智能停車場監(jiān)控系統(tǒng)設計智能停車場監(jiān)控系統(tǒng)設計Designofintelligentparkinglotmonitoringsystem摘要目前，傳統(tǒng)人工的停車場管理系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足高度發(fā)展的現(xiàn)代智能化的需求，幾乎所有行業(yè)都在向無人或高度自動化方向發(fā)展。并且，由于停車場內(nèi)的車輛流動性是非常大的，司機可能無法判斷停車場內(nèi)車輛信息，造成交通擁堵或者浪費不必要的時間；對于停車場管理員，工作單一辛苦且可能在指揮車輛時有些無法預測的危險。運用單片機知識來設計一個智能自動計數(shù)系統(tǒng)不僅可以準確的掃描車輛，顯示出空余車位的數(shù)量，當沒有空余車位時，蜂鳴器發(fā)出警報提醒司機，從而可以節(jié)約一些時間。以單片機為核心，利用紅外對射式傳感器電路作為信號的輸入模塊，設計了一個基于單片機的智能停車場監(jiān)管系統(tǒng)。對射式光電傳感器由發(fā)射器和接收器組成，當有物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間阻斷光線時，形成電平信號，經(jīng)過放大、整流并送入單片機控制模塊進行控制計數(shù)。通過液晶顯示電路、繼電器電路和蜂鳴器電路構(gòu)成系統(tǒng)的輸出模塊，實現(xiàn)了對停車場內(nèi)汽車數(shù)量的計數(shù)、車位和剩余顯示、停車場進出門以及報警的控制。關鍵詞：自動化單片機傳感器智能AbstractAtpresent,thetraditionalartificialparkinglotmanagementsystemhasnotbeenabletomeetthehighdevelopmentofmodernintelligentdemand,almostallindustriesaredevelopingtowardsunmannedorhighlyautomateddirection.Moreover,becausethevehiclemobilityintheparkinglotisverylarge,thedrivermaynotbeabletojudgethevehicleinformationintheparkinglot,causingtrafficcongestionorwastingunnecessarytime;fortheparkinglotadministrator,theworkissingleandhard,andtheremaybesomeunpredictableriskswhencommandingvehicles.Usingtheknowledgeofsinglechipmicrocomputertodesignanintelligentautomaticcountingsystemcannotonlyaccuratelyscanthevehicle,showthenumberofemptyparkingspaces,whenthereisnoemptyparkingspace,thebuzzerwillgiveanalarmtoremindthedriver,sothatsometimecanbesaved.Aparkinglotcountingsystembasedonsinglechipmicrocomputerisdesigned,whichusestheinfraredcountersensorcircuitastheinputmoduleofthesignal.Thephotoelectricsensorconsistsoftransmitterandreceiver.Whenthereisanobjectpassingthroughthetransmitterandreceivertoblockthelight,itformsalevelsignal,whichisamplified,rectifiedandsenttotheMCUcontrolmoduleforcontrolandcounting.TheoutputmoduleofthesystemiscomposedofLCDcircuit,relaycircuitandbuzzercircuit,whichrealizesthecontrolofthenumberofcarsintheparkinglot,thenumberofcarsintheparkinglot,thenumberofcarsinandoutoftheparkinglotandthealarm.Keywords:automationMCUsensorintelligence目錄摘要 錯誤!