用單片機實(shí)現的脈沖編碼傳感器

引 言
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，出租車(chē)成為人們生活中非常方便且較普遍的交通工具，但出租車(chē)計價(jià)器卻相對較為落后。在過(guò)去，出租車(chē)采用機械式計價(jià)器，用齒輪比的方式來(lái)計算出租車(chē)所跑的里程數，并由里程數來(lái)?yè)Q算車(chē)費。但是機械齒輪體積較大，計算不是很準確，而且容易磨損。后來(lái)又采用了傳感器方式，利用傳感器接收車(chē)的跑動(dòng)信息，從而計算里程數和車(chē)費。但此方法通常使干擾信號也能產(chǎn)生計數脈沖，所以也不完善。筆者引用單片機技術(shù)，使用編碼和解碼信息傳遞方式來(lái)完成計價(jià)器計數脈沖的形成。單片機可以很精確的檢測到傳感器信號，這樣計價(jià)就會(huì )非常準確。完成此裝置所需器件簡(jiǎn)單，成本非常低，技術(shù)上也容易實(shí)現。

1 系統原理
系統框圖如圖1所示，本文主要介紹虛線(xiàn)框內模塊的設計。出租車(chē)驅動(dòng)輪轉數與轉軸轉數的傳動(dòng)比是一定的，而轉軸轉動(dòng)時(shí)帶動(dòng)一小磁體轉動(dòng)，其傳動(dòng)比也是一定的，小磁體每轉動(dòng)一周就和磁感應傳感器正對一次，磁感應傳感器就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)大約20 ms的低脈沖，可以通過(guò)計算磁感應傳感器產(chǎn)生的低脈沖數來(lái)計算出租車(chē)跑的里程數及相應的車(chē)費。

編碼器的單片機通過(guò)一個(gè)I/0口來(lái)檢測磁感應傳感器信號，當確定為傳感器產(chǎn)生的信號時(shí)，就通過(guò)另一個(gè)I/O口向解碼器的單片機發(fā)送一組編碼，而解碼器的單片機則首先判斷當前準備接收的數據是編碼器發(fā)送的編碼還是解碼寫(xiě)入器發(fā)送的解碼。當判斷是解碼寫(xiě)入器發(fā)送的解碼時(shí)，解碼器的單片機接收此解碼，并利用12c總線(xiàn)協(xié)議將解碼保存到E2PROM中去；當判斷是編碼器發(fā)送的編碼時(shí)，解碼器的單片機先接收此編碼，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通過(guò)一個(gè)I/0口向計價(jià)裝置發(fā)出計價(jià)脈沖，否則不發(fā)出計價(jià)脈沖。注意：這里每一輛出租車(chē)計價(jià)器的編碼和解碼都是不同的，這樣有利于出租車(chē)的管理以及防止計價(jià)器的盜用，解碼器中的解碼是使用解碼寫(xiě)入器寫(xiě)入其E2PRoM中去的。每輛出租車(chē)計價(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(chē)計價(jià)器都共用一個(gè)解碼寫(xiě)人器。也就是說(shuō)，在計價(jià)器賣(mài)出之前，用同一個(gè)解碼寫(xiě)入器為所有的計價(jià)器的解碼器寫(xiě)入不同的初始解碼。寫(xiě)入初始解碼以后，計價(jià)器就不再需要解碼寫(xiě)入器了，除非此計價(jià)器壞掉需要重新更換解碼器，此時(shí)需再用解碼寫(xiě)入器給新的解碼器寫(xiě)入初始解碼。硬件電路設計圖如圖2和圖3所示。

2 系統功能的實(shí)現
2.1 傳感器
本系統的編碼器部分利用傳感器來(lái)接收出租車(chē)的跑動(dòng)信號，這里采用的傳感器為磁感應傳感器，當其與車(chē)輛轉軸帶動(dòng)的小磁體正對時(shí)，傳感器的輸出引腳便會(huì )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為PIC12C508A，利用PIC12C508A芯片的第4個(gè)引腳GP3來(lái)檢測傳感器的輸出信號。當檢測到確定的傳感器信號后，單片機將按一定的時(shí)序在其第7個(gè)引腳GP0連續發(fā)送5個(gè)十進(jìn)制數據(即編碼形式為5位十進(jìn)制數)給解碼器，每個(gè)數據都是按脈沖方式發(fā)送出去的。十進(jìn)制數是多少，就發(fā)送幾個(gè)低脈沖，發(fā)送一個(gè)十進(jìn)制數據所用的時(shí)間要保證在255μs以?xún)?。其程序流程圖如圖4所示。

2.3 解碼寫(xiě)入器
解碼寫(xiě)入器部分使用的單片機為AT89C51，解碼寫(xiě)入器的功能與編碼器的功能類(lèi)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)小數字鍵盤(pán)，解碼寫(xiě)入器要發(fā)送的解碼可以從5個(gè)小數字鍵盤(pán)上獲得。為了和編碼器發(fā)送的編碼區別開(kāi)來(lái)，解碼寫(xiě)入器需要先發(fā)送一個(gè)區別字符，使解碼器能夠識別出當前接收的是編碼器還是解碼寫(xiě)入器發(fā)出的數據。區別字符后面緊跟著(zhù)的是解碼，所有這些數據的發(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是PIC12CE5C18，其內部有E2PROM?？梢岳肐2c協(xié)議隨時(shí)從E2PROM中讀出解碼或者向E2PROM中寫(xiě)入新的編碼。下面介紹工作過(guò)程。首先解碼器讀出內部E2PRoM中00h～04h中的5個(gè)十進(jìn)制數據，分別保存到5個(gè)內部數據存儲單元中。然后調用接收數據子程序，接收1個(gè)數據，并先保存到1個(gè)內部數據存儲單元中，判斷這個(gè)數據是否為區別字符10。若不是區別字符，說(shuō)明現在接收的數據可能是編碼器發(fā)送的編碼，則繼續接收后面的4個(gè)數據，并保存到4個(gè)內部數據存儲單元中，將接收到的這5個(gè)十進(jìn)制數據與前面解碼器讀出的內部E2PROM中00h～04h中的5個(gè)十進(jìn)制數據進(jìn)行比較，相等則在GP0引腳上發(fā)送一個(gè)2 ms的低脈沖作為計價(jià)脈沖，不相等則重新接收數據。若是區別字符10，說(shuō)明現在解碼寫(xiě)入器要修改解碼器的解碼，必須馬上接收跟在區別字符后面的5個(gè)數據，并將這5個(gè)十進(jìn)制數據保存到E2PROM的00h～04h中，覆蓋以前的解碼。其程序流程圖如圖6所示，其調用的子程序如圖7和圖8所示。

結論
本系統解決了以往計價(jià)器計價(jià)不準確、使用壽命短等缺點(diǎn)，現在采用以單片機為主控制單元的編碼解碼技術(shù)，使每個(gè)出租車(chē)的計價(jià)器擁有不同的編碼，從而防止出租車(chē)之間計價(jià)器的相互盜用，便于出租車(chē)公司對出租車(chē)的管理。同時(shí)，可以隨時(shí)對單片機的外圍電路進(jìn)行擴展，并通過(guò)軟件編程實(shí)現本系統的不斷升級。