09电子转-16-姚洁玲-论文修改.doc

基于流量监视统计技术的停车管理系统设计苏州大学 应用技术学院 09电子转班级（学号0916936016） 姚洁玲目 录前言3第1章 系统结构及工作原理4第1.1节 常用检测人员流动的测量方法4第1.2节 系统的组成4第2章 系统的单元模块电路设计6第2.1节 电源模块6第2.2节 键盘输入模块6第2.3节 数码显示模块7第2.4节 时钟模块9第2.5节 语音报警模块13第2.6节 主控芯片的选择17第2.7节 车流检测模块原理和设计19第3章 系统软件设计22第3.1节 下位机软件22第3.2节 上位机软件28第4章 系统测试40第4.1节 时钟模块40第4.2节 显示模块40第4.3节 车流量检测模块40结论41参考文献42致谢43附录44附录1：实物照片说明44附录2：部分源程序4446 / 47基于流量监视统计技术的停车管理系统设计苏州大学 应用技术学院 09电子转班级（学号0916936016） 姚洁玲【摘要】：随着停车需求的迅速增长，长期以来隐匿的深层次的停车问题日益显现出来，作为交通系统的重要组成部分，停车管理系统已成为现代交通管理中不可或缺的关键内容。以下介绍了一种方法能够有效地为停车场进行流量控制管理和车位的合理安排。本系统以车流量监控为原理，以单片机芯片为核心，结合实际的停车场的情况，对停车场内车辆数做一个统计与处理。系统由上位机与下位机组成。下位机由5个模块组成，分别为电源模块：提供电路各部分电压；键盘输入模块：此模块的功能是通过按键对时间进行调整以及对停车场内车辆数上限进行设置；时钟模块DS1302：实现对时间进行计时；语音报警模块ISD4004：实现对超出的车辆数上限进行报警；显示模块MAX7221：完成八位数码管的显示。上位机由Web流量统计软件组成，能够通过设置实时显示各个停车当前的流量，实现实时停车管理，方便管理员进行管理与控制。【关键词】：流量监控;单片机;Web;停车管理 Abstract: With the rapid growth of parking demand ，long dormant deep parking problem has become manifest，As an important part of the transportation system, parking management system has become an indispensable modern traffic management the key content。The following describes a method can effectively control the discharge for parking and rational arrangement of parking Spaces。This system to monitor for principle, traffic on single chip as the core，Combined with the actual situation, the parking lot in the parking lot number do a statistical and vehicle handling 。This system consists of PC and Lower level computer . Lower level computer consists of five modules respectively the power modules: provide circuit parts voltage ；Keyboard input module: this module function is to adjust by buttons for parking and time setting several vehicles in cap ；DS1302: to achieve clock module time for timing ；Voice alarm module ISD4004: to achieve the upper limit for vehicle number than the police；Display module MAX7221: complete 8 digital tube display。PC by Web traffic statistics software component , Can pass set real-time display various parking current flow, Realize real-time parking management , Manage and control convenient administrator . Key words: Flow monitoring,；microcontroller；Web; Parking management 前言近年来，计算机智能控制技术应用得非常广泛，许多智能大厦和智能小区等都在使用计算机进行管理。