III基于單片機(jī)的立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著我國的私家車越來越多，停車場車輛也出現(xiàn)了監(jiān)管問題。人工管理已經(jīng)無法做到有效監(jiān)管，因此建立一套智能完善的停車場存取車控制系統(tǒng)迫在眉睫，以此來解決停車場的管理問題。本設(shè)計是一種以STC89C52單片機(jī)為主控器的立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用RFID射頻識別模塊識別車主需要存車還是取車并驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行平移、升降和旋轉(zhuǎn)操作。當(dāng)用戶存車后進(jìn)行計時，取車后停止計時并進(jìn)行自動結(jié)算，默認(rèn)10分鐘0.5元，按時間累加。配備LCD1602對用戶的卡號、停車時間和金額進(jìn)行顯示，并具有故障檢測功能，系統(tǒng)設(shè)定車輛存車或取車的時間不大于2分鐘，當(dāng)超過2分鐘還未存車或者取車成功，則視為故障。蜂鳴器報警提示同時電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。經(jīng)測試，本設(shè)計研究的立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)將RFID射頻識別技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，能檢測車輛位置和停車管理，對停車場車輛進(jìn)行監(jiān)管。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；LCD1602；存取車控制；RFID目錄第1章緒論 11.1課題研究背景及實際意義 11.2系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 11.3本文研究內(nèi)容 2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計 32.1技術(shù)需求分析 32.1.1RFID射頻識別技術(shù) 32.1.2單片機(jī)控制技術(shù) 32.2功能需求分析 32.2系統(tǒng)總體方案框圖設(shè)計 42.3主要元器件型號的對比論證 42.3.1單片機(jī)的選擇 42.3.2顯示模塊的對比論證 52.3.3車輛進(jìn)出檢測模塊的對比論證 52.3.4射頻識別模塊的選擇 62.4本章小結(jié) 6第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 73.1STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng) 73.1.1復(fù)位電路 73.1.2晶振電路 73.1.3電源電路 83.2LCD1602液晶顯示電路設(shè)計 83.3RC522射頻刷卡電路設(shè)計 83.4車輛存取檢測電路設(shè)計 93.5停車場電機(jī)控制電路設(shè)計 93.6按鍵電路設(shè)計 103.7本章小結(jié) 11第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計 124.1立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)主程序設(shè)計 124.2LCD1602顯示程序設(shè)計 134.3RFID射頻模塊程序設(shè)計 134.4本章小結(jié) 14第5章軟硬件調(diào)試 155.1立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)軟件調(diào)試 155.2系統(tǒng)硬件調(diào)試 165.3立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)實物展示 175.4本章小結(jié) 18總結(jié) 19參考文獻(xiàn) 20附錄 23第1章緒論1.1課題研究背景及實際意義隨著我國國民經(jīng)濟(jì)水平的提高，汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，越來越多的人購買私家車。停車位、停車場越來越不夠用，因此人們希望能夠有更加安全方便的停車場。目前人們只想到了怎樣疏導(dǎo)車輛，使車輛能正常的在路上行駛，不至于發(fā)生堵塞的情況。與此同時就忽略了發(fā)展靜態(tài)交通，導(dǎo)致了動態(tài)交通的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了靜態(tài)交通的發(fā)展。