesoundandlightalarmsystermcutsoffthebusthroughtheelectroniclaunchdevices.Bydoingthis,theoverloadmonitoringsystermcanlockthecar,sothatthecarcan’tbestarted.Whentheoverloadiscanceled,thesoundandlightwarningiscanceled.Thebusisalsounlockedandcanbeoperatednormally.Thedesignisdividedintotwoparts,hardwaresystermdesignandsoftwaresystermdesign.Thehardwaresystermspartusesinfratedsensorsandidentifycircuittodetectandjudgethesituationwhetherthepassengersaregettingonoroffthebus.ThissystermcandisplaythenumberofpassengersonLED.ThesoundandlightalarmcircuitiscomposedofbuzzerandLEDs,thelockfunctionofthebus’slaunchdevicesachievesbyusingtherelayunit.Assemblelanguageisusedinthesoftwaresystemandmodularizationdesignideaisadopted.Themonitorsystemcancompleteanalarmbeforehandforoverload,meanwhilethemutualitycontrolwillbeadopted.Keywords:carriage;overloading;monitoring;SCM(singlechipmicrocomputer)目錄TOC\t"標題_謝辭及參考文獻,1,標題_附錄,1,第2級標題,2,第3級標題,3,第1級標題,1"第1章緒論 11.1立題的意義 11.2課題研究任務(wù)及目標 31.3課題主要內(nèi)容 3第2章客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的方案論證 PAGEREF_Toc265005408\h42.1系統(tǒng)的原理 42.2系統(tǒng)的組成 4第3章客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 63.1客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的檢測電路 63.1.1傳感器的選擇 63.1.2反射式紅外傳感器檢測原理 73.1.3方向識別電路的設(shè)計 83.2單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 113.2.1單片機的選擇 113.2.2單片機外圍電路的設(shè)計 133.3顯示電路的設(shè)計 153.4鍵盤電路的設(shè)計 173.5報警電路的設(shè)計 183.6客車鎖定電路的設(shè)計 19第4章客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計 214.1客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案 214.2T0、T1中斷計數(shù)程序的設(shè)計 PAGEREF_Toc265005425\h234.3按鍵子程序的設(shè)計 244.4報警與鎖定子程序的設(shè)計 254.5顯示子程序的設(shè)計 26第5章系統(tǒng)調(diào)試與分析 275.1系統(tǒng)的硬件調(diào)試 275.2系統(tǒng)的軟件調(diào)試 285.3調(diào)試故障及原因分析 28結(jié)論 30社會經(jīng)濟效益分析 31致謝 32參考文獻 33附錄I客車超載監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)原理圖 PAGEREF_Toc265005437\h34附錄Ⅱ客車超載監(jiān)控系統(tǒng)程序清單 35附錄III客車超載監(jiān)控系統(tǒng)硬件實物圖 41附錄IV客車超載監(jiān)控系統(tǒng)元器件清單 42沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）-PAGEI-PAGE44第1章緒論1.1立題的意義隨著生活水平的不斷提高，人們外出打工、探親、旅游的人數(shù)越來越多，尤其是節(jié)假日，而與此相關(guān)的公路客運（長途客車，旅游客車等）的運力卻沒有相應(yīng)增加，致使超員現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)。目前，它已成為一個嚴重影響交通運輸環(huán)境和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的社會問題?？蛙嚦d對國家的公路設(shè)施和客運市場造成了不良的影響，也影響車輛本身和車輛的駕駛、控制，容易引發(fā)事故，我們都知道車輛超載運輸并且長期處于超負荷狀態(tài)，就會導(dǎo)致車輛的制動裝置和操作系統(tǒng)等安全性能迅速下降，表現(xiàn)為輪胎變形爆胎，剎車失靈，轉(zhuǎn)向器輕飄抖動，鋼板彈簧折斷，半軸斷裂等等。而客車一旦發(fā)生事故，給國家和百姓帶來重大的經(jīng)濟損失和感情傷害。目前，國家雖然出臺了一系列的政策法規(guī)來制止客車超載，各地政府也制定了相關(guān)的制度來對客車超載進行管理，在一定程度上減少了客車超載現(xiàn)象，但在節(jié)假日等客流高峰期，超載現(xiàn)象還是屢禁不止。在采取行政監(jiān)督管理的同時，通過科學(xué)技術(shù)的手段來消除客車超載的現(xiàn)象也有著極其重要的意義和實用性。