停车场智能停车引导系统的设计与实现

摘要随着科学的进步，汽车已经非常普及，大量汽车的出现则要求有合适的场所进行停放，而停车场则是为此而生。对于停车场来说，其作用就是保证了车辆的有序合理停放，本次围绕停车场智能停车引导系统进行设计，整个系统包括单片机，语音模块，RFID电路，显示电路等硬件电路，其可以实现进入车辆和出去车辆的自动计时，根据停放时间进行计费，并引导车辆去指定停车位的功能。在本次设计中，分别从控制器的选型，关键器件的选择等开始论述，然后围绕关键参数的计算，原理图的设计等逐一进行介绍，为了对设计上的一些想法进行验证，在此还进行了软件程序的编写和实物的制作，通过购买器件搭建整个系统，经过反复不断调试，实物最终成功运行，经过测试，实物满足了系统的设计需求，运行可靠，达到了设计目标。关键词：停车场，单片机，RFIDAbstractWiththeprogressofscience,carshavebeenverypopular.Theemergenceofalargenumberofcarsrequiresasuitableplaceforparking,andtheparkinglotisbornforthis.Fortheparkinglot,itensurestheorderlyandreasonableparkingofvehicles.Thisdesignfocusesontheintelligentparkingguidancesystemoftheparkinglot.Thewholesystemincludessingle-chipmicrocomputer,voicemodule,RFIDcircuit,displaycircuitandotherhardwarecircuits.Itcanrealizethefunctionsofautomatictiming,chargingandguidingvehiclestoseveralparkingspaces.Inthisdesign,westartfromtheselectionofcontroller,theselectionofkeydevices,andthenintroducethecalculationofkeyparametersandthedesignofschematicdiagramonebyone.Inordertoverifysomeideasinthedesign,wealsowritesoftwareprogramsandmakephysicalobjects.Throughpurchasingdevicestobuildthewholesystem,afterrepeateddebugging,thephysicalobjectsfinallySuccessfuloperation,aftertesting,thematerialmeetsthedesignrequirementsofthesystem,runsreliably,andachievesthedesigngoal.Keywords:parkinglot,MCU,RFID目录摘要 1第一章绪论 31.1课题背景及意义 31.2国内外的发展现状 41.3课题的主要工作内容 5第二章系统方案设计 62.1RFID概述及其原理 62.2控制模块方案设计 72.3供电方案选择 82.4输出显示系统方案选择 92.5系统方案设计 9第三章硬件电路设计 113.1主控制器电路设计 113.2按键电路 143.3语音播放电路 153.4电源电路 163.5显示电路 173.6MFRC522芯片接口设计 18第四章系统软件设计 214.1KEILUVISION简介 214.2主程序流程图 224.3显示程序 214.4语音播报程序 264.5RFID程序 26第五章系统调试 285.1硬件检测 285.2软件调试 29总结 32参考文献 32致谢 34附录 34第一章绪论1.1课题背景及意义汽车工业发展非常快速，导致我国现在的人均拥有汽车量急剧增加，作为交通工具以及设施重要的组成部分之一，停车场的有效管理成为解决交通运输环节的基本环节，对停车场进行管理已达到快捷安全的目的。针对停车场规模类型的不同进行相对应的管理模式，可以减少管理成本的支出，在小区内由于停车场设置的特殊性，所以要选择经济实用的管理程序，从整体上设计系统稳定、简洁安全、实用性强的停车场管理信息系统。本次以智能停车场为契机，设计一种自动停车场管理系统由于这一技术使用芯片开发成本较为昂贵，无法很好的对相关设计以及测试工作进行兼容操作，所以使用范围有限。在智能停车场管理系统的设计过程中，应当考虑到使用成本以及兼容性等问题，所以此次涉及选用技术较为成熟同时兼容性能强，工作较为稳定的单片机模块作为整体控制系统的核心，能过确保电路在设计过程中结构更加直观，开发成本低廉、功能灵活多样、在实际应用过程中，具有实际推广意义。当今社会经济水平不断提高，各国之间沟通的便捷也带动了物联网技术的飞跃发展，受此积极影响，有关RFID技术也得到了进步，在欧美发达国家此项技术已经被广泛应用于道路交通收费系统、无人加工系统、门禁系统以及防伪技术等领域内。许多全球知名企业都积极致力于关于RFID的软硬件开发，起步时间早，开发范围较为广泛，所以其技术在国际市场上的份额比较大。相比之下，我国关于RFID技术研发时间较为落后，发展技术有待改进。在国家政策的支持之下，我国科技部宣传并启动了相关研究项目，使得RFID技术在一定程度上得到了应用，例如我国居民二代身份证、世博会门票系统及铁路识别系统等等。