未定義書簽。Abstract Ⅱ緒論 61單片機技術簡介 21.1國內(nèi)外單片機發(fā)展現(xiàn)狀 錯誤!未定義書簽。1.2單片機的發(fā)展趨勢 21.3課題研究目的和意義 41.4設計內(nèi)容 42智能監(jiān)管及總體設計 52.1智能監(jiān)管的工作過程概述 52.2系統(tǒng)的技術指標 52.3系統(tǒng)的設計要求 53理論分析及總體方案 63.1方案比較 64系統(tǒng)的硬件設計 84.1系統(tǒng)的關鍵技術 84.1.1系統(tǒng)對單片機的要求 84.1.2單片機的分類 84.1.3單片機的選擇 94.1.4系統(tǒng)的I\O口分配 94.2系統(tǒng)的逐個硬件設計 104.2.1系統(tǒng)主控芯片的描述 104.2.2復位電路與時鐘電路的設計 124.2.3單片機的最小系統(tǒng)的設計 144.2.4對射式紅外電路的設計 154.2.5液晶顯示電路的設計 154.2.6繼電器電路的設計 194.2.7蜂鳴器電路的設計 204.2.8按鍵電路的設計 214.2.9LED電路的設計 225系統(tǒng)的軟件設計 235.1程序流圖 236系統(tǒng)的調(diào)試 24結(jié)論 25致謝 26參考文獻 27緒論自“中國制造2025”提出以來，自動化已成為我國現(xiàn)代工業(yè)中的核心。許許多多的制造或者監(jiān)管的過程都是靠人工來完成的，這樣就會使一些簡單的工作束縛人類的勞動力。單片機恰恰可以在這些工作中發(fā)揮巨大的作用，所以單片機的應用也受到企業(yè)的重視。在我們國家比較早的停車場監(jiān)管中，車場自動計數(shù)就已經(jīng)有了雛形只不過還不夠智能，人們對于停車場智能監(jiān)管的需求越來越高，越來越多的國家開始自己研究并修改相應的系統(tǒng)來實現(xiàn)更高的效益。但隨著時間的推移以及外界因素的影響，普通的計數(shù)系統(tǒng)往往無法達到特定的要求，僅僅通過自動計數(shù)并不能達到很好的監(jiān)管效果。而這些企業(yè)的競爭力往往會降低不少。為了應對種種問題，基于單片機控制的智能停車場系統(tǒng)能基本滿足目前大部分人的需求。此系統(tǒng)利用單片機進行相應的控制，可以將人的工時減少到最低，大大提高了監(jiān)管效率。同時，基于單片機控制的物料分揀系統(tǒng)能穩(wěn)定的與其他的功能性系統(tǒng)進行工作。因此，此系統(tǒng)的適應性也很強。在本文中，詳細介紹了智能系統(tǒng)的工作過程、硬軟件設計等等。通過多方面考察以及對比從中選擇出相比較而言更加恰當?shù)膬?nèi)容進行設計。在所有設計結(jié)束后，還應進行相應的調(diào)試，使之與其它部分工作互不干涉，應保證能順利的完成智能監(jiān)管的全過程。1單片機技術簡介國內(nèi)外單片機發(fā)展現(xiàn)狀單片機是從20世紀70年代的時候才開始發(fā)展的，在此之后，它的發(fā)展三部曲可以分為SCM、MCU、SOC,發(fā)展歷程同樣伴隨著艱辛。單片機的發(fā)展對嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展同樣起著非常重要的作用，單片機的發(fā)展同樣也是MCU形態(tài)發(fā)展的墊腳石，通俗的數(shù)單片機的發(fā)展讓一些自動控制系統(tǒng)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)上節(jié)省了許多的空間；經(jīng)過之前的兩個階段，單片機的發(fā)展有了奠定的基礎，毫無疑問會發(fā)展到片上系統(tǒng)?？茖W技術的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)自動化的需求、向往生產(chǎn)力的解放，單片機往片上系統(tǒng)的發(fā)展越來越成為一種趨勢。綜合上面所提到的，單片機的發(fā)展三部曲環(huán)環(huán)相扣，沒有基礎就沒有果實，果實也是基礎的必然發(fā)展趨勢。在當今這個時代，單片機雖然沒有直接引入眼簾，但是生活中的幾乎所有涉及到電子的東西都離不開小小的單片機。導彈如何準確的擊中目標？交通工具上的許多表盤如何準確的控制？QQ微型如何與親人密切的聊天？生產(chǎn)作業(yè)中如何能準確的對生產(chǎn)過程實時的監(jiān)控？等等一系列的生活中常見的問題，都需要依靠小小的單片機來解決。