單片機作為微型計算機的一個很重要的分支，是將CPU、存儲器、總線、I/O接線口電路集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上。自問世以來，以其極高的性價比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣，發(fā)展也很快。因此它廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇：（1）在智能儀器儀表上的應(yīng)用單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。（2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。（3）在家用電器中的應(yīng)用現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。（4）在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機、電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話、集群移動通信、無線電對講機等。（5）單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等。因此單片機的出現(xiàn)應(yīng)用于監(jiān)測系統(tǒng)后，智能化的監(jiān)測系統(tǒng)的模型也就基本具備了。單片機以其兼容性強，軟件、硬件應(yīng)用設(shè)計資源資料豐富，以及極高的性能價格比受到人們的重視和關(guān)注。單片機以及外圍芯片的不斷發(fā)展促進了超載、超量監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展。以單片機為核心的智能監(jiān)控系統(tǒng)以其體積小，抗干擾能力強，對環(huán)境的要求不高，價格低廉，可靠性高，開發(fā)較為容易，并可獲得較高的經(jīng)濟效益等特點，很快占有了監(jiān)控器領(lǐng)域的市場,所以其應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。因此本課題正是基于此點，采用單片機為核心的智能監(jiān)控系統(tǒng)可以對客車內(nèi)乘客人數(shù)的統(tǒng)計，并通過LED顯示器實時顯示。當客車出現(xiàn)超載時，系統(tǒng)進行聲光報警。同時通過繼電器關(guān)閉客車的啟動裝置來阻止超載客車的運行。反之，當超載解除后，聲光報警被解除，系統(tǒng)也相應(yīng)解除對客車的鎖定，客車可正常運行，從而達到了智能監(jiān)控客車超載的要求，大大減少因超載而發(fā)生交通事故，使乘客的生命財產(chǎn)安全得到有效的保障。1.2課題研究任務(wù)及目標本課題主要任務(wù)是以MCS-51單片機為控制核心，能夠自動檢測車內(nèi)乘客的人數(shù)并用LED即時顯示，通過鍵盤設(shè)置超載人數(shù)的上限值，一旦客車超載時能進行聲光報警，同時鎖定客車的啟動裝置。它的硬件電路部分主要包括檢測電路（紅外傳感器和方向識別電路）、鍵盤電路、顯示電路、控制電路和報警電路五大部分。其中，主要研究內(nèi)容為：紅外檢測技術(shù)、運動方向識別電路、LED數(shù)碼管的顯示、單片機控制系統(tǒng)等。該設(shè)計技術(shù)指標如下：（1）能夠完成車廂內(nèi)人數(shù)的顯示，并用LED即時顯示（2）超載人數(shù)的上限值可以通過鍵盤設(shè)置（默認人數(shù)為30）（3）客車一旦超載時將發(fā)出聲光報警信號，并關(guān)閉汽車的啟動裝置。（4）光報警信號要實現(xiàn)1S閃爍功能，聲音報警電路要產(chǎn)生1kHz音頻信號驅(qū)動蜂鳴器完成。1.3課題主要內(nèi)容本文主要介紹了客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計思想、各功能的實現(xiàn)方法、相應(yīng)的電路原理、以及各元器件性能型號的選擇，內(nèi)容主要分為三部分：第一部分是硬件和軟件的設(shè)計，包括硬件電路方案的設(shè)計、元器件的選擇等，具體的硬件電路包括檢測電路（傳感器和方向識別電路），AT89C51單片機的最小系統(tǒng)電路、鍵盤輸入電路、LED顯示電路、聲光報警電路、鎖定電路等。軟件設(shè)計采用模塊化的思想，逐步完善設(shè)計功能，初步繪制出電路圖和程序的流程圖。第二部分是軟、硬件仿真，程序采用匯編語言編寫，通過Keil軟件進行編譯調(diào)試，硬件電路用protues軟件繪制。程序調(diào)好后，利用Keil軟件生成單片機能識別的后綴為“.hex”的機器碼文件，然后把程序下載到protues電路圖中的單片機芯片，運行程序和protues電路（即protues和Keil的聯(lián)調(diào)）來實現(xiàn)設(shè)計要求的各功能。第三部分是在實驗板上焊接硬件電路的各個模塊，每一部分單獨調(diào)試，在各個部分調(diào)試成功后，聯(lián)調(diào)整個硬件電路，全部調(diào)通后用燒錄器把程序燒到AT89C51單片機里，上電后一切運行正常，系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)期的目標。第2章客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的方案論證2.1系統(tǒng)的原理本課題所設(shè)計的客車超載監(jiān)控系統(tǒng)主要是避免因人數(shù)超載而引發(fā)的交通事故，所以本系統(tǒng)應(yīng)該具備對乘客上、下車動作的智能檢測，通過單片機來處理傳感器獲取的信息，即自動統(tǒng)計客車內(nèi)的具體人數(shù)，能用LED進行實時顯示。當客車內(nèi)的實際人數(shù)超過設(shè)置值的上限值時，系統(tǒng)將自動進行聲光報警，同時客車的啟動裝置也被鎖定，這樣可以有效地阻止超載情況的發(fā)生。本系統(tǒng)中智能監(jiān)控的方法顯得尤為重要。其中，智能監(jiān)控包括兩部分：第一是檢測模塊部分。