2023年基于AT89C51单片机的智能停车场控制系统设计.doc

基于基于 AT89C51AT89C51 单片机的智能停车场控制单片机的智能停车场控制系统设计系统设计 摘要：本文所研究的智能停车场控制系统主要是由以单片机为核心的硬件及相应的软件程序所组成的。对系统硬件软件设计的基本要求：硬件要具有稳定性、抗干扰能力较强、动态响应较快；软件模块化、易于维护。要实现的基本功能如下：检测刷卡信息、控制道闸升降、检测车辆出入情况、停车位显示、相关语音信息提示、具备工作状态指示功能。最后，对控制系统进行了仿真检验，仿真结果表明本设计中的智能停车场控制系统能够满足设计要求，设计成本低，而且具有良好的实用性。关键词：单片机；智能控制；电路设计；程序设计 本文主要是针对智能停车场控制系统的硬件及软件进行设计研究。对系统硬件软件设计的基本要求：硬件要具有稳定性、抗干扰能力较强、动态响应较快；软件模块化、易于维护。该控制系统作为停车场管理系统的下位机能与上位机实现交互，有效地提高了停车场管理系统的工作效率、可靠性和控制能力。1 控制系统总体方案设计 控制系统是整个智能停车场管理系统的核心组成部分，为了更好的贴近实际进行设计，使硬件系统的性能达到实际环境要求，使软件流程符合实际运行流程。基于单片机的智能停车场控制系统，在硬件设计上主要由以下几大模块：主控模块、刷卡模块、地感线圈模块、道闸控制模块、液晶显示模块、语音播报模块、通信模块等。其硬件系统框图 1 所示。主控模块在智能停车场控制系统中起着枢纽作用，它把 PC 端发来的控制信号和控制系统本身的驱动信号准确的传递到其他模块中，同时还接收各传感器及相应模块的信号，根据实际需要还可将信号上传给 PC 端管理系统；地感线圈模块和道闸控制模块相互作用，实现有无车辆的检测和道闸的升降功能；刷卡模块和语音模块相互作用，实现在接收到车辆即将入场时进行语音提示；显示模块的作用是显示车场现有停车位信息，实时接收主控模块的信息并及时刷新车位信息的变化。通信模块实现各模块间、主控模块、PC 端管理系统彼此间的通信。根据已经确定的控制系统硬件设计方案对控制系统的硬件，其中主要是对主控模块、显示模块、语音模块、道闸模块、地感线圈模块、刷卡模块、通信模块、电源模块等基础硬件进行相关芯片的选型、工作特性及实际工作环境的分析、接口电路或驱动电路的设计、相应芯片管脚与主控芯片管脚连接方法的研究说明，并绘制整体的硬件系统电气原理图及 PCB 图等。2 控制系统软件设计 本节设计了智能停车场控制系统的软件部分，主要包括绘制各模块的程序流程图，并借助于流程图分别编写了主控模块程序、语音模块程序、显示模块程序、道闸和地感线圈程序、通信子程序。从而完成了对整个控制系统软件部分的设计。然后对负责系统初始化的主控模块进行了流程图的绘制和程序的编写，对整体的软件系统编写了主程序。软件部分的主要组成模块如下：主控模块、刷卡模块、地感线圈模块、道闸控制模块、控制显示模块、语音播报模块、通信模块等。软件系统设计如图 2 所示，其中检测软件模块包括地感线圈模块、刷卡模块和道闸。地磁线圈模块采用 RS485 通讯接口，主控制器通过间接地址寻址到传感器后，通过操作传感器内部控制寄存器进行数据的测量，并可从传感器内部的6 个数据寄存器中读取测量的结果。在读取到了传感器采集的地磁数据后，数据中心通过相应的算法对地磁数据进行分析，并可将最终的结果通过主控模块发送给其他设备。为了控制功耗，系统在没有数据传输的时候，可通过相应引脚关闭其他传输模块的电源，从而更有效的降低整个系统的功耗。在确定好软件系统的设计方案之后，接下来要做的便是为编写各模块子程序及主程序选择合适的编程语言。现阶段随著单片机芯片的不断更新升级，以 C 语言为主流的单片机高级语言也逐渐的在软件开发中得到广泛的应用。在使用 C语言的时候需要使用到 C 语言编译器，以便把编写好的 C 语言程序编译为单片机能识别的机器码，这样单片机才能执行编写好的程序实现开发者的设计意图。3 控制系统仿真检验 首先应将该仿真装置的固有硬件控制模块拆卸下来，并将软件初始设置数据进行存储备份。最后将本文所设计的控制系统硬件及相应的软件在该仿真检验装置的背面区域与特定的接口进行适当的连接配置之后，观察 PC 端停车场管理系统的仿真演示画面是否能正常出现，如果能出现正常的操作演示画面即表示该实例实现相关功能，如果未出现正常画面即表示该实例还有待修改完善，然后根据出现的相关提示信息再对硬件及软件进行修改，下图 4 是该仿真装置的原理图。在将硬件软件首次连接好后运行 PC 端仿真管理系统，并未出现正常的画面，即表示硬件或软件某一部分有问题，然后根据管理系统提示出的故障对所设计的硬件及软件再进行数次修改完善，最后管理系统出现正常的演示画面。通过上述仿真检验装置对设计实例的检验，本文所设计的控制系统硬件和软件结合起来可以基本实现如下功能：检测刷卡信息、控制道闸升降、检测车辆出入情况、停车位显示、相关语音信息提示、具备工作状态指示等。4 总结 首先，针对现阶段的停车问题进行了背景分析，提出了解决此类问题的有效措施。然后，根据确定下来的控制系统整体设计方案开始分步实施硬件设计及软件部分相应模块流程图的绘制、软件程序的编写。最后，借助于停车场管理系统仿真装置对控制系统进行了仿真检验，仿真结果表明本设计中的智能停车场控制系统能够满足设计要求。参考文献 1 佟云峰.单片机原理及应用.北京：机械工业出版社，2007.5159 2 杨文龙.单片机原理及应用系统设计.北京：清华大学出版社，2011.184199 3 柳春锋.Protel99SE 实用教程M.北京：高等教育出版社，2007.88101 4 郑立玲，谢锡锋.基于 ZigBee 技术的智能停车场管理系统设计.电脑知识与技术，2014，28（33）：5657 5 谭浩强.C 语言程序设计（第 2 版）M.北京：清华大学出版社，2008.106120 6 Ping Wang，Aiqun Hu，Wenjiang Pei.The Design of Anti-collision Mechanism of UHF RFID System based on CDMA.APCCAS，2006，25（2）：102103 作者简介：田晓伟（1981-），女，工程硕士，潍坊科技学院教师，主要从事电子信息与通信技术研究。（作者单位：潍坊科技学院电气自动化学院）