基于单片机的停车场计数系统设计

- i - 基于单片机的停车场计数系统设计前言 .2第 1 章 理论分析及总体方案 .3第 1.1 节 方案比较 .3第 1.2 节 总体设计方案 .4第 2 章 系统的硬件设计 .6第 2.1 节 控制电路设计 .6第 2.2 节 对射红外检测电路设计 .11第 2.3 节 液晶显示电路设计 .13第 2.4 节 继电器开关电路与报警电路的设计 .15第 2.5 节 按键电路设计 .17第 3 章 系统的程序设计 .18第 3.1 节 主程序设计 .18第 3.2 节 数据采集模块程序设计 .19第 3.3 节 液晶显示程序设计 .20第 4 章 系统测试 .22第 4.1 节 系统的硬件调试 .22第 4.2 节 系统的软件调试 .22第 4.3 节 测试及结果 .22结论 .23参考文献 .23- ii - 致谢 .24附录 .24附录 1：原理图及实物照片说明 .25附录 2：部分源程序 .25第 1 页 基于单片机的停车场计数系统设计摘 要以 STC89C52 单片机为核心，利用红外对射式传感器电路作为信号的输入模块，设计了一个基于单片机的停车场计数系统。对射式光电传感器由发射器和接收器组成，当有物体经过发射器和接收器之间阻断光线时，形成电平信号，经过放大、整流并送入单片机控制模块进行控制计数。通过液晶显示电路、继电器电路和蜂鸣器电路构成系统的输出模块，实现了对停车场内汽车数量的计数、显示、停车场进出门以及报警的控制。【关键词】：单片机；红外对射式传感器；继电器；液晶显示第 2 页 AbstractIn this paper, the STC89C52 microcontroller as the core of the control circuit, the signal output module is used infrared photoelectric couple, designed a parking lot counting system that based on a microcontroller. Infrared photoelectric couple by the transmitter and the receiver is composed of two parts. When an object through the transmitter and the receiver will break the light beams, and produce level signal, amplified, rectified and finally put into microcontroller to control counting. Via Liquid Crystal Display circuit, relay circuit and buzzer circuit form the output module. So this system achieves counting of cars, display, alarm and the controller of pulling or pushing the door in the parking lot.Key words: microcontroller; infrared photoelectric couple; relay; Liquid Crystal Display;第 3 页 前言在当今社会经济飞速发展的格局下，越来越多的厂家采用流水线技术进行产品生产作业，而怎样对其线上的产品进行实时的、有效率的、精确的计数成为广大生产厂家十分关注的问题。而基于单片机为核心控制的计数器有着能够实时，精确，可靠，稳定等计数优点已成为广大厂家的首选自动计数的装置。当今，单片微型计算机技术迅速发展，基于单片机技术开发的计数设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高，企业迫切需要大量熟练掌握单片机技术并能开发、应用和维护管理这些智能化产品的高级工程技术人才。单片机以体积小、功能强、可靠性高、性能价格比高等特点，已成为实现工业生产技术进步和开发机电一体化和智能化测控产品的重要手段。电子计数器是一种多功能的电子测量仪器，它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。而基于单片机的红外线计数器能够满足广大厂家的要求，它拥有实时，精确，可靠，稳定等特点。对射式传感器计数是一种多功能的电子测量仪器。它利用对射式传感器发射红外线，当有车辆阻挡红外线，红外线中断并转换为电脉冲，并由放大电路进行放大，通过单片机分析，计算出进出车辆的次数，通过液晶显示方式显示进出车辆数从而进行计数。随着红外技术的提高，用于存在状态的传感，位置编码极限传感，运动检测和计数（如风速仪、数控机床等） 。典型应用：光栅尺、编码器、邦定机、压焊机、火花机、医疗仪器、atm 取款机、自动售货机、收款机、复印机、打印机、磁带驱动、转球式鼠标、工业设备、胶片感测、邮件存在/分拣、料位监控、输送带控制、过程控制、物料的到位监控等。