毕业论文-基于单片机的停车场管理系统设计和实现

1、大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 VI大连东软信息学院本科毕业设计（论文）论文题目论文题目：基于单片机的停车场管理系统设计与实现系 所： 电子工程系 专 业： 电子信息工程（嵌入式系统工程方向） 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 导师职称： 副教授 完成日期： 2014年 5月 2日 大连东软信息学院Dalian 基于单片机的停车场管理系统设计和实现摘 要随着社会的不断发展，汽车已经成为最为普遍的交通工具。经济不断繁荣，一线城市汽车的人均拥有量已经达到了每8个人就拥有一台汽车。停车场随之成倍增长，电子停车场计时计费器已经是现代停车场必须的设备之一。一套经济适用的计时计费器在未来几年必然

2、会大有市场。现有停车场收费系统使用传统设备收取费用，费时费力。现有停车场收费系统就是停车计时收费的设备。以ID或IC卡为计费工具，就像你上班打卡开始算上班，下班打卡下班一个性质。进入停车场拿卡的同时设备会读卡，电脑开始计费，出场收回卡片，安保人员在出口设备或岗亭内计费器上刷一下，电脑计算停车费用。此种设备需要大量磁卡，对于操作者会产生过多不必要的操作。本设计将完成一个停车场计时计费器，将传感器安装到车位附近，当有车停到车位中时，启动定时器并开始计时、计费，计费按小时计算，每小时的费用可由用户设定，不足一小时按一小时计算，当车辆开走后，停止计时、计费，并将费用数据用232通讯发送到管理处进行收费

3、。本论文主要陈述停车场计时计费器的原理和开发过程，设计理念将从软件和硬件两部分着重讲解。硬件部分主要讲解了系统使用的核心控制芯片STC89C52。针对STC89C52的性能和各种参数进行讲解和分析。根据系统的需求设计其辅助电路和最小系统，并对其配套的辅助电路和最小系统逐一进行讲解分析。非常详细的讲解了系统的实现方法。软件部分主要讲解了软件的各个模块的实现方法和功能。软件采用模块化设计，大大提高了软件的重用率，也提高了软件的维护和调试效率。软件主要针对计时计费器使用的算法进行了讲解。非常明确的分析了系统的优点和未来的发展前景。关键词：汽车，STC89C52，停车计时计费器大连东软信息学院毕业设计

4、（论文） AbstractThe Design and Implementation of Parking Meter Based on MCUAbstractWith the continuous development of society, the car has become the most popular means of transport. Continued economic prosperity, the first-tier cities per capita car ownership has reached every 8 people with a car. The

5、 parking attendant doubling electronic parking time billing has been one of the necessary equipment is modern parking. The timing and charging a set of affordable in the next few years is bound to a great market. Existing parking toll collection system using traditional equipment charges, time-consu

6、ming and laborious. The existing parking fee system is Parking timing fees devices. ID or IC card billing tools, the clock began to count to work like you go to work, from work to punch out a nature. While the device will enter the car park to get the card reader, computer billing, played recover ca

7、rd swipe security personnel on the export of equipment or meter booth computing parking fee. Such equipment requires a large amount of magnetic cards, will generate too many unnecessary operations for the operator.Timing and charging a parking lot of the design will be completed, the sensor is mount

8、ed to the parking spaces near the car in the parking start the timer and start timing, billing, billing on an hourly basis, the hourly cost can be user set, less than an hour by hour basis, when the vehicle is moving away, to stop the clock, billing, and cost data the 232 communication sent to the m

9、anagement office charges.The thesis statements parking timing and charging principles and development process, design concept will be focused on the software and hardware components. The hardware part of the system used mainly on core control chip STC89C52. Explanation and analysis for the STC89C52

10、performance and various parameters. Auxiliary circuit and minimum system according to the needs of the system design, and to explain one of the supporting auxiliary circuit and minimum system analysis. A very detailed explanation of the realization of the system. The software part mainly on the meth

11、od of implementation and functionality of the various modules of the software. The software is modular in design, greatly improve the reuse of software, software maintenance and debugging efficiency. The software is mainly used for timing and charging algorithm explained. Very clear analysis of the

12、advantages and future prospects for the development of the system.Key words: The cars, STC89C52, Parking timing meter大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录目 录 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc386196737 h IAbstract PAGEREF _Toc386196738 h II第1章绪 论 PAGEREF _Toc386196739 h 11.1 课题研究背景与意义 PAGEREF _Toc386196740 h 11.2 课题研究内容与方法

