車輛超載檢測系統研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 離限制為 50 到 100ft。4）快速:比特率可以高達 10Mbps。電纜長度和比特率是有關的，較低的比特率允許較長的電纜。5）抗干擾:通常，485 通訊具有較高的抗干擾能力，但是在工業現場環境惡劣的場合，難免會受到不同 程度的干擾，為此，一般可使用 120 歐線路匹配電阻提高抗干擾能力。 MAX485 芯片MAX485 是用于 RS—485 通信的小功率收發器，含有一個驅動器和一個接收器。驅動器不是限斜率的，允許它們以每秒 的速度發送數據。收發器的工作電流在120—500uA 之間，只需一個+5V 的電源。驅動器具有短路電流限制和使用熱關閉控制電路進行超功耗保護。在超過功耗時，熱關閉電路將驅動器的輸出端置于高阻狀態。接收器輸入端具有自動防止故障的特性，當輸入端開路時，確保輸出為高電平。MAX485 是為半雙工 bnm,./而設計的。MAX485 有很多特點，如低靜態電流、三態輸出、半雙工工作方式、工作電源為單34一+5V、總線可接 32 個收發器以及限流和熱敏控制電路為驅動器提供過載保護等。 芯片引腳及功能MAX485 芯片引腳圖如圖 所示，引腳說明如表 4 所示 圖 MAX485 芯片表 4 MAX485 引腳說明MAX485 引腳 名稱 功能 1 RO 接收器輸出端。若 A 大于 B200mVRO 為高，若相反 RO 為低 2 /RE 接收器輸出使能端。當 為低時 RO 有效，為高時 RO 為高阻狀態 3 DE 驅動器輸出使能端。 4 DI 驅動器輸入端。 5 GND 地 6 A 同向接收器輸入和同向驅動器輸出端 7 B 反向接收器輸入和反向驅動器輸出端 8 VCC 正電源輸入端：— 的接口電路MAX485 在單片機系統中的應用連接電路如圖 所示：圖 MAX485 在單片機系統中的應用連接電路圖35 看門狗模塊 隨著計算機技術、單片機技術、控制網絡技術的發展，以智能芯片為核心的單片機系統集成化和小型化程度的日益提高，使系統具備了完全的自診斷、自檢測等性能。目前，在一些測控系統中，存在電源開斷、瞬時電壓不穩等不安全因素，將會造成系統死機、信息丟失、運行不穩定等故障。為解決這些問題，可利用 MAX813L 芯片，實現了單片機系統的看門狗電路、電源故障監視電路和手動、自動復位電路，可有效地解決程序運行中出現的“死機”現象和電源故障帶來的不利影響。 MAX813L 芯片1　芯片特點　　 　　MAX813L 監控電路可用于計算機、控制器、自動化設備、智能設備及微處理器監控中。它們有以下四方面的功能：（1） 上電、掉電狀態下的復位功能；（2） MAX813 L 還有 WATCHDOG 輸出功能；（3） 內有一個 掉電告警門限檢測器；（4） 手動復位輸入。MAX813L 當供電電壓降至 以下將會產生一個復位脈沖，它有 DIP、SO 封裝。 MAX813L 在加電、掉電以及供電電壓下降情況下有復位輸出；有獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在 1．6 s 內未被觸發，其輸出將變為高電平； V 門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5 V 以外的電源監控；低電平有效的手動復位輸入。 2 MAX813L 的引腳及功能　　 MAX813L 芯片引腳排列見圖 ，引腳功能如表 536表 5 MAX813L 引腳功能引腳名稱 引腳功能/MR 當該段輸入低電平保持 140ms 以上，MAX813 就輸出復位信號，該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效的消除開關的抖動VCC 工作電源，接+5V 電壓GND 電源接地端PFI 當該輸入端電壓小于 時，/PFO 引腳的輸出電壓由高電平變為低電平/PFO 電源正常時，輸出高電平，當電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變為低電平WDI 程序正常運行時，必須在 的時間間隔內向該輸入端發出一個脈沖信號，以清除芯片內部的看門狗定時器。若超過 該輸入端收不到脈沖信號，則內部定時器溢出，WDO 由高電平變為低電平/RESET 上電時，自動產生 200ms 的復位脈沖；手動復位端輸入低電平時，該端也產生復位信號輸出/WDO 正常工作時，輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變為低電平3 MAX813 的接口電路 (1)基本工作原理　　　　工業環境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現，而最終造成微機系統故障的多數現象為“死機”。