靜態(tài)交通的發(fā)展滯后，導(dǎo)致了靜態(tài)交通遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上動態(tài)交通，靜態(tài)交通給動態(tài)交通拖了很大的后腿，造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。最近人們也注意到了靜態(tài)交通發(fā)展滯后帶來的各種問題，開始努力的改善，但是這些問題不可能短時間內(nèi)解決，需要漫長的時間來改善?，F(xiàn)在的車輛增長速度很快，人們更希望有一套完善的智能停車場管理系統(tǒng)，來解決傳統(tǒng)停車場人工管理的不足。我們現(xiàn)實生活中所見到的停車場的規(guī)模和管理都是不同的，一般都是根據(jù)現(xiàn)有的條件來進(jìn)行設(shè)置管理，但是這種管理方式并不高效。為了解決靜態(tài)交通的問題，節(jié)約成本，因此設(shè)計一種高效的停車場管理系統(tǒng)，是具有重要的現(xiàn)實意義的。1.2系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)的技術(shù)在國外的發(fā)展是比較早的，所以現(xiàn)在的技術(shù)是非常常熟的，這是中國現(xiàn)在的市場相比不了的，我們對于國外的技術(shù)科技借鑒，但是不能完全的應(yīng)用，因為我們的國情和國外是不一樣的，有很大的差別。2001年，停車場管理系統(tǒng)才開始在我國市場上出現(xiàn)使用，逐漸興起，到現(xiàn)在這種技術(shù)在我國還是發(fā)展階段初期。在國外和自主產(chǎn)品進(jìn)入市場后，發(fā)展的需求也滿足了，但是環(huán)境也變得混亂了。比如，市場的發(fā)展空間是巨大的，我國的車輛和停車場的比例大概是5：1，所以在未來這方面的發(fā)展空間是巨大的。再一個就是目前我國的停車場管理系統(tǒng)還處在初期階段，各種系統(tǒng)都有，并沒有一個統(tǒng)一的系統(tǒng)，導(dǎo)致了市場發(fā)展緩慢。還有一個就是我國技術(shù)方面不成熟，大多都是低成本，低技術(shù)，不能保證安全，因此急需設(shè)計一種新型的立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)成為市場主流。在國外是很少存在以上的這幾種情況的，國外的企業(yè)發(fā)展的比較早，而且時間也很長，現(xiàn)在還在繼續(xù)生產(chǎn)著，而且技術(shù)也是越來越純熟專業(yè)化程度也是越來越高，產(chǎn)品的質(zhì)量也是非常的好，可靠性高，壽命長，這就是我國現(xiàn)在追求的方向。在我國八十年代的時候，我國的汽車的數(shù)量還是非常少的，所以對于停車場的需求也是沒有現(xiàn)在這么緊缺的，當(dāng)時主要是依靠進(jìn)口的設(shè)備來滿足小部分的需求。但是隨著改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)的提高，科技也不斷的提高，我國汽車的數(shù)量也快速的增長著，同時相伴生的停車場設(shè)備也得到了巨大的需求。從目前國內(nèi)與國外的立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)來看，我們的系統(tǒng)在一些居民小區(qū)使用，而在國外系統(tǒng)在高檔小區(qū)、大型的商場使用，這是因為系統(tǒng)差異。我國的系統(tǒng)智能低，滿足不了更多的需求，在國內(nèi)市場發(fā)展很慢。因此，一套安全有效，高智能的停車場控制系統(tǒng)是不可少的，現(xiàn)在國內(nèi)的停車系統(tǒng)也在往這方面發(fā)展。1.3本文研究內(nèi)容本文針對目前人們對于立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)功能的需求，研究了一種利用單片機(jī)的智能車輛存取系統(tǒng)。在本文中就立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的功能、設(shè)計方案、系統(tǒng)元器件選型、硬件電路圖及程序代碼編等問題進(jìn)行了討論。立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)系統(tǒng)文章安排如下：（1）緒論。以目前立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的發(fā)展背景為基礎(chǔ)，對國內(nèi)外目前的停車場管理系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點進(jìn)行分析，最后給出文章的研究內(nèi)容；（2）立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)方案設(shè)計。