13、 PAGEREF _Toc386196741 h 11.3 课题研究现状 PAGEREF _Toc386196742 h 1第2章关键技术介绍 PAGEREF _Toc386196743 h 22.1 单片机介绍 PAGEREF _Toc386196744 h 22.2 RS通信协议 PAGEREF _Toc386196745 h 32.3红外传感器 PAGEREF _Toc386196746 h 32.4 显示模块功能 PAGEREF _Toc386196747 h 3第3章系统需求分析 PAGEREF _Toc386196748 h 53.1 系统设计目标 PAGEREF _Toc3861

14、96749 h 53.2 系统功能需求 PAGEREF _Toc386196750 h 53.2.1 单片机最小功能需求分析 PAGEREF _Toc386196751 h 53.2.2 红外线功能分析 PAGEREF _Toc386196752 h 53.2.3 时间采集模块功能 PAGEREF _Toc386196753 h 53.2.4 停车场收费管理模块功能 PAGEREF _Toc386196754 h 63.2.5 串口通信接口模块功能分析 PAGEREF _Toc386196755 h 63.3 系统开发环境 PAGEREF _Toc386196756 h 63.4 系统任务的可

15、行性分析 PAGEREF _Toc386196757 h 63.4.1 技术可行性 PAGEREF _Toc386196758 h 63.4.2 系统安全性分析 PAGEREF _Toc386196759 h 7第4章系统设计 PAGEREF _Toc386196760 h 84.1 系统设计指导原则 PAGEREF _Toc386196761 h 84.1.1 指导思想 PAGEREF _Toc386196762 h 84.1.2 软件设计流程 PAGEREF _Toc386196763 h 84.2 构架概述 PAGEREF _Toc386196764 h 9功能构架 PAGEREF _T

16、oc386196765 h 94.3 硬件设计 PAGEREF _Toc386196766 h 94.3.1 系统原理图设计 PAGEREF _Toc386196767 h 104.3.2 单片机和基本功能介绍 PAGEREF _Toc386196768 h 114.3.3 EA/VPP引脚的功能和接法 PAGEREF _Toc386196769 h 124.3.4 P0口外接上拉电阻 PAGEREF _Toc386196770 h 124.3.5LCD液晶显示屏的电路设计 PAGEREF _Toc386196771 h 134.3.6时钟电路设计 PAGEREF _Toc386196772

17、h 144.3.7复位电路设计 PAGEREF _Toc386196773 h 144.3.8串口通信电路设计 PAGEREF _Toc386196774 h 144.4 系统控制流程 PAGEREF _Toc386196775 h 14第5章系统实现 PAGEREF _Toc386196776 h 165.1环境配置 PAGEREF _Toc386196777 h 165.2功能模块实现 PAGEREF _Toc386196778 h 165.2.1 发送函数 PAGEREF _Toc386196779 h 165.2.2 串口通信子程序 PAGEREF _Toc386196780 h 17

18、第6章系统测试 PAGEREF _Toc386196781 h 196.1 测试概述 PAGEREF _Toc386196782 h 196.2测试方案 PAGEREF _Toc386196783 h 196.3测试用例 PAGEREF _Toc386196784 h 196.3.1 接收模块测试 PAGEREF _Toc386196785 h 196.3.2 数据监控模块测试 PAGEREF _Toc386196786 h 20第7章结论 PAGEREF _Toc386196787 h 22参考文献 PAGEREF _Toc386196788 h 23致 谢 PAGEREF _Toc3861

19、96789 h 24大连东软信息学院毕业设计（论文）- 第1章绪 论1.1 课题研究背景与意义随着国民经济飞速发展，城市汽车数量随之剧增，停车难问题日益明显，在增加停车场数量的同时， 提高停车场的智能化管理是解决这个问题的关键。本论文提出的自动计时收费系统，是一部基于STC89C52单片机的停车场计时计费系统。该系统采用比传统停车计费方式更优越的自动计时计费方式，系统硬件设备由入口设备、出口设备和红外感应设备组成。论述了系统硬件电路设计和软件设计，绘制其软件设计的程序流程图和硬件的流程结构图。对系统的硬件组成进行了讲解。该系统操作简单，价格低廉，安装调试方便，很好地解决了停车场的收费问题。极好

20、的解决了现有的一些停车场收费的弊端。1.2 课题研究内容与方法本论文主要陈述了基于STC89C52停车场计时计费器的设计开发过程，停车场计时计费器通过STC89C52的开发使用实现了停车场计时计费功能。论文研究了STC89C52的性能和参数。对单片机进行了深刻的剖析，对其内存、地址等方面进行分析。介绍了单片机的最小系统、硬件电路和软件实现。深入研究了单片机的控制方法和软件实现方法，系统中对单片机的控制和RS232的信号传输进行了设计和使用，现代控制系统的通信主要分两类，有线通信和无线通信。根据设计的需要会选择不同的通信方式，本系统采用RS232通信方式，信号稳定，可以有效地将数据传输到接收端。