單片機的改進優(yōu)化主要可以通過改進內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其體積越來越小，節(jié)約硬件空間，能量消耗上越來越低，需要的電源電壓越來越小，使其在使用上越來越安全，制造上可以改進材料與工藝通過上面的描述，單片機其實還有很大的發(fā)展空間的。目前，用戶對于單片機的需要越來越多，但是，要求也越來越高。在自動控制原理中，穩(wěn)定性是最終要的一個因素，我想同樣單片機也是如此，如果打算讓單片機在更多的行業(yè)中得到其用武之地，其中一個重要的方法就是完善單片機本身的性能，這樣才能更適應各行各業(yè)的需求。最近幾年來，有些廠家已經(jīng)在研究如何提高其穩(wěn)定性方面的手段，相信，單片機在生產(chǎn)生活中的應用會越來越廣，生產(chǎn)生活的全自動化智能化必然是大勢所趨。單片機的發(fā)展趨勢單片機的發(fā)展可以說是非常迅速，現(xiàn)在各大生產(chǎn)研發(fā)廠家的競爭也是非常激烈。每個廠家都力爭研發(fā)出有其特點的單片機來和其他同行競爭，從開始的8位單片機到16位單片機再到如今的32位單片機，它的數(shù)據(jù)處理能力和效率越來越高，有的可以和51系列的相互兼容，當然也有的不能。但是有競爭才會有發(fā)展，在如此激烈的競爭下，才會制造出功能更全性能更好的單片機?；仡檰纹瑱C的發(fā)展過程和歷史，可以從中發(fā)現(xiàn)單片機的發(fā)展方向主要有以下幾個方面：（1）功耗CMOS低化在MCS-51系列的其中一款單片機問世的時候，其功耗已經(jīng)算的上很低了（630mW),伴隨著各大廠家的競爭，如今的許多單片機的功耗甚至能降低至100mW，當然行業(yè)對于降低單片機的功耗并不會為此而結(jié)束，而是越來越向更低功耗為發(fā)展目標。制造單片機的生產(chǎn)商大多開始從其制造工藝上改進，用其他的一些金屬材料制造，來降低其功耗。當然，有得必有失，在降低功耗的同時，由于一些條件的限制單片機的工作效率會有一些降低。于是許多廠家開始解決這類問題，現(xiàn)在已經(jīng)可以讓其功耗和運行速度兩全其美。這種既能降低功耗又可以提高工作效率的手段將是單片機改善功耗的一個很好的借鑒路徑。（2）微型單片化?現(xiàn)在常規(guī)的單片機?普遍都是將中央處理器（CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)儲存（RAM)、只讀程序處理器（ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強的單片機集成如A/D轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制電路、看門狗，有些單片機將LCD液晶驅(qū)動電路都集成在一塊芯片上，這樣的單片機包含的單元電路就更多，功能也就更強大。甚至單片機的廠商還根據(jù)顧客的需要量身訂做，制造出具有自己特點的單片機芯片。（3）低電壓化幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓越來越寬，一般在3-6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1-2V.目前0.8V供電的單片機已經(jīng)問世。（4）高性能化單片機的高性能化的含義是：改善其內(nèi)部的核心心臟-CPU，這樣以來，程序指令的工作速度會有所提高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會有所增加。如果想讓單片機的性能更加完善，也可以在它運用的指令上做文章，有一些簡寫的指令就好比生活中一些的一些精簡的短語，還可以讓多個級別的指令同時工作來達到提高性能的效果。當然單片機內(nèi)部的其他一些定時與延時的功能也會因此而得到改善。1.3課題研究目的和意義由于科學技術的進步飛快，私家車開始成為人們出行的重要交通工具。在享受汽車給人們的出行帶來便利的同時，也伴隨著一些問題的出現(xiàn)。以前，車輛進入停車場通常是人工的，但是，如今私家車幾乎每家都有，僅僅憑借人工監(jiān)管是不夠的，如果不能準確快速的讓車輛進入停車場，和實時的知道停車場內(nèi)車輛信息，容易造成交通擁堵等一些不必要的問題。而國外一些停車場早已利用智能系統(tǒng)進行監(jiān)管，充分利用了智能技術實現(xiàn)出入快、準確性高、基本自動化，在一定程度上還降低了二氧化碳的排放。