通過E3F-DS30C4反射式紅外傳感器和雙D觸發(fā)器對乘客的上、下車動作進行檢測和判斷。第二是數(shù)據(jù)統(tǒng)計部分。由單片機對接收的脈沖信號進行相應(yīng)的加減計數(shù)，即完成統(tǒng)計乘客人數(shù)的功能。只有對車內(nèi)人數(shù)準確的監(jiān)控，才能判斷出是否超載，來避免交通事故的發(fā)生，從而達到防患于未然的現(xiàn)實意義。2.2系統(tǒng)的組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。主要包括：檢測電路（紅外傳感器和方向識別電路）、鍵盤電路、單片機系統(tǒng)、LED顯示電路、繼電器控制電路、報警電路六部分。紅外傳感器（1）紅外傳感器（2）紅外傳感器（1）紅外傳感器（2）雙D觸發(fā)器組成的互鎖電路單片機數(shù)碼管顯示電路繼電器控制電路聲光報警電路鍵盤輸入 圖2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖系統(tǒng)各部分的基本功能簡介如下：（1）反射式紅外傳感器該傳感器是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當探測器前方有障礙物時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當探測器前方?jīng)]有障礙物時，探測器輸出端輸出高電平，當檢測到障礙物時，探測器輸出端輸出低電平。因此，當有乘客經(jīng)過車門完成一個上車或者下車的動作時就會產(chǎn)生脈沖信號，這樣就完成了對乘客上、下車動作的檢測，實現(xiàn)了將動作信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能。（2）方向識別電路方向識別電路是由雙D觸發(fā)器組成的雙穩(wěn)態(tài)電路，它可以通過自身的邏輯電路，來實現(xiàn)辨向的功能。方向識別電路與單片機的T0、T1口相連，當乘客上車時會產(chǎn)生一個相應(yīng)的負脈沖信號，把其接入T0端作為乘客上車動作信號的輸入端，從而實現(xiàn)辨別乘客運動方向的功能。同理，當乘客下車時也會產(chǎn)生一個相應(yīng)的負脈沖信號，把其接入T1端，即T1端作為乘客下車動作信號的輸入端。（3）單片機系統(tǒng)單片機是本系統(tǒng)的核心元件，它實現(xiàn)了對傳感器所采集的信號的判斷和處理，控制硬件部分的鍵盤電路、顯示電路、報警電路從而完成客車超載的智能監(jiān)控。（4）鍵盤鍵盤采用4個獨立式的按鍵來手動設(shè)置客車乘客人數(shù)的上限值。（5）LED顯示電路該電路用兩位共陰極LED數(shù)碼管來即時顯示，其系統(tǒng)開始時顯示預(yù)置上限人數(shù)，當系統(tǒng)進入監(jiān)控階段則顯示客車內(nèi)乘客的實際人數(shù)。（6）繼電器在該系統(tǒng)中用繼電器來模擬客車的啟動裝置。若繼電器斷開，則代表客車已被鎖定無法開啟；若繼電器閉合則代表客車恢復(fù)正常的啟動，可以運行。（7）報警電路報警電路由蜂鳴器和發(fā)光二極管組成，當接收到單片機的命令時進行相應(yīng)的聲光報警和解除報警。第3章客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計是該系統(tǒng)設(shè)計成功與否的基礎(chǔ)。按照系統(tǒng)設(shè)計的總體方案，本設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想。硬件設(shè)計主要完成：檢測電路、單片機最小系統(tǒng)電路、LED顯示電路、繼電器控制電路、聲光報警電路、鍵盤輸入電路。3.1客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的檢測電路3.1.1傳感器的選擇在本系統(tǒng)中傳感器的主要作用是完成上、下車乘客動作信號的檢測，因而在對傳感器選擇時應(yīng)盡量考慮實際需求。其中包括適當?shù)臋z測范圍、靈敏度、調(diào)理電路簡單、高性價比等。常用的傳感器有反射式紅外傳感器、超聲波式傳感器、視覺傳感器、激光雷達和MMW雷達等。幾種傳感器的優(yōu)缺點進行比較如表3.1所示。表3.1傳感器性能比較傳感器類型優(yōu)

點缺

點超聲波價格合理，夜間不受影響測量范圍小，對天氣變化敏感紅外線能直接測量，價格便宜探測距離較近視覺易于多目標測量和分類，分辨率好算法復(fù)雜，處理速度慢激光雷達價格相合理，夜間不受影響對水、灰塵、燈光敏感MMW雷達不受燈光、天氣影響價格貴其中超聲波傳感器的基本原理是超聲波的直線傳輸特性。傳感器有一個超聲波發(fā)射端，上電后發(fā)射超聲波，另有一個超聲波接收端，如果前方有障礙物，超聲波反射回來被接收端接收，并在輸出端輸出一個相應(yīng)的電平信號。該方法被廣泛應(yīng)用于移動機器人的研究上。其優(yōu)點是價格合理，易于使用，且在10m以內(nèi)能給出精確的測量。但是超聲波傳感器的工作原理基于聲，即使可以使之測達100m遠，但可能在傳輸中受到其它信號的干擾，所以不能用于本系統(tǒng)。視覺傳感器在CW系統(tǒng)中使用得非常廣泛。其優(yōu)點是尺寸小，價格合理，在一定的寬度和視覺域內(nèi)可以測量定多個目標，并且可以利用測量的圖像根據(jù)外形和大小對目標進行分類。但是算法復(fù)雜，處理速度慢。雷達傳感器在軍事和航空領(lǐng)域已經(jīng)使用了幾十年。主要優(yōu)點是可以魯棒地探測到障礙而不受天氣或燈光條件限制。近十年來隨著尺寸及價格的降低，在汽車行業(yè)開始被使用，但是仍存在性價比的問題。本設(shè)計采用的是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。檢測距離可以根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機器人避障、流水線計件等眾多場合。如圖3.1所示。圖3.1紅外傳感器該漫反射型光電開關(guān)檢可以檢測前方3-80cm(可以調(diào)節(jié)）；工作電壓為5V直流電壓。