由于我国在RFID技术的研究上起步时间比较晚，所以与发达国家相比还是存在一定的差距，从应用水平上来看，应用以中低频为主、芯片依赖进口、安全性能指数不强等。RFID技术最早被用于二次世界大战时期，用以侦查并确认进入飞机场的飞机是否为来自友方。在这过程中，主要利用信号的收发原理来进行探测工作。飞机在飞行的过程中，由机场发射出雷达信号，在每一部飞机上都有接收信号，一旦是友方的飞机就会得到相应的飞机信号。这一技术的运用也在现在的机场识别系统中。与飞机系统应用的技术不同的是，目前在各省市或者各高校的图书馆在书籍的管理，单位工作人员以及劳动绩效等方面都可以实现利用计算机来进行管理工作。但是图书馆中最为重要的座位管理系统依旧处于人工干预处理阶段，这一行为降低了图书馆的座位资源的使用率，无法在最短时间内对座位进行有效的管理工作。为了有效提高图书馆的资源使用率，应当通过计算机技术进行座位的相关管理工作，是资源得到了合理的分配，方便图书馆便于大众使用。1.2国内外的发展现状一个完整的RFID系统主要是由电子标签，射频信号读写器和整个后台系统构成。其中，电子标签主要是用来进行对有效信息进行存储以及识别的功能。电子标签可以对通讯信息进行智能的读写工作，同时加密信息，以防泄露。根据应用技术环境的不同，所呈现的标签方式也不尽相同。当RFID模块进入工作区域之后，会立刻接收到相对应的射频信号，感应电流获得的信息能量将原本存储在芯片上的标签信息进行信息的传递。另外一方面，读写器在收取到信息之后，进行编译工作，然后将信息传递到中央处理器中，进行信息的处理工作。在具体的实践操作过程中，需要软件和硬件两者之间相互配合，才能实现RFID技术。在国内外有关RFID技术的应用中，我们可以看出，在交通运输，工业商场等自动化设施中，该项技术得到了广泛的应用。RFID技术可以实现道路上的车辆属性确认工作，利用这一技术可以实现停车以及行驶收费，违章查询等智能工作。在工业生产的过程中，RFID技术可以用的来对产品进行流水线的自动化管理工作，并及时进行产品的库存管理工作。在商业活动中，RFID技术可以对员工的出勤情况，绩效管理进行工作。其实在其他行业，该项技术也得到了广泛的应用，例如金融贸易活动，畜牧业管理等。RFID技术凭借其价格优势以及不断成熟的技术，致使其在应用以及推广的过程中具有较强的优势。在目前的应用市场中，如果能够解决价格问题，排除成本的因素，我们可以大胆预估，RFID标签的应用也将最终取代条形码。1.3课题的主要工作内容本文的主要内容是设计一个停车场智能停车引导系统，主要是利用STC89C52单片机来作为整体的核心控制元件，主要的核心控制模块主要包括，MFRC522无线射频传输模块、蜂鸣器模块，LCD显示模块，按键模块等，主要工作是利用单片机来控制RFID模块，通过对其识别来判断汽车可以停多久并将相关信息通过LCD进行显示。为了对设计进行验证进行了实物的制作，论文中的项目设计在运行过程中较为稳定，可实现的操作性比较强，相对应的软件功能比较完善，在具体的实践过程中，具有较高的实用意义。本次论文主要从主要芯片的介绍以及相关的应用原理开始阐述，详细对各个模块之间的程序进行调试。第二章系统方案设计2.1RFID概述及其原理RFID全拼就是RadioFrequencyIdentification，也就是大家俗称的射频识别技术，不用接触就可以实现自动识别。RFID技术通过发出频率信号，通过目标信号的信号识别，自动进行相关数据的收集工作。在整个识别过程中，均由计算机进行工作，无需人工干预，不必考虑其工作环境，只是不能保证能够对静态事物进行识别工作，RFID技术操作较为便捷，可实现率较强，即使是高速运转的实物也可以通过设定标签的方式来进行识别操作。RFID技术早期大多运用在军事活动中，但是也慢慢渗透到人民的日常生活起居中去。该项技术主要依靠其快速的读取能力，以及强有力的信息信号穿透性，可以在不同的环境下进行工作，而且本身体积小使用年限长，所以应用范围较为广泛。图2-2主要是RFID技术进行基本工作原理介绍。首先系统将发送的信息通过读写器进行编码工作，然后将其加载在具有特定频率的信号源上，然后经过天线发送信号，应答器通过在信号有效地工作区域内进行接收，将接收到的电磁波进行转换，最后整流为电能，电流会储存到系统的电容中去，利用电子标签将电能作为能量，通过读写器进行工作，将接收的信号进行解密编码，对相应的请求进行权限判断。如果是相应的命令，总控制电路将会读取相关产品信息，通过调制编码发送给阅读器。在阅读器通过编码工作之后将信息传送到中央信息处理系统，经过判断，如果是修改信息的命令，通过调整工作电压来进行逻辑判断，并及时进行内容的修改。但是如果密码和权限不相符合，则会相应的反应出错的信息。本课题用的非接触式电子标签是PHILIPS公司的MifareOne射频标签，当然，针对不同的应用系统，可以由电子标签生产厂家具体生产定制。图2－2RFID的基本工作原理图2.2控制模块方案设计方案一：采用可编程逻辑器件FPGA或者CPLD作为本次课题的主控制器，对于可编程逻辑器件，其运算速度快，最大的特点就是其特有的并行运算能力，相较于其他MCU等微控制器，其综合运行速度远远高于其他非可编程逻辑器件，其被广泛应用于航天，通信等对速度要求高的场合。在软件编程方面，其编程语言主要是VHDL和VHERILOG两种，相较于C语言来说，其编程难度会更大一点，尤其在涉及到浮点运算，乘法除法运算时其操作难度尤为明显。