如智能小区里的巡更系统、安防系统以及停车场管理系统，都是常见的应用。但是目前市面上出现的停车场管理系统都是局限在车辆识别、智能收费等方面，因此它们只是充当停车场的“门卫”的角色，而不对停车场内部进行管理。而目前许多大型的停车场，通常有好几层或者有好几个车库，这时我们不能再将停车场视为一个“黑盒子”来处理，否则停车场内部将是一团混乱，进而也就导致了停车场资源的浪费。伴随着经济的发展，社会化进程加快，我国机动车保有量也得到了迅速增长，导致停车位与机动车数量增长的矛盾日益严重。但长期以来，我国停车场发展问题未受到应有的重视。随着车辆的增多，停车无序状况将成为缓解交通拥挤问题的“瓶颈”。为缓解这个矛盾，近年来不少城市在中心商务区的开发过程中新建了一些大型停车库（楼），但由于出行者不掌握车库信息，延误了汽车的出入，影响了道路交通的通畅。人们已经认识到国内的城市，尤其是大城市在停车管理方面除了制定有效的车辆停放管理的法规，还需要运用先进的信息技术、数据通讯传输技术及计算机技术建立相应的停车系统。因此开发停车信息系统是交通管理水平必不可少的措施。本文介绍的车流监控系统基于热释电红外探测原理,以微控制器AT89S52为核心，并结合相应软件实现的。系统硬件具有安装便捷、精度高、误判率低、实时性能好和功耗低等优点。具有帮助企业优化管理流程、减低耗损、提升服务质量、降低营运成本、提高净收益、控制经营风险、提升公司行业竞争力的作用。通过对传感器数据采集,让使用者从车辆进入车场到停放车位都是在一个简单安全、高效的环境下进行的。使用者对于停车场可以方便使用,管理方对停车场的管理也是在计算机自动执行之中进行监控，该系统适用于监控不做很特殊要求，单向门进出，但须能用Web流量监控对实时停车场信息进行监测。第1章 系统结构及工作原理车流量对一个地区，特别是对城市的大型停车场所是非常重要的，某一特定的时间里，知道某区域里面的车流量的多与少，对管理者做出相应的决策提供非常可靠的基础。第1.1节 常用检测人员流动的测量方法此方案采用热释电红外检测模块实现车流的检测。热释电红外线传感器由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成其工作原理是：通过热释电探头敏感单元采集到的环境温度的变化，并把其转换成相应的电信号输出。热释电红外线传感器具有低频响应（一般为0.110Hz）和对特定波长红外线（一般为515um）的响应。确切地说传感器对车辆的移动或运动敏感，对静止或移动很缓慢的车辆不敏感；它可以抗可见光和大部分红外线的干扰。当没有车辆进入传感器的检测区域时，传感器稳定输出低电平。相反，当有车辆进入热释电红外线传感器的检测范围内时，车辆发射的10um左右的红外线感应到红外感应源上。红外感应源在接收到车辆红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，在传感器的输出端输出一个12MV的正弦波信号，配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。热释电红外传感器的特点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉。传感器后续处理电路容易实现，并且此方案对外围的电路要求不高，而且性能稳定，完全符合本设计的要求。基于方案的工作原理，分别在入口和出口那里分别装用两个热释电红外传感器检测模块，实现对消费区域里的车流监控的目的。如图1-1是被动式热释电红外传感器检测模块的工作原理。被动式红外传感器高、低通放大器电压比较器整形电路MCU AT89S52车流量信息图1-1车流检量测模块的工作原理图正常的情况下，传感器稳定的输出低电平信号，当有车辆进入传感器检测区域的时候，传感器就有电平信号输出，经过后续电路处理后向单片机发送一个跳变信号。第1.2节 系统的组成系统以单片机AT89S52作为整个系统的控制核心（包括键盘、LED显示），结合涓流充电时钟芯片DS1302、语音芯片ISD4004，显示芯片MAX7221和热释电红外检测模块组成的车流量监控系统。能对场所里的车流量和场所的相关设备进行实时监控，超车辆上限报警和存储预报警的功能。实际采用电路方案如下图1-2所示。键盘输入时钟电路模块MCUAT89S52语音报警模块数码显示模块电源部分前门红外检测模块后门红外检测模块 图1-2系统框图第2章 系统的单元模块电路设计根据系统框图如图1-2，系统可分为7个部分：电源模块，键盘输入模块，数码显示模块，时钟电路模块，语音报警模块，主控芯片的选择以及车辆红外检测模块。