21、有线和无线的区别主要是根据传输距离和对信号传输质量的要求而定。一般距离较近，对信号质量要求不严格的采用有线传输。而距离较远的为了有效控制成本，就需要使用无线传输。无线传输在正常情况下，可以满足系统需求。1.3 课题研究现状如今，单片机最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。随着单片机需求的发展，各个生产厂家都在不断地改善单片机的功能，主要表现在内部结构上，增加了各种新的功能，提高了运算速度，降低了功耗，调高了存储能力，增加了与Internet连接的能力，并在电源电压方面、工艺方面及抗干扰能力方面有了较大的进步和发展。由于单片机强大的功能和高性价比，已经成为提高人民生活水平的重要设备。单片

22、机现已应用于国民生活的各个领域，在居民的日常生活中已经大量使用单片机，比如现在居民使用的手机、电视机、MP3等日常使用电子设备中单片机都是重要组成元件。 大连东软信息学院毕业设计（论文）第2章关键技术介绍2.1 单片机介绍STC89C52是一款低功耗、高性能的单片机。单片机也可称为嵌入式微控制器，原因是在于它可以嵌入到任何微型或者小型仪器或设备中。单片机最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中，这一点是其他机器和网络不能做到的。单片微型计算机具有体积小、重量轻、价格低和可靠性好等许多优点。经常用在家用电器、智能仪器仪表中。在工业控制领域可以很方便地实现多级和分布式控制。点阵字符型液晶显示屏是

23、专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的显示屏。由于其具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等优点。自问世以来LCD得到了广泛的应用。字符型液晶显示屏模块在国际上已经规范化。单片机是单片微型计算机的简称。它是七十年代开始迅速发展起来的。并向着大容量、高性能化，外围电路内装化等方面发展。随着现代科学技术迅猛发展，人们的生活中操作的机器越来越多。人机界面的友好显得更加重要，而LCD显示屏是人机交互的窗口。因此使得LCD显示屏和嵌入式系统紧密的联系在一起。本系统使用的单片式是Atmel公司生产的，采用双列直插封装。共有40个引脚。该单片机采用高密度非易失性存储技术制造。其主要特点是STC89C5

24、2是一个8位的CPU，其内置4K字节Flash，可查写次数1千次，可以完全静态操作，操作频率在0Hz24Hz之间，可以输出时钟信号。存储器可以进行三级加密，保证系统安全。片内有120bX8的数据存储器（RAM）。40个引脚中有32个是I/O口。系统内部集成了2个16位定时/计数器，并且包括有6个中断源的终端系统。可以编为两个优先级。一个全双工串行通信通道。有可编程串行UART通道。并且有闲置模式和掉电模式两种节能模式。STC89C52单片机的时钟电路可以由三种方式构成，即内部时钟方式、有源晶振方式和外部时钟信号方式。本计时计费系统为内部时钟方式，即采用外接晶振和电容组成的并联谐振电路，STC8

25、9C52可以工作在20MHz频率下。复位电路主要完成系统的上电自动复位和系统在运行时用户的手动按键复位功能。在本系统中采用较简单的RC复位电路，单片机在上电瞬间，RST引脚端出现正脉冲，实现自动复位。经实践使用证明，其复位逻辑稳定、可靠。2.2 RS-232通信协议个人计算机上的 HYPERLINK /view/135196.htm t _blank 通讯接口之一，由电子工业协会（EIA）英文全称为Electronic Industries Association所制定的 HYPERLINK /view/817251.htm t _blank 异步传输标准接口。RS-232 接口主要以9个 H

26、YPERLINK /view/641241.htm t _blank 引脚 (DB-9) 和25个引脚 (DB-25)两种型态出现，一般PC上都会有两组RS-232的接口，系统一般定义为 COM1 和 COM2。 HYPERLINK /view/716175.htm t _blank 串行通信接口标准经过长期的使用和发展，目前已经有若干种形态，但都是在原有的RS-232标准的基础上经过改进而形成的。比如以现在流行的RS-232C为例，RS-232C标准是1969年公布美国EIA与电脑公司BELL一起开发的 HYPERLINK /view/185322.htm t _blank 通信协议。它的传