本章節(jié)針對課題的基本功能、原理等條件設(shè)計出一套智能立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)的方案，根據(jù)使用各元器件的難以程度以及成本高低等方面，最終確認(rèn)系統(tǒng)方案；（3）立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)電路設(shè)計。承接第二章內(nèi)容，針對系統(tǒng)功能、元器件型號設(shè)計出立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的硬件電路，繪制整個系統(tǒng)的原理圖，然后分別立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)對電路進(jìn)行講解；（4）立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。系統(tǒng)制作的靈魂所在，根據(jù)功能編寫系統(tǒng)代碼，主要包括程序軟件框圖，對系統(tǒng)軟件流程做闡述；（5）調(diào)試部分。對最終立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)實物的軟硬件進(jìn)行綜合的調(diào)試，分析在調(diào)試過程中遇到的問題以及解決的方法，然后展示最終實物；（6）結(jié)論。綜合上述幾章以及立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的實物設(shè)計得到的最終結(jié)論。第2章系統(tǒng)方案設(shè)計2.1技術(shù)需求分析本小節(jié)針對立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中使用的RFID射頻識別技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，這些技術(shù)的使用能有效提高立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)的智能性。2.1.1RFID射頻識別技術(shù)RDID射頻識別使自動識別技術(shù)中的一種，選用了非接觸無線的方式識別，對電子標(biāo)簽或者IC卡的內(nèi)容進(jìn)行讀寫，達(dá)到無線識別數(shù)據(jù)的目的，目前已經(jīng)發(fā)展成為21世紀(jì)應(yīng)用較為廣泛的信息技術(shù)之一。立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中選用RFID射頻識別的方式確認(rèn)存車還是取車，能有效提高停車場管理系統(tǒng)的安全性，同時也提高了車輛管理的便捷性，因此選用RFID射頻識別技術(shù)是非常具有可行性的。2.1.2單片機(jī)控制技術(shù)單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)功能各器件集成到一個芯片上，雖然從外部看來是一個很小的器件，但是其指令具有很強(qiáng)的控制能力，在這一點上的優(yōu)勢就要高于計算機(jī)。將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)內(nèi)部后除了能實現(xiàn)對應(yīng)功能，更具有控制性，消耗微量的電流，即使是將單片機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)成為便攜式的產(chǎn)品也毫無壓力。立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)利用單片機(jī)控制RFID模塊、語音模塊等會有效增加停車場管理的智能性。2.2功能需求分析立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)旨在對停車場存車和取車進(jìn)行監(jiān)測和統(tǒng)計，并且可以利用傳感器對停車場的剩余車位進(jìn)行顯示，控制停車場的電機(jī)的平移、升降和旋轉(zhuǎn)操作。立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)具體實現(xiàn)功能如下：（1）射頻識別模塊進(jìn)行刷卡識別，取車和存車，單數(shù)刷卡次數(shù)存車，偶數(shù)取車，按鍵進(jìn)行選擇注冊射頻卡，每個用戶擁有自己的卡號，可實現(xiàn)注冊用戶和注銷用戶。（2）存車和取車都可以進(jìn)行電機(jī)的平移、升降和旋轉(zhuǎn)操作。（3）刷卡計時，當(dāng)存車后進(jìn)行計時，取車后停止計時并進(jìn)行自動結(jié)算，默認(rèn)10分鐘0.5元，按時間累加，顯示屏顯示卡號，時間，金額（4）系統(tǒng)設(shè)定車輛存車或取車的時間不大于2分鐘，當(dāng)超過2分鐘還未存車或者取車成功，則視為故障。蜂鳴器報警提示同時電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。