由于其本质上是纯硬件的特性，因此对于底层位的操作需要较高的知识储备和了解，同时其特有的并行运算方式，注定了其高性能高功耗的特性。在芯片使用上，其通常需要+4.3V电源给其IO管脚，+1.8V电源和1V电源给其内核供电，因此在电源的供电上相较于MCU的单一供电要求也较为复杂，对纹波的要求，电源芯片的要求也更高。这也就要求需要更好的电路的设计能力，但鉴于其快速的运算能力，因此被广泛应用于各种高速场合[17]。方案二：选择经典的8位STC89系列单片机，其是宏晶公司生产的我国自主研发的高性能51系列单片机，采用了MCS-51的指令集，内部集成了FLASH，ROM等存储器，用户可以在软件编程时将数据直接存储到单片机的内部FLASH中以保证数据掉电不丢失。其开发平台支持KEIL,IAR等多种平台，开发语言则为C语言，开发过程难度较低，上手速度较快，主要有3个定时器和2个中断，支持ISP下载，串口下载等多种方式。同时不同的厂家还对其进行了加密的处理，以保证数据的安全性。通常外部采用12M晶振，由于其自带12分频功能，因此其最快速度为1微秒执行一条指令，完全可以满足大部分低速产品的使用需求。同时由于其成本低，稳定性好的特点，被大量应用于小家电，玩具等场合，带来了具体的经济效益[18-19]。方案三：选择STM32F103，它是ST公司的32位MCU控制器，其内部为32位宽的总线，数据处理能力强，最高时钟可以达到72M赫兹，其内核采用了主流的ARM系列。ST公司为其配套开发了STM32CUBEMX工具，通过该工具，用户可以自主的对相关定时器，中断，ADC等外设进行图形化的配置，节约用户大量的时间，其特有的HAL库函数极大的简化了整个开发流程，目前已经逐渐替代了过去的固件库。其自带的ADC模数转换功能，USART串口通信功能等等都使得用户不需要在去进行另外的电路设计，加快了开发速度。在汽车，机器人等多种场合，STM32系列芯片被广泛应用，可靠性强，性能稳定。通过对上述三种主控制方案的比较，由于方案二开发过程难度低，速度快，同时其成本低，稳定性好；相同的预算成本，STC89系列单片机实现同样的功能，速度更快，功耗更低，所以选择方案二STC89C52单片机来作为本次课题的主控制器。2.3供电方案选择方案一;选择家居或者工业用电常用220V交流电源作为整个系统的源头输入，该方式贴合生活实际情况，但是需要相应的电源转换电路。需要将220V交流电转换成低压的5V来给单片机及其相关器件进行供电。因此通常需要降压变压器，整流二极管，稳压芯片等多种器件，成本较高，但贴合实际应用。方案二：直接选用5V低压直流电作为系统的输入，省去了电压转换的电路设计，降低了系统设计难度，更加着重于系统本身设计。但由于5V的电源较少，因此需要购买相应的电源适配器成本或者其它接口来进行5V电源的输入。对比两种操作，方案二采用直流输入，最大程度降低了设计系统的难度，所以采用方案二来进行电源供电设计[20-21]。2.4输出显示系统方案选择方案一：选取八位的LED数码管来作为本次课题的数据信息显示界面，对于数码管来说，其成本低廉，可靠性高，无论是汽车行业还是航空都可以见到其身影，其工作温度和湿度范围和抗干扰性远远大于其他如OLED等显示方式。但是其显示信息有限，无法对复杂的英文和中文进行显示，主要用来进行十六进制数以内的显示。方案二;选取OLED显示器OLED12864作为本次课题的人机交互界面，对于OLED其显示效果更加清晰，支持中文，全英文，数字和特殊字符的显示。单片机在对其进行操作时，只需要通过3根控制线按照OLED12864的时序要求，对其进行操作就可以进行相应的中文，英文的数据显示，达到人机交互的目的。综上所述采用方案二的OLED12864作为显示设备更加合理2.5系统方案设计本次停车场智能停车引导系统设计中，其硬件结构包括：STC89C52单片机控制模块，BY8001语音模块，RFID模块，显示电路等等。整个系统的功能实现如下：当系统感应到车辆进入到停车场时，系统根据当前的车位状况，通过语音的方式告知车主去几号停车位进行停车，当汽车进入停车场后，启动开始对该汽车进入的时候进行计时，并根据设定的费用进行计算费用，当这汽车出来的时候，系统再通过BY8001语音模块播报需要交纳的停车费用和停车时间。整个系统硬件框图如下所示：图2.1系统整体设计框图在系统方案的设计过程中，需要综合考虑多方面的因素，首先为了保证系统能够进行使用并且切换模式应当保证系统占据较小的工作空间，同时为了能够减少系统工作的功耗损失，可以选择较小的电压进行系统的供电工作，单片机的设计使用也是考虑到产品在设计过程中提及以及量产等诸多问题，单片机的使用也是系统低能耗输出的重要保证，其具有安全使用可靠的数据传输能力，能够在一定程度上减少外界等因素对于系统正常工作的干扰，尽可能减少系统即使在长时间的工作状态下出现失误的情况。第三章硬件电路设计3.1主控制器电路设计在本次设计中选择了STC89C52单片机，其封装引脚如下图所示，其一共有40个引脚，封装形式主要有DIP和SOP两种封装形式。其引脚共有P1-P4四组，每组8个引脚。其本身为8位单片机，符合MCS-51单片机指令集，内部集成了16K大小的FLASH存储器，方便用户反复进行程序的烧写，同时还可以将数据保存在里面以便上电不丢失。其内部带有3个定时器和2个外部中断，通过简单的配置就可以实现相应的功能。鉴于其使用的简易性，在此围绕其进行设计。表3.1是对主控制器的各个引脚作简要阐述.