27、输速率在020000b/s之间，这个标准对串行通信接口的信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通信设备厂商采用与RS-232C制式兼容的通信设备，在微机 HYPERLINK /view/1296283.htm t _blank 通信接口中广泛采用的一种标准。2.3红外传感器红外传感系统是用红外线为介质的 HYPERLINK /view/2847149.htm t _blank 测量系统，按照功能可分成五类， 按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。 红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用 HYPERLINK /view/39191.htm t _blank 红外技术发

28、展到现在，已经为大家所熟知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统的实质就是红外线为介质的测量系统， 按照功能可分为四类：（1）热成像功能，使用传感器捕捉红外线分布，产生整个目标红外辐射的分布图像。设计出热成像系统。（2）红外测距和通信系统，通过红外线作为介质进行信号传输。（3）辐射测量计，收集红外线的强度，对辐射和光谱测量。（4）搜索和跟踪，对有红外目标使用设备进行搜索和跟踪，以此确定其空间位置并对它的运动进行跟踪。2.4 显示模块功能为了能方便直观的显示时间和费用，显示的内容主要为16字符x 2行，字符点阵为5 x 8点，采用的驱动方式为1/16D。基

29、本操作时序为读状态：RSL，RWH，EH ；写指令：RSL，RWL，D0D7=指令码，E高脉冲；读数据：RSH，EH ；写数据：RSH，RWL，D0D7=数据，E高脉冲 ，数码管的4，5，6分别与单片机的P2.0P2.2相连；714分别与P0.0P0.7相连，通过单片机的信息处理，从而在液晶显示频上显示各段信息。大连东软信息学院毕业设计（论文）第3章系统需求分析3.1 系统设计目标本系统共有两部分组成，停车场收费管理模块和停车场时间采集模块。对于两个模块由各自不同的功能分工。对于电路板的分工主要是根据功能进行分工。停车场时间采集模块是收集停车时间的模块，其主要负责停车位上的汽车停止的总时间，并

30、将停车时间提供给停车场收费管理模块。停车场收费管理模块是停车费用计算的模块，它根据时间采集模块提供的数据进行费用计算，将费用显示在显示屏上。3.2 系统功能需求3.2.1 单片机最小功能需求分析单片机最小系统是单片机系统中最基本的一个模块，它被叫做单片机最小系统，最可以体现出它的每一部分对单片机系统的重要性。单片机是单片机最小系统的核心，也是整个系统的核心。单片机的ROM中烧写核心的控制程序，整个系统功能的实现都是靠着单片机的核心程序控制才能实现。硬件固然重要，没有软件控制也是无法实现功能。单片机最小系统中还包含着晶振电路，如果说单片机是整个系统的大脑，那么晶振就是系统的心脏，它源源不断的向系

31、统输送着“血液”脉冲。它是系统运行、通信的介质和载体。系统有了晶振以后，系统才能够正常的运行。复位电路也是必不可少的，它是系统能够安全运行的基本保障，不至于系统在运行中出现问题后无法运行后而导致的无法再次启动。由于系统在设计过程中，环境较好，而在实际运行过程中，并不是我们在设计时的那么理想。不然会有一些预想不到的问题。复位电路是保证系统安全所必须的。3.2.2 红外线功能分析红外线传感器是本系统使用的传感器，它承担着采集信息的重要责任，系统最后的核心功能是否实现，红外线电路是关键。红外线电路主要是能够有效的识别出其前方是否有车辆存在。将其前方车辆的情况有效、准时的将数据反馈给单片机，当有车辆时

32、，将信息传递给单片机后，可以通过红外线传感器的电路有效的进行计时和停止计时。3.2.3 时间采集模块功能时间采集模块是客户权益保证的基础，因为时间的准确才能够产生准确的收费金额。时间采集模块能够有效的记录时间，并将停车时间准确的记录，时间采集模块是系统功能实现的主要部分。时间是主要计费的重要凭证，时间准确才能计算出准确的费用。这样对于消费者和客户都是非常重要的，也是两者利益都得到保护的重要依据。时间采集模块将计算得到的时间通过串口将信息发送给管理收费模块，管理收费模块将时间进行计算，计算出费用后，显示在LCD显示屏上。3.2.4 停车场收费管理模块功能收费管理模块是费用计算的模块，他是系统实现

33、最后结果的体现，系统功能是否能够完美的实现，关键是看收费管理模块通过计时模块中得到的时间信息计算出准确的收费金额。如果能够在得到停车时间后准确的计算出停车费用，那么系统就是合格的系统。3.2.5 串口通信接口模块功能分析通信是红外线停车场的重要组成部分，由于本系统的特殊性质，由于系统由两部分组成，时间采集模块和收费管理模块。其二者之间距离很远，必然需要进行互相之间信息传输。串口通信模块是其主要的传输方式，只有串口能够准时正确将时间信息传输给收费管理模块，就是串口通信模块的成功。3.3 系统开发环境 硬件环境：450*2MHZ/40G/1024MB/40G/软件环境：windows xp/win

