1、大連東軟信息學院 本科畢業(yè)設計（論文）本科畢業(yè)設計（論文） 系系 所：所： 電子工程系 專專 業(yè)：業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學生姓名：學生姓名： 學生學號：學生學號： 指導教師：指導教師： 導師職稱：導師職稱： 講師 完成日期：完成日期： 2015 年 4 月 20 日 論文題目論文題目：基于單片機的牌照自動識別系統(tǒng)設計與實現(xiàn)基于單片機的牌照自動識別系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 大連東軟信息學院 Dalian Neusoft University of Information 基于單片機的牌照自動識別系統(tǒng)設計與實現(xiàn)基于單片機的牌照自動識別系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 摘 要 隨著世界各國汽車的數(shù)量的增加，

2、城市交通狀況日益引起人們關注的，如何有效 地管理交通，越來越多的人關注，已經(jīng)成為人們的焦點，關鍵要解決這些問題，是構 建智能交通系統(tǒng)。車牌識別是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，它具有多種用途，在交 通管制和監(jiān)視，已被廣泛應用于各個領域。由于高速公路限速沒有很好地起到警示駕 駛員的作用，我們設計了一套基于 MCS-51 單片機，包括電探測裝置和電子顯示屏幕設 備。它不僅易于設置和顯示道路限速完成了普通電子限速提示，同時測量能夠實時顯 示并自動判斷是否超速。除了其成本低，精度高，通過計算證實大大改善了它的可用 性。 車牌識別系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的基礎上，智能交通管理系統(tǒng)，在模式識別領域， 車牌識別技術

3、是當前的一個熱門話題在國內外應用研究。本文將 MFRC522 作為車牌自 動識別系統(tǒng)中的關鍵設備，完成信息采集板，車牌信息進行處理，提取車牌信息和字 符識別所提取的特征。首先分析了車牌識別系統(tǒng)實現(xiàn)的背景和意義。然后對實現(xiàn)車牌 識別的硬件環(huán)境做簡要介紹。并測試了數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械臄?shù)據(jù)處理技術。經(jīng)過多次 的車牌數(shù)據(jù)特征提取算法進行了比較，最后選擇最合適的射頻特征提取方法，為模具 拉匹配的依據(jù)，最終確定車牌號。 關鍵詞關鍵詞：車牌識別，單片機， MFRC522 Design and Implementation of License Plate Automatic Recognition Syste

4、m Based on MCU Abstract In view of the highway speed limit unlicensed drivers should not very well serve as a warning to the role, this article has designed a single-chip based on the MCS-51, including the photoelectric detection devices and display devices of the electronic screen. It not only can

5、easily set up and display the road speed limit in order to achieve common electronic speed limit signs prompt function, can be simultaneously measured real-time display of speed and automatically determine whether the speeding. In addition it is low cost and the higher the accuracy of calculations g

6、reatly enhances its usability. Increment of vehicle all over the world the situation of city traffic has attracted the attention of people. How to control the traffic effectively has become the problem which more and more people pay close attention to. The way to solve this problem is to establish t

7、he ITSIntelligent Transportation System .Vehicle license plate recognition system is the crucial part of the ITS. License plate recognition system is developed in recent years on the basis of intelligent traffic management system in the field of pattern recognition; license plate recognition technol

8、ogy is the application of research currently a hot topic at home and abroad. This article will MFRC522 as automatic license plate recognition system, key equipment, complete the information collection plate, license plate information processing, information extraction and license plate character rec

9、ognition feature extraction. Firstly, the background and significance of license plate recognition system implementation. Then the realization of license plate recognition hardware environment to make a brief introduction and tested a series of data transmission, data processing technology. After se

10、veral feature extraction algorithm license plate data were compared with the final choice of the most suitable radio frequency feature extraction method for mold pull matching basis, to finalize the license plate number. Key words: License plate recognition, MCU, MFRC522 目目 錄錄 摘 要.I ABSTRACT.II 第 1

11、章 緒 論.1 1.1 課題研究背景與意義.1 1.2 課題研究內容與方法.1 1.3 課題研究現(xiàn)狀.1 第 2 章 關鍵技術介紹.3 2.1 串行通信技術.3 2.2 MFRC522 的技術說明 .3 2.3 電源轉換模塊.4 第 3 章 系統(tǒng)需求分析.5 3.1 系統(tǒng)設計目標.5 3.2 系統(tǒng)功能需求.5 3.2.1 單片機最小功能需求分析.5 3.2.2 射頻模塊功能分析.5 3.2.3 串口模塊功能.5 3.2.4 電源模塊功能.6 3.2.5 蜂鳴器及指示燈模塊功能.6 3.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境.6 3.4 系統(tǒng)任務的可行性分析.6 3.4.1 技術可行性.6 3.4.2 系統(tǒng)安全性分析