2.2系統(tǒng)總體方案框圖設(shè)計根據(jù)2.1中對立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的功能需求分析，以用戶在刷卡機(jī)上的刷卡次數(shù)來判斷其是存車還是取車：刷卡次數(shù)為奇數(shù)判斷為存車，刷卡次數(shù)為偶數(shù)判斷為取車。用戶如果要存車，就把車停放在停車場入口處的托板內(nèi)，刷卡后系統(tǒng)會按照時間最少算法或能耗最少算法選取空閑車位，再進(jìn)行自動存車操作；如果用戶要取車，需在入口處刷卡，系統(tǒng)自動將車輛從停場內(nèi)退出至出入口處，用戶將車開走。無論用戶存車或取車都無需進(jìn)入停車場。立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)總體框圖設(shè)計如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)總體框圖設(shè)計車輛存取控制流程如圖2.2所示。圖2.2車輛存取控制流程圖2.3主要元器件型號的對比論證本小節(jié)將對立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)制作時需要的各主要元器件的最終型號選擇出來，這樣才能保障制作出來的系統(tǒng)符合需求，為系統(tǒng)的元器件電路做出鋪墊。2.3.1單片機(jī)的選擇方案一：STC89C52單片機(jī)內(nèi)存容量為8K的FLASH，外部的可供使用的引腳位數(shù)為32個，16位的定時器和4路的外部中斷，代碼兼容8051，成本低，這種單片機(jī)也是最適合初學(xué)者使用和練習(xí)使用，是基礎(chǔ)型號AT單片機(jī)的一倍，但是內(nèi)存容量是它們的一倍，而且還能和傳統(tǒng)的AT單片機(jī)互通，更加容易被學(xué)習(xí)和掌握。立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)對于單片機(jī)的本能、內(nèi)存等方面的要求并不高，這款單片機(jī)既適用于系統(tǒng)，編程又簡單，價格又便宜，非常適合在立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中作為中央處理器使用。方案二：STM32F103C8T6單片機(jī)本能強(qiáng)大，使用這款單片機(jī)作為主控芯片能夠使全體的程序和實物整體都有較高的運行速度，64KB的存儲能夠容納更多的代碼，72MHZ的主頻提高了單片機(jī)本身和系統(tǒng)的運行速度，資源很多，內(nèi)部自帶RTC、AD，簡化了電路。這是很多單片機(jī)達(dá)不到的超高頻率，在運算上支持乘法和除法，但是復(fù)雜的編程會讓人望而卻步，不適用于在立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中使用。結(jié)論：STC89C52單片機(jī)在編程、價格及性能上都符合在立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中作為中央處理器使用。2.3.2顯示模塊的對比論證方案1：LCD1602的普及率在目前的市場上可以說是最廣的，相對于數(shù)碼管等一些顯示器件，它能顯示的內(nèi)容和字?jǐn)?shù)都更多，更加有優(yōu)勢。而且在驅(qū)動方面，直接就能通過LCD1602的規(guī)格書的上的程序就能找到顯示器件的程序和管腳功能等，節(jié)約開發(fā)時間，LCD1602引腳簡單，顯示美觀且體積小，適用于在智能車位管理系統(tǒng)中使用。方案2：OLED12864在顯示上占有更大的優(yōu)勢，顯示更加清楚，而且還能顯示需要顯示的漢字，雖然點陣屏也能把漢字顯示出來，但是電路結(jié)構(gòu)和程序要比OLED12864復(fù)雜很多。但是顯示屏只能顯示兩行內(nèi)容，不方便查看。結(jié)論：LCD1602在電路和程序上符合，更適用于本系統(tǒng)中對于停車位占用情況、編號等等顯示要求，而且很美觀，因此首選方案2中的LCD1602。2.3.3車輛進(jìn)出檢測模塊的對比論證方案1：紅外傳感器在可靠度、新穎度上層次更高，最高的測量距離能夠達(dá)到3米，傳感器上集成的發(fā)射和接收部分器件的材料價格也較低，即檢測靈敏價格又很優(yōu)惠。在測量時響應(yīng)率很高，能迅速及時的感應(yīng)到被檢測的目標(biāo)，無需接觸。方案2：熱釋電傳感器這款紅外模塊利用的也是紅外檢測的原理，主要可以針對人的檢測，例如森林防火提示設(shè)備、感應(yīng)門以及飲水機(jī)等設(shè)備都會安裝熱釋電傳感器，在檢測到有人后就能及時的采取對應(yīng)措施。但是熱釋電傳感器只能檢測人，檢測目標(biāo)上過于局限。結(jié)論：紅外傳感器更適用于檢測車輛的存取，因此首選方案1。