34、dows 73.4 系统任务的可行性分析3.4.1 技术可行性 本系统采用双控制模块化结构，分两部分进行控制。两部分有各自的单片机进行控制，各自独立运行，互不影响。这样对于系统的安全更加有保障。在某个模块出现问题的时候不会影响到整个系统的正常运行。本系统选用的单片机STC89C52是一种低功耗、高性能8位微控制器，采用CMOS工艺的芯片。系统具有8K的可编程Flash存储器。存储器采用的是Atmel公司的高密度非易失性技术制造，达到工业水平，并且完全兼容80C51系列产品的指令和引脚。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适用于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程F

35、lash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。STC89C52采用40引脚的双列直插封装（DIP方式）。STC

36、89C52具有丰富的资源，而且性价比很高，对于一个有市场意义的项目来说成本的控制是非常重要的。3.4.2 系统安全性分析系统的安全性是指系统无论在什么情况下运行，都不会出现死机，无法启动的现象。并且不会在运行中无缘无故的出现死机或者功能无法实现的情况。系统主要是靠软件和硬件两部分保证系统安全的运行。软件的安全性主要是按键的去抖，软件去抖对系统的使用非常有必要，让用户准确的输入想要输入的信息，以免用户在输入错误导致系统运行的不正常。硬件电路的保证是复位电路，复位电路是保证系统在不出现不正常运行情况下，而且自己不能够正常停止或者重新启动系统。在软硬件同时对系统的安全进行维护的前提下，系统的运行和操

37、作都有着很高的稳定性，保证产品在运行过程中的安全。大连东软信息学院毕业设计（论文）第4章系统设计4.1 系统设计指导原则4.1.1 指导思想（1）对单片机的停车场计时计费系统进行系统的分析与整理后，功能模块化，减少重复的软件和硬件程序，提高系统的开发、运行、维护和效率。（2）基于STC89C52的停车场计时计费系统的首要目标是能够满足目前的业务功能需要，并确保系统运行稳定；通过参数配置等形式，实现灵活的配置系统的功能，并具有良好的可扩展性，提高软硬件模块功能的复用性。根据实际情况，纳入接口系统架构。（3）系统采用先进的系统管理模式，运行单片机自身的命令系统。同时便于系统的运维工作。4.1.2

38、软件设计流程程序设计就是用计算机所能接受的语言把所需解决问题的步骤逐一描述出来，也就是编制计算机的程序，在设计应用系统时，软件的编制是重要环节。软件的质量直接影响整个系统功能的实现。应用程序的设计因系统而异，但程序设计总是有共同特点及其规律的。在编写程序时，采取如下几个步骤：第一步，系统需求分析，明确系统所要完成的功能，将软件分成若干相对独立的部分。根据系统各个模块的功能和时序关系，设计出合理的软件总体架构。第二步，绘制系统框图和软件流程图，根据所选择的计算方法制定流程图，这是程序设计的一个非常重要的组成部分，是决定一个系统是否的关键。第三步，分配系统资源，单片机资源的使用有一定的限制，需要进

39、行合理分配，其中包括中断、定时器/计数器、堆栈等几部分。资源的合理分配后，进一步将程序框图绘制成详细的操作流程。第四步，根据程序的流程图和指令系统编写出程序，为了增强系统的可读性和重用性，在程序的有关位置处需要写上功能注释，提高程序的可读性。第五步，程序调试。通过编译代码，编辑出的源程序，必须使用编译程序汇编生成目标代码。如果发现源程序有语法错误，无法通过编译，就需要修改源文件后继续编译，直到程序通过编译为止，然后利用编译好的目标代码通过仿真器进行仿真，观察调试现象，排除设计和编程中的部分错误直到成功。第六步，程序功能优化。此项是将程序的质量提高，主要为了增强程序可读性、可持续性，使各功能程序

40、模块化，子程序化，缩短程序的长度，加快运算速度和节省数据存储空间，减少程序执行的时间。4.2 构架概述功能构架根据需求调研结果确定本系统主要包括以下功能模块，如图4.1所示。图4.1 系统体系结构4.3 硬件设计系统功能主要分为停车场收费模块和停车场时间采集模块。这个模块各自使用不同的单片机进行控制，因为功能的不同其结构也不同。4.3.1 系统原理图设计图4.2 停车场时间收集模块图4.3 停车场收费管理模块4.3.2 单片机和基本功能介绍STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C

