用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的脈沖編碼傳感器
關(guān)鍵詞 單片機(jī) 編碼器 解碼器 解碼寫入器 智能傳感器
引 言
隨著社會的發(fā)展,出租車成為人們生活中非常方便且較普遍的交通工具,但出租車計(jì)價(jià)器卻相對較為落后。在過去,出租車采用機(jī)械式計(jì)價(jià)器,用齒輪比的方式來計(jì)算出租車所跑的里程數(shù),并由里程數(shù)來換算車費(fèi)。但是機(jī)械齒輪體積較大,計(jì)算不是很準(zhǔn)確,而且容易磨損。后來又采用了傳感器方式,利用傳感器接收車的跑動(dòng)信息,從而計(jì)算里程數(shù)和車費(fèi)。但此方法通常使干擾信號也能產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖,所以也不完善。筆者引用單片機(jī)技術(shù),使用編碼和解碼信息傳遞方式來完成計(jì)價(jià)器計(jì)數(shù)脈沖的形成。單片機(jī)可以很精確的檢測到傳感器信號,這樣計(jì)價(jià)就會非常準(zhǔn)確。完成此裝置所需器件簡單,成本非常低,技術(shù)上也容易實(shí)現(xiàn)。
1 系統(tǒng)原理
系統(tǒng)框圖如圖1所示,本文主要介紹虛線框內(nèi)模塊的設(shè)計(jì)。出租車驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)的傳動(dòng)比是一定的,而轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)一小磁體轉(zhuǎn)動(dòng),其傳動(dòng)比也是一定的,小磁體每轉(zhuǎn)動(dòng)一周就和磁感應(yīng)傳感器正對一次,磁感應(yīng)傳感器就會產(chǎn)生一個(gè)大約20 ms的低脈沖,可以通過計(jì)算磁感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的低脈沖數(shù)來計(jì)算出租車跑的里程數(shù)及相應(yīng)的車費(fèi)。
編碼器的單片機(jī)通過一個(gè)I/0口來檢測磁感應(yīng)傳感器信號,當(dāng)確定為傳感器產(chǎn)生的信號時(shí),就通過另一個(gè)I/O口向解碼器的單片機(jī)發(fā)送一組編碼,而解碼器的單片機(jī)則首先判斷當(dāng)前準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)是編碼器發(fā)送的編碼還是解碼寫入器發(fā)送的解碼。當(dāng)判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時(shí),解碼器的單片機(jī)接收此解碼,并利用12c總線協(xié)議將解碼保存到E2PROM中去;當(dāng)判斷是編碼器發(fā)送的編碼時(shí),解碼器的單片機(jī)先接收此編碼,然后讀出自己E2PROM中的解碼,將其與接收到的編碼相比較,如果相同則解碼器單片機(jī)通過一個(gè)I/0口向計(jì)價(jià)裝置發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖,否則不發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖。注意:這里每一輛出租車計(jì)價(jià)器的編碼和解碼都是不同的,這樣有利于出租車的管理以及防止計(jì)價(jià)器的盜用,解碼器中的解碼是使用解碼寫入器寫入其E2PRoM中去的。每輛出租車計(jì)價(jià)器都具有一個(gè)編碼器和一個(gè)解碼器,而所有的出租車計(jì)價(jià)器都共用一個(gè)解碼寫人器。也就是說,在計(jì)價(jià)器賣出之前,用同一個(gè)解碼寫入器為所有的計(jì)價(jià)器的解碼器寫入不同的初始解碼。寫入初始解碼以后,計(jì)價(jià)器就不再需要解碼寫入器了,除非此計(jì)價(jià)器壞掉需要重新更換解碼器,此時(shí)需再用解碼寫入器給新的解碼器寫入初始解碼。硬件電路設(shè)計(jì)圖如圖2和圖3所示。
2 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
2.1 傳感器
本系統(tǒng)的編碼器部分利用傳感器來接收出租車的跑動(dòng)信號,這里采用的傳感器為磁感應(yīng)傳感器,當(dāng)其與車輛轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)的小磁體正對時(shí),傳感器的輸出引腳便會產(chǎn)生一個(gè)約20ms的低脈沖。