2.3.4射頻識別模塊的選擇方案1：JX-K103型號的RFID刷卡模塊具有雙路信號，在上電后就能吸合，以防止IC卡復(fù)制為特點，在使用中的安全性上能夠得以保障，但是需要配備專用的IC卡，無注冊、注銷功能，如果IC卡出現(xiàn)丟失現(xiàn)象就要廠家再次提供，非常不便，而且JX-K103不支持二次開發(fā)，勢必會引起很多不便，因此排除JX-K103方案。方案2：RC522射頻刷卡模塊選用了NXP射頻基站芯片，具有IC卡的讀寫功能，非常符合ISO14443A標(biāo)準(zhǔn)，識別IC卡準(zhǔn)確，高可靠。編程時能夠隨意的注冊、注銷IC卡，但是同樣在不匹配時不能識別，仍然能保證開發(fā)的系統(tǒng)的安全性，NXP射頻模塊能夠快速的幫助客戶將RFID射頻技術(shù)應(yīng)用到立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中。結(jié)論：RC522更加符合系統(tǒng)要求，因此首選方案2。2.4本章小結(jié)對于該系統(tǒng)方案的設(shè)計是制作實物之前的基礎(chǔ)，合理的方案對于立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)制作的成敗有著舉足輕重的重要作用，本章就是根據(jù)立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的效果、目的和功能制作出了一個合理的方案，并使用對比分析的方式選擇出適用于該系統(tǒng)和方案的具體主要器件的型號，下一章將對立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)的電路進(jìn)行介紹。第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)作為單片機(jī)中最基礎(chǔ)的電路部分起著重要的電路鋪墊作用，在設(shè)計完成STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)后即可圍繞它設(shè)計外部的電路，把立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)需要的外部模塊的電路連接到這個最小系統(tǒng)上。3.1.1復(fù)位電路復(fù)位電路主要是為了方便系統(tǒng)重啟程序設(shè)計的，如果系統(tǒng)在運行過程中突然死機(jī)如果沒有復(fù)位按鍵就必須要斷電重啟，如果有了復(fù)位按鍵就能使程序重新回到起點運行，就會方便很多。相對于程序復(fù)位，按鍵復(fù)位的方式操作更直接、方便，更加符合用戶對于復(fù)位按鍵的要求。系統(tǒng)復(fù)位電路如圖3.1所示。圖3.1復(fù)位電路在供電后，系統(tǒng)開始運行10μf的電容就會充電，直接按下焊接好的RST復(fù)位按鍵電容就會快速的放電，在這個放電的過程中RST引腳就會變?yōu)楦唠娖剑瑥?fù)位按鍵在高電平時有效，執(zhí)行初始化功能，完成程序的復(fù)位。3.1.2晶振電路晶振電路在單片機(jī)系統(tǒng)的電路中，如果將單片機(jī)系統(tǒng)比喻為整個人體，心臟的跳動頻率直接影響人體的生命，那晶振在單片機(jī)中也可以比喻為人體的“心臟”，它的頻率快慢也直接影響單片機(jī)的運行速度，如果晶振電路沒有時鐘頻率產(chǎn)生，那整個系統(tǒng)也將處于癱瘓狀態(tài)，單片機(jī)系統(tǒng)是無法工作的。而且同人體的心臟一樣，心臟跳動越強(qiáng)人體越有活力，晶振對于單片機(jī)也是如此，晶振的頻率越大也會促使單片機(jī)的運行速度越快，可見晶振電路的重要性。晶振電路設(shè)計如圖3.2所示。圖3.2晶振電路3.1.3電源電路可輸出5V電源的適配器有很多，最常見的當(dāng)屬充電寶、電腦的USB口等。但是電腦USB口輸出的電流過小，因此無法作為系統(tǒng)的演示輸出接口。在系統(tǒng)中需要選擇1-2A的電源適配器為系統(tǒng)供電。穩(wěn)定的電源對系統(tǒng)影響較大，在供電電源中噪聲、紋波等一些不良因素都有可能對電源造成干擾，使電路不能正常穩(wěn)定運行，在電路設(shè)計中如果電源紋波小于30mv是電源供電的最佳狀態(tài)，可保證系統(tǒng)穩(wěn)定的運行。多功能寵物窩系統(tǒng)直接采用5V電源為系統(tǒng)提供電源，自鎖開關(guān)控制電源的開關(guān)。電源電路設(shè)計如圖3.3所示。圖3.3電源電路3.2LCD1602液晶顯示電路設(shè)計立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)將LCD1602液晶顯示屏幕用于停車場卡號，時間，金額等信息的顯示器件。LCD1602液晶顯示屏有數(shù)量為16個引腳。在電路中，最基本的VSS連接系統(tǒng)電路地，VDD連接5V電源。其它的引腳中V0引腳連接的10K電阻，通過改變電阻的阻值可調(diào)節(jié)顯示屏的分辨率，RS、RW與EN引腳連接P2.5、P2.6和P2.7引腳，剩余的8個用于控制數(shù)據(jù)的引腳D0-D7在電路上和P1.0-P0.7連接即可，能夠讀取顯示內(nèi)容的數(shù)據(jù)。