12、.6 第 4 章 系統(tǒng)設計.8 4.1 設計指導思想和原則.8 4.1.1 指導思想.8 4.1.2 軟件設計流程.8 4.2 體系架構設計.9 4.3 硬件設計.9 4.3.1 單片機與外圍存儲器連接電路設計.9 4.3.2 射頻模塊功能分析.11 4.3.3 串口模塊功能.12 4.3.4 電源模塊功能.12 4.3.5 蜂鳴器及指示燈模塊功能.13 4.4 軟件設計.13 4.4.1 控制流程設計.13 4.4.2 主函數(shù)設計.14 4.4.3 中斷函數(shù)設計.14 4.4.4 功能模塊設計.15 第 5 章 系統(tǒng)實現(xiàn).16 5.1 環(huán)境配置.16 5.2 功能模塊實現(xiàn).16 5.2.1

13、主函數(shù)實現(xiàn).16 5.2.2 初始化函數(shù).17 5.2.3 中斷函數(shù)實現(xiàn).18 5.3 系統(tǒng)集成與調試.19 第 6 章 系統(tǒng)測試.20 6.1 測試方案及測試用例.20 6.2 測試結構分析.23 第 7 章 結 論.23 參考文獻.24 致 謝.26 第第 1 章章 緒緒 論論 1.1 課題研究背景與意義課題研究背景與意義 隨著進入 21 世紀，經(jīng)濟全球化和信息時代的到來，作為一個信息源，自動檢測別 技術越來越受到重視。近年來，計算機的飛速發(fā)展和射頻識別技術的成熟，一個巨大 的變化對傳統(tǒng)的交通管理，先進的計算機處理技術，不僅可以從繁瑣的人工觀測解放 監(jiān)控的人力，而且大大提高其精度，車牌自動

14、識別系統(tǒng)，就是在這樣的背景和發(fā)展的 目的。車牌自動采集和管理及其他相關信息流量管理，園區(qū)車輛管理，停車場管理， 交警督察和重大意義等方面，并成為信息處理技術的一個重要的研究課題。 關于車牌識別技術和定位系統(tǒng)的研究，在我國已經(jīng)有十余年的發(fā)展，該系統(tǒng)目前 應用仍處于起步階段，該系統(tǒng)采用成熟的大規(guī)模投資還沒有出現(xiàn)，車牌識別系統(tǒng)作為 提高交通管理的有效工具，技術水平依然完美。 1.2 課題研究內容課題研究內容與方法與方法 國內外學者對此已經(jīng)有了較多工作，但實際效果并不理想，尤其是對車牌自適應 性強、速度快、準確率高的高速車牌定位方法還有待進一步研究。另外，對輔助光源 要求高，也很難有效解決復雜背景下多

15、車牌移動識別的技術難題，如：車牌圖像的傾 斜、車牌表面污穢或磨損、光線干擾等都會影響定位的準確性。傳統(tǒng)車牌識別一般僅 支持單一車輛，背景比較簡單。而當今許多實際應用場合，如在繁忙交通路口臨時對 欠稅費、報廢、掛失等車輛的稽查，則監(jiān)視區(qū)域比較復雜，現(xiàn)有識別方法無法直接應 用；而且多數(shù)情況下，同時出現(xiàn)多輛汽車，背景有廣告牌、樹木、建筑物、斑馬線以 及各種背景文字等，現(xiàn)有的識別方法也不能很好的適應多變的環(huán)境。 1.3 課題研究現(xiàn)狀課題研究現(xiàn)狀 智能交通系統(tǒng)是二十一世紀道路交通的發(fā)展趨勢。繼續(xù)發(fā)展和不斷完善的可視化 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)，為實際應用車輛道路運輸基礎設施的管理系統(tǒng)奠定了良好的基礎。 智能交通