因此為了實現(xiàn)車輛快速進出停車場、車主實時了解停車場內(nèi)車輛信息、保護環(huán)境，我們應當對車輛自動監(jiān)管系統(tǒng)進行推廣和普及?？紤]到前面的一些問題，利用單片機為核心的智能監(jiān)管系統(tǒng)恰恰能將人工監(jiān)管系統(tǒng)進行改善，也可以避免人工監(jiān)管車輛時候會出現(xiàn)的一些不必要的麻煩。在追求美好生活的同時，人們也開始逐漸追求優(yōu)質(zhì)生活，對于環(huán)境的要求也變得嚴謹起來。低碳生活可為現(xiàn)在的熱門詞匯，二氧化碳的排放在汽車行業(yè)中應該占去不少部分，若是減少尋找車位時間，還可以減少二氧化碳的排放，豈不是一舉兩得。停車場計數(shù)管理方面，我國停車場還存在不少問題。隨著科學技術發(fā)展，不少停車場已經(jīng)采用智能化車位計數(shù)系統(tǒng)。由于我國汽車快速發(fā)展，車輛較多，目前的大部分停車場管理系統(tǒng)仍然采用人工管理的傳統(tǒng)管理模式，很大程度上制約國家發(fā)展。1.4設計內(nèi)容此次文章中，基于智能停車場監(jiān)管的列子，主要描述了基于單片機為核心的車輛監(jiān)管系統(tǒng)的設計，文章中描述了單片機有關的一些知識，通過對于設計要求的分析，完成一些器件的選型和各個工作電路的設計。經(jīng)過對于一些基本知識的了解后，本次課題就到了硬件設計和軟件設計部分，軟件部分，主要是大家早就學過的C語言編程。經(jīng)過上述的各種設計，最后就是調(diào)試部分了。先要對硬件部分進行調(diào)試，要對硬件的合理布局和實際工作的一些條件來判斷。硬件部分調(diào)試完畢后，還要對軟件部分進行調(diào)試，使系統(tǒng)逐步完成計數(shù)，顯示，控制大門開關，播報等功能。2智能監(jiān)管系統(tǒng)及總體設計2.1智能監(jiān)管工作過程概述基于單片機的智能監(jiān)管系統(tǒng)包含了單片機技術、傳感器技術、單片機接口技術等等，在實際工作應用中，可以借鑒此類方法進行設計。這章將描述智能監(jiān)管系統(tǒng)及工作過程。在對智能監(jiān)管系統(tǒng)進行設計前，要對其工作過程進行詳細了解，才能進行設計。智能監(jiān)管系統(tǒng)分為三個部分：輸入部分、輸出部分、驅(qū)動部分。輸入部分采用的是對射式紅外傳感器，它的作用是作為信號采集，在車輛經(jīng)過阻擋紅外線時，產(chǎn)生低電平信號。輸出部分為按鍵電路部分和液晶顯示部分。按鍵電路部分的作用是方便手動調(diào)節(jié)，對限制的車輛數(shù)等等部分。液晶顯示電路采用的是LCD1602顯示屏，其應用十分普遍。它的作用是顯示總車位，進入車數(shù)，出去的車數(shù)。驅(qū)動部分分為繼電器部分和蜂鳴器部分。繼電器部分的作用是運用編程指令，以低電平信號來驅(qū)動護欄的升降。蜂鳴器部分是通過對單片機的程序編程，當車輛大于等于某數(shù)時，進行報警作用。提醒司機停車場內(nèi)車數(shù)已滿，不能停車。2.2系統(tǒng)的技術指標（1）系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力（2）車位和剩余車位的顯示，有車的車位會有提醒（3）系統(tǒng)功能較單一計數(shù)而言較多2.3系統(tǒng)的設計要求（1）車輛經(jīng)過，繼電器觸發(fā)，門打開。（2）延時10s后門關閉（3）車輛經(jīng)過，顯示屏的車數(shù)加1，車位數(shù)減1（4）按鍵可以手動加減車位（5）車輛駛出，顯示屏的車數(shù)減1，車位數(shù)加1（6）車數(shù)大于16，蜂鳴器報警3理論分析及總體方案3.1方案比較基于開題報告中，有三種方案：方案一：圖3-1控制原理圖控制過程簡述：紅外發(fā)射電路和紅外接收電路是完成對信號的收納，芯片CL102是一種有著多功能的芯片，可以完成顯示、鎖存、驅(qū)動、譯碼。方案二：圖3-2控制原理圖控制過程簡述：專用檢測芯片是產(chǎn)生脈沖信號，然后到51單片機。然后單片機事先編好程序，可以完成計數(shù)，最后通過LED來顯示。PS7219芯片可以同時驅(qū)動8個數(shù)碼管。X25045P芯片也是一個有著多功能的芯片，它可以監(jiān)測電源，同時還能在突然導通、斷開電源時對系統(tǒng)有一定的?；钭饔?。不會使上述幾種狀況期間造成數(shù)據(jù)錯誤。這就正好體現(xiàn)了系統(tǒng)的準確性及抵擋一定外界擾動的能力。HT7044A芯片起到的作用是斷開電源后使數(shù)據(jù)不丟失。