基于單片機的自動停車收費系統(tǒng)設計畢業(yè)資料

⑧帶有命令格式的檢錯功能。當輸入錯誤命令時，打印機立即打印出錯誤信息代碼。接口信號TpμP-40A采用國際上流行的Centronics打印機[14]并行接口，與單片機間是通過1條20芯扁平電纜及接插件相連。打印機有1個20線扁平插座，信號引腳排列如圖3.9所示。2468101214161820GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGND/ACK/ERR/STBDBODB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BUSY135791113151719135791113151719圖3.9信號引腳排列圖圖3.9信號引腳排列圖其中：*DB0-DB7：數(shù)據(jù)線，單向傳輸，由單片機輸入給打印機。*/STB（STROBE）:數(shù)據(jù)選通信號。在該信號的上升沿時，數(shù)據(jù)線上的8位并行數(shù)據(jù)被打印機讀入機內鎖存。*BUSY:打印機忙狀態(tài)忙狀態(tài)信號。當該信號有效（高電平）時，表示打印機正忙于處理數(shù)據(jù)。此時,單片機不得使/STB信號有效，向打印機送入新的數(shù)據(jù)。*/ACK:打印機的答應信號。低電平有效，表明打印機已取走數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)。*/ERR:出錯信號。當送入打印機的命令格式有錯誤時，打印機立即打印一行錯誤信息，以提示操作者注意。在打印機打印出錯誤信息之前，該信號線出現(xiàn)一個負脈沖，脈沖寬度為30μS。接口信號時序接口信號時序如圖3.10所示。圖3.10圖3.10TpμP-40A接口信號時序選通信號/STB寬度須大于0.5μS。/ACK應答信號可與/STB信號作為一對應答聯(lián)絡信號，也可使用/STB和BUSY作為一對應答聯(lián)絡信號。3.6.4打印部分的電路圖打印機通電后，由打印機內部的單片機執(zhí)行固化程序，就可以接收和分析主控單片機送來的數(shù)據(jù)和命令，然后通過控制電路，實現(xiàn)對打印頭機械動作的控制，進行打印。此外，微型打印機還能接受人工干預，完成自檢、停機和走紙等操作。打印部分的電路圖如圖3.11所示。圖3.11打印部分電路圖圖3.11打印部分電路圖3.7大門控制部分的設計為了保證停車場的安全，減少因搶占停車位發(fā)生意外的可能性，需要設計大門來控制車輛的進出，大門控制部分采用基于固態(tài)繼電器控制的欄桿，需要與檢測部分和單片機協(xié)同工作，當檢測有車出入時，把燈的狀態(tài)變化信號作為控制繼電器工作的控制信號，即把此信號送入單片機，用軟件編程控制繼電器工作狀態(tài)進而控制大門的開閉和車輛的進入。3.7.1固態(tài)繼電器介紹固態(tài)繼電器(簡稱SSR）[15],是一種全電子電路組合的元件，它依靠半導體電子器件的電磁和光學特性來完成其隔離和繼電切換功能的無觸點開關元件固態(tài)繼電器與電磁繼電器相比，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與電磁繼電器本質上相同的功能利用大功率三極管，功率場效應管，單向可控硅和雙向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點無火花地接通和斷開被控電路。圖3.12說明了電機正反轉的控制原理，當D0接5~12V或12~24V直流電，D1、D2為控制端，當D1接通電源時，電機正轉；當D2接通電源時，電機反轉；當D1、D2均未接通時，電機不轉。圖3.12電機正反轉控制電路圖3.12電機正反轉控制電路3.7.2欄桿機控制原理欄桿機控制采用2個按鈕T1、T2，T為公共端。當T按下時，T1和T接通，經(jīng)信號處理電路處理，輸出低電平0，此低電平送至固態(tài)繼電器的D1控制端，此時電機正轉。當T2按下時，T和T2接通，經(jīng)信號處理電路處理，輸出低電平0，此低電平送至固態(tài)繼電器的D2控制端，此時電機反轉。當按鈕T1、T2均未按下時，電機不轉。欄桿的升降依靠三相異步電機[16]的正反轉實現(xiàn)，由于三相異步電機的轉速相對較快，必須經(jīng)過變速箱減小速度，變速箱的絲杠經(jīng)齒輪驅動欄桿這樣按鈕固態(tài)繼電器變速箱及電機便構成一閉環(huán)控制系統(tǒng)，見圖3.13所示。3.13欄桿機控制原理圖3.13欄桿機控制原理圖3.8硬件抗干擾單片機應用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往不是固定的，在一些復雜的工作環(huán)境中，單片機往往受到干擾的影響而導致其不能工作或控制功能喪失，因而其工作的可靠性至關重要。