2.2編碼器
編碼器部分使用的單片機(jī)為PIC12C508A,利用PIC12C508A芯片的第4個(gè)引腳GP3來檢測傳感器的輸出信號。當(dāng)檢測到確定的傳感器信號后,單片機(jī)將按一定的時(shí)序在其第7個(gè)引腳GP0連續(xù)發(fā)送5個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)(即編碼形式為5位十進(jìn)制數(shù))給解碼器,每個(gè)數(shù)據(jù)都是按脈沖方式發(fā)送出去的。十進(jìn)制數(shù)是多少,就發(fā)送幾個(gè)低脈沖,發(fā)送一個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)所用的時(shí)間要保證在255μs以內(nèi)。其程序流程圖如圖4所示。
2.3 解碼寫入器
解碼寫入器部分使用的單片機(jī)為AT89C51,解碼寫入器的功能與編碼器的功能類似。由于發(fā)送的解碼要能隨時(shí)改變,這里可以外接5個(gè)小數(shù)字鍵盤,解碼寫入器要發(fā)送的解碼可以從5個(gè)小數(shù)字鍵盤上獲得。為了和編碼器發(fā)送的編碼區(qū)別開來,解碼寫入器需要先發(fā)送一個(gè)區(qū)別字符,使解碼器能夠識別出當(dāng)前接收的是編碼器還是解碼寫入器發(fā)出的數(shù)據(jù)。區(qū)別字符后面緊跟著的是解碼,所有這些數(shù)據(jù)的發(fā)送方式與編碼器編碼的發(fā)送方式完全相同,由AT89C51單片機(jī)的P3.4口輸出,其程序流程圖如圖5所示。
2.4 解碼器
這部分采用的單片機(jī)是PIC12CE5C18,其內(nèi)部有E2PROM??梢岳肐2c協(xié)議隨時(shí)從E2PROM中讀出解碼或者向E2PROM中寫入新的編碼。下面介紹工作過程。首先解碼器讀出內(nèi)部E2PRoM中00h~04h中的5個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù),分別保存到5個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元中。然后調(diào)用接收數(shù)據(jù)子程序,接收1個(gè)數(shù)據(jù),并先保存到1個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元中,判斷這個(gè)數(shù)據(jù)是否為區(qū)別字符10。若不是區(qū)別字符,說明現(xiàn)在接收的數(shù)據(jù)可能是編碼器發(fā)送的編碼,則繼續(xù)接收后面的4個(gè)數(shù)據(jù),并保存到4個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元中,將接收到的這5個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)與前面解碼器讀出的內(nèi)部E2PROM中00h~04h中的5個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,相等則在GP0引腳上發(fā)送一個(gè)2 ms的低脈沖作為計(jì)價(jià)脈沖,不相等則重新接收數(shù)據(jù)。若是區(qū)別字符10,說明現(xiàn)在解碼寫入器要修改解碼器的解碼,必須馬上接收跟在區(qū)別字符后面的5個(gè)數(shù)據(jù),并將這5個(gè)十進(jìn)制數(shù)據(jù)保存到E2PROM的00h~04h中,覆蓋以前的解碼。其程序流程圖如圖6所示,其調(diào)用的子程序如圖7和圖8所示。
結(jié)論
本系統(tǒng)解決了以往計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)不準(zhǔn)確、使用壽命短等缺點(diǎn),現(xiàn)在采用以單片機(jī)為主控制單元的編碼解碼技術(shù),使每個(gè)出租車的計(jì)價(jià)器擁有不同的編碼,從而防止出租車之間計(jì)價(jià)器的相互盜用,便于出租車公司對出租車的管理。同時(shí),可以隨時(shí)對單片機(jī)的外圍電路進(jìn)行擴(kuò)展,并通過軟件編程實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的不斷升級。
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