基于單片機的停車場計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計

基于單片機的停車場計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計TOC\o"1-2"\h\z\u前言2第1章理論分析及總體方案3第1.1節(jié)方案比擬3第1.2節(jié)總體設(shè)計方案4第2章系統(tǒng)的硬件設(shè)計6第2.1節(jié)控制電路設(shè)計6第2.2節(jié)對射紅外檢測電路設(shè)計11第2.3節(jié)液晶顯示電路設(shè)計13第2.4節(jié)繼電器開關(guān)電路與報警電路的設(shè)計15第2.5節(jié)按鍵電路設(shè)計17第3章系統(tǒng)的程序設(shè)計18第3.1節(jié)主程序設(shè)計18第3.2節(jié)數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計19第3.3節(jié)液晶顯示程序設(shè)計20第4章系統(tǒng)測試22第4.1節(jié)系統(tǒng)的硬件調(diào)試22第4.2節(jié)系統(tǒng)的軟件調(diào)試22第4.3節(jié)測試及結(jié)果22結(jié)論23參考文獻23致謝24附錄24附錄1：原理圖及實物照片說明25附錄2：局部源程序25基于單片機的停車場計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計摘要以STC89C52單片機為核心，利用紅外對射式傳感器電路作為信號的輸入模塊，設(shè)計了一個基于單片機的停車場計數(shù)系統(tǒng)。對射式光電傳感器由發(fā)射器和接收器組成，當(dāng)有物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間阻斷光線時，形成電平信號，經(jīng)過放大、整流并送入單片機控制模塊進行控制計數(shù)。通過液晶顯示電路、繼電器電路和蜂鳴器電路構(gòu)成系統(tǒng)的輸出模塊，實現(xiàn)了對停車場內(nèi)汽車數(shù)量的計數(shù)、顯示、停車場進出門以及報警的控制。【關(guān)鍵詞】：單片機；紅外對射式傳感器；繼電器；液晶顯示AbstractInthispaper,theSTC89C52microcontrollerasthecoreofthecontrolcircuit,thesignaloutputmoduleisusedinfraredphotoelectriccouple,designedaparkinglotcountingsystemthatbasedonamicrocontroller.Infraredphotoelectriccouplebythetransmitterandthereceiveriscomposedoftwoparts.Whenanobjectthroughthetransmitterandthereceiverwillbreakthelightbeams,andproducelevelsignal,amplified,rectifiedandfinallyputintomicrocontrollertocontrolcounting.ViaLiquidCrystalDisplaycircuit,relaycircuitandbuzzercircuitformtheoutputmodule.Sothissystemachievescountingofcars,display,alarmandthecontrollerofpullingorpushingthedoorintheparkinglot.[Keywords]:microcontroller;infraredphotoelectriccouple;relay;LiquidCrystalDisplay;前言在當(dāng)今社會經(jīng)濟飛速開展的格局下，越來越多的廠家采用流水線技術(shù)進行產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)，而怎樣對其線上的產(chǎn)品進行實時的、有效率的、精確的計數(shù)成為廣闊生產(chǎn)廠家十分關(guān)注的問題。而基于單片機為核心控制的計數(shù)器有著能夠?qū)崟r，精確，可靠，穩(wěn)定等計數(shù)優(yōu)點已成為廣闊廠家的首選自動計數(shù)的裝置。