在直流電源電路中由于單片機及一些存儲器、接口電路等都是數(shù)字電路，所以在電源電路會產(chǎn)生很大的尖峰電流，直接干擾單片機正常工作，利用電感電容等原件可以消除此類噪聲，這種方法稱為濾波技術，常用RC低通濾波器接在輸入電路中，可以大大消弱各類高頻干擾信號，對于火花放電及高頻振蕩所產(chǎn)生的干擾，可在回路中接入由LC與電容組成的濾波器。晶振與單片機引腳盡量靠近，用地線把時鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。在單片機I/O口，電源線，電路板連接線等關鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。對于單片機閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源，也可設成輸出邏輯1或邏輯0。4程序設計4.1程序設計介紹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：(1)分析問題，明確所要解決問題的要求，將軟件分成若干個相對獨立的部分。根據(jù)功能關系和時序關系，設計出合理的軟件總體結構。(2)定程序框圖，即根據(jù)所選擇的計算方法制定框圖，這不僅是程序設計的一個重要組成，而且是決定成敗的關鍵部分。(3)合理分配系統(tǒng)資源，包括定時器/計數(shù)器、中斷、堆棧等。分配好單元后，進一步將程序框圖畫成詳細的操作流程。(4)根據(jù)程序的流程圖和指令系統(tǒng)編寫出程序。注意在程序的有關位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。(5)程序調試。通過編輯軟件編輯出的源程序，必須用編譯程序匯編后生成目標代碼。如果源程序有語法錯誤，需修改源文件后繼續(xù)編譯，直到無語法錯誤為止，然后利用目標代碼通過仿真器進行程序調試，排除設計和編程中的錯誤直到成功。(6)程序優(yōu)化。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方案設計程序流程圖單片機控制中心的程序采用C語言編寫，運行效率較高。其主要程序有:①主循環(huán)程序：用于內部RAM和各種中斷的設置，不斷掃描操作按鍵，做出相應操作，并送顯示器顯示。根據(jù)系統(tǒng)要求，主循環(huán)程序的流程圖如圖4.1所示。開始LCD初始化進車檢測開始LCD初始化進車檢測出車檢測LCD顯示時間調整有無車位？欄桿開啟車位數(shù)減1并開始計時有無車輛出去？調用收費顯示函數(shù)打印收費小票欄桿開啟剩余車位數(shù)加1欄桿不開欄桿不開YNNY4.1主循環(huán)程序流程圖開始進車檢測有無車位?開始進車檢測有無車位?欄桿開啟車位數(shù)減1并開始計時欄桿不開YN4.2進車檢測子程序流程圖開始開始有無車輛出去？欄桿不開調用收費顯示函數(shù)打印收費小票欄桿開啟剩余車位數(shù)加1YN4.3出車檢測子程序流程圖③顯示子程序：鍵盤上的按鍵可以切換顯示北京時間、空位數(shù)、停車信息(包括剩余的停車位、已停車位數(shù)、總停車數(shù)量、停車費用)。顯示停車信息時，如果不能同時顯示全部內容，可通過按下切換鍵切換顯示。初始化時是顯示北京時間。顯示部分流程圖如圖4.4所示。開始開始有無車輛出去？調用顯示停車時間和收費金額函數(shù)調用顯示時間和剩余車位函數(shù)4.4顯示子程序流程圖④時鐘中斷程序：系統(tǒng)時鐘采用單片機內部時鐘，該程序將時鐘設置為24小時制。時鐘中斷流程圖如圖4.5所示。設置T0為方式1清計時單元設置T0為方式1清計時單元開中斷啟動T0是60s？分加1，秒清零是60m？時加1，分清零是24h？清零YNNNYY圖4.5時鐘中斷子程序流程圖結論“基于單片機的自動停車收費系統(tǒng)”是源于我們生活中的一個課題，因為傳統(tǒng)的停車計費方式存在著一些不足，針對這些不足，設計了一個采用紅外線檢測單片機計費方式的全新自動停車收費管理系統(tǒng)，為臨時停車場提供了一個操作簡便、價格低廉，而且行之有效的管理辦法。設計完成的內容：基于AT89C52單片機的MCU選型與之檢測部分、顯示部分、打印部分等的設計和選型。利用所選的硬件搭建完成自動停車計時計費的功能的電路圖的設計。軟件流程圖的設計。在論文中，由于自己系統(tǒng)理論知識欠缺和數(shù)字信號處理中信號采集等知識學得不好，還有一些內容不能夠完成：在收費系統(tǒng)中，自動收費和找零功能沒有實現(xiàn)。軟件編程和部分硬件設計在完善性方面還有待提高。這個系統(tǒng)的實現(xiàn)使我對元器件芯片以及單片機的原理及應用都有了深刻的認識，真正做到了學有所得、學有所用，可以說獲益匪淺。致謝經(jīng)過半年左右的刻苦努力和鉆研，本次畢業(yè)設計終于順利完成。在此，我謹向半年來對我給予各種幫助、鼓勵、支持和指導的師長，朋友及同窗好友們致以最為真誠的謝意和敬意。首先要感謝我的導師趙老師，是在趙老師的悉心教導和幫助下，我才得以順利完成了此次設計。