究其原因是 CPU 在執行某條指令時，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發生改變，致使該條指令出錯。這時，CPU 執行隨機拼寫的指令，甚至將操作數作為操作碼執行，導致程序“跑飛”或進入“死循環”。為使這種 “跑飛”或進入“死循環”的程序自動恢復，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術。用看門狗監視程序的運行。若程序發生“死機”，則看門狗產生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。37此外，工業現場由于諸多大型用電設備的投入或撤出電網運行，往往造成系統的電源電壓不穩，當電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數據丟失，系統不能正常運行。若設法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速地保存重要數據，將會最大限度地減少損失。圖 單片機的掉電工作方式電路原理圖　　單片機的掉電工作方式電路原理圖如圖 所示：當 PD 設置為 1 時，激活掉電方式，與非門輸出為低電平，時鐘發生器停止工作，單片機內所有運行狀態均被停止，只有片內 RAM 和 SFR 中的數據被保存起來。在單片機系統中可借助于一定的外部附加電路監測電源電壓，并在電源發生故障時及時通知單片機（如通過引發中斷來實現）快速保存重要數據，且斷開外圍設備用電電源，使整個應用系統的功耗降到最少。當電源恢復正常時，取消掉電工作方式，通過復位單片機，使系統重新正常工作。(2)硬件實現電路圖圖 給出了 MAX813L 在單片機系統中的典型應用線路圖。此電路可以實現上電、瞬時掉電以及程序運行出現“死機”時的自動復位和隨時的手動復位；并且可以實時地監視電源故障，以便及時地保存數據。38圖 MAX813L 在單片機系統中的應用連接電路圖本電路巧妙地利用了 MAX813L 的手動復位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機” ， 端電平由高到低， 當變低超過 140 ms，將引起 MAX813L 產生一個WDOWDO200 ms 的復位脈沖。同時使看門狗定時器清 0 和使 引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復位按鈕使 MAX813L 產生復位脈沖，由于為產生復位脈沖端 要求低電平MR至少保持 140ms 以上，故可以有效地消除開關抖動該電路可以實時地監視電源故障（掉電、電壓降低等） 。圖 中 R1 的一端接未經穩壓的直流電源。電源正常時，確保 R2 上的電壓高于 1．26 V，即保證 MAX813L 的PFI 輸入端電平高于 V。當電源發生故障，PFI 輸入端的電平低于 1．25 V 時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機中斷，CPU 響應中斷，執行相應的中斷服務程序，保護數據，斷開外部用電電路等。 24C02 芯片1 芯片特點串行 E2PROM 是基于 CBUS 的存儲器件，遵循二線制協議，由于其具有接口方便，2I體積小，數據掉電不丟失等特點，在儀器儀表及工業自動化控制中得到大量的應用。A)寬范圍的工作電壓 ~B)低電壓技術： 1mA 典型工作電流39 1uA 典型待機電流C)儲存器組織結構D)2 線串行接口，完全兼容 I2C 總線E)施密特觸發輸入噪聲抑制F)硬件數據寫保護G)內部與周期（最大 5ms）H)自動遞增地址I)可按照字節寫J).esd 保護大于 K)高可靠性： 擦寫壽命：100 萬次 數據保持時間：100 年L)無鉛工藝，符合 RoHS 標準2 20C02 的引腳及功能　24C02 芯片引腳排列見圖 ，引腳功能如表 6圖 24C02 芯片引腳表 6 24C02 芯片引腳功能引腳名稱 功能A0、AA2 器件地址選擇SDA 串行數據/地址SCL 串行時鐘40WP 寫保護VCC —6V 工作電壓GND 地3 24C02 與單片機的接口電路圖 給出了 24C02 與單片機的接口電路。圖中,WP 接 ,當 WP 為 0 時是寫操作，當 WP 為 1 時是讀操作，SCL 接單片機 ,SDA 接單片機 。圖 24C02 與單片機的接口電路 報警模塊系統要求一旦監測到機動車超載，就要立即報警，等待工作人員來檢查，并解除報警。