现场总线型交通倒计时器的设计(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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图4是倒计时器检测控制电路的简化电路原理图，89C51控制74HC595实现笔段的静态显示控制，三极管TIP41C作为段驱动器。红、绿两色显示切换用89C51 I/O控制，用两个大功率三极管TIP127(加散热片)实现。

74HC595是具有8位移位寄存器、带三态锁存输出的逻辑芯片。输出口具有较强的驱动能力，QA～QH为±35mA，QH′为±25mA。89C51通过I/O控制74HC595实现笔段的静态显示，节省MCU的I/O端口。74HC595管脚配置和定义如图所示：

管脚1～7、15(QA～QH)数据输出端；管脚9(QH′)串行数据输出端，用于多个74HC595的级联，与SI配对使用；管脚10(SCLR)移位寄存器清除输入；管脚11(SCK)移位寄存器时钟输入端；管脚12(RCK)存储寄存器时钟输入端；管脚13(G)输出使能输入端；管脚14(SI)串行数据输入端。

图4模块C，两片595级联，一片输出倒计时器的个位信号，一片输出倒计时器的十位信号和一位百位信号。

笔段驱动电路由模块E和模块F组成。模块E的TIP41C作为段驱动(大功率管，可省去散热片)，图中，每段LED发光二极管阵列用一个LED发光管表示，其结构如模块G所示。模块F是倒计时器红、绿显示驱动电路，MCU通过两位I/O控制。模块F两只小功率三极管8050的作用是将 5V和 15V两个电源隔开；TIP127为红、绿导通的切换开关，它为大功率管，在加散热片的条件下，驱动电流可达5A以上。整个倒计时器由15个模块E和两个模块F组成。

模块E中的电阻和二极管IN4148与模块B的VT端联接，其作用是消除倒计时器笔段的‘暗亮’现象。倒计时器在工作时，不亮的笔段发出微弱亮度的现象称为‘暗亮’。分析其原因，由于增加了倒计时器笔段的检测电路，需要一定的检测电流，相当于增加了段控电子开关的分布电容，其充放电效果，对LED发光二极管足以产生‘暗亮’的效果。模块B为模块E的检测端提供约1.2V的电压VT，通过保护电阻和二极管加至检测端，在笔段灭时，起提供检测电流和箝位的作用，有效消除了‘暗亮’现象。

笔段检测电路由模块A和模块D组成。模块A为比较电路。笔段亮、灭时分别输出0V和5V电压信号，信号输出至89C51 I/O端口，对笔段的工作情况进行检测。模块D为15个模块A提供比较电压。运放用 15V供电，模块A中的电阻和稳压二极管起保护作用，稳压管在图中1kΩ的电阻开路时起作用，可选用通用的5.1V稳压管，也可选用质量较好的稳压器件，如ZRB5.0等。图中的运放选用轨对轨四运放TLC2274，15段检测加一路参考，正好用4个TLC2274。

倒计时器笔段的亮度调节采用定周期调节导通时间百分比的方法。周期为10ms，调节频率为100Hz，视觉上不会闪烁。共分10个亮度等级，段导通时间百分比分别为：10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%。

图4中89C51为控制板上的主MCU，它通过串口、Neuron芯片3150与交通信号机交换信息(接收倒计时的工作命令，如倒计时数、亮度等级、显示颜色等，上传倒计时的工作状态等)。3150的IO8和IO10为多功能I/O口，通过编程令其工作于异步串行通信方式，波特率4800。主MCU-89C51还承担系统环境的温度测量、系统工作信息的存储和看门狗定时器的控制等工作，这里不再赘述。

3小结

本文从总线型交通倒计时器的基础功能出发，设计并实现了基于Lonworks总线技术的交通倒计时器。与传统的交通倒计时器相比，除具有作为总线节点独立工作能力外，还增加了显示笔段损坏的检测和按实用要求调节亮度的功能，使交通倒计时器工作更加可靠、人性化、环保、节能。另外，总线型产品在施工费用、维护费用方面也优于传统的交通信号控制系统。总线型交通倒计时器自开发成功至今一年多的时间内，连续试运行，工作良好，性能令人满意。

参考文献
［1］TC74HC595［Z］.TOSHIBA，1997.
［2］阳宪惠.现场总线技术及其应用［M］.北京：清华大学出版社，1999.
［3］马莉.Lon网络开发技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2003.
［4］杨育红，涂敏，李滨.Lon网络程序设计［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2001. (

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