工作電流小于10mA；輸出驅(qū)動電流為100mA；使用溫度范圍為－40～70；這是一種應(yīng)用最為廣泛的光電開關(guān)，它的直徑為17mm，固定時只要在設(shè)備外殼上打一個17mm的園孔就能輕松固定，長度約45mm，引線長度為45mm。3.1.2反射式紅外傳感器檢測原理漫反射式光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。漫反射式光電開關(guān)工作示意圖如圖3.2所示。E3F-DS30C4發(fā)射E3F-DS30C4發(fā)射返回漫反射光電開關(guān)被檢測物體圖3.2漫反射式光電開關(guān)工作示意圖測量電路也是傳感器組成的一部分。由于傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)化元件組成，但轉(zhuǎn)化元件輸出的電量常常難以直接進行顯示、記錄、處理和控制。這時就需要將其進一步變化成可直接利用的電信號，而傳感器中完成這一功能的部分稱為測量電路。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，傳感器的測量電路也逐漸開始集成芯片化。一般需要輔助電源供電。測量電路的選擇視轉(zhuǎn)化元件的類型而定，常采用的有電橋電路、脈寬調(diào)制電路、振蕩電路、高輸入阻抗電路。紅外傳感器采用E3F-DS30C4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。粗糙的表面反射回的光線強度必將小于光滑表面反射回的強度，而且被檢測物體的表面必須垂直于光電開關(guān)的發(fā)射光線。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(dǎo)通，負載得電工作。該傳感器探測距離為3-80cm，根據(jù)實際需要把車門兩個傳感器的探測距離調(diào)整為40cm。3.1.3方向識別電路的設(shè)計在該系統(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)。在本課題的設(shè)計中，反射式紅外傳感器安裝在客車車門附近，其具體安置方法如圖3.3所示。上車方向上車方向車門傳感器1傳感器2下車方向車廂內(nèi)車廂外圖3.3檢測傳感器安放圖R1/Q1CLK1Q1D1S1D2R1/Q1CLK1Q1D1S1D2S2Q2CLK2/Q2R2傳感器1傳感器2INT1INT074F0474F0474F0474F04+5V圖3.4辨別方向電路圖如圖3.4所示，將雙D觸發(fā)器的復(fù)位端分別與74F04相連。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。將D觸發(fā)器的端與端連接起來，這樣D觸發(fā)器的特征方程為。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)。其特性表如表3.2所示。表3.2邊沿觸發(fā)器特性表CRSD×01×0×10×1↓01×↑1100↑1111當沒有乘客經(jīng)過車門時，傳感器1、2均輸出為高電平,經(jīng)74F04反相處理后，輸出為低電平。觸發(fā)器的復(fù)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。在沒有乘客上車時，兩個D觸發(fā)器的時鐘信號CLK1、CLK2均等于0,=0,=0,D1=0,D2=0。如圖3.3所示，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?，CLK1=0,CLK2=1；D1=0，D2=1；=0，=1,即的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。當乘客離開1號傳感器時，由于此時CLK1=0,D1=0,R1=1，D1觸發(fā)器的和端狀態(tài)將會保持不變，CLK2=0,R2=1,=1也保持為高電平狀態(tài)。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。在上車這一過程中，只有和狀態(tài)發(fā)生了變化，從低電平變?yōu)楦唠娖皆僮優(yōu)榈碗娖?。這樣就產(chǎn)生了一個可由單片機T0端識別的脈沖信號。根據(jù)本電路的設(shè)計，T0端為乘客上車動作信號的輸入端，從而實現(xiàn)了辨別乘客運動方向的功能。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。3.2單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計3.2.1單片機的選擇單片機模塊主要用來實現(xiàn)對上、下車人數(shù)的加、減計數(shù)。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MCS-51系列單片機AT89C51芯片的最小系統(tǒng)來實現(xiàn)。我們選用ATMEL公司89系類的標準型單片機AT89C51,AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機，片內(nèi)帶有一個4K字節(jié)的FLASH可編程可擦除只讀存儲器(EPROM),它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器(NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容。另外，AT89C51還具有MCS-51系類單片機的所有優(yōu)點。128*8位內(nèi)部RAM，32位雙向輸入輸出線，兩個十六位定時/計時器，5個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級，一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。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。因此AT89C51是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，它可方便地應(yīng)用在各個領(lǐng)域。