下面依次介绍各个模块的详细设计。第2.1节 电源模块整个电路的供电电源如图2-1所示，由220V交流电经变压、整流、滤波后，由78L12和78L05三端稳压器向系统提供+12V和+5V电压。图2-1 电源部分第2.2节 键盘输入模块输入键盘使用P1口，由图2-2-1可以看出电路图非常的简单，只用五个按键就可以完成各个状态的转换和模式切换，在单片机内部用动态扫描的方法对P2.0、P2.1、P2.2、P2.3和P2.4进行低电平扫描即可，S1是确定功能键，每当选择修改好一种模式下的变量后，比如设定好车辆数上限值后，只有按下该键后才能把新的数值保存并且恢复到常态显示进入调整模式；S2是移位功能键，既实现在一种模式下选择不同变量的调整；S3则是实现累加1的功能，即实现对不同的模式状态下变量的状态值调整；S4是选择功能键，实现年月日与时分秒之间的切换；S5是实现车辆数的上限设置；五个按键实现了两种功能，分别为：1设定系统时间;2设定停车场所的车辆数上限值，当调到尽头时又返回开始从新顺序循环。图2-2-1 键盘接线图第2.3节 数码显示模块数码显示模块电路如图2-3-1。 图2-3-1 数码显示电路在本设计中P0口采用共阴数码管专用驱动芯片MAX7221来完成八位数码管的显示，对于数码管的显示原理做一下简单的介绍6：MAX7221是Maxim（美信）公司专为LED显示驱动而设计生产的串行接口八位LED显示驱动芯片。该芯片包含有七段译码器、位和段驱动器、多路扫描器、段驱动电流调节器、亮度脉宽调节器及多个特殊功能寄存器。该芯片采用串行接口方式，可以很方便地和单片机相连，未经扩展最多可用于8位数码显示或64位段码显示。经实际使用发现，该芯片具有占用单片机I/O口少（仅三线）、显示多样、可靠性高、简单实用、编程灵活方便的特点。1.MAX7221可以驱动8个共阴LED,可方便地对每位进行单独刷新,不需要写整个显示器寄存器。2.外围电路只需一个电阻即可设定峰值段电流,可用于亮度调节,同时也支持软件方式调节显示器亮度。3.通信方式采用串行方式,可与任何一种单片机方便进地接口,仅使用单片要的三个I/O口,即可完成8位LED的显示控制与驱动。4.可以设置为低功耗模式,此模式下单片机人仍可对其进行数据传送与操作,而且芯片电流仅为150uA。MAX7221的功能特点（1）10MHz的串行接口；（2）BCD译码/非译码模式选择；（3）耗电仅150uA 的省电模式（显示关闭）；（4）数字和模拟双重亮度控制；（5）SPI、QSPI、Microwire 等多种串行接口；（6）显示位数可方便地进行扩展。MAX7221引脚介绍：Din脚，串行数据输入端，数据存入内部16位移位寄存器。DIG0DIG7脚，8位共阴极数码管的控制输入端，显示关闭时输出高电平。GND脚，接地端，4和9脚都要接地。CS脚，片选输入端，当CS=0时，串行数据存入移位寄存器，当CS为上升沿时锁存最后16位数据。CLK脚，串行时钟输入端，最高频率10MHz，在时钟上升沿时数据移位存入内部移位寄存器，当时钟下降沿时，数据由Dout输出，CLK输入仅当CS=0时有效。SEGASEGG，SEGDP脚，数码管七段驱动和小数点驱动端，关闭显示时各段驱动输出为高电平。Iset脚，连接到Vdd的电阻连接端，用来模拟设定各段驱动电流。Vdd脚，5V正电压输入端。Dout脚，串行数据输出端，数据由Din输入，经16.5个时钟延迟后由Dout引脚输出，此引脚用来扩展MAX7221。MAX7221的数据格式：MAX7221采用串行格式接口方式，只需要LOAD、DIN和CLK三个引脚便可实现数码管的串行传送。MAX7221的16位串行数据格式如表2-3-1所示。表2-3-1 MAX7221的16位串行数据格式其中，低八位表示显示数据本身，最高的四位没有使用，D11-D8用于寻址内部寄存器地址。MAX7221内部具有14个可寻址数据位和寄存器，8个数位寄存器由一个片内8*8双端口SRAM实现。它们可直接寻址，因此，可对单个数据位进行更新，并且通常只要V超过V数据就可以保存下来。除8个数位寄存器外，MAX7221内部还有无操作，译码方式，亮度调整、扫描位数、低功耗模式和显示测试6个控制寄存器，它们的功能如下：无操作寄存器:用于多片MAX7221串联；译码方式寄存器：用于设置每个数位工作于BCD译码格式或是非译码方式。亮度寄存器：用于显示亮度的数字化调整。显示器的亮度可以通过模拟和与数字两种方式进行调整。模拟方式在VCC与ISET引脚之间接一个电阻，调整这个电阻就可以调整数码管的每段的电流，从而调整亮度；数字方式是使用亮度调整寄存器，此时芯片内部启用一个脉宽调制器，它受亮度调整寄存器低半字节D3-D0的控制，产生16种占空比不同的输出脉冲，形成16级亮度调整3。图2-3-2 MAX7221的数据传输时序DIN引脚上的16位串行输入数据包在每个CLK的上升沿被移入到内部16位移位寄存器中，此过程不受LOAD状态的影响。