LCD1602液晶顯示屏電路設(shè)計如圖3.4所示。圖3.4LCD1602液晶顯示屏電路設(shè)計3.3RC522射頻刷卡電路設(shè)計立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)中，由RC522射頻識別模塊進(jìn)行刷卡識別，區(qū)分取車和存車，單數(shù)刷卡次數(shù)存車，偶數(shù)取車。RC522射頻刷卡模塊中用于信號的發(fā)送與接收部分主要包括信號的發(fā)送單元和信號的接收部分，同時附加了RS232、USB等接口，利用這些附加接口就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞、處理及數(shù)據(jù)保存等功能。RFID射頻模塊的一般都是以無線的方式進(jìn)行刷卡的，射頻的優(yōu)勢在于無需接觸即可實現(xiàn)刷卡并能處理數(shù)據(jù)，每一個IC卡都有內(nèi)部的地址，標(biāo)簽在RFID中作為重要的數(shù)據(jù)載體可以對IC卡的內(nèi)部地址進(jìn)行識別，也就是它的唯一標(biāo)簽。RFID模塊的標(biāo)簽和讀卡器在使用過程中必須要互相驗證對方的合法性，在驗證3次以上后才能確認(rèn)二者之間的合法性，即合法認(rèn)證。在立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中，MISO引腳和MOSI這個引腳負(fù)責(zé)射頻信號的輸入和輸出，SCK引腳，SDA引腳為RC522射頻刷卡模塊的數(shù)據(jù)引腳，SCK引腳為RC522射頻刷卡模塊的時鐘引腳。這些引腳分別對應(yīng)連接單片機(jī)的P3.3-P3.7引腳。當(dāng)IC卡刷卡匹配時就會將IC卡讀取的信號發(fā)送給單片機(jī)。立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)電路中的RC522射頻刷卡電路如圖3.5所示。圖3.5立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)電路中3.4車輛存取檢測電路設(shè)計立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)采用紅外傳感器作為車輛在存取時的檢測模塊，兩個紅外傳感器分別用來檢測車輛的存入和取出，通過對車輛的檢測判斷車輛是否已經(jīng)成功存入或者成功取車。AB兩個紅外光電光電傳感器利用P1.7和P1.6引腳與單片機(jī)通信，當(dāng)紅外光電傳感器檢測到車輛經(jīng)過時就會將信號發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)通過信號判斷出車輛存入或者取出，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)行開關(guān)。停車場車輛存取檢測電路設(shè)計如圖3.6所示圖3.6車輛存取檢測電路設(shè)計3.5停車場電機(jī)控制電路設(shè)計本系統(tǒng)的機(jī)械部分主要有平移設(shè)備、升降設(shè)備和旋轉(zhuǎn)設(shè)備。平移設(shè)備將車輛從停車位取出或?qū)④囕v送達(dá)指定停車位；升降設(shè)備用于車輛的升降，將要存取的車輛準(zhǔn)確地送到指定層；旋轉(zhuǎn)設(shè)備用于在同一層上的不同車位間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)位移。由兩個絲杠滑臺來控制停車場的旋轉(zhuǎn)和升降。步進(jìn)電機(jī)絲杠滑臺的工作原理是將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為位移的方式來進(jìn)行控制電機(jī)，在實際的應(yīng)用中比較常見，這種進(jìn)步電機(jī)滑臺控制轉(zhuǎn)速也是非常方便的，可以控制電脈沖的頻率，達(dá)到電機(jī)伸縮控制的目的。絲杠滑臺如圖3.7所示。圖3.7絲杠滑臺實物由于單片機(jī)自身輸出的電流非常小，根本無法達(dá)到驅(qū)動絲杠滑臺的目的，因此必須要一款電流足夠的驅(qū)動器輸出更大的電流的驅(qū)動器，普通的ULN2003是無法滿足該絲杠滑臺的驅(qū)動要求，而TB600電機(jī)驅(qū)動器這種優(yōu)秀的驅(qū)動器恰好能輸出更大的電流來達(dá)到控制絲杠滑臺轉(zhuǎn)動的目的。系統(tǒng)中共應(yīng)用到了兩個驅(qū)動器，分別由單片機(jī)的P2.1、P2.2引腳以及單片機(jī)的P2.3、P2.4引腳控制，通過發(fā)出的脈沖信號達(dá)到電機(jī)的控制目的。電機(jī)驅(qū)動電路如圖3.8所示。