41、51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容

42、被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。STC89C52采用40引脚的双列直插封装（DIP方式）。（1）主电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）：接5V电压；Vss（20脚）：接地。（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。XTAL2接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。选用12MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率为500

43、kHz。电容的大小范围为20pF40pF。图4.4 单片机最小系统电路图4.3.3 EA/VPP引脚的功能和接法单片机的EA/VPP引脚的功能是选择内部或者外部程序存储器的。当单片机的EA引脚，保持高电平时。单片机会访问内部程序存储器。当EA保持低电平时，则单片机会选择访问外部存储器而忽略内部存储器。对于现今随着科技的发展，大部分单片机都是容量较大的flash存储器，基本上不需要外接程序存储器，系统可以直接使用单片机内部的存储器。把EA管脚接到了VCC上，这样可以使单片机只能使用内部的程序存储器。如果将EA管脚悬空，会导致程序执行不正常。在很多设计中会出现此类问题，必须特别注意此引脚的设计状态

44、。4.3.4 P0口外接上拉电阻单片机的P0端口的特点是开漏输出，在单片机的内部无上拉电阻，将其选用为通用输入口使用，在通用I/O输出数据时需要先置高，即写入高电平，且必须是一个外部上拉电阻。另外，P0口避免输入上拉电阻器读取数据错误。简短的信号引脚的输入状态和从锁存器读取的原因大致相同，但也有例外。例如，当打开的端口线从内部总线输出低电平后锁存Q0，Q1场效应管V1低状态。不管外部信号的端口线是高或低，读引脚单片机的信号是低的，因此不能正确读入的信号在端口引脚。当从内部总线输出高电平后，Q1，Q0和V1的V2的锁是关闭的，外部引脚信号为低电平时，从引脚读出的信号到锁存器读出的信号。因此，当P

45、0口被用作一个通用的I / O接口输入，输入的数据应先写入P0口，如一个较高的电平，也就是说，写“1”，那么Q端子的锁存为“0”，这样的输出电平场效应管V1，V2可以作为一个高阻抗输入。总之，以便使P0口输出驱动器的NMOS电路，避免了读出的数据输入错误，需要一个外部的上拉电阻这是必要的。在这个设计中，外加一个10K的排阻外，单片机的端口P0到P3的输入操作，以避免读错信号，应先锁存电路写“1”，使FET截止为“0”状态以避免单片机读取锁引脚被干扰。单片机的编程语言主要有C语言和汇编语言两种选择。本系统的设计采用C语言编程，在使用汇编语言开发的过程中，必须对寄存器进行操作，需要更熟悉硬件和更了

46、解硬件。汇编语言其执行效率高，但有可读性差的特点。而且汇编语言在不同的单片机程序之间不能通用。例如，我们学习51单片机汇编指令，就不能使用AVR等单片机上。对于面向过程的汇编语言的可读性和可移植性具有良好的效率。对于学习单片机这两种语言的新人是一样的，但反映在未来的C语言的开发效率优势几乎完全移植发展的速度大大提高。4.3.5LCD液晶显示屏的电路设计LCD液晶显示屏在整个系统中起着显示发送/接受的数据，同时也起到提示发送/接受数据是否成功的作用。LCD液晶显示屏的电路设计直接关系到系统设计能否成功的关键因素之一。在设计LCD液晶显示屏的电路时，因为STC89C52资源丰富，所以LCD液晶显示

47、部分采用并行传输的方式进行数据传输。LCD中的18管脚起到调节屏幕亮度作用的，VEE是调节屏幕对比度。根据需要调节滑动变阻器阻值来调节屏幕亮度。本系统使用的12816LCD显示屏采用管脚封装。在18管脚的12816LCD液晶屏的基础上增加了两个管脚，16和18管脚。其中16管脚为悬空而18管脚是这个液晶屏特有的管脚，有调节液晶屏显示对比度的功能。图4.5 液晶显示屏电路图4.3.6时钟电路设计时钟电路是为系统提供时钟脉冲的，是系统电路中必不可少的一部分。时序是电路控制的一部分，数据的传输是以时钟脉冲为基础的。本系统中使用了11.0592MHz 的晶振为系统提供时钟信号。在系统中有需要通信的系统