16、系統(tǒng)，車牌自動識別系統(tǒng)是發(fā)展的一個很重要的方向。 車牌自動識別技術可應用于道路收費系統(tǒng)，交通管理系統(tǒng)領域，起到節(jié)省人力成 本，提高工作效率，完善管理制度等。隨著汽車數(shù)量的迅速增加，車牌識別技術提出 了巨大的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義。 車牌識別技術的智能小區(qū)停車場，它能夠車輛在不停車的狀態(tài)下自動識別車輛牌 照及車輛特征，在并將結果通過通信網(wǎng)絡將識別信息和條目信息確定傳遞到每個卡口。 不需要支付通行道口值班員費用，同時也保證了車輛信息準確地出口，起到了替代道 口值班員和保存當時的情況視頻的目的。停車場用戶在進入或離開停車場時，可以聽 提高場管理質量，縮短停車時間。 智能交通系統(tǒng)尚處于起步階段我們，車牌識

17、別技術中占有重要的地位。普及車牌 識別技術，將對公路，城市道路和停車場的交通事故減少和車輛被盜的現(xiàn)象有著顯著 而深遠的影響，有效提高維護社會穩(wěn)定。 第第 2 章章 關鍵技術介紹關鍵技術介紹 2.1 串行通信技術串行通信技術 RS232 是一種串行物理接口標準，是美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA（電子工業(yè)協(xié)會）制定 的標準。RS232 總線標準有 25 條信號線，包括一個主信道和輔助信道。在大多數(shù)情況 下，主要使用的主通道，在一般雙工通信的，只需幾條信號線可以實現(xiàn)的，如一條發(fā) 送線路、一天接受線路和一條地線。 2. 2 MFRC522 的技術說明的技術說明 MFRC522 芯片主要用于 13.56MHz

18、 的非接觸式通信中，其是一款高級程度的讀寫卡 系列芯片。它是 NXP 公司推出的主要應用于三表上的芯片，其具有低電壓、低成本、 體積小等特點，是只能儀表和便攜手持設備非常好的選擇。 此芯片使用的是調制解調技術，在 13.56MHz 下，其完全集成了的所有的被動非接 觸式的通信方式及通信協(xié)議。其支持 ISO14443A 的多層應用，其發(fā)送器部分可驅動讀 寫器天線和 ISO14443A/MIFARE 卡和應答機的通信，無需使用其他電路進行輔助。接收 器部分提供一個良好的調制和解調電路。用于處理 ISO14443A 的應答器信號。MFRC522 芯片還支持加密算法 CRYPTO1，可被用在 MIFA

19、RE 系列產品中，MFRC522 芯片還支持更 高速的非接觸式通信，其數(shù)據(jù)傳輸在雙向通信上最高可達到 424kbit/s，如圖 2.1 圖 2.1 MFRC522 引腳圖 2. 3 電源轉換模塊電源轉換模塊 電源轉換電路主要是控制電壓降的電路，主要功能是將輸入電路的 5V 電壓轉換為 3V，系統(tǒng)設計中這用設計的使用的方法的目的是節(jié)省成本。系統(tǒng)在設計過程中難免會 發(fā)生一塊電路板中有不同電壓等級要求的器件。在電路中增加 AMS1117，其特點可以被 用作線性穩(wěn)壓器，后置穩(wěn)壓器，其在本電路中使用的功能是交換式電源，將 5V 轉換成 3.3V。 第第 3 章章 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析 3.1 系統(tǒng)設計目標系

20、統(tǒng)設計目標 本系統(tǒng)主要以單片機為核心控制芯片，其主要以射頻技術（RFID）作為技術，實 現(xiàn)系統(tǒng)的無線拍照識別系統(tǒng)。本系統(tǒng)的有點區(qū)別其他的拍照識別系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以利 用射頻技術讀取。本系統(tǒng)主要系統(tǒng)的識別技術是射頻識別技術 RFID（Radio Frequency Identification） ，使用本技術的特點是攝像頭技術在使用過程中，會被惡意遮擋。也 會受到天氣等外界因素的影響其識別結果。會造成很多的誤識別，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計也存在 很多問題。傳統(tǒng)的攝像頭識別系統(tǒng)其在擴展應用方面非常不好，其在車流量統(tǒng)計和車 輛位置跟蹤無法實現(xiàn)。攝像頭識別只能通過被動的識別，不能主動的去跟蹤車輛信息。 本系統(tǒng)設計的內