表3.1:主控制器电路的各个引脚的简要说明有关EA/Vpp的引脚分配说明，如表3.2所示：图3.2EA/Vpp的引脚分配说明3.1.1晶振电路晶振即石英振荡器，它是一种对其加电就可以产生稳定频率信号的物体，而这种特性，被广泛用于控制器的基准时钟，即晶振电路决定了单片机的实际运行速度。晶振电路产生相应的时钟信号给单片机，单片机对该信号进行倍频或者分频的处理后就给单片机的内核作为基准。在此外部晶振是12MHZ的，而STC89C52单片机内部对其进行12分频，则STC89C52单片机执行一步大约1微秒的时间。其晶振电路如下图所示，为了使得晶振产生时钟信号时稳定，通常会配置两个pF级别的小电容以使其更好的工作。图3.1振荡电路3.1.2复位电路在实际工作环境中，由于存在着各种各样的干扰或者突发情况，因此有必要设计一种电路，可以使得整个系统重新开始运行，这种电路就叫复位电路。如下图所示为复位电路原理图，其主要由按键和电阻电容组成，虽然只有3个器件，但是其功能却包括上电复位和手动复位两种功能。手动复位，即当按键按下时，单片机的RST管脚从低变高，进入了复位状态，此时单片机内部会中断当前的程序执行，重新从整个程序的第一条指令开始运行。而上电复位，则是利用电容充电效应，在上电瞬间，电容处于短路状态RST为高，单片机也是复位状态，等电容充满电了，RST管脚才变低，单片机进入工作状态开始执行。当单片机实现复位后,单片机的程序就会从0000H的原始位置开始运行,同时会带动一些系统内部的专用寄存器恢复到初始状态,单片机内部的专用寄存器结构如下图3.2所示。表3.2复位寄存器状态表寄存器状态寄存器状态PCACCPSWSPDPTRP0—P3IPIETMOD000H00H00H07H0000HFFHXXX00000HOXX00000H00HTC0NTL0TH0TL1TH1SCONSBUFPCON00H00H00H00H00H00H不确定0XXX0000H单片机STC89C52内部拥有可以进行程序存储的设置，为了考虑到实际应用过程中反复存储的目的，所以应当将EA连接至+5V的高电平,以便单片机可以运行内部程序,如此就能够透过重复性的烧写对程序实现验证。这也是单片机STC89C52最小化系统相连，它仅允许将已编程的程序被烧写到单片机之中，与此同时对接5V的电源就能够常规运转。图3.1.2复位电路3.2按键电路在产品使用过程中，通常需要相应的按键对产品的功能状况进行相应的设置，因此需要相应的人机接口，而按键则是其中输入信息到产品的一种最广泛的途径。在此设计了相应的按键电路来作为人机接口的信息输入功能模块。对于按键，其有开和关两种状态，配合相应的电源就可以产生最直观的高电平和低电平两种状态。根据实际使用条件，还可以分为单击，双击或者长按。其中单击在实现时最为简单，单片机只需要通过外部中断口或者普通IO口直接检测引脚的高低电平就可以，而对于后两种按键状态的检测则较为复杂。单片机需要通过定时器进行定时，并结合外部中断以此来判断按键的双击或者长按功能。在本次设计中，由于单片机的IO管脚口足够，因此没有必要采用后两种复杂的方式，所以选择的是单击的方式。另外考虑按键在实际使用中会出现抖动的状态，因此单片机在检测到按键触发的情况下，需要进行延时消抖后再进一步判断，以消除干扰。最后单片机得到按键指令后按照既有的程序进行相应的操作，其电路如下图所示。图3.4按键电路3.3语音播放电路本次采用了BY8001语音芯片进行语音呼叫功能，其芯片引脚如下图所示，该语音模块是一种TTS中文合成语音模块，可以方便的进行中文的语音播报，且其控制也是采用串口来进行，所以单片机在控制时也非常方便，BY8001提供一组全双工的异步串行通讯（UART）接口，实现与微处理器或PC的数据传输。BY8001利用TxD和RxD以及GND实现串口通信。其中GND作为地信号。BY8001芯片支持UART接口通讯方式。系统在设计过程中需要进行闹钟时间到自动播报的功能，同时还需要设置通过按键就可以进行及时报时的控制功能。这一功能的实现主要是通过单片机内部语音录芳甸路进行设计实现的，能够更方便,更简单地对系统进行操作。BY8001芯片可以录制并播放60秒。可以满足本设计的要求，性能良好所以选用[10]。BY8001不但使用方便，音效极好，而且在抗断电上面也有很大的优势，BY8001拥有如此强大功能的主要原因是单片机的芯片内的E2PROM容量为480K，而1400的仅为128k，所以，相对来说，BY8001的录放时间更长，最佳状态时能够划分为600多段，而1400仅有8个地址传输端。BY8001还存在OVF（溢出）端，主要用于多个器件级联使用，其封装如图3.9所示。系统设计要求芯片能够同时具有通过利用单片机内部的语音绿发模块来进行相对应的工作，整体操作较为简单，并能够实现语音的录制，在播放过程中，能够持续1分钟，但是考虑到设计成本问题，在现有的条件下无法实现这一功能。因此，仅对相关的扩展应用程序进行简要介绍。该设计仅使用一个简单的语音模块。图3.9ISD封装图3.4电源电路对于本系统来说，无论是51单片机芯片还是液晶显示等其他器件，在此都是采用的5V电压，且要求稳定，而系统的输入往往会有波动，因此需要采用稳压芯片，在此拟采用LM7805芯片，改芯片是一种三端稳压芯片，其只有三个引脚，分别是电压输入，电源输出脚和电源地，从封装来看它的结构和MOS管，三极管之类差不多。LM78系列芯片与LM79系列是相对的，LM78是应用在正压电压，而LM79是则是负压变换上，其结构也基本类似，对于LM7805，其输入范围高达30V，所以只要在30V以内的电压输入都可以转换成5V输出，当然也不能太低，输入的电压至少在6V以上。