48、中一般使用11.0592MHz，11.0592MHz是典型的波特率选型，所有节点系统都采用11.0592MHz晶振。4.3.7复位电路设计外部复位电路是保证单片机电路的程序在不能正常运行时，可以从指定的程序开始运行。复位电路采用按键复位，这种方法简单且用以实现。当系统运行不正常或者出现死机的现象，只要按下复位键系统便可以在指定的程序位置开始执行。由于系统电路和外部环境有不可预知性的问题，而导致系统不能正常运行。复位电路成为电路的必要作用就显现出来。在电路设计中，无论是在复杂电路设计还是简单的电路设计，复位电路都是其重要组成部分。4.3.8串口通信电路设计系统通信采用了串口通信方式，串口驱动选取

49、了MAXIM公司推出的一款兼容RS232的芯片MAX232。它是一款具有自动收发功能的单芯片RS-232收发器。MAX232是单5V电源工作，内部包含两个驱动器和两个接收器。可以极限输入电平为30V。低电源电流，其典型值是8mA。图4.6 串口通信电路图4.4 系统控制流程本系统主要控制由单片机实现，主要有两套系统控制，利用串口通信实现数据传输，达到系统的功能。时间采集电路通过红外传感器检测是否有车，当有车停放后，系统开始计时，车开走后停止计时。通过串口将信号传输到计费电路，即可实现收费。图4.7 系统流程图大连东软信息学院毕业设计（论文）第5章系统实现5.1环境配置本设计在xp系统上进行软件

50、开发和测试，用到了Keil uVision2软件进行程序的编译，在配置里勾选生成Hex可执行文件后，再通过STC_ISP软件，连接串口下载至单片机上，进行烧写测试。Keil uVison2是一家德国公司KeiSoftware公司出品的软件，用于51系列兼容单片机进行C语言的软件开发，使用的语言跟C语言的传统语法很类似，C语言与汇编相比，更加容易学习和使用，而且大大的提高了软件开发的效率和研发的周期，同时在编程程序的时候也能够加入汇编语言，使程序能够达到接近于汇编水平的工作效率。Keil C51标准C编译器为51系列的研发供应了C语言的语言环境。同时也有着汇编的高效、快速的特点。如今C51已经被

51、完全的集成到了uVision2的开发环境中，包括编辑器，汇编器，调试器，实时操作系统，项目管理器。uVision2 IDE为他们提供了灵活的开发环境。Keil uVison2进行51系列单片机的软件开发过程有以下几个步骤：1.建立一个工程项目，选择对应开发的芯片。2.建立一个新的编译窗口，将汇编或C语言文件写好并保存添加至对应的工程项目中。3.用项目管理器生成各种应用程序，此处是Hex文件。4.检查并修改编译生成时的错误，直到编程通过为止。5.生成对应的应用程序，此时可以用STC_ISP进行下载烧写。STC_ISP是基于STC单片机的烧写程序，在使用有以下几个步骤：1.选择单片机的型号，我在这

52、里选择STC89C52RC。2.打开文件，这里选择已生成的HEX文件。3.选择串行口，和最高波特率，这里根据实际情况来决定是哪个COM口，最高波特率选择115200。4.分别设置12T/单倍速，full gain，不需要冷启动P1.0，P1.1=0，0才能下载程序。5.点击下载按钮再给MCU上电烧写程序。5.2功能模块实现5.2.1 发送函数发送函数是红外线终端将数据发送到收费模块的软件程序。其承担主要的将时间收集板收集的时间数据传送到收费板，收费板收到的时间是计费的唯一依据。发送函数中主要有包括主函数、简易的延时函数和显示函数。void main() Delay400Ms(); /启动等待，

53、等LCM讲入工作状态 LCMInit(); /LCM初始化 Delay5Ms(); /延时片刻(可不要)TMOD=0 x21; /定时器1定时方式2,定时器0工作方式1SCON=0 x50; /串口方式1,允许接收TH1=0 xfd; /9600波特率TL1=0 x00;TH0=0 x4c; / 装入定时器的初值50ms TL0=0 x00; EA=1; /允许中断ET0=1; /* 定时器0允许中断 */ TI=1; /发送中断标志 置1TR1=1; /启动定时器 T1 REES=1; /串行中断允许REN=1; /允许接收 Sending=0; /允许发送while(1) display(

54、); /调用显示函数，显示发送数据5.2.2 串口通信子程序RS232串口通信协议是我们熟悉和常用的通信协议，其通信协议的设计思想是基于帧的传输方式，即在向串口发送命令信号、应答信号及数据信号时是按照帧的格式发送的。为了使数据快速可靠地传输，将每一帧数据对应一个命令帧，传输数据即执行命令。串口通信程序，将完成交易的数量，以及总金额，出入的车辆告知PC机等完成汇总。系统先对RS232进行初始化，然后判断是发送命令还是接收命令，如若是接收命令，则接收数据，反之，则发送数据。void serial() interrupt 4 /串行中断服务函数，用于接收串行数据if(RI);unsigned cha