方案三：圖3-3控制原理圖控制過程簡述：車輛經(jīng)過，紅外射線被阻擋，繼電器驅(qū)動電機將門打開，顯示屏幕上車數(shù)和車位數(shù)都會隨之改變，并且車位內(nèi)是否有車車主可通過LED燈的亮滅一目了然。當車數(shù)大于車位數(shù)時，蜂鳴器會發(fā)出警報，提醒外來車輛車位已滿。方案一通過對控制原理圖的直觀感受可知，它僅僅只能實現(xiàn)簡單的計數(shù)要求，而且成本也不高。但是并沒有任何對于突發(fā)狀況和外界擾動的抵抗能力，只能在一些小型場合和外界環(huán)境等因素波動不大的地方適用。考慮到實際情況，此方案不選用。方案二相對于方案一來說，有一定的抵抗外界擾動的作用，并且對數(shù)據(jù)有一定的保護作用。相比之下，方案二是比方案一更受青睞的。但因為價格比較貴一些，所以舍棄此方案。方案三是我本次畢業(yè)設計所選用的方案。主要選用此方案的原因是它的功能齊全，可以完成系統(tǒng)對于計數(shù)、顯示、控制護欄升降、報警的要求。紅外對射式電路作為傳感器部分，它的工作距離比較大。4系統(tǒng)的硬件設計4.1系統(tǒng)的關鍵技術4.1.1系統(tǒng)對于單片機的要求（1）功能要求系統(tǒng)在能滿足單片機正常工作的最小系統(tǒng)的同時，要求有兩個紅外傳感器輸入，一個按鍵輸入，一個繼電器輸出，一個蜂鳴器輸出，一個液晶顯示輸出，16個LED燈表車位。I/O點數(shù)要求單片機能工作的基本要求：按鍵輸入2個，紅外傳感輸入2個，繼電器輸出1個，液晶顯示輸出11個，蜂鳴器輸出1個，LED顯示16個，共有4個輸入點，29個輸出點。4.1.2單片機的分類通用型與專用型幾乎所有的產(chǎn)品從開始發(fā)展的時候都是從通用開始的，就是最初制造出來的作為一個基礎，后來由于一些特定工作的需要而衍生出專用的型號。舉個列子80C51單片機就是一種作為通用型號的單片機，顯然它的出現(xiàn)并沒有適用于哪個專門的行業(yè)；相反專用型單片機的生產(chǎn)是為了解決專門的問題，假如需要測量溫度，就可以在單片機的內(nèi)部設計一個專門用來檢測溫度的電路。總線結(jié)構(gòu)按照單片機的端口有無并行端口來劃分。總線型單片機的端口配置較多，因為它要完場傳輸數(shù)據(jù)，控制外圍元器件，提供并行地址，因此這類單片機在功能擴展方面比較多樣，但是技術的發(fā)展并不會因此而截止，人類的需求也會越來越多，有些單片機早已經(jīng)接好了外部器件，從而在外部封裝方面和外部體積方面達到了節(jié)省效果，非總線型單片機就是如此。應用鄰域單片機的應用鄰域繁多，所以按照應用鄰域劃分也有非常多種。比如通信工程中用來傳輸數(shù)據(jù)、家用電器、工程上的如智能車床銑床等等。在實際的工作中，工程中用到的單片機往往要求比家用電器中用到的單片機高。在運算的效率和精度方面工程中要求肯定嚴格，反過來想想家用洗衣機，它的控制只要電機轉(zhuǎn)速達到即可，對平穩(wěn)性等等并無要求。數(shù)據(jù)總線位數(shù)按單片機數(shù)據(jù)總線數(shù)可分為：4位、8位、16位和32位單片機。四位單片機具有簡單的外部結(jié)構(gòu)，而且價格也很便宜通常幾十元，它的應用也是非常廣泛的，比如家庭電視用的遙控器，游戲廳里的游戲手桿等等更進一步的就是八位單片機，它的應用可以說十分廣泛，毫無疑問它的種類也是五花八門非常繁多。大致分為51系列的和其他類別的。51系列的單片機的基底可謂非常扎實，源于其結(jié)構(gòu)之經(jīng)典，邏輯功能之多，指令之成熟，可以說是單片機里的一代梟雄。16位單片機毫無疑問較8位單片機而言又提高了一個檔次，它具有更迅捷的處理數(shù)據(jù)的速度和更完善的工作性能。目前，應用較多的有TI的MSP430系列、凌陽SPCE061A系列、Motorola的68HC16系列、intel的MCS-96/196系列等。32位單片機在價錢方面變得越來越低廉，相信與16位單片機的地位不相上下。4.1.3單片機的選擇市場上的單片機型號非常繁多，有Atmel、STC、Microchip、TI等等，由于單片機的I\O口具有擴展功能，所以不用擔心I\O口不夠用的情況，選擇常用的AT89C52單片機。4.1.4單片機的I\O口分配根據(jù)所選型號的單片機和要達到的控制要求，I\O口分配如下圖圖4-1I\O分配表4.2系統(tǒng)逐個硬件設計4.2.1系統(tǒng)主控芯片的描述本次設計選用的是AT89C52單片機。圖4-1STC89C52單片機引腳功能介紹：1.40和20兩個引腳作為電源的輸送端口，VCC需要輸送+5V的電源，VSS需要接地。2.XTAL1與XTAL2時鐘端口如上圖的單片機18、19兩個端口就是連接時鐘電路的兩個端口。