同时其内部还自带有过流、过热等保护电路，其电流输出能力达到1A以上。其电路如下图所示。图3.10供电电路图3.5显示电路信息显示是单片机产品中非常重要的一个组成部分，其不仅仅可以显示产品当前的运行状态，传感器参数等信息，还可以配合按键部分对整个系统进行设置，可以说是人机交互中必不可少的一部分。在此次课题中，选取了液晶显示器OLED12864来作为人机交互的显示页面。其显示信息上一共有64行，每行可以显示128个字符，支持全英文，数字和特殊字符的显示，而在硬件管脚上则有7个管脚。除了电源供电管脚以为，还有背光亮度调节管脚，控制引脚和数据引脚。对于单片机来说主要是对其4根控制引脚进行操作。由于OLED12864本身的逻辑电平是支持3.3V和5V的，因此不需要通过电平转换，单片机就可以直接对OLED12864进行控制。其中CS管脚为片选使能管脚，当其为高电平时，OLED12864可以进行工作，A0管脚为命令和数据切换管脚，当为低电平时，则是读写命令，否则为读写数据功能。SCL和SDA是标准的IIC协议控制方式，SCL为时钟信号线，SDA是数据线，单片机通过控制这两根线来讲要显示的数据传输到OLED12864液晶显示，其控制逻辑在OLED12864的数据手册中已经给出。因此在使用时，单片机需要按照其给出的时序逻辑进行程序的编写以实现显示功能。图3.5液晶OLED12864电路图图3.6OLED12864的读写时序图3.6MFRC522芯片接口设计51单片机从性能上看，具有损耗低性能强的优点，同时对于外界的影响，抗干扰能力很强。单片机的内部设置的集成电路，运行速度快，运行结果比较可靠。这些优点就使得51单片机能够应用于生产生活中各个场合。单片机内部设置Flash，EEPROM，SRAM等模块，在引脚设置上面可以设置4个P4引脚用来定义，这些引脚用于EA以及ALE和RST的安装。从操作性能上来看，整体上来说对于新手操作易于上手，操作可能性比较强，尤其是在编程方面51单片机支持ISP的下载功能。在设计中主要利用MFRC522芯片进行整体设计，此种芯片主要是由PHILIPS公司进行研制。在设计上，采用了先进的调制解调的技术，集成各种通信方式和协议，能够连接控制器的多种接口方式，在每一次上电或硬复位之后，就可以对助理去进行检测类型。在每次上电或硬复位后MFRC522也复位其并行微处理器接口模式并检测当前微处理器接口的类型，MFRC522在复位阶段后根据控制脚的逻辑电平识别微处理器接口，这是由固定管脚连接的组合（见表3-2）和一个专门的初始化程序实现的。表3-2MFRC522检测并行接口类型的连接配置[6]MFRC500并行接口类型独立的读/写选通模式通用的读/写选通模式独立的地址/数据总线复用的地址/数据总线独立的地址/数据总线复用的地址/数据总线握手联络方式下复用地址/数据总线ALEHIGHALEHIGHASnAStrbA2A2LOWA2LOWHIGHA1A1HIGHA1HIGHHIGHA0A0HIGHA0LOWnWaitNRDNRDNRDNDSNDSnDStrbNWRNWRNWRR/NWR/NWnWriteNCSNCSNCSNCSNCSLOWD7…D0D7…D0AD7…AD0D7…D0AD7…AD0AD7…AD0为了使用51单片机内部1KB的扩展SRAM，此处采用的模拟总线接口方式，即用单片机的P0口和MFRC522的D0-D7相连，用EA、ALE、WR、RD等作为控制线分别和MFRC522的NCS、ALE、NWR、NRD等相连，其连接原理图如图3-7所示。由于是模拟总线方式，所以单片机的P0口要加上拉电阻。采用模拟总线方式是一种通用的方法，特别是对于不支持总线扩展的单片机更为重要。该设计中使用模拟总线的方式可防止MFRC522和单片机内部的RAM发生总线冲突。图3-7单片机和MFRC522接口原理图通过微处理器，命令配置位和标志可以通过接口访问，MFRC522可内部寻址64个寄存器，但这需要6条地址线。MFRC522只有A0、A1和A2三条专用地址总线引脚，MFRC522在访问内部64个寄存器的时候采用了分页机制，MFRC522的寄存器集被分成8页，每页8个寄存器。不管当前所选是哪一页，页寄存器可以根据操作进行寻址操作，一旦进行切换操作就可以利用分页机制。如图3-3，就是对地址总线和寄存器地址进行相应的组合。表3-3使用专用的地址总线时寄存器地址的组合状况寄存器位UsePageSelect寄存器地址1PageSelect2PageSelect1PageSelect0A2A1A0第四章系统软件设计4.1KEILUVISION简介在完成整个系统的硬件电路设计后，需要编写相应的软件来使得整个系统的功能运转起来，协调各个模块之间相互进行运转。对于单片机来说，无论是STM32，51系列或者是MSP430，几乎都是采用C语言进行底层应用程序的编写，因为汇编语言由于其易读性难，维护成本高，已经逐渐被潮流所淘汰。而编程平台在此同样是选择主流的keiluvision5，该版本目前是最新的版本，相较于前面的几个版本，其进行了大量的更新，编译效率更高，速度更快，界面的人机交互能力更强。该软件是专门被开发用来进行嵌入式系统程序编写的，其目前被广大的技术人员使用，其支持的处理器也变的越来越丰富，几乎涵盖了市场上所有的控制器。在进行程序编写时，首先需要新建一个工程，在此工程文件下面分别新建各个子文件.C和.H文件，其中.C文件主要用于编写各个功能模块函数的主要功能，.H文件则是库函数，供其他函数进行调用。在完成程序编写后，则开始对程序进行编译解决相应的警告和错误等等，然后就可以进行程序的下载。