然后，在LOAD的上升沿，数据被锁存到数位或控制寄存器中。LOAD必须在第16个时钟上升沿到达之后，第17个时钟沿上升沿之前变高，否则将会丢失数据。DIN端的数据通过移位寄存器传送，并在16.5个时钟周期后出现在DOUT端，在CLK的下降沿输出。数据传输时序如图2-3-2所示。第2.4节 时钟模块电路原理图如图2-4-1所示。 图2-4-1 时钟模块电路在本系统中，我们采用涓流充电时钟芯片DS1302来实现时间的计时，选择DS1302芯片是出于下考虑的：本系统要求实现：时钟参考和掉电后能保存当前的设定的车辆数上限等其它重要设置信息，时间的计时可以直接用单片机内部定时器产生，但还要加有数据存储芯片实现掉电保存，方能满足系统要求。此方法电路复杂，不易实现2。采用集成时钟芯片DS1302实现，硬件电路简单，减少了单片机工作量，主要是其内部还有RAM正好还可以用来存储数据,并且这种方式存储数据，相比用一般的EEPROM还要更加具有时时的特性，并节约了成本。下面是对DS1302芯片的工作原理进行简单介绍:DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线。1.RES-复位2.I/O-数据线3.SCLK串行时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW。DS1302的管脚排列及描述如右图2-7及表所示图2-4-2 DS1302引脚图DS1302管脚描述1.Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。2.X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。3.RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。4.I/O为串行数据输入输出端(双向)；5.SCLK为串行时钟输入端；6.GND为接地端。DS1302的内部结构如图2-4-3所示，主要组成部分为：移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以及RAM。DS1302含充电电路，可以对作为后备电源的可充电电池充电，并可选择充电使能和串入的二极管数目，以调节电池充电电压7。DS1302的内部结构图如图2-4-3所示。图2-4-3 DS1302内部结构图DS1302读写时序说明：DS1302是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。DS1302的控制字如表2-4-1所示。表2-4-1 控制字（即地址及命令字节）765432101RAMA4A3A2A1A0RDCKWR位7：控制字的最高有效位必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中；位6：如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5：至位1（A4A0）：指示操作单元的地址；位0（最低有效位）：如为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作。控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。DS1302数据读写时序图如图2-4-4所示。图2-4-4 DS1302工作时序图第2.5节 语音报警模块普通的翁明器也可以起到提示的作用,但不易区分是提示什么,为此,本设计中我们采用了语音芯片ISD4004报警提示,并用音频运放LM386做音频放大，其电路原理图如图2-5-1所示。图2-5-1语音报警电路下面是对ISD4004进行简单的介绍5:ISD4004系列工作电压3V,单片录放时间4至8分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术,每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。采样频率可为4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10万次。ISD4004功能简介：1.单片8至16分钟语音录放；2.内置微控制器串行通信接口；3.3V单电源工作；4.多段信息处理；5.工作电流25-30mA,维持电流1A；6.不耗电信息保存100年(典型值)；7.高质量、自然的语音还原技术；8.10万次录音周期(典型值)；9.自动静噪功能；10.片内免调整时钟,可选用外部时钟。引脚功能图如图2-5-2所示。图2-5-2 ISD4004引脚图ISD4004引脚描述如下8：1.