本次設計選用蜂鳴器。蜂鳴器用三極管放大驅動。接口電路如圖 318 所示。圖 報警接口電路41 電源模塊設計中的電源主要有 2 種：+5V 和+12V,采用傳統的單片集成穩壓電源，接線圖如319 所示：圖 電源電路單片機應用系統中最重要且危害最嚴重的干擾來源于電源的污染。由于電源通常是由市電電網經變換后得到的，隨著工業的迅速發展，市電電網電源污染問題越來越嚴重，各種干擾極易耦合到供電線路中。同時，電源本身也會產生干擾，對本設計有較大影響的是電網干擾和電源干擾，因此，為了減少干擾因素，需要在設計時采用一系列抗干擾的措施，這里主要包括電源接地和電源濾波技術。電源接地時應遵循以下原則：在接地面上，電源接地和數字信號接地相互隔離，減少地線間的耦合。分別建立交流、直流和數字信號的接地通路。將幾條接地通路接到電源公共點上，以保證電源電路有低的阻抗通道。電源濾波的主要目的是抑制在電源線上的傳導高頻干擾。單片機應用系統電源濾波不僅能有效地防止外界環境的電磁干擾傳入系統，而且能有效地抑制系統本身產生的干擾向外界傳遞，造成電磁環境污染，同時還能較好地克服電源本身產生的干擾信號對系統工作的影響。單片機系統的電源濾波通常包括交流端的濾波和直流端的濾波。本次設計不只做了直流端濾波，還有交流端濾波。直流端的濾波主要是抑制整流電路42和開關電路所產生的高頻干擾，通常用電容濾波就足夠了。如圖 319 所示，輸入采用容量較小的電容改善紋波和抑制輸入的過電壓保證集成三端穩壓器的輸入輸出電壓差不會瞬間超過允許值；輸出采用容量較小的電容改善負載的瞬態響應。4 軟件設計 系統主程序的設計 設計思想主程序分五個模塊，包括看門狗模塊、通訊模塊、鍵盤模塊、采集模塊、顯示模塊。用外部中斷 0 實現掉電保護功能；利用串行口實現上位機與單片機的半雙工通信；在 8 通道采集結束后，查詢一次鍵值，即 8 通道在同一輪采集過程中上限值是一樣的。當檢測到超載時，報警并顯示超載量。 資源分配表 7 用戶寄存器說明用戶寄存器符號 存儲單元 說明LIMIT 0030H 鍵盤輸入的設定值地址OVER 0031H 超載重量值首址WEIGH 0039H 機動車實際質量首址QIAN 004AH 顯示超載重量的千位地址表 8 主程序工作寄存器說明寄存器名 說明 寄存器名 說明R0 需要采集的通道數 R2 通道 0 實際質量的地址R1 通道 0 超載量的地址43 主程序流程圖當系統上電復位后，先檢查有沒有掉電標志，若有，則調用恢復參數子程序對保護后的數據進行恢復，然后系統初始化，包括端口、825看門狗等；如果沒有掉電標志就直接進行初始化。初始化完畢后，調用鍵盤子程序，檢查設定值；檢查完后，調用采集子程序，采集數據，若超載則調用顯示子程序，顯示超載量。圖 主程序流程圖 參數恢復子程序的設計 設計思想24C02 是基于 CBUS 的存儲器件， A0，A1，A2 為器件地址線，WP 為寫保護引腳，2ISCL，SDA 為二線串行接口。對參數進行恢復，就是把保存在 24C02 中的數據取出來存到單片機中。 44讀若干個連續單元的數據可以當前地址開始，也可以從制定的地址開始。單片機接收到 8 位數據后應作出應答。只要 24C02 檢測到應答信號，其內部的地址寄存器就自動加 1 指向下一單元，并順序將指向單元的數據送到 SDA 串行數據線上。當需要結束讀操作時，單片機接收到數據后在需要應答的時刻發送一個非應答信號，接著再發送一個停止信號即可。 資源分配表 9 參數恢復子程序寄存器說明寄存器名 說明 寄存器名 說明R0 緩沖區首地址指針 R1 位傳送計數器R2 字節數據傳送計數器 R3 讀控制字DPTR 待讀單元首地址指針表 10 參數恢復子程序存儲器器說明存儲器地址 說明 存儲器地址 說明30H 鍵盤設定重量值恢復值 31H 通道 0 超載量恢復值32H 通道 1 超載量恢復值 33H 通道 2 超載量恢復值34H 通道 3 超載量恢復值 35H 通道 4 超載量恢復值36H 通道 5 超載量恢復值 37H 通道 6 超載量恢復值38H 通道 7 超載量恢復值 39H 通道 0 實際重量恢復值3AH 通道 1 實際重量恢復值 3BH 通道 2 實際重量恢復值3CH 通道 3 實際重量恢復值 3DH 通道 4 實際重量恢復值3EH 通道 5 實際重量恢復值 3FH 通道 6 實際重量恢復值40H 通道 7 實際重量恢復值 參數恢復子程序流程圖當系統上電后檢測到掉電標志位為 1，會通知單片機對參數進行恢復，被恢復的參數存在 24C02 中，即對 24C02 進行讀操作。先關中斷，發送標志碼，測試響應信號，響應后發送 24C02 單元首地址代碼，然后發送讀控制字，開始讀數據，讀完