如果是外部時鐘方式，想要通過這兩個端口實現(xiàn)，XTAL1需要與外部振蕩的信號相連接，而另外一個端口不接。3.RST復位端口如上圖所示的9端口就是復位端口，一般又上電復位和手動復位兩種方式，實際工作中常常將兩者結(jié)合使用，按下按鍵，高電平觸發(fā)RST，單片機復位。4.I\O口AT89C52共有32個I\O口，并且具有豐富的外部擴展能力，這也就是單片機能實現(xiàn)許多工作的原因所在。4.2.2復位電路與時鐘電路（1）時鐘電路要想單片機能夠正常工作，還有兩電路是必不可少的，時鐘電路與復位電路。接下來，將描述時鐘電路的設計。所謂時鐘電路，就是單片機的心臟，單片機需要統(tǒng)一的時鐘控制，它起到的作用是控制單片機運行指令的節(jié)奏。時鐘系統(tǒng)一般有兩種方案：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。鑒于51和52系列單片機在應用方面基本無差異，可以參考51系列單片機的時鐘電路。圖4-2（a）內(nèi)部時鐘圖（b）外部時鐘本次采用的是圖（a）內(nèi)部時鐘方式，時鐘電路是由晶振CYS和電容C1、C2組成。單片機的時鐘頻率取決于晶振CYS的頻率。電容器C1與C2的取值范圍位30-50pf。鑒于參考書中大多數(shù)用30pf，本次設計也選30pf推薦值。單片機的最小晶振CYS可以采用12MHZ、11.0592MHZ、6MHZ等，在正常工作情況下可以采用更高頻率晶振，晶振的振蕩頻率影響處理速度，頻率越大，處理速度越快。本次選用推薦值中最大的12MHZ的情況。（2）復位電路所謂復位，就是單片機恢復原始默認狀態(tài)的操作。那么在什么情況下單片機需要進行復位操作呢？一般在以下兩種情況下：1.單片機上電開機時。2.單片機工作過程中，出現(xiàn)死機等突發(fā)情況時。經(jīng)過復位操作，單片機才能重新開始工作。如果單片機的RST引腳保持24個時鐘周期的高電平，單片機就可以完成復位。通常為了保證可靠復位，復位電路應該使RST引腳保持10ms以上的高電平。只要引腳RST保持高電平，單片機就可以循環(huán)復位了。當RST由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，單片機推出復位狀態(tài)，從程序空間0000H地址開始取指令并執(zhí)行用戶程序。常用的復位電路有上電自動復位和手動復位方式。圖4-3圖a上電自動復位圖b手動復位復位電路由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，當系統(tǒng)一上電，RST出現(xiàn)高電平，并且高電平持續(xù)時間由RC值來決定。典型的51單片機高電平持續(xù)兩個機器周期以上就可以復位了，所以適當組合RC的取值就可以保證可靠的復位了。一般C取10uf，R取10KΩ。當然也有其他取法的，原則上就是讓RC組合下可以在RST引腳出現(xiàn)大于兩個機器周期的高點平。鑒于51單片機與52單片機應用上無太大差別，復位電路可以照搬，電阻電容取值按照圖中推薦值。在單片機的復位電路圖中，電容的大小是10uf，電阻的大小是10KΩ。根據(jù)公式可以計算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機的電源是5v，所以充電到0.7倍即為3.5V），需要的時間是10KΩ×10uf=0.1s。也就是說在單片機啟動的0.1s內(nèi)，電容兩端的電壓從0V增長到3.5V，這個時候10KΩ電阻兩端的電壓從5V減少到1.5V（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。所以在0.1s內(nèi)，RST引腳所接收到的電壓為5-1.5V。在5V正常工作的51單片機中小于1.5V的電壓為低電平信號，而大于1.5V的電壓為高電平信號。所以在開機的0.1s內(nèi)，單片機系統(tǒng)自動復位（RST引腳接收到的高電平信號時間為0.1s左右。在單片機啟動0.1s后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這時10KΩ電阻兩端的電壓接近0V,RST處于低電平，所以系統(tǒng)正常工作。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成一個回路，電容被短路，所以在按下按鍵的過程中，電容開始釋放之前的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1s內(nèi)，從5v釋放到了1.5，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這時10KΩ電阻兩端電壓為3.5V,甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平，單片機系統(tǒng)自動復位。