21、容主要利用射頻識別技術，它是一種短距離識別技術，其可以主 動的識別汽車的 RFID，將車輛信息存儲在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內，可以有效的監(jiān)控車輛的信 息，此信息的利用率可以在各方面進行應用。現(xiàn)在系統(tǒng)對車輛的信息的統(tǒng)計程度還不 夠完善，在各類刑事案件中，不能及時跟蹤車輛的信息，射頻識別系統(tǒng)可以增設識別 系統(tǒng)，實時的檢測車輛的信息。 3. 2 系統(tǒng)功能需求系統(tǒng)功能需求 3.2.1 單片機最小功能需求分析單片機最小功能需求分析 單片機系統(tǒng)是系統(tǒng)控制的核心，主要是控制系統(tǒng)的相應的各個相關傳感器和功能 模塊。單片機最小系統(tǒng)的主要是由單片機、復位電路和時鐘電路組成。單片機主要是 存儲程序和控制芯片，并判斷傳感器的信

22、號，控制功能模塊根據(jù)不同的條件，執(zhí)行不 同的動作。復位電路和時鐘電路給單片機提供時鐘復位信號，單片機在運行的過程中， 在環(huán)境的影響，可能導致系統(tǒng)無法運行。需要復位電路提供復位信號，重啟程序，保 證系統(tǒng)重新運行。 3.2.2 射頻模塊功能分析射頻模塊功能分析 射頻信號時系統(tǒng)中信號傳輸?shù)闹薪?，系統(tǒng)通過射頻信號完成系統(tǒng)功能。射頻模塊 主要的功能就是讀取模擬車輛上電子的標簽，將電子標簽上的唯一號碼讀取出來，上 位機軟件將讀取的唯一 ID 號碼與系統(tǒng)里的信息意義對應，就可以識別當前車輛的信息。 3.2.3 串口模塊功能串口模塊功能 串口是現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸中較為常用的一種通信方式。本系統(tǒng)中使用的串口是連接上

23、位機和下位機，主要功能將下位機識別的信號傳輸?shù)缴衔粰C，以便于上位機得到信息， 并將車輛信息顯示出來。 3.2.4 電源模塊功能電源模塊功能 電源模塊主要是給系統(tǒng)供電，電源是整個硬件系統(tǒng)運行的關鍵。單片機系統(tǒng)的實 現(xiàn)硬件電路時基礎，硬件電路運行的基礎是電源。在供電穩(wěn)定的情況下，系統(tǒng)才能夠 實現(xiàn)穩(wěn)定的功能。本系統(tǒng)采用線性電源供電，線性電源具有穩(wěn)定，抗干擾等功能。在 單片機系統(tǒng)中得到廣泛的應用。本設計電源模塊需要給系統(tǒng)提供 5V 電源。 本系統(tǒng)中電源共包含兩部分，處了正常的 5V 供電以外還有一個電壓轉換芯片， AMS1117 芯片，此芯片是將 5V 轉換成 3.3V，用于 MF522 芯片供電。

24、3.2.5 蜂鳴器及指示燈模塊功能蜂鳴器及指示燈模塊功能 電源模塊主要是給系統(tǒng)供電，電源是整個硬件系統(tǒng)運行的關鍵。單片機系統(tǒng)的實 現(xiàn)硬件電路時基礎，硬件電路運行的基礎是電源。在供電穩(wěn)定的情況下，系統(tǒng)才能夠 實現(xiàn)穩(wěn)定的功能。本系統(tǒng)采用線性電源供電，線性電源具有穩(wěn)定，抗干擾等功能。在 單片機系統(tǒng)中得到廣泛的應用。本設計電源模塊需要給系統(tǒng)提供 5V 電源。 3.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 硬件配置：硬盤：40GB 內存：4GB 操作系統(tǒng)：Windows7 軟件開發(fā)軟件：keil uvision4 電路圖繪制軟件：Altium Designer Winter 09 圖形化編程軟件：labview 2

25、012 3.4 系統(tǒng)任務的可行性分析系統(tǒng)任務的可行性分析 3.4.1 技術可行性技術可行性 本系統(tǒng)具有可靠性高，采用市面最流行 STC89C52 單片機，使用最簡單電路實現(xiàn)最 復雜功能。電路越簡單故障點越少，穩(wěn)定性越高。具有性能價格比高，本設計電路簡 單減去不必要的成本，減去電路板設計過程中的過多冗余設計。其功能完備，操作簡 便，高度人性化。模塊化設計，根據(jù)本系統(tǒng)是用于牌照自動識別系統(tǒng)的這一應用目的， 系統(tǒng)盡量使用模塊化設計，實現(xiàn)模塊化積木式組合與拆分的功能，便于以后的升級換 代，減少二次投資，可以滿足使用者使用的重要性和復雜度以及使用對象對功能和價 格的選擇。 3.4.2 系統(tǒng)安全性分析系統(tǒng)

