基于无线网的公共自行车管理设计硬件部分毕业设计(编辑修改稿)

基于无线网的公共自行车管理设计硬件部分毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

口使用 ， 5. 具有看门狗功能 6. 具有 EEPROM功能 有 专用的 程序 编程器，可以直接下载程 序 8. 3个 16位定时器 /计数器 9. 4路外部中断 10. 通用异步串行口（ UART） 单片机引脚如图 6 所示。 第 12 页 共 34 页 图 6 W78A054ADG 引脚图 8A054 引脚功能 VCC：供电电压。 GND：接地。 各个端口介绍如表一所示 表 2 端口介 绍 第 13 页 共 34 页 P3 口主要使用第二功能，它的功能介绍如表 3 所示 表 3 P3 口第二年功能 其次是各个引脚的介绍： 表 4 引脚介绍 第 14 页 共 34 页 3． 3 晶振电路 W78A054ADG 单片机内含有一个高增益的反向放大器 ， 单片机想要正常工作 ， 必须要外接一个晶振电路。 晶振电路包括一个晶体振荡器和两个电容 ， 组成一个自激振荡器。 单片机的时钟 具有两种工作模式 ， 分别是片内 时钟模式和 片外 时钟模式 ，本设计采用的是片 外 时钟模式。 振荡器的频率由晶体决定 ， 两外接电容对频率也有微调作用 ，但由于是 时钟主振电路 两个并联的电容可以省去所以此晶振电路没有并联的电容。 [9] 第 15 页 共 34 页 图 7 晶振电路图 3． 4 复位电路 单片机复位电路是指单片机的初始化操作。 当单片机进行 运行时，为了 让 CPU以及该单片机 中 所有的其他部件处在 一个 初始化状态，所以需要先对单片机 进行复位操作。 复位电路 接 +5V 直流 电压时 ， C3 电容就会 充电 ， 从而在 电阻上出现 一定 电压 ， 单片机 进 入 复位 状态 ， 几毫秒 以 后 ， 电容电量达到最大 ， 而 电阻 上的 电流 则降至 0A， 电压 降至 0V， 单片机进入工作状态。 复位电路 RESET 端产生复位信号，通过连接单片机引脚 4 给单片机进行复位 ， 电路图如图 7 所示。 图 8 复位电路图 第 16 页 共 34 页 继电器模块 本 系统决定采用 TQ25v 10 个引脚的电磁继电器。 TQ25V 电磁 继电器是Panasonic 公司 设计生产的 ， 它的体积小属于超薄型，灵敏度高并且功耗低。 电磁继电器是 通过 电磁线圈通电 ，继而 产生磁力， 这种磁力使得 接点吸合或者释放。 在该产品其他型号 中还 拥有 一种 能够进行 磁保持 的 继电器， 这种磁保持继电器的 内部拥有一个 磁力离合 装置 ， 启动 时 送一 个 脉冲电压 （达到所需的脉冲宽度） 就能 够让它产生 吸合，而不需要像 普通的电磁 继电器那样， 要 通过 维持 稳定的 电压才能 产生吸合。 特点： ( 1 ) 高 、长和宽分别为 5mm、 14mm、 9mm，属于超薄 型。 ( 2 ) 额定消耗功率 低，整体灵敏度非常高。 ( 3 ) 等够 自动安装 SDM。 ( 4 ) 可进行高密度安装。 ( 5 ) 拥有 包金 的 双叉横杆触点，可靠性 非常高。 ( 6 ) 可使用 IC 插座。 ( 7 ) 低热电动势。 ATQ206 引脚图如下所示： 图 9 TQ25v 继电器引脚图 稳压电路 本 系统采用的是 12v 直流电源，而单片机需要一个 5v 的直流电源，因此我们需要设计一个稳压电路，以此得到一个 5v 的电源。 7805 系列稳压器是大家在日常生活第 17 页 共 34 页 中经常用到的稳压器件，用它来进行稳压十分的 方便， 一个非常简单的电路就 可以让我们得到一个稳定的直流电压 ,并且我们得到的电压刚刚好就是 5v， 这正 是 维持8A054 单片机在正常运行情况下所要的电压， 7805 有很多的 衍生产 品 如 KA 系列 ， ADS系列 ， CW系列 等， 在它们之间的功能和参数上有一些小 的 不同。 我们选用的是 KA7805,下图是 KA7805 的 几 个引脚 介绍以及用这个稳压器来组成 的稳压电路。 1 2 3 图 10 7805 引脚图 其中 1 接 的是输入的 +电压， 2 接地 ， 3 则输出我们所要用的 +5V 电压。 图 11 稳压引脚图 无线通信技术 无线传输模块选型 无线通信技术已经 得到了全面普及像蓝牙、 3G/4G、 WIFI 等都是无线通讯技术在人们日上生活中经常用到的应用。 