电源:(VCCA,VCCD)为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装的不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。2.地线:(VSSA,VSSD)芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。同相模拟输入(ANA IN+)这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时,信号由耦合电容输入,最大幅度为峰峰值32mV,耦合电容和本端的3K电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值16mV。3.反相模拟输入(ANA IN-)差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV。4.音频输出(AUD OUT)提供音频输出,可驱动5K的负载。5.片选(SS)此端为低,即向该ISD4003芯片发送指令，两条指令之间为高电平。6.串行输入(MOSI)此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端口,供ISD输入。7.串行输出(MISO)ISD的串行输出端。ISD未选中时,本端呈高阻态。8.串行时钟(SCLK)ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。9.中断(/INT)端为漏极开路输出。ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时,中断端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。中断状态也可用RINT指令读取。OVF标志指示ISD的录、放音操作已到达存储器的末尾。EOM标志只在放音中检测到内部的EOM标志时,此状态位才置1。10.行地址时钟(RAC)漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行(ISD4003系列中的存储器共产1200行，ISD4004系列中的存贮器共2400行)。该信号175ms保持高电平,低电平为25ms。快进模式下,RAC的218.75s是高电平,31.25s为低电平。该端可用于存储管理技术。11.外部时钟(XCLK)端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在+1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在+2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内,此时使用稳压电源。在不外接地时钟时,此端必须接地。12.自动静噪(AMCAP)当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。通常此端对地接1mF的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较,决定自动静噪功能的翻转点。大信号时,自动静噪电路不衰减,静音时衰减6dB。1mF的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。此端接VCCA则禁止自动静噪。SPI(串行外设接口)：ISD4004工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议,协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作,因此对ISD4004而言,在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据,在下降沿将数据送至MISO引脚。协议的具体内容为：1、所有串行数据传输开始于SS下降沿。2、SS在传输期间必须保持为低电平,在两条指令之间则保持为高电平。3、数据在时钟上升沿移入,在下降沿移出。4、SS变低,输入指令和地址后,ISD才能开始录放操作。5、指令格式是(5位控制码)加(11位地址码)。6、ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF,则产生一个中断,该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。7、使用读指令使中断状态位移出ISD的MISO引脚时,控制及地址数据也应同步从MOSI端移入。因此要注意移入的数据是否与器件当前进行的操作兼容。