26、安全性分析 系統(tǒng)安全主要是指其運行的安全性和運行過程中對使用者的人身安全問題。安全 問題一直是系統(tǒng)設計必須考慮的因素之一。本系統(tǒng)是弱電系統(tǒng)，對于人身安全的保證 是沒有問題的。對于系統(tǒng)的安全從硬件和軟件設計共同保證。硬件方面的安全保護主 要在電路結構設計，器件的選型等方面進行謹慎選擇，并且根據(jù)實際運行的環(huán)境進行 對電路進行改進和保護。 軟件方面是對一些軟件程序的設計更具有邏輯性，各個功能模塊化，有利于系統(tǒng) 功能的調用。有利于系統(tǒng)的升級和維護。 第第 4 章章 系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計 4.1 設計指導思想和原則設計指導思想和原則 4.1.1 指導思想指導思想 （1）對單片機的牌照自動識別系統(tǒng)進行系統(tǒng)的分

27、析與整理后，功能模塊化，減少 重復的軟件和硬件程序，提高系統(tǒng)的開發(fā)、運行、維護效率。 （2）基于 STC89C52 的牌照自動識別系統(tǒng)的首要目標是能夠滿足目前的業(yè)務功能 需要，并確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定；通過參數(shù)配置等形式，實現(xiàn)靈活的配置系統(tǒng)的功能，并 具有良好的可擴展性，提高軟硬件模塊功能的復用性。根據(jù)實際情況，納入接口系統(tǒng) 架構。 （3）系統(tǒng)采用先進的系統(tǒng)管理模式，運行單片機自身的命令系統(tǒng)。同時便于系統(tǒng) 的運維工作。 4.1.2 軟件設計流程軟件設計流程 程序設計就是用計算機所能接受的語言把所需解決問題的步驟逐一描述出來，也 就是編制計算機的程序，在設計應用系統(tǒng)時，軟件的編制是重要環(huán)節(jié)。軟件的質量

28、直 接影響整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。應用程序的設計因系統(tǒng)而異，但程序設計總是有共同特 點及其規(guī)律的。在編寫程序時，采取如下幾個步驟： 第一步，系統(tǒng)需求分析，明確系統(tǒng)所要完成的功能，將軟件分成若干相對獨立的 部分。根據(jù)系統(tǒng)各個模塊的功能和時序關系，設計出合理的軟件總體架構。 第二步，繪制系統(tǒng)框圖和軟件流程圖，根據(jù)所選擇的計算方法制定流程圖，這是 程序設計的一個非常重要組成部分，是決定一個系統(tǒng)是否的關鍵。 第三步，分配系統(tǒng)資源，單片機資源的使用有一定的限制，需要進行合理分配， 其中包括中斷、定時器/計數(shù)器、堆棧等幾部分。資源的合理分配后，進一步將程序框 圖繪制成詳細的操作流程。 第四步，根據(jù)程序流程圖和

29、指令，編寫程序，在關鍵位置增加功能注釋，可以有 效的增強系統(tǒng)的可讀性和重用性。 第五步，測試程序，通過編譯代碼，必須使用編譯程序匯編生成目標代碼。如果 編譯過程中發(fā)現(xiàn)語法錯誤，是無法通過編譯的。需要根據(jù)編譯器調試的錯誤進行更改。 指導程序通過為止。利用編譯好的目標代碼使用仿真器進行仿真。觀察仿真現(xiàn)象。排 除錯誤直到成功。 第六步，程序功能優(yōu)化。此項是將程序的質量的提高，主要為了增強程序可讀性、 可持續(xù)性，使各功能程序模塊化，子程序化，縮短程序的長度，加快運算速度和節(jié)省 數(shù)據(jù)存儲空間，減少程序執(zhí)行的時間。 4.2 體系架構設計體系架構設計 系統(tǒng)設計可分為硬件設計和軟件設計兩部分。根據(jù)我們需要實現(xiàn)