由于本设计面向的对象为停车场区域的车辆，自然就不需要太远的距离，选取中短距离，频率段为 足够满足要求。 而且这是 ISM 国际免费的标准频段。 于是这一点成为了 无线技术可发展的重要的条件。 并且 无线 通信 技术 差别于 之前的 其他同类 技术，它是 通过 全双工模式传输 来进行数据传输工作的 ，在抗干扰性能上要比 其他任何无线技术来的优秀的多。 这 一极 7805 第 18 页 共 34 页 其强大的 抗干扰性 使得它的理论上的 最大 传输距离可以达到 10 米之多 ， 如果 芯片外设 可以 增加 一些 功率放大器件的话， 将会到达更加远的地方。 除此之外它的理论上的数据传输速度是 2M/s， 这一速度两倍于蓝牙的理论数据传输速度。 结合前面的几点在 这三种 常见的 无线通信技术 中 ， 无线通讯技术 有着自己 强大的优势体现。 它比蓝牙的生产成本低、数据传输速度快，比 27MHz 抗干扰能力强、传输距离远、功耗低。 同步串行口通信 同步通讯 是指在 既定的通讯速度 下， 数据在接发两端得到的时钟信号频率能够保持相同 ， 这样就使得通信双方在接发 数据时 能够拥有一模一样的时间关系。 串行通信是 通过一根数据线在计算机的主 机与其外设之间进行传递和交换数据信息的串行传送。 在 使用串口通信时， 数据都是一位一位的一次传输的不论发送还是接收都是如此，并且每一位均为二进制 0 或 1。 SPI 接口 是由 Motorola 公司进行研制生产的一种全双工同步串行总线，这种同步串行总线常用于 与慢速外设器件 之间的 通信， 这 是一种 新的串行同步通讯协议。 它的组成部分是 一个主设备和 若干从设备 ， 其中 主设备 控制一个从设备并与从设备之间进行同步通讯，从而实现数据 交换。 同步串行外设接口 有四种信号其中包括串行数据的输入信号、输出信号、时钟的位移信号以及从使能信号。 其中决定 唯 一 的一个从设备用来和主设备之间进行连接的就是从使能信号。 [10]通讯时 ,数据由 串行数据输出 ,串行数据 输入，数据在时钟的上升或下降由 SDO 输出， SDI 读入，这样经过 8/16 次时钟的发生改变 ，完成 8/16 位数据的传输。 数据传输模式如图 12 所示。 第 19 页 共 34 页 图 12 同步串行口数据传输方式 NRF24L01 无线芯片特点 本设计使用的 NRF24L01 是 一款 无线收发芯片 ，它的优点在于成本低、功耗低、速度快。 它 工作 频段是 ~ 的国际通用的免费 ISM 频段， 这就是成本低的最有利的条件。 无线收发器包含 ：频率发生器、 SchockBurst 模式控制器、晶体振荡器调制器、 功率放大器以及解调器。 输出功率频道使用 SPI 接口 来进行设置。 这款芯片的电流损耗非常低，如果是在发射状态 下 ，当芯片的 发射功率 值 为 0dBm 时产生的电流损耗仅仅只有 ， 即便是接收状态下也只多了 ， 要是在 掉电模式和待机模式下电流消耗 就 更 加 低 了。 其主要有以下特点： 可以进行 多通道传输， 拥有 125 个通信频道，还可以进行多点的通讯、跳频以及分组等其他功能，以到达大众的需要。 放射功率可设 置为 0dBm、 6dBm、 12dBm 或者 18dBm，以 用于不同的功能需要。 无偿 通用频段， 可以使用 ～ 全世界免费申请的 ISM 频段。 SPI数据接口： 通过 SPI数据接口来和 微控制单元 进行连接，速度在 0～ 8Mbps/s之内 ，支持 2M、 1M 、 250kbps 传输速度。 ACK 功能，支持自动应答及自动重发，内置地址及 CRC 数据校验模功能。 功耗 较低，工作电压 在 ～ 之内，待机模式下电流小于 1181。 A。 此外 ， 它 还 拥有着自主应答、立即重发以及对载波监进行听检测等其他性能 ，能 够减少 开发 的 难度。 本 次设计射频数据传输使用的是 NORDIC 生产的 NRF24L01 单片无线收发器芯片，根据所查找的资料并结合本系统 的真实情况，无论在数据交换，以及传输方式还是数据稳定性上， nRF24L0 通过晶振来调节 振幅 ，使得振幅能够低电流消耗并且拥有 较好的无线信噪比， XC2 的引脚可以进行悬空（外部的时钟正在被使用）。 为了达到晶体振荡器低功耗和迅速开启的目标 ， 我们选择 使用的电容 值较小，而且与晶振的并联效果一样。 经过简易的网络配对可以获得较低的阻抗。 采取。