當(dāng)今，單片微型計算機技術(shù)迅速開展，基于單片機技術(shù)開發(fā)的計數(shù)設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，單片機技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術(shù)并能開發(fā)、應(yīng)用和維護管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術(shù)人才。單片機以體積小、功能強、可靠性高、性能價格比高等特點，已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進步和開發(fā)機電一體化和智能化測控產(chǎn)品的重要手段。電子計數(shù)器是一種多功能的電子測量儀器，它利用電子學(xué)的方法測出一定時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)目，并將結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來。而基于單片機的紅外線計數(shù)器能夠滿足廣闊廠家的要求，它擁有實時，精確，可靠，穩(wěn)定等特點。對射式傳感器計數(shù)是一種多功能的電子測量儀器。它利用對射式傳感器發(fā)射紅外線，當(dāng)有車輛阻擋紅外線，紅外線中斷并轉(zhuǎn)換為電脈沖，并由放大電路進行放大，通過單片機分析，計算出進出車輛的次數(shù)，通過液晶顯示方式顯示進出車輛數(shù)從而進行計數(shù)。隨著紅外技術(shù)的提高，用于存在狀態(tài)的傳感，位置編碼極限傳感，運動檢測和計數(shù)〔如風(fēng)速儀、數(shù)控機床等〕。典型應(yīng)用：光柵尺、編碼器、邦定機、壓焊機、火花機、醫(yī)療儀器、atm取款機、自動售貨機、收款機、復(fù)印機、打印機、磁帶驅(qū)動、轉(zhuǎn)球式鼠標(biāo)、工業(yè)設(shè)備、膠片感測、郵件存在/分揀、料位監(jiān)控、輸送帶控制、過程控制、物料的到位監(jiān)控等。隨著傳感器的不斷改良，抗干擾能力增強，可以在許多惡劣的地方代替科研人員進行科學(xué)工作。本設(shè)計主要任務(wù)是以STC89C52單片機為核心，利用紅外對射式傳感器電路作為信號的輸入模塊進行車輛計數(shù)?；趩纹瑱C構(gòu)成的車輛計數(shù)研究的主要內(nèi)容包括：如對射式傳感器的應(yīng)用以及開展、STC89C52單片機用何種方式對外部計數(shù)脈沖進行計數(shù)顯示控制、LCD顯示驅(qū)動模塊的選擇、STC89C52單片機的擴展、74LS245如何驅(qū)動繼電器與蜂鳴器工作的。主要技術(shù)指標(biāo)：1.整個系統(tǒng)的抗干擾能力強2.計數(shù)范圍廣：0000~99993.車輛計數(shù)值精確理論分析及總體方案方案比擬三種不同設(shè)計方案：方案一：如圖1-1所示：電源監(jiān)測、單片機保護專用芯片電源監(jiān)測、單片機保護專用芯片X25045P專用檢測芯片MCS-51控制單元AT89C2051LED顯示驅(qū)動芯片PS7219LED顯示掉電數(shù)據(jù)保護芯片HT7044A圖1-1紅外線計數(shù)器硬件框圖原理闡述：專業(yè)檢測芯片形成計數(shù)脈沖后送給控制單元AT89C2051單片機。通過對它片內(nèi)計數(shù)、顯示編程。PS7219是專用LED顯示驅(qū)動芯片可以同時驅(qū)動8個7段數(shù)碼管。X2504P是一塊有電源電壓監(jiān)控、EEPROM和看門狗定時器電路三種功能于一體的芯片，它保證了在電源接通、關(guān)斷、瞬間電源電壓不穩(wěn)時，不會造成系統(tǒng)死機、數(shù)據(jù)誤寫或誤動作，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力.HT7044A能夠保證系統(tǒng)突然掉電后保護數(shù)據(jù)。方案二：如圖1-2所示：紅外發(fā)射電路紅外發(fā)射電路NE555紅外接收電路LM567計數(shù)顯示專用芯片CL102圖1-2紅外線計數(shù)器硬件框圖原理闡述：通過紅外發(fā)射與接收對信號采集，使用了四合一芯片CL102計數(shù)控制顯示，它是集譯碼、驅(qū)動、鎖存、顯示一體。