基于AT89C51單片機(jī)的智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文所研究的智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)主要是由以單片機(jī)為核心的硬件及相應(yīng)的軟件程序所組成的。對(duì)系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計(jì)的基本要求：硬件要具有穩(wěn)定性、抗干擾能力較強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快；軟件模塊化、易于維護(hù)。要實(shí)現(xiàn)的基本功能如下：檢測(cè)刷卡信息、控制道閘升降、檢測(cè)車輛出入情況、停車位顯示、相關(guān)語音信息提示、具備工作狀態(tài)指示功能。最后，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真檢驗(yàn)，仿真結(jié)果表明本設(shè)計(jì)中的智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)成本低，而且具有良好的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；智能控制；電路設(shè)計(jì)；程序設(shè)計(jì)

本文主要是針對(duì)智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的硬件及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。對(duì)系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計(jì)的基本要求：硬件要具有穩(wěn)定性、抗干擾能力較強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快；軟件模塊化、易于維護(hù)。該控制系統(tǒng)作為停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的下位機(jī)能與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)交互，有效地提高了停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的工作效率、可靠性和控制能力。

1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)是整個(gè)智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的核心組成部分，為了更好的貼近實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，使硬件系統(tǒng)的性能達(dá)到實(shí)際環(huán)境要求，使軟件流程符合實(shí)際運(yùn)行流程。 基于單片機(jī)的智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)，在硬件設(shè)計(jì)上主要由以下幾大模塊：主控模塊、刷卡模塊、地感線圈模塊、道閘控制模塊、液晶顯示模塊、語音播報(bào)模塊、通信模塊等。其硬件系統(tǒng)框圖1所示。

主控模塊在智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)中起著樞紐作用，它把PC端發(fā)來的控制信號(hào)和控制系統(tǒng)本身的驅(qū)動(dòng)信號(hào)準(zhǔn)確的傳遞到其他模塊中，同時(shí)還接收各傳感器及相應(yīng)模塊的信號(hào)，根據(jù)實(shí)際需要還可將信號(hào)上傳給PC端管理系統(tǒng)；地感線圈模塊和道閘控制模塊相互作用，實(shí)現(xiàn)有無車輛的檢測(cè)和道閘的升降功能；刷卡模塊和語音模塊相互作用，實(shí)現(xiàn)在接收到車輛即將入場(chǎng)時(shí)進(jìn)行語音提示；顯示模塊的作用是顯示車場(chǎng)現(xiàn)有停車位信息，實(shí)時(shí)接收主控模塊的信息并及時(shí)刷新車位信息的變化。通信模塊實(shí)現(xiàn)各模塊間、主控模塊、PC端管理系統(tǒng)彼此間的通信。

根據(jù)已經(jīng)確定的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案對(duì)控制系統(tǒng)的硬件，其中主要是對(duì)主控模塊、顯示模塊、語音模塊、道閘模塊、地感線圈模塊、刷卡模塊、通信模塊、電源模塊等基礎(chǔ)硬件進(jìn)行相關(guān)芯片的選型、工作特性及實(shí)際工作環(huán)境的分析、接口電路或驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)、相應(yīng)芯片管腳與主控芯片管腳連接方法的研究說明，并繪制整體的硬件系統(tǒng)電氣原理圖及PCB圖等。

2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本節(jié)設(shè)計(jì)了智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)的軟件部分，主要包括繪制各模塊的程序流程圖，并借助于流程圖分別編寫了主控模塊程序、語音模塊程序、顯示模塊程序、道閘和地感線圈程序、通信子程序。從而完成了對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)。然后對(duì)負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化的主控模塊進(jìn)行了流程圖的繪制和程序的編寫，對(duì)整體的軟件系統(tǒng)編寫了主程序。

軟件部分的主要組成模塊如下：主控模塊、刷卡模塊、地感線圈模塊、道閘控制模塊、控制顯示模塊、語音播報(bào)模塊、通信模塊等。

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2所示，其中檢測(cè)軟件模塊包括地感線圈模塊、刷卡模塊和道閘。地磁線圈模塊采用RS485通訊接口，主控制器通過間接地址尋址到傳感器后，通過操作傳感器內(nèi)部控制寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量，并可從傳感器內(nèi)部的6個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中讀取測(cè)量的結(jié)果。在讀取到了傳感器采集的地磁數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)中心通過相應(yīng)的算法對(duì)地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并可將最終的結(jié)果通過主控模塊發(fā)送給其他設(shè)備。為了控制功耗，系統(tǒng)在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，可通過相應(yīng)引腳關(guān)閉其他傳輸模塊的電源，從而更有效的降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。

在確定好軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案之后，接下來要做的便是為編寫各模塊子程序及主程序選擇合適的編程語言?，F(xiàn)階段隨著單片機(jī)芯片的不斷更新升級(jí)，以C語言為主流的單片機(jī)高級(jí)語言也逐漸的在軟件開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用。在使用C語言的時(shí)候需要使用到C語言編譯器，以便把編寫好的C語言程序編譯為單片機(jī)能識(shí)別的機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序?qū)崿F(xiàn)開發(fā)者的設(shè)計(jì)意圖。

3 控制系統(tǒng)仿真檢驗(yàn)

首先應(yīng)將該仿真裝置的固有硬件控制模塊拆卸下來，并將軟件初始設(shè)置數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)備份。最后將本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)硬件及相應(yīng)的軟件在該仿真檢驗(yàn)裝置的背面區(qū)域與特定的接口進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接配置之后，觀察PC端停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的仿真演示畫面是否能正常出現(xiàn)，如果能出現(xiàn)正常的操作演示畫面即表示該實(shí)例實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，如果未出現(xiàn)正常畫面即表示該實(shí)例還有待修改完善，然后根據(jù)出現(xiàn)的相關(guān)提示信息再對(duì)硬件及軟件進(jìn)行修改，下圖4是該仿真裝置的原理圖。

在將硬件軟件首次連接好后運(yùn)行PC端仿真管理系統(tǒng)，并未出現(xiàn)正常的畫面，即表示硬件或軟件某一部分有問題，然后根據(jù)管理系統(tǒng)提示出的故障對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件及軟件再進(jìn)行數(shù)次修改完善，最后管理系統(tǒng)出現(xiàn)正常的演示畫面。

通過上述仿真檢驗(yàn)裝置對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)例的檢驗(yàn)，本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)硬件和軟件結(jié)合起來可以基本實(shí)現(xiàn)如下功能：檢測(cè)刷卡信息、控制道閘升降、檢測(cè)車輛出入情況、停車位顯示、相關(guān)語音信息提示、具備工作狀態(tài)指示等。

4總結(jié)

首先，針對(duì)現(xiàn)階段的停車問題進(jìn)行了背景分析，提出了解決此類問題的有效措施。然后，根據(jù)確定下來的控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案開始分步實(shí)施硬件設(shè)計(jì)及軟件部分相應(yīng)模塊流程圖的繪制、軟件程序的編寫。最后，借助于停車場(chǎng)管理系統(tǒng)仿真裝置對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真檢驗(yàn)，仿真結(jié)果表明本設(shè)計(jì)中的智能停車場(chǎng)控制系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

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作者簡(jiǎn)介：田曉偉（1981-），女，工程碩士，濰坊科技學(xué)院教師，主要從事電子信息與通信技術(shù)研究。

（作者單位：濰坊科技學(xué)院電氣自動(dòng)化學(xué)院）