30、的功能，合理選 擇元器件進行設計。為了制作出想要的電路板，硬件設計主要涉及到構造原理圖，并 對原理圖用 keil 軟件進行仿真，這一步最為重要，它關系到實驗成功與否的關鍵。 然后一旦仿真測試出我們想要的結果后，就可進行下一步原理圖的繪制。軟件設 計部分，應該結合硬件電路所要實現(xiàn)的功能進行設計。本系統(tǒng)主要是針對車牌自動識 別系統(tǒng)進行識別。通過車輛通過識別區(qū)域，收集車牌及車輛信息。 相對牌照自動識別控制系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)控制方式簡單、有效、直觀。但它過多依 賴控制者的個人能力，控制相對分散和無法有效管理，實時性和自動化程度太低。正 因為此，牌照自動識別研究有著極其有重要的意義。 4.3 硬件設計硬件設

31、計 系統(tǒng)原理圖如圖 4.1 所示。 圖 4.1 系統(tǒng)原理圖 4.3.1 單片機與外圍存儲器連接單片機與外圍存儲器連接電路設計電路設計 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和 引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單 芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控 制應用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。STC89C52 具有以下標準功能：8k 字節(jié)

32、 Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時 器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 STC89C52 采用 40 引腳的雙列直插封裝（DIP 方式） 。單片機的最小系統(tǒng)，關鍵組裝部 分還有時鐘短路和復位電路。 時鐘電路簡介：外

33、部時鐘電路簡單且同意實現(xiàn)，其主要的核心在于單片機的管腳 XTAL1 和 XTAL2。單片機的 XTAL1 和 XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器。XTAL1 和 XTAL2 引腳在系統(tǒng)設計的過程中可以被配置為使用石英晶振的片內振蕩器，也可以配置 成為直接連接外部時鐘驅動。 本系統(tǒng)即是采用的內部時鐘的方式實現(xiàn)的。內時鐘模式即是利用單片機內部的振 蕩電路，在 XTAL1、XTAL2 的引腳上外接定時元件實現(xiàn)的，主要是連接一個石英晶體和 兩個電容，單片機的內部振蕩器便可以產生自激振蕩。在正常情況下，晶振的大小可 以在 12MHz 之間任選，最高頻率可以達到 24MHz。頻率越高頻率功耗也就越大

34、。本系統(tǒng) 中采用的石英晶振和并聯(lián)的兩個電容。在設計過程中電容的大小對振蕩頻率有微小影 響，其主要作用是微調頻率的作用。當采用石英晶振時，電容的值可以在 2040pF 之 間選擇任選，議案情況下使用 30pF 的電容。當采用陶瓷諧振器件時電容要適當?shù)卦龃?一些在 3050pF 之間。我們通常選取 33pF 的陶瓷電容。 復位電路簡介：在單片機系統(tǒng)中復位電路是非常關鍵的，當程序運行不正常或死 機，停止運行時就需要進行復位。單片機的第 9 管腳（復位引腳 RST）出現(xiàn) 2 個機器周 期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果 RST 被持續(xù)的置為高電平，單片機 就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位操作通常有兩

35、種基本形式上電自動復位和開關復位。復位 電路主要包括以上兩種復位方式。第一是上電瞬間復位，上電瞬間復位原理是利用電 容兩端電壓不能跟隨系統(tǒng)的電壓變化不能突變，因為此時電容的負極引腳和單片機的 RESET 引腳連接。相連相應的電壓會被全部加在了電阻上 RESET 引腳的輸入為高，高電 平會使芯片被復位。隨后電容充電完成后，電阻兩端上的電壓也隨之逐漸減小，最后 減小到約等于 0V，單片機就可以恢復正常的工作狀態(tài)。開關復位是將并聯(lián)在電容的兩 端連接復位按鍵，當復位按鍵沒有操作時，系統(tǒng)正常運行。當有按鍵操作后，電路實 現(xiàn)在芯片正常工作后通過按下按鍵使 RST 管腳出現(xiàn)高電平，以達到手動復位的效果。 一

36、般情況下只要 RST 管腳上保持 10ms 以上的高電平就能使單片機進行復位操作。電容 和復位電阻為經(jīng)典值，實際的電路設計過程中可以用同一數(shù)量級的電阻和電容代替資 料介紹里的電容電阻，這樣就可以自行計算 RC 充電時間，在工作環(huán)境實際測量以確保 單片機的復位電路可靠，如圖 4.2 所示。 E A/V P 31 X 1 19 X 2 18 R ESE T 9 R D 17 W R 16 IN T0 12 IN T1 13 T 0 14 T 1 15 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22