当然,也允许在一个SPI周期里,同时执行读状态和开始新的操作(即新移入的数据与器件当前的操作可以不兼容)。8、所有操作在运行位(RUN)置1时开始,置0时结束。9、所有指令都在SS端上升沿开始执行。语音报警器实现的两种功能1：(1)信息快进用户不必知道信息的确切地址,就能快进跳过一条信息。信息快进只用于放音模式。放音速度是正常的1600倍,遇到EOM后停止,然后内部地址计数器加1,指向下条信息的开始处。(2)上电顺序器件延时TPUD(8kHz采样时,约为25毫秒)后才能开始操作。因此,用户发完上电指令后,必须等待TPUD,才能发出一条操作指令。例如,从00从处发音,应遵循如下时序:1.发POWERUP命令;2.等待TPUD(上电延时);3.发地址值为00的SETPLAY命令;4.发PLAY命令。器件会从此00地址开始放音,当出现EOM时,立即中断,停止放音。如果从00处录音,则按以下时序:1.发POWER UP命令;2.等待TPUD(上电延时);3.发POWER UP命令4.等待2倍TPUD;5.发地址值为00的SETREC命令;6.发REC命令。器件便从00地址开始录音,一直到出现OVF(存贮器末尾)时,录音停止。下面是对LM386音频运放进行简单的介绍:LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路2。第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。二、LM386的引脚LM386的引脚功能有：引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10F。第2.6节 主控芯片的选择AT89S52的引脚及功能如图2-6-1所示。图2-6-1 AT89S52引脚图AT89S52性能简介：AT89S52是一个内含8K字节可编程可擦除的快闪存储器(Flash Memorv)和128个字节RAM，低电压、高性能CMOS结构的8位单片机。采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和快闪存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89S52的主要特性如下:1 与MCS-51兼容；2 8K字节可编程快闪存储器；3 寿命:1000次写/擦以上；4 数据保留时间:十年；5 1288位内部RAM；6 32可编程I/O线；7 三个16位定时器/计数器；8 五个中断源，两个优先级嵌套终端结构；9 一个可编程全双工串行口；10 低功耗的闲置和掉电模式；11 片内振荡器和时钟电路。管脚的具体说明如下:P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个引脚可驱动8个TTL门。当P0口的管脚输入数据时，应先把口置1。作为外部地址/数据总线使用时，用于传送8位数据和低8位地址。当进行校验时，P0口输出，此时PO外部必须被拉至高电平。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，在对EPROM型单片机编程和验证程序时，它接收低八位地址。P1口缓冲器能驱动4个TTL门。Pl口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入。P2口:P2口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可驱动4个TTL门，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高电平作为输入。P2口当用作外部程序存储器或外部数据存储器进行存取时，P2口输出16位地址的高八位。P3口:P3口管脚是八位带内部上拉电阻的双向I/O口，可驱动4个TTL门。当P3口写入1后，被内部上拉为高电平，并用作输入。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下所示:管脚备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(计时器0外部输入)P3.5 T1(计对器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为快闪编程和编程校验接收一些控制信号。第2.7节 车流检测模块原理和设计其电路原理图2-7-1所示。图2-7-1 车流检测模块原理图本设计中，我们采用的是通用的热释电红外传感器RE200B，其常用用于检测车辆发射的红外线,其检测区呈球形,视角为70左右。由于敏感元件的输出阻抗极高,而且输出电压极其微弱,故在传感器内部装有场效应管及偏置厚膜电阻(RG、RS),构成信号放大及阻抗变换电路,其内部电路如图2-7-2，其实物图如图2-7-3。