4.2.3單片機的最小系統(tǒng)設計單片機的最小系統(tǒng)是指電源電路、復位電路、時鐘電路，這是單片機能正常工作的最低配置。如圖4-4，實際工作中復位電路采用復合電路。圖4-4STC89C52單片機的最小系統(tǒng)4.2.4對射式紅外電路的設計對應設計要求，輸入部分選用的是對射式紅外傳感器。根據(jù)光電式傳感器的工作原理是：把被測量的變化轉(zhuǎn)換為光信號，然后通過對單片機的編程，達到后面的各種控制要求。光電傳感的優(yōu)點有很多：非接觸、高精度、高分辨力、高可靠性和反應快等等。電路圖如圖3-7所示：在紅外發(fā)射端接電壓為5V的電源，和一個電阻，作用是保護二極管以防被擊穿。紅外接收端應用了一個三極管，是紅外接收用的。在學習單片機時，初步認識到89C52單片機只能將0和5V的數(shù)字電壓識別，于是紅外電路芯片選用LM393，LM393是一個電壓比較器。其作用是：可以給其設置基準電壓和一個比較電壓，當輸入大于基準，輸入初始設置的基準電壓，當輸入小于基準，輸出為0。接滑動變阻器的目的是使基準電壓可調(diào)，這樣就可以應對不同的外界環(huán)境而進行工作。如圖4-5圖4-5對射式紅外電路4.2.5液晶顯示電路的設計所謂液晶顯示，就是將記錄的車輛數(shù)，通過液晶屏幕以數(shù)字的方式顯示出來。如果人類無法簡單的通過感官來獲取外部信息，生活將會變得十分困難。在人類通過感官來獲取外部信息當中，通過眼睛來直接獲取到的外部信息占據(jù)一大半，甚至快要達到80％，這就很明顯的強調(diào)了視覺的重要性。在古代的時候，老祖先們就懂得簡單的傳遞信息。在戰(zhàn)爭種，狼煙常常作為呼叫援兵的一個重要手段，試想一下，如果不能得到及時的支援，多少戰(zhàn)斗的結(jié)果將會被顛覆。當然烽火戲諸侯卻是一個反面教材。光與電的有機結(jié)合構(gòu)成了現(xiàn)代的顯示手段，是人類科學文明的進步結(jié)晶。如今的顯示技術大致上是將各種外界輸入（不是直接的電信號)，經(jīng)過了傳感器的檢測以及處理器的處理，最后再輸送給顯示部分，最后才可以被人眼所識別。生過種常用的顯示屏幕常見的有l(wèi)ed與LCD,led與LCD比較而言，led在消耗方面、亮度方面、清晰度方面、工作速度方面具有較大的優(yōu)勢。初次方案時候選用的是四位led燈管，但是由于控制要求達到的不是很好，一些功能無法實現(xiàn)，所以最后改用LCD1602顯示屏。LCD顯示屏可以顯示32個字符，在顯示內(nèi)容方面較led燈管多太多。圖4-6lcd1602顯示屏具體接線圖如下圖4-7圖4-7液晶顯示電路4.2.6繼電器電路的設計繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，它的工作原理是利用電磁效應，通電過后產(chǎn)生磁性，從而來操控執(zhí)行部件的工作和停止。在利用單片機驅(qū)動外部設備工作時，常常用到繼電器和控制硅，控制硅成本較高而且比較陌生。經(jīng)過如此對比之后，選用繼電器是比較明智一點的選擇。這里選用繼電器的作用是用它來控制電機的正反轉(zhuǎn)，從而達到控制停車場的門（或護欄)的開關或升降的作用。同樣，小小的單片機想要直接操控電機是不可能的，于是通常需要過渡原件--繼電器。繼電器的分類也是有很多種的：根據(jù)輸入量從而可以分為速度式、電壓式、電流式等等；如果用工作原理來劃分的話，就大致可以分為三種：電動式、電磁式、感應式。根據(jù)要求，選用電壓式電磁繼電器。繼電器電路也可以分為兩種：高電平觸發(fā)方式和低電平觸發(fā)方式，因為紅外電路是以低電平作為輸入的，所以選用低電平觸發(fā)方式，想要其正常工作，同樣需要通過編程實現(xiàn)。輸出端口選擇P2.4，具體接線圖如下圖4-8圖4-8繼電器電路圖4.2.7蜂鳴器電路的設計蜂鳴器是一種十分常用的電子器件，它的應用領域也十分的廣泛，各種電子器件中都可以發(fā)現(xiàn)其身影。在一些公共場所，也常常選用它作為報警裝置，如電影院、商場、家庭煤氣泄露檢測等等。在單片機的應用過程中也是常常用蜂鳴器作為其中一個外圍設備。蜂鳴器的產(chǎn)品分類一般有兩種：無源蜂鳴器和有源蜂鳴器。有源無源不能通過字面意思理解為電源，而是振蕩源，因此有源蜂鳴器比無源蜂鳴器多了一個能自身產(chǎn)生振蕩源的部分，所以價格方面略高。