這半年中，我不僅感受到了趙老師在學術上高深的造詣，她生活中做人做事的點點滴滴也深深感染著我。她治學嚴謹，在單片機方面可謂專家。對于我自選的課題，雖然她了解并不很多，但依然很耐心地和我一起研究，并為我出謀劃策。生活中，她為人和善，平易近人，把學生都當做自己的子女一樣看待。雖然我們也偶爾會挨罵，但深知老師是在替我們著急，恨鐵不成鋼，所以唯有更加努力地不斷學習，多學多看多想，更快更多地學到知識。其次，我要感謝電氣工程學院的其他老師和我的搭檔，以及實驗室的同學朋友們。是由于老師們在經(jīng)濟和技術上的無私幫助和支持，才使我的設計得以順利進行。而對于同學們，在他們的幫助和共同協(xié)作下，我的設計才進展得更加順利和迅速。并且在此過程中，我還提高了自己的與人協(xié)作精神，并從他們身上學到了很多知識，能力有了很大提升。同時，我還要感謝我的家人，感謝他們的理解與支持，使我能夠按時完成我的學業(yè)。參考文獻1鄧應偉.停車場智能管理系統(tǒng)[J].（碩士學位論文).長沙：湖南大學，2006．2馬可,苗志全,張波.智能停車場管理系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].華北科技學院學報.20063李傳軍.計算機視覺技術在智能停車場中的應用[J].（碩士學位論文).北京：北京理工大學,2003.4滕繼濤.智能交通系統(tǒng)中車輛調度問題的遺傳算法研究[Ｊ].北京航空航天大學學報，2003,29（1):13~16． 5林瑜,陳紅潔,肖永來.基于車牌識別的交通分析應用研究[Ｊ].中國交通信息產(chǎn)業(yè)，2009,(5):101~104．6李傳軍,李興城,儲世玉.計算機視覺技術在智能停車場中的應用研究[Ｊ].計算機仿真,2003,20(5）：103~1067阮秋奇.數(shù)字圖像處理學[J].北京:電子工業(yè)出版社,2007．8韓力群.人工神經(jīng)網(wǎng)絡教程［Ｍ].北京:北京郵電大學出版社,2006．9張可,張高燕,吳蘇等.基于ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡的字符識別系統(tǒng)[Ｊ].計算機與現(xiàn)代化，2009,1：63~72．10叢爽,陸婷婷,戴誼.遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡的結構研究[Ｊ].計算機應用,2004,24（8）:18~27．11楊杰,郭偉.基于圖像處理的乍型自動識別及應用研究[Ｊ].交通與計算機,2007,19（3）:30~31．12葛威,王飛.基于支持向量機的車型分類的設計[Ｊ].科學技術與上程，2008，34（4）:70~74．13曹沽,李浩茹,陳繼開.基于支持向量機的車型分類的設計[Ｊ].科學技術與工程，2007,7(22):5962~5965．14胡圣明.軟件設計師教程[M].北京:清華大學出版社,2008．15張毅剛等.新編MCS－51單片機應用設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003年第七版16V.Yu.Teplov,A.V.Anisimov.ThermostattingSystemUsingaSingle-ChipMicrocomputerandThermoelectricModulesBasedonthePeltierEffect[J],200217Thomas·P，semiautomaticDesignofilluminatingSystems，AppliedOpitc，2002，11(5)：325~327

附錄A部分設計程序清單#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include<absacc.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineprinter_init()SEND_2BYTE(0x1B,0x40)//初始化打印機#definechange_row()SEND_BYTE(0x0A)//換行：#definechange_page()SEND_BYTE(0xOC)//換頁：#defineenter()SEND_BYTE(0x0D)//回車：0x0D#defineexecute_NULL()SEND_BYTE(00)//(4)空：00#defineDATA_OUTP2//P0為數(shù)據(jù)端口#defineNOP();{_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();};typedefbitBOOL;//用BOOL代替bitinta,b,c,d,f,k,n,z,shou_fei;charshi,fen,miao,shuchushi1;charshuchushi,shuchufen,shuchumiao;charchewei1shi,chewei1fen,chewei1miao;charchewei2shi,