89C51引腳圖如圖3.5所示。AT89C51AT89C51圖3.589C51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（32-39）：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（10-17）：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（21-28）：既可作高8位地址總線，也可作普通I/O口；(6)P1口（1-8）：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(fù)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/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖如圖3.6所示。圖3.6定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)原理圖從定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出，16位的定時/計數(shù)器分別由兩個8位專用寄存器組成，即：T0由TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。其訪問地址依次為8AH-8DH。每個寄存器均可單獨訪問。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。此外，其內(nèi)部還有一個8位的定時器方式寄存器TMOD和一個8位的定時控制寄存器TCON。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。TMOD主要是用于選定定時器的工作方式；TCON主要是用于控制定時器的啟動停止，此外TCON還可以保存T0、T1的溢出和中斷標志。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。當輸入信號產(chǎn)生由1到0的負跳變時，計數(shù)器的值加1。每個機器周期的S5P2期間，對外部輸入引腳進行采樣。如在第一個機器周期中采得的值為1，而在下一個周期中采得的值為0，則在緊跟著的再下一個周期S3P1的期間，計數(shù)器加1。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。本課題選用11.0592MHz頻率的晶體，允許輸入的脈沖頻率為500MHz。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。所以以下重點介紹工作方式2的特點。工作方式2是自動恢復(fù)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)。這種工作方式可以省去用戶軟件中重裝初值的程序，所以，工作方式2是一種不需重裝初值的計數(shù)器，這就給軟件系統(tǒng)中T0、T1中斷子程序中反復(fù)利用計數(shù)溢出產(chǎn)生中斷帶來了方便。3.2.2單片機外圍電路的設(shè)計由單片機硬件設(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。在設(shè)計硬件電路時，要考慮到將來修改、擴展的方便。（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。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘電路。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。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。圖3.7是89C51片內(nèi)振蕩器電路。89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件，圖3.8是內(nèi)部時鐘方式的電路。外接晶體（在頻率穩(wěn)定性不高，而盡可能要求廉價時，可選用陶瓷諧振器）以及電容CX1和CX2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。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。晶體可在1.2MHz～12MHz之間任選，電容CX1和CX2的典型值在20pF～100pF之間選擇，在本課題中CX1和CX2選擇值為30pF。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。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的NPO高頻電容。在本課題中晶振采用11.0592MHz。圖3.789C51片內(nèi)振蕩器電路圖圖3.8內(nèi)部時鐘方式電路圖（2）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。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。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(fù)位。只要RST保持高電平，則89C51循環(huán)復(fù)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。復(fù)位電路如圖3.9所示。GNDGND89C51RSTCR1R2VCC圖3.9單片機復(fù)位電路圖當89C51的RST引腳為高電平時，單片機復(fù)位。本系統(tǒng)采用的復(fù)位電路如圖3.9所示,其復(fù)位可分為兩種方式，即上電復(fù)位和手動按鍵復(fù)位。在接通電源時，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，此時電容C相當于被瞬間短路，RST端輸入為高電平，持續(xù)時間取決于電容的充電時間，而微分電路的時間常數(shù)τ=C，選擇=1K，C=22μF可以滿足RST引腳持續(xù)出現(xiàn)兩個機器周期的正脈沖的需要。