55、r temp;temp = SBUF;if(rx_count 4)rx_datarx_count = temp;rx_count +;if(rx_count = 4)rx_count = 0;beep=0;Delay5Ms();Delay5Ms();beep=1;RI = 0;大连东软信息学院毕业设计（论文）第6章系统测试6.1 测试概述软件测试是一项非常重要而且复杂化的步骤。软件测试在软件的整个生存期中起着重要的作用，能够验证软件存在的不足和问题，对于软件的质量保证是不可缺少的一部分。6.2测试方案软件测试：使用Keil软件分别单步运行程序和全速运行，都无错误报告。程序软件仿真通过。硬件测试

56、：电路板焊接完成以后，根据原理图使用电压表在电路板上进行点测试，检查导线连接的焊盘是否有短路和断路现象。测试结果为电路中焊点部分有虚焊现象存在，用电烙铁进行简单修补后电路板导线全部通过测试。没有短路和断路现象存在。硬件仿真测试：使用伟福仿真器对单片机进行仿真，首先进行单步运行，可以观察查看相应寄存器中的数据变化，根据观察寄存器中的数据变化与预想的相同。系统运行正常，可以实现预期设计的各项功能。EDA仿真软件：仿真软件使用Proteus，它是英国Labcenter electronics公司研发的EDA仿真软件。它以强大的功能和良好的仿真效果而闻名。Proteus仿真基本步骤：第一步是将电路图的

57、硬件及连线布置在Proteus中，Proteus的数据库非常丰富。基本的电子器件都包含在内，所以电路布置简单。而且电路布置没有特殊的参数要求。第二步将代码和电路连接起来。即将代码和硬件电路进行连接，以实现控制。点击开始，即可仿真。仿真结果基本完成了显示系统的基本功能，可以对通信的数据及时准确的显示。6.3测试用例6.3.1 接收模块测试接收模块主要功能是显示停车时间和显示当前车库状态。其使用电池盒供电，主要有显示屏、按键、单片机最小系统、串口通信接口和按键组成。图6.1 接收模块图片接收模块接收到的数据，采集模块显示的时间和车库状态的照片。当汽车离开车库，检测模块会将数据通过串口发送给接收模块

58、。接收模块将数据显示在显示屏上。图6.2 接收模块上电图片6.3.2 数据监控模块测试数据监测模块图片，此模块使用电池盒供电，主要组成部分是最小系统、显示屏、串口发送接口和红外传感器。主要的功能是实时监控传感器，当传感器检测到信号后，就开始计时。当车辆出库后停止计时。图6.3 数据监测模块图片数据监测模块启动后照片，显示当前车库内无车，计时器停止运行。图6.4 数据监测模块图片数据监测模块启动后照片，当有车进入后显示“CAR IN”停止时间为6秒。数据监测模块功能实现。图6.5 数据监测模块图片大连东软信息学院毕业设计（论文）第7章结论在整个设计过程中，充分发挥人的主观能动性，自主学习，学到了

59、许多没学到的知识，完成了对停车场计时计费器的设计，达到了预期的目的。在电路焊接时虽然没什么大问题，但从中也知道了焊接在整个作品中的重要性，电路工程量大，不能心急，一个个慢慢来不能急于求成，反而达到事半功倍的效果。对电路的设计、布局要先有一个好的构思，才显得电路板美观、大方。程序编写中，由于思路不清晰，开始时遇到了很多的问题，经过静下心来思考，理清了思路，终于能够完成它。在此次设计中，知道了做任何事都要有一颗平常的心，不要想着走捷径，一步一个脚印。也练就了我们的耐心，做什么事都要有耐心。此次设计中学到了很多很多东西，这是最重要的。本课题从理论到实际应用，用STC89C52单片机与红外线等一些电路

60、的组合，成功的设计出了一个停车场计时计费器。而且所设计的停车场计时计费器设计也按当初要求的能够在PROTEUS中进行仿真。可以说该停车场计时计费器具有很高的实用价值。在软件设计的过程中，利用了Keil这个软件在程序录入和调试的时候的优越性，让我能够在编写软件的时候很方便的发现软件中的错误，现在已经能够使用Keil对所设计的程序进行调试。对于PROTEUS这款软件，也能熟练掌握电路设计仿真。由于平时没有接触过这两个软件，加上毕业设计的时间有限，对于他们的连接调试程序，未能熟练掌握，但以后有机会的话会再好好学习的。大连东软信息学院毕业设计（论文）参考文献1 李华MCU-51系列单片机实用接口技术M