為了方便起見，本次設計應用前者可以降低電路上的復雜性。單片機的引腳電流過小，是不能直接驅(qū)動蜂鳴器的，可以加一個三極管來放大電流從而驅(qū)動蜂鳴器，這是用單片機驅(qū)動蜂鳴器比較常用的一個手段。工作機制為：輸出端口就接到P1.7端口，當端口為低電平時候，電路導通，蜂鳴器觸發(fā)，可以通過編程實現(xiàn)，當車數(shù)大于車位數(shù)時候，此端口輸出低電平。圖4-9蜂鳴器電路4.2.8按鍵電路的設計在完成了上面的種種控制要求后，為了更加方便的操作，所以附加了一個按鍵電路，按下上面按鍵，車位減1，按下下面鍵，車位數(shù)加1。端口接線如下圖接P1.1和P1.5端口，具體實現(xiàn)車位數(shù)的加減還是要通過編程實現(xiàn)。接線圖如4-9圖4-10按鍵電路4.2.9LED電路設計Led燈的作用是用其代表車位，當車輛進入時，燈管亮；當車輛駛出時，燈管滅。由于預設車位數(shù)有16個，需要用芯片擴展功能才能達到效果，于是選用74HC595用來連接16個LED燈來達到此效果。圖4-11led電路5系統(tǒng)的軟件設計5.1程序流圖根據(jù)系統(tǒng)的控制過程，可以畫出系統(tǒng)的程序流圖圖5-1程序流圖第六章系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試分為硬件部分的調(diào)試和軟件部分的調(diào)試。硬件部分的調(diào)試：1.紅外傳感器的調(diào)試，紅外傳感器的工作距離是有限的，要恰當?shù)恼{(diào)整其間距，使其能起到檢測車輛經(jīng)過的效果，也不會超過其工作距離。2.LCD顯示屏的調(diào)試：在啟動系統(tǒng)后，看顯示屏幕上的燈光有沒有漏掉，是否有接觸不良等問題。3.按鍵電路的調(diào)試：兩個加減車位的按鍵按下看顯示屏數(shù)字是否改變，是否有同樣的接觸不良等等問題。4.LED燈管的調(diào)試，依次按16次讓車輛駛?cè)?，看看車輛駛?cè)牒筌囄坏腖ED燈管是否亮，駛出后燈管是否滅。5.蜂鳴器的調(diào)試：將車位數(shù)減到1，看看按下車輛駛?cè)腈I后，蜂鳴器是否響，是否完成了報警的效果。軟件部分的調(diào)試：程序的調(diào)試是設計過程中一個比較重要環(huán)節(jié)，很少有程序是一經(jīng)編制就可以運行成功的，只有經(jīng)過調(diào)試運行甚至現(xiàn)場運行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進行修改。通過仿真軟件按照控制要求一步步進行輸入輸出端口設置，看輸出是否滿足控制要求。仿真調(diào)試時是否正常按預期效果運行，若不是按預期效果輸出，再仔細檢查程序并修改后，再仿真調(diào)試。若有異再修改程序，這樣反復調(diào)試，直至程序可用模擬調(diào)試運行正常。系統(tǒng)仿真軟件用的常用的單片機仿真軟件Proteus，這款軟件是由英國的一家公司研發(fā)并推廣，雖然國內(nèi)的使用還處于開始階段，但是愛好單片機的人并不在少數(shù)，相信不久后，此軟件的應用會達到非常成熟的地步。圖6-1仿真圖結(jié)論本次設計設計讓我對電路驅(qū)動，單片機，控制電路部分有了更深刻的印象。平時學習的知識，雖然聽著似乎懂，看著似乎會，但是在正的運用起來的時候卻發(fā)現(xiàn)自己有非常多的不足。比如，對理論知識理解不夠深刻、實際運用時有些偏門的知識認識不到位、設計時有些東西忘記了、思考不夠全面等等一系列的問題。由于自己的水平有限，文中必定會有錯誤的地方和不足之處，懇請各位老師批評指正。由于科學技術的進步飛快，私家車開始成為人們出行的重要交通工具。在享受汽車給人們的出行帶來便利的同時，也伴隨著一些問題的出現(xiàn)。以前，車輛進入停車場通常是人工的，但是，如今私家車幾乎每家都有，僅僅憑借人工監(jiān)管是不夠的，如果不能準確快速的讓車輛進入停車場，和實時的知道停車場內(nèi)車輛信息，容易造成交通擁堵等一些不必要的問題。而國外一些停車場早已利用智能系統(tǒng)進行監(jiān)管，充分利用了智能技術實現(xiàn)出入快、準確性高、基本自動化，在一定程度上還降低了二氧化碳的排放。因此為了實現(xiàn)車輛快速進出停車場、車主實時了解停車場內(nèi)車輛信息、保護環(huán)境，我們應當對車輛自動監(jiān)管系統(tǒng)進行推廣和普及?？紤]到前面的一些問題，利用單片機為核心的智能監(jiān)管系統(tǒng)恰恰能將人工監(jiān)管系統(tǒng)進行改善，必將是未來大勢所趨。致謝經(jīng)過幾個月的努力，論文可算是告一