當按鍵按下時，復(fù)位電路工作在按鍵復(fù)位方式，RST端電壓為：（3.1）由于手動按鍵復(fù)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(fù)位。本課題中為單片機提供的復(fù)位高電平約為+4.5V，經(jīng)設(shè)計=200，=1K，C=22μF。單片機復(fù)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。3.3顯示電路的設(shè)計顯示電路主要由7407集電極開路六正相高壓驅(qū)動器和兩位共陰極LED構(gòu)成，其中7407主要增加驅(qū)動LED的能力，兩位LED采用ARK—SR420561K型連體共陰極數(shù)碼管。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，當正向偏置時，會產(chǎn)生大量的電子—空穴，把多余的能釋放變?yōu)楣饽?。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的正向工作壓降一般在1.2V-2.6V，發(fā)光工作電流在5mA-20mA,發(fā)光強度基本上與正向電流成正比，故電路須串聯(lián)適當?shù)南蘖麟娮?。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?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。LED顯示器有共陽極和共陰極兩種。LED顯示器有單個、七段、八段和點陣式等幾種類型，本次設(shè)計采用八段式共陰極LED，它的結(jié)構(gòu)和外型圖如圖3.10所示。圖3.10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。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。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。本課題所設(shè)計的顯示部分電路圖如圖3.11所示。P1.0VCCP1.0VCCP1.1P0.0P1.2P.0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6P0.7RST/EAALEP3.0/PSENP3.1P2.7P3.2P2.6P3.3P2.5P3.4P2.4P3.5P2.3P3.6P2.2P3.7P2.1XTAL2P2.0XTAL1VSS5VP2.1P2.0AT89C51abcdefgdp74077407圖3.11LED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。本設(shè)計采用一個兩位LED動態(tài)顯示，在位選線和段選線的共同作用下，可以使各個顯示器顯示各自的字符，當然這些字符不是同時顯示的，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，每位顯示的間隔時間足夠短，就可以給人同時顯示的感覺，而不會有閃爍感，猶如同時顯示一樣。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。3.4鍵盤電路的設(shè)計鍵盤也是微型機算機系統(tǒng)中最常用的人機對話輸入設(shè)備。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。常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。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)。因此，通過檢測輸入線上的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個鍵被按下了。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。本設(shè)計鍵盤電路如3.12所示：5V5V10KAT89C51P1.3P1.4P1.5人數(shù)加S1人數(shù)減確定人數(shù)S2S310K10K圖3.12鍵盤電路原理圖在本系統(tǒng)程序設(shè)計時，從按鍵被識別按下之后，通過延時避開干擾信號，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候，再執(zhí)行一次命令，從而按鍵被識別出來之后，我們就可以執(zhí)行這次的命令，所以要有一個等待按鍵釋放的過程，而這個釋放的過程，就是使其恢復(fù)為高電平的狀態(tài)。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。采用指令JNB來檢測按鍵是否為低電平，若為低電平，則執(zhí)行相應(yīng)程序。考慮到客車的實際要求，客車的實際裝載乘客的人數(shù)默認值設(shè)置為30人。所以本設(shè)計采用比較簡單的獨立式按鍵接口電路，用兩個按鍵設(shè)置上限值，一個為人數(shù)加設(shè)置，一個為人數(shù)減設(shè)置，按鍵線路如圖所示。無鍵按下時，P1.3為高電平，有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，設(shè)置值加1，同理P1.4口作為減操作，P1.5為高電平，有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，確定設(shè)置人數(shù)。3.5報警電路的設(shè)計當客車內(nèi)乘客人數(shù)超過預(yù)置數(shù)值時，超載監(jiān)測系統(tǒng)將會發(fā)出聲光報警。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。其具體的電路圖如圖3.13所示。