同时KEIL还提供了在线联机调试功能，方便用户实时观看控制器的寄存器状态以进行程序的修改和调试。图4.1Keil软件的界面4.2主程序流程图在系统上电后，整个系统首先进行参数的初始化，然后当有IC卡进行刷时，系统开始进行检测，如果IC卡正确，则自动为其分配空闲的停车位，并通过语音的方式提示并开始计费，当车主出来时则停止计费，并语音播报结算停车消费。图4.2系统主流程图部分主程序截图如下：4.3显示程序本次采用的是OLED12864液晶来进行信息的显示，其为IIC通信控制方式，上电后首先通过SCL始终线拉低开开始，然后发送数据，地址每加1则发送一次数据，直至数据全部发送完毕。图4.4显示程序流程图部分主程序截图如下：4.4语音播报在此采用的是BY8001语音合成芯片，单片机需要串口的方式对其进行控制，首先单片机对串口进行初始化，波特率设置为9600，然后对其进行数据的发送，首先发送背景音乐数据，然后是音量数据，接着则是语音信息数据。其流程如下：图4.6语音播放流程图语音播报程序如下：4.5RFID识别程序流程设计在此次设计中，RFID模块主要用来对进入和出去的车辆进行识别，除了引导其停车外，还将发出指令给单片机，告知其开始计时或者计费，其流程如下：图4.6RFID读取流程图RFID程序如下：第五章系统调试5.1硬件检测在完成系统的硬件电路设计后，就需要购买相应的元器件进行实物的制作，在制作的过程中，除了器件本身还需要相应的配套工具。如恒温电烙铁，焊锡丝，松香，镊子等等。对于电路的焊接有手工焊接和自动焊接两种方式，考虑到实际情况本次选择手工采用电烙铁进行焊接的方式。为了保证整个作品在焊接完后不会出现虚焊，漏焊，焊接短路等问题需要注意以下方面：一要对整个开发板和使用的各个元器件的焊接部位完成全部的清洗以防止其本身受到环境因素的影响而生锈或者有油污影响了焊接后的导电效果，同时需要保证烙铁先碰引脚进行加热然后再加入焊丝，同时要注意焊某个引脚的时候不能影响到其他引脚，以免短路。二要注意焊接的温度，由于每种器件都有其相应的耐温，温度太高容易造成器件的损坏，且焊接造成的损坏很难观察出来，会给后续调试带来非常复杂的问题，因为通常很少会去怀疑器件因焊接而损坏了。图5.1焊接后的实物图5.2软件调试在对本次停车场智能停车引导系统进行软件调试时，其主要过程如下：（1）在KEIL软件上完成各个模块的程序编写，并解决各个报错和警告，完成程序的编译；（2）将编译好的程序生成的hex文件通过STC的下载设备下载到STC89C52单片机中；（3）在完成程序下载后，首先观察LCD1602的状况，看参数显示之类是否正常，然后再看其他功能；（4）接着通过按键，对相关参数进行设置，对各个功能进行测试；（5）当出现功能不对时，则复查程序进行修改，重复2步骤，直到正确为止。在搭建完原理图后，我们就需要进行软件编程调试，在此采用的开发工具是Keil，通过Keil进行软件代码编写，并进行编译，生成HEX文件，HEX文件是最终处理器需要的文件，将此文件烧录到处理器中，处理器就会按照软件运行起来。Keil还可以进行在线仿真，对代码进行逻辑性的验证，在烧录到处理器前进行初步的验证。在进行单片机系统开发的时候必然涉及到相关的硬件和软件，我们可以通过KeiluVision工具来对其进行调试。通过其所提供的工具来进行编码、翻译、编写以及调试等，最终完成对整个系统的调试。Keil有专门的仿真运行工具，在代码的功能逻辑设计完成后。在开发工具的菜单栏Debug处，选择第一个Start/StopDebugSession，或者按下快捷键Ctrl+F5，就可以进入仿真环境。如图5.1所示。图5.1调试一在开发工具的菜单栏View处，选择WatchWindow，就可以对所要观察的数据进行监控。如下图：图5.2调试二在界面的右下方的Watch窗口，可以输入想要观察的变量数据，如下图：图5.3调试三我们在Watch窗口输入参数count，可以监控此变量的在程序运行时的变化，可以输入多个变量进行监控，便于对运行程序进行监控，如下图：图5.4调试四在工具栏有很多对于仿真运行进行调试的工具，有单步运行，跳出循环，全速运行，停止运行，启动运行等工具，这些都是便于我们进行调试的按钮。如下图：图5.5调试四经过调试，系统设计准确无误后，我们将HEX代码放入STC89C52单片机中。图5.3测试效果图结论在本次毕业设计过程中，我针对此次课题查阅了关于停车场智能停车引导系统中需要解决的问题，常用的硬件电路模块，控制器类型，传感器资料等等，并确定了几个设计方案，从中根据系统的实际情况，确认了采用单片机为核心进行系统的设计。在对本次设计的过程中我也遇到了很多困难，比如软件的开发，电路的搭建，传感器的使用等等，但在老师的指导下经过一步一步的学习，不断的调试最终解决了这些问题，这一过程是需要很大的耐心的。通过本次设计，使我对相关的知识有了更为深刻的了解，对涉及到的传感器等参数计算了解的更加深入。本课题是理论结合实际的操作，同时对自己动手能力也是一种培养的过程，在软件设计过程中，需要对整体设计电路进行调试工作，让我深入了解了有关软件调试的具体过程，这次设计让我对各个传感器的工作原理也有了进一步的认识，在以后的工作学习中，我会不断学习进步。本次设计结果基本符合预期，但由于学识有限难免会有一些错误，还望得到老师和专家们的批评指正。参考文献[1]赵小兰,胡征,王培坤,林晓欢,庄衍竖,黄维沛.智能火灾报警控制系统设计[J].电子测试,2013,(20):1-2.[2]孙宝元、杨宝清.传感器及其应用手册．北京.[3]