37、23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 A LE /P 30 T XD 11 R XD 10 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 VCC 40 GND 20 S1 ST C89C 52 C 1 10UF Y 2 11.0592M C 9 30PF C 10 30PF R 4 10K 5V 5V 5V P02 R 2 10K 5V 1 2 3 4 J6 C ON 4 5V P32 P33 圖 4.2 單片機最小系統(tǒng)電路圖 4.3.2 射頻模塊功能分析射頻模塊功能分析 射頻信號時系統(tǒng)中信

38、號傳輸?shù)闹薪?，系統(tǒng)通過射頻信號完成系統(tǒng)功能。射頻模塊 主要的功能就是讀取模擬車輛上的電子標簽，將電子標簽上的唯一號碼讀取出來，上 位機軟件將讀取的唯一 ID 號碼與系統(tǒng)里的信息意義對應，就可以識別當前車輛的信息， 如圖 4.3 所示。 X 1 27.12M C 32 15P C 33 15P C 27 104 R 9 820R 10 5.1K L 3 2.2uH L 4 2.2uH 3V C 30 15P C 31 15P C 34 150P C 35 180P C 26 104 G ND C 25 104 天天 3V C 28 47P C 29 47P I2C 1 R X 17 T EST

39、9 O SC IN 21 O ST OU T 22 A VS S 18 D 7(M IS O) 31 A UX 1 19 D 6(M IS I) 30 IR Q 23 T VS S 14 T X2 13 T VD D 12 T X1 11 T VS S 10 A UX 2 20 SIGO U T 8 SIGIN 7 R ST 6 PVS S 5 D VS S 4 D VD D 3 PVD D 2 D 1 25 E A 32 D 4 28 D 5(S CK ) 29 A VD D 15 V MID 16 D 2 26 SD A 24 D 3 27 U 5 M F522 R ST SD A M I

40、SO M ISI SC K R 8 470K 3V P1.4 P1.3 P1.1 P1.0 P1.2 圖 4.3 射頻識別電路圖 4.3.3 串口模塊功能串口模塊功能 串口同時是現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸中較為常用的一種通信方式。本系統(tǒng)中使用的串口是連 接上位機和下位機，主要功能將下位機識別的信號傳輸?shù)缴衔粰C，以便于上位機得到 信息，并將車輛信息顯示出來，如圖 4.4 所示。 R 2 IN 8 T 2 IN 10 R 2 O UT 9 T 2 O UT 7 C 1+ 1 C 1 - 3 C 2+ 4 C 2 - 5 G ND 15 V + 2 V - 6 V CC 16 U 4 M AX 232 C 5 1

41、04 C 18 104 C 19 104 C 20 104 5V R XD T XD 1 6 2 7 3 8 4 9 5 J4 D B9 圖 4.4 串口通信電路接口電路圖 4.3.4 電源模塊功能電源模塊功能 電源模塊主要是給系統(tǒng)供電，電源是整個硬件系統(tǒng)運行的關鍵。單片機系統(tǒng)的實 現(xiàn)硬件電路時基礎，硬件電路運行的基礎是電源。在供電穩(wěn)定的情況下，系統(tǒng)才能夠 實現(xiàn)穩(wěn)定的功能。本系統(tǒng)采用線性電源供電，線性電源具有穩(wěn)定，抗干擾等功能。在 單片機系統(tǒng)中得到廣泛的應用。本設計電源模塊需要給系統(tǒng)提供 5V 電源。 本系統(tǒng)中電源共包含兩部分，處了正常的 5V 供電以外還有一個電壓轉換芯片， AMS1117

42、芯片，此芯片是將 5V 轉換成 3.3V，用于 MF522 芯片供電，如圖 4.5 所示。 1 2 J1 C ON 2 5V R 2 1K D 1 L ED C 4 104C 21 47uf GND 1 O UT 2 IN 3 J2 1117 C 1 100U F C 3 104 5V3V 圖 4.5 電源電路圖 4.3.5 蜂鳴器及指示燈模塊功能蜂鳴器及指示燈模塊功能 蜂鳴器報警電路和指示燈其主要的是讓系統(tǒng)更加的人性化。人性化能夠給使用者 更加直覺的感覺。第一從聲音上給用戶一個提示，當聲音給一個提示的時候，能讓用 戶有一個聲音上的意識，知道系統(tǒng)此時運作了。指示燈的目的是讓使用者在上電以后，

