小区车辆统计计数系统设计毕业论文(3)

2013届毕业设计（论文）

第二章 硬件电路设计

该系统用于检测是否有车辆进出，是否有空余车位，应用单片机来控制其他模块以实现

对车辆的数目、状态等的加减计数和状态显示，并利用单片机中的定时系统对车辆进出的时间限制以及设定，键盘系统的输入可以人工控制总车位数以及剩余车位数数值的显示。 2.1电源模块的设计

整个系统中电源模块主要的是提供稳定的电压。该电路输入单相220v交流电，经过变压器，全桥整流，稳压后输出稳定的5v直流电。

三端稳压器是一种集成电路元件，内部由三极管和电阻等构成，在分析电路时可简单的认为这是一个能自动调节电阻的元件，当负载电流大时三端稳压器内的电阻自动变小，而当负载电流变小时三端稳压器内的电阻又会自动变大，这样就能保持稳压器的输出电压保持基本不变。由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。因为此系统设计要输出5V的电压，所以选用稳压器LM7805。 2.1.1 LM7805稳压器的介绍说明

X78XX系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为TO-220/D-PAK封装。它有一些列固定的电压输出，应用非常广泛。每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它们不会受到损坏。如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于1A的输出电流。虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，也能获得各种不同的电压和电流。

（1）LM7805引脚图如图2所示:

图2 LM7805引脚图

1—输入，INPUT 2—地，GND

3—输出，OUTPUT （2）特点

? 最大输出电流1A

? 输出电压为5V，6V，8V，9V，10V，12V，15V，18V，24V ? 热过载保护 ? 短路保护

? 输出晶体管安全工作区保护

7805是最常用到的稳压芯片，它的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源，它的输出电压恰好为5V，刚好是51系列单片机运行所需的电压，它有很多系列，如KA7805，ADS7805,CW7805等，性能有微小的差别，用的最多的是LM7805。

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2.1.2 电路工作原理

如图3所示：

220V 交流电输入 220V转9V变压器 桥式整流 滤波 7805稳压 5V直流电输出 图3 电源电路框图

从图4上看,用一个220V转24V变压器（变压比K约为9）,输出较小的电压。变压器后面由4个二极管组成一个桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源。 变压器输出端的24V电压经桥式整流并电容滤波，在这里接一个500uF/25V的电解电容。在电容C5两端大约会有29V的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动都会使C5两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件，选用LM7805。LM7805最大可以输出1A的电流，内部有限流式短路保护，短时间内，例如几秒钟的时间，输出端对地（2脚）短路并不会使LM7805烧坏。三端稳压器后面接一个1uF的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。虽然LM7805最大电流是1A，但实际使用一般不要超过500mA,否则会发热很大，容易烧坏。一般负载电有200mA以上时需要散热片。

图4 电源模块原理图

2.2传感器模块的设计

2.2.1 CD4069的介绍

CD4069 是由六个COS/MOS 反相器电路组成，此器件主要用作通用反相器，即用于不需要TTL 驱动和逻辑电平转换的电路中。CD4069引脚图如图5所示。 （1）推荐工作条件： 电源电压范围：3V～15V

输入电压范围：0V～VDD

工作温度范围：M类－55℃～125℃，E 类－40℃～85℃ （2）极限值：

电源电压：－0.5V～18V

输入电压：－0.5V～VDD+0.5V

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输入电流：±10mA

储存温度：－65℃～150℃

图5 CD4069引脚图

2.2.2 施密特触发器

用CD4069与电阻组成施密特触发器，并且施密特触发器具有整形的功能，可以把不规则的脉冲信号转换成单片机需要的标准的矩形脉冲。该电路结构简单，如图6所示，用CD4069与电阻组成的2个施密特触发器成两个双稳态电路做方向识别和互锁电路。通过判断VT1和VT2是否接受红外光线照射来判定车辆是进还是出，从而给单片机传送信号。

进行流量采集的器件有很多种：红外对管，光电断续器，红外反射管，霍尔器件，激光管，超声波等等。目前，单车道采用红外热释电传感器的车辆计数器，计数器用中规模IC构成，具有结构简单等特点，但仅仅适用于单车道且计数的数据不能长期保存，也无法与大型机之间实现通信。为此设计了一种基于单片机的红外传感的单车道车辆计数系统。红外对管具有以下优点：质量轻,灵敏度高,线性好,接口电路比较简单,安装方便,对于本系统中近距离的检测,用它作为传感器将是最理想的。基本设计思路是通过低通滤波，加倍压整流等措施，将发射的红外线信号转变成用于控制的直流控制电压，可以理解为，当有红外线信号收到时，输出一个高电平信号，如果有车阻断了红外线信号，输出一个低电平信号，后续电路通过这个低电平信号完成后续工作。

电路中的D1和D2为红外线发射管，R7、R9、R12、R14均是限流电阻，VT1与VT2为光电三极管，光电三极管在偏置电压为零时，无论光照度有多强，集电极电流都为零。偏置电压要保证光电三极管的发射结处于正向偏置，而集电结处于反向偏置。随着偏置电压的增高伏安特性曲线趋于平坦。

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图6 传感器模块电路图

2.3显示计数模块的设计

2.3.1 单片机AT89S52

本系统采用的是一种低功耗、高性能的MCS-51系列的单片机，AT89S52是一种COMS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，是由Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52委众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

（1）AT89S52的主要性能: ? 与MCS-51单片机产品兼容；

? 8K字节在系统可编程Flash存储器； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1000次擦写周期； 全静态操作；

三级加密程序存储器； 32个可编程I/O口线； 三个16位定时器/计数器； 8个中断源；

全双工UART串行通道； 低功耗空闲和掉电模式； 掉电后中断可唤醒； 看门狗定时器；

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? 双数据指针；

? 掉电标识符；

（2）AT89S52引脚功能

AT89S52的引脚如图7所示：

图7 AT89S52引脚图

? P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外接上拉电阻。

? P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL

逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发

输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。作为第二功能时，作用如表1所示：

表1 P1口的第二功能 P1口 P1.0 P1.1 P1.5 P1.6

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第二功能 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用）

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