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SST39VF800A

Datasheet.2015

.[6]任强.传感器选用原则.计量工作.2015.[7]张俊谟.单片机中级教程原理与应用.北京航空航天大学出版社.2014.[7]张俊谟.单片机中级教程原理与应用.北京航空航天大学出版社.2016.[8]PeterVanDerLinden著，徐波译.C专家编程，人民邮电出版社，2016.[9]HamldStone.MieroeomPuterInterfaeingUniversityofMassachusetts.AmhorstAddisonwesle.2016.2～4.[10]MeehanJoanne,MuirLindsey.SCMinMerseysideSMEs:Benefitsandbarriers[J]..TQMJournal.20082～6.[11]李全利.单片机原理及应用技术.北京：高等教育出版社.2009.30～46.[12]李维提,郭强.液晶显示应用技术.北京：电子工业出版社.2016.20～36.[13]赵小兰,胡征,王培坤,林晓欢,庄衍竖,黄维沛.多功能自行车码表设计[J].电子测试,2013,(20):1-2.[14]孙宝元、杨宝清.传感器及其应用手册．北京.[15]

郑人杰.

计算机软件测试技术.

北京:

清华大学出版社,

2014

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uchari=0; for(i=0;i<nLen;i++) { nSum^=nDataBuf[i];//异或检验函数 } returnnSum;}voidDelay(uintx) //延时函数{ uchari; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); }}voidputc_to_SerialPort(ucharc) //串口发送单个字节数据{ SBUF=c; while(TI==0); TI=0;}voidputs_to_SerialPort(uchar*p,ucharcnt) //发送字符串或者数组{ while(cnt>0) { putc_to_SerialPort(*p++); Delay(1); cnt--; }}voidDelay1000ms() //@11.0592MHz{ unsignedchari,j,k; _nop_(); i=8; j=1; k=243; do { do { while(--k); }while(--j); }while(--i);}voidInitializeSystem(){ TMOD=0x21; //设T0为方式1，GATE=1； SCON=0x50; TH1=0xFD;//波特率为4800bps TL1=0xFD; TH0=0; TL0=0; TR0=1; ET0=1;//允许T0中断 TR1=1; //开启定时器 TI=1; EA=1; //开启总中断 ES=1; RI=1;}voidDPLAY(ucharx) //延时函数{ puts_to_SerialPort(five,sizeof(five));Delay1000ms() ; switch(x/10%10) { case1:puts_to_SerialPort(eight,sizeof(eight));break; case2:puts_to_SerialPort(nine,sizeof(nine));break; case3:puts_to_SerialPort(ten,sizeof(ten));break; case4:puts_to_SerialPort(eleven,sizeof(eleven));break; case5:puts_to_SerialPort(twelve,sizeof(twelve));break; case6:puts_to_SerialPort(thirteen,sizeof(thirteen));break; case7:puts_to_SerialPort(fourteen,sizeof(fourteen));break; case8:puts_to_SerialPort(fifteen,sizeof(fifteen));break; case9:puts_to_SerialPort(sixteen,sizeof(sixteen));break; default:break; } Delay(500) ; if(x>=10)puts_to_SerialPort(one,sizeof(one));//十 Delay(800) ; switch(x%10) { case1:puts_to_SerialPort(eight,sizeof(eight));break; case2:puts_to_SerialPort(nine,sizeof(nine));break; case3:puts_to_SerialPort(ten,sizeof(ten));break; case4:puts_to_SerialPort(eleven,sizeof(eleven));break; case5:puts_to_SerialPort(twelve,sizeof(twelve));break; case6:puts_to_SerialPort(thirteen,sizeof(thirteen));break; case7:puts_to_SerialPort(fourteen,sizeof(fourteen));break; case8:puts_to_SerialPort(fifteen,sizeof(fifteen));break; case9:puts_to_SerialPort(sixteen,sizeof(sixteen));break; default:break; } Delay(500) ; puts_to_SerialPort(six,sizeof(six)); Delay1000ms();Delay1000ms(); Delay(500) ; switch(x/10%10) { case1:puts_to_SerialPort(eight,sizeof(eight));break; case2:puts_to_SerialPort(nine,sizeof(nine));break; case3:puts_to_SerialPort(ten,sizeof(ten));break; case4:puts_to_SerialPort(eleven,sizeof(eleven));break; case5:puts_to_SerialPort(twelve,sizeof(twelve));break; case6:puts_to_SerialPort(thirteen,sizeof(thirteen));break; case7:puts_to_SerialPort(fourteen,sizeof(fourteen));break; case8:puts_to_SerialPort(fifteen,sizeof(fifteen));break; case9:puts_to_SerialPort(sixteen,sizeof(sixteen));break; default:break; } Delay(500) ; if(x>=10)puts_to_SerialPort(one,sizeof(one));//十 Delay(800) ; switch(x%10) { case1:puts_to_SerialPort(eight,sizeof(eight));break; case2:puts_to_SerialPort(nine,sizeof(nine));break; case3:puts_to_SerialPort(ten,sizeof(ten));break; case4:puts_to_SerialPort(eleven,sizeof(eleven));break; case5:puts_to_SerialPort(twelve,sizeof(twelve));break; case6:puts_to_SerialPort(thirteen,sizeof(thirteen));break; case7:puts_to_SerialPort(fourteen,sizeof(fourteen));break; case8:puts_to_SerialPort(fifteen,sizeof(fifteen));break; case9:puts_to_SerialPort(sixteen,sizeof(sixteen));break; default:break; } Delay(500) ; puts_to_SerialPort(seven,sizeof(seven));} voidmain()//主函数{ ucharnum=5,sta=0; uchara=0,b=0,c=0; uchara_num=0,b_num=0,c_num=0; unsignedcharstatus,i; unsignedinttemp; InitializeSystem(); OLED_Init(); //初始化OLED while(1) { status=PcdRequest(PICC_REQALL,g_ucTempbuf);//寻卡if(status!=MI_OK){ InitializeSystem(); PcdReset(); PcdAntennaOff(); PcdAntennaOn(); OLED_ShowString(0,0,"RFID"); OLED_ShowCHinese(54,0,0);//停车场 OLED_ShowCHinese(72,0,1); OLED_ShowCHinese(90,0,2); OLED_ShowCHinese(0,3,3);//剩余车位 OLED_ShowCHinese(26,3,4); OLED_ShowCHinese(52,3,5); OLED_ShowCHinese(78,3,6); OLED_ShowNum(104,3,num,3,16); if(a) a_num++; if(b) b_num++; if(c) c_num++; // OLED_ShowNum(52,3,a_num,3,16);// OLED_ShowNum(104,0,b_num,3,16);// OLED_ShowNum(78,3,c_num,3,16); Delay1000ms() ; continue;} status=PcdAnticoll(g_ucTempbuf);//防冲撞if(status!=MI_OK){continue;} /* printf("卡序列号："); //超级终端显示, for(i=0;i<4;i++) { temp=g_ucTempbuf[i]; printf("%X",temp); }*/ if(g_ucTempbuf[3]==0xA2) { a=~a;sta=1; if(a) { num--; puts_to_SerialPort(four,sizeof(four)); OLED_ShowCHinese(0,6,7);//欢迎光临 OLED_ShowCHinese(36,6,8); OLED_ShowCHinese(72,6,9); OLED_ShowCHinese(108,6,10); } else { DPLAY(a_num); a_num=0; num++; OLED_ShowCHinese(0,6,11);//一路顺风 OLED_ShowCHinese(36,6,12); OLED_ShowCHinese(72,6,13); OLED_ShowCHinese(108,6,14); } } ///////////////////////// if(g_ucTempbuf[3]==0x73) { b=~b;sta=1; if(b) { puts_to_SerialPort(two,sizeof(two)); //puts_to_SerialPort(five,sizeof(five)); num--; OLED_ShowCHinese(0,6,7);//欢迎光临 OLED_ShowCHinese(36,6,8); OLED_ShowCHinese(72,6,9); OLED_ShowCHinese(108,6,10); } else { DPLAY(b_num); b_num=0;num++; OLED_ShowCHinese(0,6,11);//一路顺风 OLED_ShowCHinese(36,6,12); OLED_ShowCHinese(72,6,13); OLED_ShowCHinese(108,6,14); } } ///////////////////////// if(g_ucTempbuf[3]==0x40) { c=~c;sta=1; if(c) { puts_to_SerialPort(there,sizeof(there)); num--; OLED_ShowCHinese(0,6,7);//欢迎光临 OLED_ShowCHinese(36,6,8); OLED_ShowCHinese(72,6,9); OLED_ShowCHinese(108,6,10); } else { DPLAY(c_num); c_num=0;num++; OLED_ShowCHinese(0,6,11);//一路顺风 OLED_ShowCHinese(36,6,12); OLED_ShowCHinese(72,6,13); OLED_ShowCHinese(108,6,14); } } Delay1000ms() ;Delay1000ms() ; }}