圖3.8絲杠滑臺控制電路3.6按鍵電路設(shè)計立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中所使用的按鍵均是利用機(jī)械就能控制的觸點開關(guān)，這種按鍵的優(yōu)點在于電路連接簡單，使用起來簡便，而且成本很低，在程序的編寫上也非常好控制，按功能可以分為不同的獨立控制按鍵。在使用這種觸點的開關(guān)按鍵時，在按下之后，由于按鍵時機(jī)械式的按鍵，因此在按下時可能會出現(xiàn)5MS左右的抖動，此時就會對按鍵功能的實現(xiàn)造成干擾，有可能出現(xiàn)誤判斷的現(xiàn)象。立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中的4個分別由STC89C52單片機(jī)的P1.0-P1.3這4個按鍵控制，其中這些按鍵其中一個按鍵如果被按下，對應(yīng)I/O口的電平信號就會拉低，此時就判斷這個按鍵被按下，就可以做出這個按鍵的對應(yīng)功能。立體旋轉(zhuǎn)停車場取車控制系統(tǒng)中的按鍵電路如圖3.9所示。圖3.9按鍵電路3.7本章小結(jié)對于立體旋轉(zhuǎn)停車場存儲車系統(tǒng)的硬件來說，最重要的就是對于系統(tǒng)電路的設(shè)計和連接，只有按照每個元器件的型號和引腳特性等各方面來設(shè)計，才能保證電路的正確性。系統(tǒng)中首先采用Altiumdesigner將整體電路進(jìn)行繪制，再對各模塊電路分別進(jìn)行介紹。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)中的單片機(jī)是51系列的，因此選用的版本為KEIL4，正適用于編寫立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)代碼的C語言。這是一個設(shè)計中不能缺少的重要環(huán)境，程序貫穿了整個系統(tǒng)的運行，因此對于軟件代碼的編寫和設(shè)計必不可少。在本章中就針對系統(tǒng)的軟件流程做出詳細(xì)的介紹。4.1立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)主程序設(shè)計在程序運行的時候，首先執(zhí)行的就是代碼的主程序，在執(zhí)行主程序時如果需要調(diào)用其它的子函數(shù)，就會執(zhí)行調(diào)用子函數(shù)的動作，然后再回到主函數(shù)的運行中，總之最終是要有主函數(shù)執(zhí)行完整個程序，最終完成程序的運行。在軟件設(shè)計中voidmain為系統(tǒng)的主程序代碼。立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)主程序設(shè)計如圖4.1所示。圖4.1立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)主程序設(shè)計如圖4.1所示立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)主程序流程圖設(shè)計，在系統(tǒng)的主程序中，首先進(jìn)行的流程就是對串口、顯示屏及傳感器進(jìn)行初始化，然后對檢測到的車輛占用情況進(jìn)行檢測并顯示，在讀取IC卡后，如果判斷為單次刷卡，則視為取車，此時電機(jī)旋轉(zhuǎn)停車并開始計算停車時常及累計金額，在識別到偶數(shù)取車后，電機(jī)降落，系統(tǒng)設(shè)定車輛存車或取車的時間不大于2分鐘，當(dāng)超過2分鐘還未存車或者取車成功，則視為故障，蜂鳴器報警提示同時電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，完成系統(tǒng)的主程序流程。4.2LCD1602顯示程序設(shè)計LCD1602的程序主要完成的作用就是對當(dāng)前車輛的占用情況、剩余車位量、停車時長、金額等內(nèi)容進(jìn)行顯示。LCD1602顯示程序的函數(shù)主要包括讀命令函數(shù)和寫數(shù)據(jù)的函數(shù)。另外在編寫LCD液晶顯示程序時要注意LCD1602的時序中的延時程序，如果延時時間過短就會使LCD1602無法顯示數(shù)據(jù)，因此對于LCD1602軟件的編寫必須要按照規(guī)格書上的時序圖來完成，利用模塊化的方式編程。LCD1602液晶顯示屏的顯示程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2LCD1602顯示流程圖4.3RFID射頻模塊程序設(shè)計RC522射頻模塊工作頻率在13.35兆赫茲，與單片機(jī)使用SPI協(xié)議的方式通信。立體旋轉(zhuǎn)停車場存儲車控制系統(tǒng)中使用的IC卡為14443協(xié)議，因此在程序的編寫中主要嚴(yán)格按照14443協(xié)議對RFID射頻模塊的查詢IC卡代碼、IC卡碰撞代碼、IC卡選定代碼以及讀取IC卡的內(nèi)容程序進(jìn)行編寫，還要編寫尋卡和讀卡的程序代碼，在判斷讀取的IC卡通過驗證后才能確認(rèn)讀取IC卡的功能。