43、系統(tǒng)供電正常，如圖 4.6 所示。 R 6 1k Q 1 PNP L S1 SPEA K ER 5V P1.5 圖 4.6 蜂鳴器電路圖 4.4 軟件設計軟件設計 4.4.1 控制流程設計控制流程設計 軟件的控制流程是系統(tǒng)的運行過程，控制流程在設計過程中主要是根據(jù)系統(tǒng)功能 實現(xiàn)的。本系統(tǒng)的控制流程是從系統(tǒng)運行開始，主要是保證系統(tǒng)的正常運行的前提下， 控制相應的函數(shù)和模塊實現(xiàn)相應的功能，如圖 4.7 所示。 初始化 開始 結束 是否有車通過 RS232通信 上位機 成功 是 未成功 否 上位機顯示 圖 4.7 軟件總流程圖 4.4.2 主函數(shù)設計主函數(shù)設計 主控制函數(shù)是對相應的關鍵點進行控制，當

44、狀況符合了系統(tǒng)中要求的條件產生， 及調用相應的函數(shù)。主控函數(shù)是控制系統(tǒng)的核心，它負責外圍模塊的控制、調用。主 控函數(shù)接受傳感器的數(shù)據(jù)和按鍵的數(shù)據(jù)。如果有需要會將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳男酒蛘?顯示電路。它是各個子程序的入口，將控制轉換到相應的子程序中，起到引導作用。 4.4.3 中斷函數(shù)中斷函數(shù)設計設計 定時中斷是利用單片機內部的定時器，根據(jù)判斷條件都會引起中斷，內部定時器 可以根據(jù)需要從外部陰險 T0 和 T1 輸入的外部脈沖進行計數(shù)。計數(shù)器溢出信號作為一 個中斷請求信號給計時器溢出標志設置為單片機應用 CPU 中斷。 定時器中斷一段時間將在規(guī)定的時間間隔被中斷。該系統(tǒng)的定時主要用于構造中 斷多任

45、務操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)響應于中斷，不需要打破現(xiàn)場保護工作的實施可以分為直 接多任務的時間，以使相應的操作任務進就緒狀態(tài)，即，中斷相關的任務可以開始工 作。如圖所示 4.8 定時器中斷處理程序圖： 開始 結束 初始化 是否有中斷信 號 對應處理函數(shù) 否 是 圖 4.8 定時中斷處理流程圖 4.4.4 功能模塊設計功能模塊設計 系統(tǒng)軟件功能框圖如圖 4.9 所示。 基于單片機的牌照自動識別系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 延遲函數(shù) 中斷函數(shù) 顯示函數(shù) 讀卡函數(shù) 初始化函數(shù) 主函數(shù) 圖 4.9 系統(tǒng)軟件功能框圖 第第 5 章章 系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)實現(xiàn) 5.1 環(huán)境配置環(huán)境配置 本系統(tǒng)使用編程軟件是美國 Keil Softwar

46、e 公司出品的 KILE，主要是針對以 C51 為核心的單片機的編程設計。比系統(tǒng)使用 C 語言進行編程，和匯編語言相比，C 語言在 功能、結構性、可讀性和可維護性都有著明顯的優(yōu)勢。 KEIL 軟件可以提供完整的內核共編程使用，并且可以完成編輯、編譯、連接、調 試、仿真等整個開發(fā)流程。系統(tǒng)通過編譯形成 hex 文件，此文件是單片機可讀語言， 利用燒寫器將 HEX 文件燒寫到單片機中，即可實現(xiàn)單片機在上電的運作。 5.2 功能模塊實現(xiàn)功能模塊實現(xiàn) 5.2.1 主函數(shù)實現(xiàn)主函數(shù)實現(xiàn) 主函數(shù)主要系統(tǒng)程序開始的入口，和相應模塊控制。主函數(shù)得到相應通過 AD 轉化 器得到的數(shù)字信號，控制相應的模塊進行動作。主函數(shù)在控制過程中，主要是對是否 刮風下雨這個關鍵參數(shù)進行監(jiān)控。當主函數(shù)監(jiān)控到符合條件的環(huán)境立即調用相應函數(shù)， 進行相應的操作。 void main() unsigned char status,status2; InitializeSystem( ); iccardcode();