捷键与一些电脑小技巧HYPERLINKwinkey+d:

这是高手最常用的第一快捷组合键。这个快捷键组合可以将桌面上的所有窗口瞬间最小化，无论是聊天的窗口还是游戏的窗口……只要再次按下这个组合键，刚才的所有窗口都回来了，而且激活的也正是你最小化之前在使用的窗口！

--这个就是winkeywinkey+f:

不用再去移动鼠标点“开始→搜索→文件和文件夹”了，在任何状态下，只要一按winkey+f就会弹出搜索窗口。

winkey+r:

在我们的文章中，你经常会看到这样的操作提示:“点击‘开始→运行’，打开‘运行’对话框……”。其实，还有一个更简单的办法，就是按winkey+r！

alt+tab:

如果打开的窗口太多，这个组合键就非常有用了，它可以在一个窗口中显示当前打开的所有窗口的名称和图标●，选中自己希望要打开的窗口，松开这个组合键就可以了。而alt+tab+shift键则可以反向显示当前打开的窗口。

winkey+e:

当你需要打开资源管理器找文件的时候，这个快捷键会让你感觉非常“爽”！再也不用腾出一只手去摸鼠标了！

小提示:

winkey指的是键盘上刻有windows徽标的键●。winkey主要出现在104键和107键的键盘中。104键盘又称win95键盘，这种键盘在原来101键盘的左右两边、ctrl和alt键之间增加了两个windwos键和一个属性关联键。107键盘又称为win98键盘，比104键多了睡眠、唤醒、开机等电源管理键，这3个键大部分位于键盘的右上方。

再补充点

F1显示当前程序或者windows的帮助内容。

F2当你选中一个文件的话，这意味着“重命名”

F3当你在桌面上的时候是打开“查找：所有文件”对话框

F10或ALT激活当前程序的菜单栏

windows键或CTRL+ESC打开开始菜单

CTRL+ALT+DELETE在win9x中打开关闭程序对话框

DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被放入回收站

SHIFT+DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被直接删除而不是

放入回收站

CTRL+N新建一个新的文件

CTRL+O打开“打开文件”对话框

CTRL+P打开“打印”对话框

CTRL+S保存当前操作的文件

CTRL+X剪切被选择的项目到剪贴板

CTRL+INSERT或CTRL+C复制被选择的项目到剪贴板

SHIFT+INSERT或CTRL+V粘贴剪贴板中的内容到当前位置

ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤销上一步的操作

ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤销的操作

Windows键+D：最小化或恢复windows窗口

Windows键+U：打开“辅助工具管理器”

Windows键+CTRL+M重新将恢复上一项操作前窗口的大小和位置

Windows键+E打开资源管理器

Windows键+F打开“查找：所有文件”对话框

Windows键+R打开“运行”对话框

Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框

Windows键+CTRL+F打开“查找：计算机”对话框

SHIFT+F10或鼠标右击打开当前活动项目的快捷菜单

SHIFT在放入CD的时候按下不放，可以跳过自动播放CD。在打开wo

rd的时候按下不放，可以跳过自启动的宏

ALT+F4关闭当前应用程序

ALT+SPACEBAR打开程序最左上角的菜单

ALT+TAB切换当前程序

ALT+ESC切换当前程序

ALT+ENTER将windows下运行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕状态间切换

PRINTSCREEN将当前屏幕以图象方式拷贝到剪贴板

ALT+PRINTSCREEN将当前活动程序窗口以图象方式拷贝到剪贴板

CTRL+F4关闭当前应用程序中的当前文本（如word中）

CTRL+F6切换到当前应用程序中的下一个文本（加shift可以跳到前

一个窗口）

在IE中：

ALT+RIGHTARROW显示前一页（前进键）

ALT+LEFTARROW显示后一页（后退键）

CTRL+TAB在页面上的各框架中切换（加shift反向）

F5刷新

CTRL+F5强行刷新1.打开“我的电脑”-“工具”-“文件夹选项”-“查看”-在“显示所有文件和文件夹”选项前打勾-“确定”

2.删除以下文件夹中的内容：

x:\DocumentsandSettings\用户名\Cookies\下的所有文件(保留index文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\Temp\下的所有文件(用户临时文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\TemporaryInternetFiles\下的所有文件(页面文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\History\下的所有文件(历史纪录)

x:\DocumentsandSettings\用户名\Recent\下的所有文件(最近浏览文件的快捷方式)

x:\WINDOWS\Temp\下的所有文件(临时文件)

x:\WINDOWS\ServicePackFiles(升级sp1或sp2后的备份文件)

x:\WINDOWS\DriverCache\i386下的压缩文件(驱动程序的备份文件)

x:\WINDOWS\SoftwareDistribution\download下的所有文件

3.如果对系统进行过windoesupdade升级，则删除以下文件：x:\windows\下以$u...开头的隐藏文件

4.然后对磁盘进行碎片整理，整理过程中请退出一切正在运行的程序

5.碎片整理后打开