朱一多

（武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065）

行車(chē)是一種廣泛應(yīng)用的起重裝置，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和建筑行業(yè)的發(fā)展，無(wú)論是地鐵施工，還是高樓大廈的建設(shè)，行車(chē)都是不可或缺的設(shè)備。由于行車(chē)的購(gòu)買(mǎi)成本、停放費(fèi)用、維護(hù)和管理費(fèi)用都是一筆不小的開(kāi)支，大多數(shù)施工單位都是采用租賃的方式使用行車(chē)，因此對(duì)租賃方就產(chǎn)生了租期管理的問(wèn)題。由于長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)行車(chē)的租賃都是粗放的人工管理方式，有時(shí)會(huì)因?yàn)樽饨饐?wèn)題引發(fā)諸多矛盾，甚至引起經(jīng)濟(jì)糾紛，因此迫切的需要一種全自動(dòng)的系統(tǒng)可以有效的對(duì)行車(chē)使用時(shí)間進(jìn)行管理，解決租金拖欠、賴(lài)賬等問(wèn)題。目前市場(chǎng)上的定時(shí)裝置均無(wú)法滿(mǎn)足行車(chē)管理的要求，行車(chē)使用時(shí)間控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)在綜合了市場(chǎng)上通用定時(shí)裝置的所有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也有自己的特點(diǎn)：

（1）創(chuàng)造性的提出了基于STC12C5A單片機(jī)的高智能全開(kāi)放性的行車(chē)使用時(shí)間控制系統(tǒng)，即考慮到了定時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確性和可靠性，也考慮了用戶(hù)對(duì)時(shí)間設(shè)定的靈活性要求，用程序?qū)r(shí)間進(jìn)行設(shè)定和控制。

（2）克服了普通單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)電源的依賴(lài)。普通的51單片機(jī)在斷電時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)全部丟失，本系統(tǒng)可以在斷電時(shí)將時(shí)間等信息保存在EEPROM中，在電源恢復(fù)后再將保存的數(shù)據(jù)取出來(lái)。

（3）切實(shí)實(shí)現(xiàn)了低功耗、低成本，保證了系統(tǒng)的實(shí)用性和可推廣性。系統(tǒng)的功耗約600毫瓦，若以?xún)晒?jié)普通5號(hào)電池供電至少可用半年；系統(tǒng)除開(kāi)發(fā)費(fèi)用外的硬件制作成本不及普通行車(chē)一天的租金。

系統(tǒng)由單片機(jī)、定時(shí)器DS1302、模擬開(kāi)關(guān)MAX4624等三部分組成。具有與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信的功能，方便用戶(hù)用計(jì)算機(jī)將行車(chē)使用時(shí)間傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。單片機(jī)接收后將時(shí)間存儲(chǔ)于EEPROM并結(jié)合定時(shí)器計(jì)時(shí)，在時(shí)間到期時(shí)切斷行車(chē)電源。該系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 行車(chē)使用時(shí)間控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

考慮到實(shí)際施工過(guò)程中的某些需要，時(shí)間結(jié)束時(shí)有些工作還沒(méi)做完，設(shè)定了一個(gè)緊急開(kāi)關(guān)，按下開(kāi)關(guān)后，定時(shí)器可以再延長(zhǎng)半小時(shí)再切斷電源，僅此一次。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2．1 STC12C5A單片機(jī)［1］［2］

STC12C5A系列單片機(jī)主要性能：

高速：1個(gè)時(shí)鐘／機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051快8～12倍。

寬電壓：5．5～3．3V，2．2～3．6V（STC12LE5A60S2系列）。

增加外部掉電檢測(cè)電路。可在掉電時(shí)，及時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)EEPROM，正常工作時(shí)無(wú)需操作EEPROM。

低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式（可由任意一個(gè)中斷喚醒）。

低功耗設(shè)計(jì)：掉電模式（可由外部中斷喚醒），可支持下降沿／上升沿和遠(yuǎn)程喚醒。

工作頻率：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051的10倍。

芯片內(nèi)EEPROM功能，擦寫(xiě)次數(shù)10萬(wàn)次以上。

除了優(yōu)越的性?xún)r(jià)比之外，STC12C5A單片機(jī)與一般單片機(jī)相比增加了EEPROM功能，可以在掉電后很好的保存數(shù)據(jù)。這就類(lèi)似于公交卡充值，在充值前可以很方便的查詢(xún)到剩余值，本系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間前也能查詢(xún)到前次使用剩余的時(shí)間。為了降低系統(tǒng)的功耗，實(shí)際應(yīng)用是采用了供電電壓為2．2～3．6V的低壓?jiǎn)纹瑱C(jī)，這樣整個(gè)系統(tǒng)用兩節(jié)干電池供電即可。