SPEAKERSPEAKERA1Y1A2Y27406RP1.0P1.1+5V圖3.13蜂鳴器報警電路當超載現(xiàn)象發(fā)生時，由單片機向P1.0、P1.1口發(fā)出高電平指令，經(jīng)六向反相器7406后，驅(qū)動蜂鳴器、發(fā)光二極管工作，調(diào)用延時子程序使蜂鳴器發(fā)出1KHZ的音頻信號，發(fā)光二極管實現(xiàn)一秒閃爍功能。當P1.0、P1.1口為低電平時，蜂鳴器不工作發(fā)光二極管不發(fā)光，即聲光報警取消。3.6客車鎖定電路的設(shè)計當客車超載時，為了阻止客車超載行駛，常常采用切斷客車發(fā)動機的電子點火裝置的方法。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。繼電器電路圖如圖3.14所示。P2.6P2.6+5V4.7K圖3.14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，將單片機89C51的P2.6口接繼電器的控制端，繼電器常開觸點的輸出端接紅色發(fā)光二極管。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。第4章客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計研制一臺智能儀器是一個復(fù)雜的過程，這一過程包括分析儀表的功能要求和擬定總體設(shè)計方案，確定硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，研制邏輯電路和編制程序，以及儀表的調(diào)試和性能的測試等等。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?？傊O(shè)計的程序應(yīng)該達到可讀性，可理解性，可維護性，有效性。4.1客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案在單片機系統(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。軟件編寫的好壞，語句運用的是否簡潔直接關(guān)系單片機的工作效率。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。下面就對本次畢業(yè)設(shè)計的軟件部分作些介紹，如圖4.1所示為軟件總體流程圖。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。子程序包括：T0、T1計數(shù)中斷程序的設(shè)計、按鍵處理子程序、報警子程序，顯示子程序。下面就其主要部分進行分析。（1）T0、T1計數(shù)中斷程序是將傳感器產(chǎn)生的脈沖信號接入計數(shù)器的T0、T1口，首先把計數(shù)的初始值設(shè)為0FFFFH,然后計數(shù)器開始計數(shù)，當T0、T1口有高低電平變化時，計數(shù)器就產(chǎn)生溢出中斷。（2）按鍵處理子程序用來實現(xiàn)手動設(shè)置上限值。（3）顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器實時顯示。（4）報警子程序是將統(tǒng)計脈沖信號的數(shù)目與所設(shè)預(yù)置數(shù)進行比較，若大于預(yù)置數(shù)則進行報警，若小于或等于預(yù)置數(shù)則解除報警。本系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖4.1所示。T0產(chǎn)生溢出中斷?T0產(chǎn)生溢出中斷?計數(shù)器人數(shù)加1T1產(chǎn)生溢出中斷?計數(shù)器人數(shù)減1調(diào)用顯示子程序是否大于超載人數(shù)？聲光報警啟動繼電器鎖定裝置YNYNYN初始化鍵盤設(shè)置超載人數(shù)開始解除報警解除報警解除繼電器鎖定圖4.1系統(tǒng)軟件總流程圖程序的初始化是對AT89C51的初始化，包括對中斷計數(shù)器工作方式和計數(shù)初值的初始化，對堆棧的初始化，以及對暫存地址的分配等。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)。當發(fā)生中斷時，單片機轉(zhuǎn)入中斷子程序進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，同時還對顯示子程序和報警子程序進行了調(diào)用，完成實時顯示和實時監(jiān)控的功能。當統(tǒng)計數(shù)值大于預(yù)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(yù)置數(shù)值，程序解除報警、鎖定指令。4.2T0、T1中斷計數(shù)程序的設(shè)計T0、T1中斷程序的流程圖如圖4.2所示。EA=0EA=0累加器A、寄存器內(nèi)容入棧開中斷中斷處理R1+1或R1-1現(xiàn)場恢復(fù)開始中斷返回圖4.2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)。T1、T0均設(shè)為計數(shù)器工作模式，工作方式為方式2，即8位的常數(shù)自動重新裝載的計數(shù)器。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。所不同的是：T0計數(shù)器用做統(tǒng)計上車的人數(shù)，所以T0每中斷一次數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容加1；T1計數(shù)器累計的是下車的人數(shù)，所以T1每中斷一次數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容減1。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。進入中斷子程序后，硬件會自動把斷點地址（16位程序計數(shù)器PC的值）壓入堆棧，保護有關(guān)工作寄存器、累加器、標志位等信息，在完成中斷服務(wù)程序后，恢復(fù)有關(guān)的工作寄存器、累加器、標志位內(nèi)容，最后執(zhí)行中斷返回指令，從堆棧中自動彈出斷點地址到PC，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。