朱一多

（武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065）

行車是一種廣泛應(yīng)用的起重裝置，隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛和建筑行業(yè)的發(fā)展，無論是地鐵施工，還是高樓大廈的建設(shè)，行車都是不可或缺的設(shè)備。由于行車的購買成本、停放費(fèi)用、維護(hù)和管理費(fèi)用都是一筆不小的開支，大多數(shù)施工單位都是采用租賃的方式使用行車，因此對租賃方就產(chǎn)生了租期管理的問題。由于長期以來對行車的租賃都是粗放的人工管理方式，有時會因?yàn)樽饨饐栴}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的系統(tǒng)可以有效的對行車使用時間進(jìn)行管理，解決租金拖欠、賴賬等問題。目前市場上的定時裝置均無法滿足行車管理的要求，行車使用時間控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

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

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

（2）克服了普通單片機(jī)系統(tǒng)對電源的依賴。普通的51單片機(jī)在斷電時存儲的數(shù)據(jù)會全部丟失，本系統(tǒng)可以在斷電時將時間等信息保存在EEPROM中，在電源恢復(fù)后再將保存的數(shù)據(jù)取出來。

（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，若以兩節(jié)普通5號電池供電至少可用半年；系統(tǒng)除開發(fā)費(fèi)用外的硬件制作成本不及普通行車一天的租金。

系統(tǒng)由單片機(jī)、定時器DS1302、模擬開關(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，方便用戶用計(jì)算機(jī)將行車使用時間傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。單片機(jī)接收后將時間存儲于EEPROM并結(jié)合定時器計(jì)時，在時間到期時切斷行車電源。該系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 行車使用時間控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

考慮到實(shí)際施工過程中的某些需要，時間結(jié)束時有些工作還沒做完，設(shè)定了一個緊急開關(guān)，按下開關(guān)后，定時器可以再延長半小時再切斷電源，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個時鐘／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）。

增加外部掉電檢測電路?？稍诘綦姇r，及時將數(shù)據(jù)保存進(jìn)EEPROM，正常工作時無需操作EEPROM。

低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式（可由任意一個中斷喚醒）。

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，擦寫次數(shù)10萬次以上。

除了優(yōu)越的性價比之外，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)。這就類似于公交卡充值，在充值前可以很方便的查詢到剩余值，本系統(tǒng)設(shè)定時間前也能查詢到前次使用剩余的時間。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的低壓單片機(jī)，這樣整個系統(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，擦寫次數(shù)10萬次以上，可以根據(jù)表1的地址對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 定時器

圖2 DS1302與單片機(jī)連接電路圖

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

2．4 模擬開關(guān)

用來切斷電源的器件很多，晶體管和場效應(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，采用模擬開關(guān)MAX4624對行車電源進(jìn)行控制（見圖3），其內(nèi)阻僅為0．5歐姆，使用簡單，用單片機(jī)一個引腳連接即可。當(dāng)引腳為高電平時，電路導(dǎo)通；反之則斷開。

圖3 MAX4624結(jié)構(gòu)圖

模擬開關(guān)4腳與單片機(jī)的P1．5腳連接，當(dāng)4腳為高電平時，電路才導(dǎo)通。1腳引出P1接行車的電源控制線，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EEPROM的操作主要有讀取、擦除、寫入三種。時間讀取可以用下列程序完成：

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

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

time＝temph＊256＋templ；／／計(jì)算讀到的時間

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

3．2 DS1302編程［5］

DS1302的操作必須嚴(yán)格按照其時序圖進(jìn)行，芯片的中文說明書提供了Read＿DS1302（）和Write＿DS1302（）兩個函數(shù)分別用來對芯片進(jìn)行讀和寫，極大的方便了用戶編程。秒、分鐘、小時讀取的地址分別為0x81、0x83、0x85。編程試分別從這三個地址讀取時間即可。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過嚴(yán)格的測試，已經(jīng)應(yīng)用于武漢市內(nèi)部分施工現(xiàn)場，尤其以低功耗、低價位深得用戶青睞。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間，以便用戶及時去設(shè)定新的時間；可以增加鍵盤，以便在沒有計(jì)算機(jī)的情況下，通過鍵盤來設(shè)定使用時間。本系統(tǒng)不僅可以用于行車，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，本系統(tǒng)可以走出省外，推廣全國，必將有更廣闊的應(yīng)用前景。

［1］何立民．單片機(jī)高級教程應(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］徐愛鈞．單片機(jī)高級語言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．