RFID射頻刷卡流程設(shè)計如圖4.3所示。圖4.3射頻刷卡流程設(shè)計4.4本章小結(jié)本章作為立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的靈魂部分起到了重要的作用，在本章中主要針對立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的軟件流程做出了具體的介紹，采用分別介紹的方式逐一對軟件進(jìn)行設(shè)計，以流程圖的方式說明了系統(tǒng)的程序。第5章軟硬件調(diào)試立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試分為三步驟，第一硬件焊接調(diào)試，第二軟件代碼調(diào)試，第三整機(jī)調(diào)試，整個設(shè)計完成都離不開這三個步驟。硬件調(diào)試微軟件實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，軟件代碼編寫依賴硬件電路接口設(shè)計，最終實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)要求，整機(jī)調(diào)試來進(jìn)一步驗證是否達(dá)到設(shè)計目標(biāo)，接下來分別介紹軟硬件以及系統(tǒng)調(diào)試過程。5.1立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)軟件調(diào)試在立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)編寫代碼的時候，可以先確認(rèn)一下單片機(jī)的最小系統(tǒng)的性能是否正常，可以先編寫一個小樣測試一下，在確認(rèn)了最小系統(tǒng)是正常的，再對其它模塊的代碼進(jìn)行編寫。軟件調(diào)試過程比硬件相對復(fù)雜一些，調(diào)試過程需要模塊化，先調(diào)試顯示部分代碼，自己設(shè)定顯示信息，觀看液晶屏顯示是否正確。然后再調(diào)試光電開關(guān)的程序，查看再檢測到遮擋之后能否明確的檢測出車輛輸入和輸出的情況，調(diào)試無誤后接著調(diào)試LCD1602代碼，LCD1602代碼相對簡單，將程序中設(shè)定斷點，查看是否在斷點處停止。軟件調(diào)試完成接下來就按照設(shè)計目標(biāo)具體實現(xiàn)相應(yīng)的功能。要實現(xiàn)KEIL4軟件的編寫單片機(jī)代碼，必須創(chuàng)建開發(fā)工程，按照硬件單片機(jī)連接管腳配置，根據(jù)設(shè)計功能需要編寫相應(yīng)的代碼，完成代碼編寫以后進(jìn)行代碼編譯。按照以上建立軟件功能，KEIL4軟件配置后，進(jìn)行軟件各個功能模塊實現(xiàn)。點擊箭頭位置彈出對話框如下圖所示，在這里可以修改系統(tǒng)的晶振頻率，點擊“output”位置勾選上HEX文件；再點擊“Debug”位置選擇下載器驅(qū)動即可進(jìn)行在線調(diào)試。配置工程文件如圖5.2所示。圖5.2配置工程文件在程序的編寫中，需要管腳配置，也就是說程序中定義的引腳需要和硬件上的引腳是對應(yīng)的，而且根據(jù)設(shè)計功能需要編寫相應(yīng)的代碼。在編寫好代碼后嘗試代碼編譯。編譯后應(yīng)如圖5.1所示才可以正常向單片機(jī)中燒錄程序。圖5.1代碼編譯正確5.2系統(tǒng)硬件調(diào)試為了確保焊接出來的系統(tǒng)實物能正常、正確的運行，而且還能讓電路保證正確，就要先根據(jù)系統(tǒng)選取的元器件、系統(tǒng)功能等各方面綜合考慮，研究模擬系統(tǒng)的電路應(yīng)該如何焊接才是正確的。其中，最方便的就是先利用AD軟件將立體旋轉(zhuǎn)停車場存儲車控制系統(tǒng)的原理圖提前繪制出來，這張圖是制作立體旋轉(zhuǎn)停車場存儲車控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，然后再對照各元器件特性、引腳功能等檢查圖中有沒有引腳錯誤，電路繪制的是否正確等。一定要在確認(rèn)繪制的原理圖正確后，再根據(jù)原理圖焊接硬件電路，如果對照了錯誤的原理圖那就很容易出錯了，確保立體旋轉(zhuǎn)停車場存儲車控制系統(tǒng)電路的正確率會比較高。硬件電路調(diào)試，按照設(shè)計的原理圖使用洞洞板焊接電路，首先使用萬用表測量電路中電容是否短路、在測試各個連接線是否存在斷路現(xiàn)象，進(jìn)行逐一排查。檢測好之后將電路板上電，測量各個芯片輸出電壓是否正確，按照原理圖測得各點電壓輸出正確，代表硬件電路調(diào)試完成。首先可以直接觀察立體旋轉(zhuǎn)停車場存取車控制系統(tǒng)的電路焊接是不是正常的，元器件方向、正負(fù)極在電路連接時是否是正確的。但是一些電路上的錯誤使用肉眼是無法看出的，因此可以借助萬用表來測量每個模塊的引腳、電壓是不是正確的，狀態(tài)是否是正常的，然后再編寫主代碼和模塊代碼