4.3按鍵子程序的設(shè)計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，不會占用大量I/O口線，所以采用設(shè)計和結(jié)構(gòu)簡單的獨立式按鍵?？紤]到客車的實際要求，客車的實際裝載乘客的人數(shù)應(yīng)小于100，所以只用鍵盤設(shè)置上限值。為了確保CPU對一次按開始按鍵DEC_SET=0？返回N超載人數(shù)減1超載人數(shù)加1按鍵ADD_SET=0？有鍵閉合嗎？延時10ms有鍵閉合嗎？YNYNYYN按鍵DEC_SET=0？返回N超載人數(shù)減1超載人數(shù)加1按鍵ADD_SET=0？有鍵閉合嗎？延時10ms有鍵閉合嗎？YNYNYYN圖4.3按鍵子程序流程圖鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響，本設(shè)計采用軟件延時的方法來消除按鍵的抖動。按鍵子程序流程圖見圖4.3所示。4.4報警與鎖定子程序的設(shè)計報警與鎖定子程序流程圖如圖4.4。該模塊的主要功能是實現(xiàn)客車是否超載的判斷，若檢測值大于設(shè)置的上限值時，則進行報警，通過軟件程序控制繼電器動作，切斷客車的電子啟動裝置。報警時的現(xiàn)象為：紅色發(fā)光二極管進行閃爍，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，由繼電器控制的紅色指示燈亮起。若檢測值等于或低于所設(shè)閾值則解除報警，現(xiàn)象為：聲光報警消失，由繼電器控制的紅色指示燈熄滅。其中P2.6為繼電器控制端口，P1.0為紅色二極管報警控制端口，P1.1為蜂鳴器報警控制端口。P1.0=1,P1.1=1P1.0=1,P1.1=1P2.6=1返回YNP1.0=0,P1.1=0,P2.6=0調(diào)用延時子程序開始車內(nèi)人數(shù)值大于超載人數(shù)？車內(nèi)人數(shù)值大于超載人數(shù)？圖4.4報警與鎖定子程序流程圖報警與鎖定子程序是一個實時比較程序，實現(xiàn)對超值報警與鎖定的控制。將數(shù)據(jù)處理后的實時檢測值與預(yù)置上限值進行比較，報警子程序用SUBB語句進行判斷，即預(yù)置值減測量值，若后者大于前者則進行報警，否則消除報警。在主程序的執(zhí)行過程中，每次顯示乘客人數(shù)值時都對報警子程序進行了調(diào)用，從而完成了實時監(jiān)控的要求。4.5顯示子程序的設(shè)計顯示子程序流程圖如圖4.5所示。返回返回個位、十位分離存入30HBCD轉(zhuǎn)換01H送P2口取個位段碼送P0口延時02H送P2口取十位段碼送P0口延時開始圖4.5顯示子程序流程圖數(shù)據(jù)處理完后，顯示子程序開始工作，由于LED顯示為段碼的顯示，所以處理后的十進制數(shù)要首先將個位十位分離再將數(shù)據(jù)存入顯緩單元30H，然后位選數(shù)據(jù)送P2口，取個位段碼送P0口，調(diào)用延時子程序。再將位選數(shù)據(jù)送P2口，取十位段碼送P0口，再調(diào)用延時子程序。在發(fā)生中斷和等待中斷時，都對顯示子程序進行了調(diào)用，完成了實時顯示的要求。兩位位選碼由P2.0-P2.1控制。第5章系統(tǒng)調(diào)試與分析調(diào)試與分析的過程一般包括所有硬件電路的調(diào)試、程序的調(diào)試及它們的聯(lián)合調(diào)試過程。一旦系統(tǒng)的工作總框圖確定之后，電路原理圖和程序的設(shè)計工作就可以迅速展開了。系統(tǒng)的硬件、軟件的單獨調(diào)試和軟、硬聯(lián)調(diào)是系統(tǒng)最后的步驟是系統(tǒng)特別重要的環(huán)節(jié)，因為設(shè)計和開發(fā)出的系統(tǒng)是否成功，功能是否完善只有在這里才能體現(xiàn)出來。所以為了保證設(shè)計系統(tǒng)能夠正常工作，必須對軟件和硬件部分的每一個部分進行調(diào)試和分析。本章詳細的介紹了基于單片機的客車超載監(jiān)控系統(tǒng)的硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟、硬聯(lián)調(diào)的過程，并對調(diào)試結(jié)果進行了介紹和分析。5.1系統(tǒng)的硬件調(diào)試本課題的硬件電路是系統(tǒng)的核心部分。它包括單片機的外圍電路、傳感器電路、方向識別電路、顯示電路、報警電路和繼電器鎖定電路等，下面主要介紹單片機最小系統(tǒng)電路、方向識別電路在本次設(shè)計調(diào)試的方法與過程。（1）單片機小系統(tǒng)的調(diào)試：按照設(shè)計好的電路圖焊接好單片機的小系統(tǒng)，主要包括晶振電路、復(fù)位電路。上電后用萬用表測量各個端口的電壓情況，查看18、19晶振引腳的電壓是否在2.0V左右，用示波器檢測ALE口是否有固定的方波信號輸出。當復(fù)位鍵按下時，查看RST9引腳是否能達到3.5V以上的高電平，一切都正常后，編制一段延時亮滅的小程序，然后燒到單片機中，再重新驗證一下最小系統(tǒng)是否全部正常工作。（2）方向識別電路的調(diào)試：按照設(shè)計好的方向識別電路圖，把74LS04反相器和74LS74雙D觸發(fā)器安插在面包上，用兩個按鍵一端接地，另外兩端代替?zhèn)鞲衅鳟a(chǎn)生對應(yīng)的脈沖信號，連接在方向識別電路的輸入端。然后用萬用表測試觸發(fā)器Q1、Q2端的電平情況，調(diào)整相應(yīng)的電路設(shè)計，直到實現(xiàn)辨向功能。此外，在硬件的焊接過程中，需要十分的仔細和認真，盡量避免虛焊、漏焊現(xiàn)象，并且在焊接管腳時，應(yīng)把芯片取下來，再進行焊接，防止因芯片過熱而燒壞。每焊接完一根導(dǎo)線，都使用萬用表進行檢查，查看是否構(gòu)成通路。對焊點較近的點位也用萬用表進行檢測，查看焊點是否焊接在一起，以免出現(xiàn)混連的現(xiàn)象。這樣逐一檢查，容易發(fā)現(xiàn)問題排查故障，很有針對性。更重要的一點就是硬件系統(tǒng)必須要一部分一部分的焊接，即