2．2 EEPROM

表1 STC12C5A系列單片機(jī)的內(nèi)部EEPROM地址表

STC12C5A單片機(jī)利用ISP／IAP技術(shù)將內(nèi)部Data Flash當(dāng)EEPROM，擦寫(xiě)次數(shù)10萬(wàn)次以上，可以根據(jù)表1的地址對(duì)EEPROM進(jìn)行字節(jié)讀／字節(jié)編程／扇區(qū)擦除等操作，注意讀操作的地址與編程操作的地址要一致。

2．3 定時(shí)器

圖2 DS1302與單片機(jī)連接電路圖

單片機(jī)有內(nèi)部定時(shí)器，但是斷電后無(wú)法工作，考慮到系統(tǒng)的可靠性，采用了外部定時(shí)器DS1302（見(jiàn)圖2）。DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2．5V～5．5V。采用三線(xiàn)接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。

2．4 模擬開(kāi)關(guān)

用來(lái)切斷電源的器件很多，晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管都是常用的器件，但這些器件都要配合電阻使用，本系統(tǒng)考慮到盡可能的降低功耗，采用模擬開(kāi)關(guān)MAX4624對(duì)行車(chē)電源進(jìn)行控制（見(jiàn)圖3），其內(nèi)阻僅為0．5歐姆，使用簡(jiǎn)單，用單片機(jī)一個(gè)引腳連接即可。當(dāng)引腳為高電平時(shí)，電路導(dǎo)通；反之則斷開(kāi)。

圖3 MAX4624結(jié)構(gòu)圖

模擬開(kāi)關(guān)4腳與單片機(jī)的P1．5腳連接，當(dāng)4腳為高電平時(shí)，電路才導(dǎo)通。1腳引出P1接行車(chē)的電源控制線(xiàn)，連接圖如圖4。

圖4 MAX4624連接圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3．1 EEPROM編程［3］［4］

單片機(jī)對(duì)EEPROM的操作主要有讀取、擦除、寫(xiě)入三種。時(shí)間讀取可以用下列程序完成：

temph＝Byte＿Read（0x0000）；／／從地址0000處讀取時(shí)間的高位字節(jié)

templ＝Byte＿Read（0x0001）；／／從地址0001處讀取時(shí)間的低位字節(jié)

time＝temph＊256＋templ；／／計(jì)算讀到的時(shí)間

需要注意的是，時(shí)間的存儲(chǔ)只用了兩個(gè)字節(jié)，因此能保存的最大的數(shù)據(jù)為216－1＝65535，即能夠設(shè)定的最長(zhǎng)時(shí)間不超過(guò)65535分鐘（45天左右），滿(mǎn)足實(shí)際租賃過(guò)程中租金按月結(jié)算的要求，若需要更長(zhǎng)的時(shí)間，就增加更多的存儲(chǔ)字節(jié)。

3．2 DS1302編程［5］

DS1302的操作必須嚴(yán)格按照其時(shí)序圖進(jìn)行，芯片的中文說(shuō)明書(shū)提供了Read＿DS1302（）和Write＿DS1302（）兩個(gè)函數(shù)分別用來(lái)對(duì)芯片進(jìn)行讀和寫(xiě)，極大的方便了用戶(hù)編程。秒、分鐘、小時(shí)讀取的地址分別為0x81、0x83、0x85。編程試分別從這三個(gè)地址讀取時(shí)間即可。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，已經(jīng)應(yīng)用于武漢市內(nèi)部分施工現(xiàn)場(chǎng)，尤其以低功耗、低價(jià)位深得用戶(hù)青睞。系統(tǒng)還可以繼續(xù)改進(jìn)，可以增加液晶顯示器顯示剩余時(shí)間，以便用戶(hù)及時(shí)去設(shè)定新的時(shí)間；可以增加鍵盤(pán)，以便在沒(méi)有計(jì)算機(jī)的情況下，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)定使用時(shí)間。本系統(tǒng)不僅可以用于行車(chē)，還可以用于其它不同的機(jī)械租賃，只需更改電路接口即可，相信在不久的將來(lái)，本系統(tǒng)可以走出省外，推廣全國(guó)，必將有更廣闊的應(yīng)用前景。

［1］何立民．單片機(jī)高級(jí)教程應(yīng)用與設(shè)計(jì)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000：10－15．

［2］徐愛(ài)鈞．單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C51Windows環(huán)境編程與應(yīng)用［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2001：20－70．

［3］［美］赫伯物·希爾特，著．C語(yǔ)言大全（第四版）［M］．王子恢，戴健鵬，等，譯．北京：電子工業(yè)出版社，2001：41－42．

［4］譚浩強(qiáng)，等．C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程（第2版）［M］．北京：高等教育出版社，1998：35－80．

［5］DS1302DataSheet［EB／OL］．［2012－06－28］．www．dalsemi．com．