chewei2fen,chewei2miao;charchewei3shi,chewei3fen,chewei3miao;charchewei4shi,chewei4fen,chewei4miao;sbitP1_0=P1^0;//進車門紅燈sbitP1_1=P1^1;//進車門綠燈sbitP1_2=P1^2;//出車門指示燈sbitP1_3=P1^3;//進車檢測位sbitP1_4=P1^4;//出車檢測位sbitLCD_RS=P1^5;//寄存器選擇輸入sbitLCD_RW=P1^6;//液晶讀/寫控制sbitLCD_EN=P1^7;//液晶使能控制sbitshijiantz=P2^0;sbitjia1=P2^1;sbitjian1=P2^2;sbitdjzz=P2^3;sbitdjfz=P2^4;sbitSTB=P3^0;//輸出,數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖上升沿時讀入數(shù)據(jù)sbitBUSY=P3^1;//輸入,"高"表示打印機正"忙"，不能接收數(shù)據(jù)sbitP3_4=P3^4; //車位1模擬sbitP3_5=P3^5; //車位2模擬sbitP3_6=P3^6; //車位3模擬sbitP3_7=P3^7; //車位4模擬//ucharDIS1[]={"歡迎使用"};ucharDIS2[]={"剩余車位"};ucharDIS3[]={"停車時間"};ucharDIS4[]={"總共費用"};//ucharDIS5[]={"謝謝使用"};ucharDIS6[]={"::"};/*******************延時函數(shù)********************/delay(ucharms){ uchari; while(ms--) { for(i=0;i<250;i++) { _nop_(); _nop_();//空執(zhí)行消耗CPU時間達到等待的效果 _nop_(); _nop_(); } }}/*******************LCD********************/bitlcd_busy(){bitresult;LCD_RS=0;LCD_RW=1;LCD_EN=1;NOP();result=(bit)(P0&0x80);LCD_EN=0;return(result);}voidlcd_wcmd(ucharcmd){while(lcd_busy());LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_EN=0;_nop_();_nop_();P0=cmd;NOP();LCD_EN=1;NOP();LCD_EN=0;}voidlcd_wdat(uchardat){while(lcd_busy());LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EN=0;P0=dat;NOP();LCD_EN=1;NOP();LCD_EN=0;}voidlcd_init(){lcd_wcmd(0x34);//擴充指令操作delay(5);lcd_wcmd(0x30);//基本指令操作delay(5);lcd_wcmd(0x0C);//顯示開，關光標delay(5);lcd_wcmd(0x01);//清除LCD的顯示內容delay(5);}voidlcd_pos(ucharX,ucharY){ucharpos;if(X==1){X=0x80;}elseif(X==2){X=0x90;}elseif(X==3){X=0x88;}elseif(X==4){X=0x98;}pos=X+Y;lcd_wcmd(pos);//顯示地址}lcd_time() //顯示時間調整{ DIS6[0]=shi/10+0x30; DIS6[1]=shi%10+0x30; DIS6[2]=fen/10+0x30; DIS6[3]=fen%10+0x30; DIS6[5]=miao/10+0x30; DIS6[6]=miao%10+0x30;}lcd_shoufei() //顯示收費金額調整{ DIS4[10]=shou_fei/100+0x30; DIS4[11]=shou_fei/10%10+0x30; DIS4[12]=shou_fei%10+0x30;}lcd_tingcheshijian() //顯示停車時間調整{ DIS3[9]=shuchushi/10+0x30; DIS3[10]=shuchushi%10+0x30; DIS3[12]=shuchufen/10+0x30; DIS3[13]=shuchufen%10+0x30; DIS3[15]=shuchumiao/10+0x30; DIS3[16]=shuchumiao/10+0x30;}lcd_time_dis(){ uchari; lcd_time(); lcd_pos(1,0);//設置顯示位置為第一行for(i=0;i<16;i++){lcd_wdat(DIS6[i]);delay(30);}lcd_pos(2,0);//設置顯示位置為第二行for(i=0;i<16;i++){lcd_wdat(DIS2[i]);delay(30);}}lcd_chuche_dis(){ uchari; lcd_shoufei(); lcd_tingcheshijian(); for(i=0;i<16;i++){lcd_wdat(DIS3[i]);delay(30);} lcd_pos(2,0);//設置顯示位置為第二行for(i=0;i<16;i++){lcd_wdat(DIS4[i]);delay(30);}}voidsjtz(){ if(shijiantz==0) { f=1; while(shijiantz==0); while(f==1) { if(jia1==0&&k==0) { while(jia1==0); miao++; if(miao==60) { miao=0; } } if(jian1==0&k==0) { while(jian1==0); miao--; if(miao==0) { miao=60; } } if(jia1==0&&k==1) { while(jia1==0); fen++; if(fen==60) { fen=0; } } if(jian1==0&k==1) { while(jian1==0); fen--; if(fen==0) { fen=60; } } if(jia1==0&&k==2) { while(jia1==0); shi++; if(shi==24) { shi=0; } } if(jian1==0&k==2) { while(jian1==0); shi--; if(shi==0) { shi=24; } } if(shijiantz==0) { k++; if(k==3) { f=0; } while(shijiantz==0); } }}}/******************打印機******************/voidSEND_BYTE(unsignedcharndata){STB=1;while(BUSY);DATA_OUT=ndata;STB=0;delay(5);STB=1;}voidSEND_2BYTE(unsignedcharndata1,ndata2){SEND_BYTE(ndata1);SEND_BYTE(ndata2);}voidSEND_nBYTE(unsignedcharn,unsignedchar*ndata){while(n--){SEND_BYTE(*ndata++);}}voidprinter(){ucharndata[10];printer_init();//初始化打印機ndata[0]=shuchushi/10;ndata[1]=shuchushi%10;ndata[3]=shuchufen/10;ndata[4]=shuchufen%10;ndata[5]=shuchumiao/10;ndata[6]=shuchumiao%10;SEND_nBYTE(7,ndata);execute_NULL();change_row();//換行ndata[0]=shou_fei/100;ndata[1]=shou_fei/10%10;ndata[2]=shou_fei%10;SEND_nBYTE(3,ndata); }/******************檢測函數(shù)******************/jinchejiance(){ if(P1_3==0) { djzz=1; delay(20);//延時模擬汽車進入停車位 djzz==0; delay(20); djfz=1; delay(20); djfz=0; if(P3_4==0&&a==0) { chewei1shi=shi; chewei1fen=fen; chewei1miao=miao; a=1; n--; } if(P3_5==0&&b==0) { chewei2shi=shi; chewei2fen=fen; chewei2miao=miao; b=1; n--; } if(P3_6==0&&c==0) { chewei3shi=shi; chewei3fen=fen; chewei3miao=miao; c=1; n--; } if(P3_7==0&&d==0) { chewei4shi=shi; chewei4fen=fen; chewei4miao=miao; d=1; n--; } if(n<1) //車輛數(shù)目指示 { P1_0=0; P1_1=1; } } DIS2[10]=n+0x30;}chuchejiance(){ if(P1_4==0) { P1_2=0; //出車口檢測到車亮綠燈 djzz=1; delay(20); djzz=0; if(P3_4==1&&a==1) { shuchushi=chewei1shi; shuchufen=chewei1fen; shuchumiao=chewei1miao; a=0; n++; } if(P3_5==1&&b==1) {