这种传感器采用金属外壳封装,顶部开有窗口,窗口上装有源光镜,它可以防止不需要的红外线进入传感器。 图2-7-2 传感器内部电路图 图2-7-3 传感器实物图其工作原理是，无车辆经过其检测区域时，传感器稳定无输出，有车辆经过的时候传感器的检测区域的时候，直接从传感器的输出端输出幅度为12MV，频率为110HZ类似于正弦波的信号，由于信号很小，我们需要将信号进行放大并对其进行整形，方可得到有用的信号。较完整的热释电红外探测电路应包括:传感器,高、低通放大器,电压比较器,延时电路及执行电路等单元。设计中IC1使用廉价的通用四运放LM324,用其中两个运放组成高、低通放大器。运算放大电路中,放大倍数一般不宜取的太大,否则容易引起输出端波形失真且导致电路自激振荡。为此，我们取R6为200k,R10为1M,此时的总增益为AV=20100=2000=66dB,比较符合实际应用,能保证电路工作可靠。LM324另外一个运放组成电压比较检测，R6和R12作为门槛电压的采样，可以通过R12进行传感器距离的调整，R9是用来调整灵敏传感器的灵敏度。R12=100K；R9=20K。在电压比较器这部分的电路上，电压比较器部分由原来的电压窗口比较器，转为用取一边的门槛电压进行比较，只有当比较输出部分的电压超过了门槛电压就立即输出一个高电平，其检测范围不是很远，一般检测距离仅2m左右，为了进一步加强其稳定性和增大其检测距离，需在热释电传感前加有菲尼尔透镜（实物图如图2-7-4），下面简单介绍菲尼尔透镜： 图2-7-4菲涅尔透镜的实物照片 图2-7-5 透镜探测效果图 菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右（人体红外线辐射的峰值）。也从而达到加强滤除环境干扰的目的，并且其成本相当的低。在应用中应注意的问题:1、首先要正确判别传感器的几个端子。管脚朝自己,顺时针为D、S、E;D端接正电源,E端接地,S端输出正弦信号送往高、低通放大器。2、高、低通放大器,一般要求总放大增益为65dB左右比较合适,否则红外线传感器探测距离及反应速度。3、根据安装地理位置的不同，首先调整电阻R12的阻值，使其检测的范围满足我们实际的要求。4、通过调整R9实现传感器的检测的灵敏度。5、为了提高灵敏度，应加有了菲尼尔透镜。第3章 系统软件设计第3.1节 下位机软件从下位机软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。3.1.1. 主程序方案主程序调用了4个子程序，分别是数码管显示时钟报警程序、键盘扫描、按键处理程序、信息流量处理程序（如图3-1-1）。键盘扫描电路及按键处理程序：实现键盘的输入按键的识别及相关处理。数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。语音提示程序：实现对不同的情况进行语音报警功能。流量信息处理程序：对车辆检测模块送来的信号进行处理，进行判断和显示。DS1302时钟程序：l 实现时、分、秒、日、月、年的正常走时。l 实现对停车场上限车辆数的设定。读取按键时钟显示报警按键处理流量信息处理初始化图3-1-1 主程序方案图3.1.2. 各模块子程序设计(1)、 读取按键子程序设计根据系统的具体要求设计出读取按键子程序。功能如下所示：l 模式选择(共有3种 模式)： 设定系统的时间。 设定场所里的最高车辆数上限。l 2：累加功能：在1键有按下的前提下，每按一次，当前数码管中闪烁位的值数值上加1，直到大于9后清0。读取按键子程序流程图如图3-1-2：时间加1总数为99返回YYNN是否按下S3？是否按下S5？开始是否按下S1？是否按下S1？是否按下S2？是否按下S4？是否按下S5？总数为99YYYYNNNNYN图3-1-2 读取按键流程图(2)、 按键处理子程序设计当读取键盘操作执行完成之后，就要进行相应的按键处理，通过各个按键来实现对时钟以及车辆数上限的处理，程序流程图（3-1-3）如下：是否按下S3？YN开始返回时间加1是否按下S1？YN图3-1-3 按键处理流程图(3)、 语音报警子程序设计当车辆数超过系统设定的车辆数上限值时候或者停车场车位剩余不多时，调出事先录在ISD4004的相应地址的录音，程序流程图如图3-1-4所示。是否当前停车位剩余10？执行相关语音报警YN开始返回执行相关语音提示是否当前停车位为0？YN图3-1-4 语音报警流程图(4)、 流量信息处理函数当传感器检测到车辆的进出时，就进行相应流量信息的处理，程序的流程图（3-1-5、3-1-6）如下。