随着传感器的不断改进，抗干扰能力增强，可以在许多恶劣的地方代替科研人员进行科学工作。本设计主要任务是以 STC89C52 单片机为核心，利用红外对射式传感器电路作为信号的输入模块进行车辆计数。基于单片机构成的车辆计数研究的主要内容包括：如对射式传感器的应用以及发展、STC89C52 单片机用何种方式对外部计数脉冲进行计数第 4 页 显示控制、LCD 显示驱动模块的选择、STC89C52 单片机的扩展、74LS245 如何驱动继电器与蜂鸣器工作的。主要技术指标：1.整个系统的抗干扰能力强2.计数范围广：000099993.车辆计数值精确第 5 页 第 1 章 理论分析及总体方案第 1.1 节 方案比较三种不同设计方案：方案一：如图 1-1 所示：电源监测、单片机保护专用芯片 X25045P专用检测芯片MCS-51 控制单元AT89C2051 LED 显示驱动芯片 PS7219LED 显示掉电数据保护芯片 HT7044A图 1-1 红外线计数器硬件框图原理阐述：专业检测芯片形成计数脉冲后送给控制单元 AT89C2051 单片机。通过对它片内计数、显示编程。PS7219 是专用 LED 显示驱动芯片可以同时驱动8 个 7 段数码管。 X2504P 是一块有电源电压监控、EEPROM 和看门狗定时器电路三种功能于一体的芯片，它保证了在电源接通、关断、瞬间电源电压不稳时，不会造成系统死机、数据误写或误动作，大大提高了系统的可靠性和抗干扰能力.HT7044A 能够保证系统突然掉电后保护数据。方案二：如图 1-2 所示：红外发射电路NE555红外接收电路LM567计数显示专用芯片 CL102图 1-2 红外线计数器硬件框图原理阐述：通过红外发射与接收对信号采集，使用了四合一芯片 CL102 计数控制第 6 页 显示，它是集译码、驱动、锁存、显示一体。方案三：如图 1-3 所示：红外对射式传感器 控制单元STC89C52 按键电路继电器电路驱动芯片74液晶显示电路蜂鸣器电路图 1-3 对射式红外传感器计数硬件框图原理阐述：当有通过发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之前阻断光线时，并将其放大、整流形成高电平信号送入控制单元。方案一既可准确的实现车辆计数功能且能让系统处于异常状态和抗干扰时通过外围专用芯片得到非常好的解决。外围电路架设相对简单、在市场上属于高端计数产品，同时它也暴露出了一个重大问题：由于成本太贵的原因此类产品并没有得到普及，故虽然这个方案只有舍弃。方案二是一个简易的产品自动计数器，价格低廉、计数精确。但在系统处于异常状态时工作十分不稳定、也是属于现在计数市场上的淘汰产品。仅用于在计数要求不高的场合中，这个方案太过于简单故不选用。 方案三便是这次毕业设计选用的方案。之所以选用主要是这个方案涉及面广、输出有效信号为低电平、可辨别不透明的反光物体、有效距离大、不易受干扰、高灵敏度、高解析、高亮度、低功耗、响应时间快、使用寿命长、无铅、应用广泛等特点。第 1.2 节 总体设计方案以 STC89C52 单片机为核心，利用红外对射式传感器电路作为信号的输入模块。第 7 页 按照设计的基本要求，可分为三个模块，即数据采集模块、控制器模块、数据显示模块。其中数据采集模块由红外对射式传感器组成，光线中断后将信号送给控制模块，由单片机完成对该信号的处理，由数据显示模块完成信息交换。在扩展功能上，本设计增加了一个继电器电路、按键电路和过载报警电路。系统设计框图，如图 1-4 所示：红外对射式传感器 控制单元STC89C52 按键电路继电器电路驱动芯片74液晶显示电路蜂鸣器电路图 1-4 系统总体设计框图第 8 页 第 2 章 系统的硬件设计第 2.1 节 控制电路设计2.1.1. 单片机的发展及趋势1CPU 的改进(1)增加 CPU 的数据总线宽度。例如，各种 16 位单片机和 32 位单片机，其数据处理能力要优于 8 位单片机。另外，8 位单片机内部采用 16 位数据总线，其数据处理能力明显优于一般 8 位单片机。(2)采用双 CPU 结构，以提高数据处理能力。2存储器的发展(1)片内的程序存储器现在普遍采用闪速(Flash)存储器。Flash 存储器能在+5V 下读写，既有静态 RAM 的读写操作简便，又有在掉电时数据不会丢失的优点。使用片内 Flash 存储器，单片机可不用片外扩展程序存储器，大大简化了其应用系统结构。(2)加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达 128 KB 甚至更多。3片内 I/O 的改进(1)增加并行口的驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动 LED 和 VFD(荧光显示器)。(2)有些单片机设置了一些特殊的串行 I/O 功能，为构成分布式、网络化系统提供了方便条件。4低功耗化8 位单片机产品已 CMOS 化，CMOS 芯片的单片机具有功耗小的优点，而且为了充分发挥低功耗。特点，这类单片机普遍配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。在这些状态下低电压工作作的单片机，其消耗的电流仅在