是否状态为0且A11,A20开始状态为1是否状态为1且A11,A21状态为2是否状态为2且A10,A21是否状态为3且A10,A20状态为3状态为4是否状态为4进入数加1,现存数减1结束NNNNNYYYYY图3-1-5 进入车辆流量信息处理流程图是否状态为10且B21,B10开始状态为11是否状态为11且B21,B11状态为12是否状态为12且B20,B11是否状态为13且B20,B10状态为13状态为14是否状态为14出去数加1,现存数加1结束NNNNNYYYYY图3-1-6 出去车辆信息处理流程图(5)、 显示子程序设计将统计得到的车辆的进出数量、当前剩余车辆数，通过相应的数码显示模块MAX7221显示出来，程序的流程图如图3-1-7所示。进入车辆数加1出去车辆数加1返回YYNN是否为状态4？是否为状态14？现在数总数-进入数+出去数开始图3-1-7 显示程序流程图第3.2节 上位机软件随着工业自动化水平的迅速提高及计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高。种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的需求。以下介绍的是Web流量统计系统，该系统没有与硬件线连接，但能实时显示各个停车场当前的流量，可以在网络上查询，也可以用手机输入网址查询停车场当前流量，用户可以方便查询最近，停车位最多的停车场。在系统中包括2个方面分别是：管理页面和显示页面，在管理页面又分为：添加用户、管理用户、添加场所、管理场所以及流量操作，系统结构如图3-2-1。添加用户：是设置管理员的信息，以便于多个管理员进行管理。管理用户：是查看管理员的信息，比如有几个管理员，以及各个管理员所管理的区域，方便管理员对停车场进行查询与管理。添加场所：当一个地区有很多停车场时，用户可以方便的选择离自己近的停车场和剩余停车位多的停车场。管理场所：是对所有停车场进行管理，可以方便管理者查询停车场的容量，当已经进入停车场的车辆很多时，可以手动的修改停车场的容量，提醒用户该停车场的车位已经快没有了，适当选择其他停车场。流量操作:此界面可以方便管理者查询当前的流量信息并手动设置流量信息，当停车场的显示器显示有小误差时，也可以方便的进行调整。管理用户系统软件包括显示页面添加用户添加场所管理页面显示首页流量操作管理场所图3-2-1系统结构在主页面中必须先添加用户以及添加场所，然后在管理用户和管理场所中查看添加的用户信息以及场所信息是否正确，如果正确则打开流量操作进行设置，再在显示页面中查看停车场当前的流量信息。3.2.1. 添加用户点击添加用户，打开添加用户界面。其中包括：用户名、密码、场所，例如：设置用户名为09电子转-姚洁玲，再设置一个用户密码，场所可以设置为商场，在都添加完成之后，只用点击添加按钮就可以了，如图3-2-2所示。图3-2-2添加用户3.2.2. 管理用户在管理用户中包括：系统编号、场所管理、还有所有加载过的用户，如09电子转-姚洁玲都会显示出来，方便管理者进行查询，以及在添加用户界面中用户设置的密码在用户密码这一栏都可以看到，方便管理员在忘记设置密码的情况下查询，且在此界面中，我们可以随意修改和删除管理员，页面如图3-2-3所示。图3-2-3用户管理3.2.3. 添加场所在添加场所里包括：场所标识、场所名称、场所容量三个方面。例如：设置场所标识为001，场所名称为商场，场所容量为1000，然后点击添加按钮，如果设置正确则会在添加按钮后面显示添加成功，如图3-2-4所示。图3-2-4添加场所3.2.4. 管理场所打开管理场所界面，管理场所包括：自动编号、场所标识、场所名称、场所容量。场所标识、场所名称、场所容量与添加场所中设置的场所标识、场所名称、场所容量必须一一对应，页面如图3-2-5所示。图3-2-5管理场所3.2.5. 流量监视打开流量监视界面，在此界面中必须正确选择停车场，并点击后面的获取信息，则该停车场的编号，停车场的总容量以及当前流量都会显示出来，此系统没有与硬件连接，但可以实时的显示当前停车场的车位情况，通过按键加以1，减1，置零以及手工置数可以方便的调整停车场当前的流量信息，如图3-2-6所示。图3-2-6流量设置3.2.6. 显示页面在显示页面中包括：全部流量记录，在此标题下会显示所有加载的场所的名称、场所的标识、场所容量、当前流量以及记录时间。如图3-2-6所示。图3-2-6显示页面在下面场所中必须正确选择所用的场所，如选择商场，然后点击最近流量查询后面的点击查询，就会在下面的图中显示最新的流量信息，如图3-2-7所示。图3-2-7流量查询图表3.2.7. 系统查询出了可以在Web中查询创建的管理员、停车场以及实时流量外，还可以在以下界面中查询，如图3-2-8查询用户信息，图3-2-9查询停车场信息，图3-2-10查询实时流量信息。图3-2-8用户信息图3-2-9停车场信息图3-2-10实时流量信息具体数据库表说明如表：数据字典（表结构）表3-2-1管理员表T_User：内容字段名字段类型备注IdId自动增长系统标识，自动加1用户名UserNameVarchar(16)用户密码UserPwdVarchar(64)管理