方案三：如圖1-3所示：紅外紅外對射式傳感器控制單元STC89C52按鍵電路繼電器電路驅(qū)動芯片74ＬＳ２４５液晶顯示電路蜂鳴器電路圖1-3對射式紅外傳感器計數(shù)硬件框圖原理闡述：當(dāng)有通過發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之前阻斷光線時，并將其放大、整流形成高電平信號送入控制單元。方案一既可準(zhǔn)確的實現(xiàn)車輛計數(shù)功能且能讓系統(tǒng)處于異常狀態(tài)和抗干擾時通過外圍專用芯片得到非常好的解決。外圍電路架設(shè)相對簡單、在市場上屬于高端計數(shù)產(chǎn)品，同時它也暴露出了一個重大問題：由于本錢太貴的原因此類產(chǎn)品并沒有得到普及，故雖然這個方案只有舍棄。方案二是一個簡易的產(chǎn)品自動計數(shù)器，價格低廉、計數(shù)精確。但在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時工作十分不穩(wěn)定、也是屬于現(xiàn)在計數(shù)市場上的淘汰產(chǎn)品。僅用于在計數(shù)要求不高的場合中，這個方案太過于簡單故不選用。方案三便是這次畢業(yè)設(shè)計選用的方案。之所以選用主要是這個方案涉及面廣、輸出有效信號為低電平、可區(qū)分不透明的反光物體、有效距離大、不易受干擾、高靈敏度、高解析、高亮度、低功耗、響應(yīng)時間快、使用壽命長、無鉛、應(yīng)用廣泛等特點?？傮w設(shè)計方案以STC89C52單片機為核心，利用紅外對射式傳感器電路作為信號的輸入模塊。按照設(shè)計的根本要求，可分為三個模塊，即數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊由紅外對射式傳感器組成，光線中斷后將信號送給控制模塊，由單片機完成對該信號的處理，由數(shù)據(jù)顯示模塊完成信息交換。在擴展功能上，本設(shè)計增加了一個繼電器電路、按鍵電路和過載報警電路。系統(tǒng)設(shè)計框圖，如圖1-4所示：紅外紅外對射式傳感器控制單元STC89C52按鍵電路繼電器電路驅(qū)動芯片74ＬＳ２４５液晶顯示電路蜂鳴器電路圖1-4系統(tǒng)總體設(shè)計框圖系統(tǒng)的硬件設(shè)計控制電路設(shè)計單片機的開展及趨勢1．CPU的改良(1)增加CPU的數(shù)據(jù)總線寬度。例如，各種16位單片機和32位單片機，其數(shù)據(jù)處理能力要優(yōu)于8位單片機。另外，8位單片機內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線，其數(shù)據(jù)處理能力明顯優(yōu)于一般8位單片機。(2)采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高數(shù)據(jù)處理能力。2．存儲器的開展(1)片內(nèi)的程序存儲器現(xiàn)在普遍采用閃速(Flash)存儲器。Flash存儲器能在+5V下讀／寫，既有靜態(tài)RAM的讀／寫操作簡便，又有在掉電時數(shù)據(jù)不會喪失的優(yōu)點。使用片內(nèi)Flash存儲器，單片機可不用片外擴展程序存儲器，大大簡化了其應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。(2)加大存儲容量。目前有的單片機片內(nèi)程序存儲器容量可達128KB甚至更多。3．片內(nèi)I/O的改良(1)增加并行口的驅(qū)動能力，以減少外部驅(qū)動芯片。有的單片機可以直接輸出大電流和高電壓，以便能直接驅(qū)動LED和VFD(熒光顯示器)。(2)有些單片機設(shè)置了一些特殊的串行I/O功能，為構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)提供了方便條件。4．低功耗化8位單片機產(chǎn)品已CMOS化，CMOS芯片的單片機具有功耗小的優(yōu)點，而且為了充分發(fā)揮低功耗。特點，這類單片機普遍配置有等待狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等工作方式。在這些狀態(tài)下低電壓工作作的單片機，其消耗的電流僅在μA或nA量級，非常適合于電池供電的便攜式、手持式的儀器儀表以及其他消費類電子產(chǎn)品。5．外圍電路內(nèi)裝化隨著集成電路技術(shù)及工藝的不斷開展，把所需的眾多外圍電路全部裝入單片機內(nèi)，即系統(tǒng)的單片化是目前單片機開展趨勢之一。例如，美國Cygnal公司的C8051F0208位單片機，內(nèi)部采用流水線結(jié)構(gòu)，大局部指令的完成時間為1或2個時鐘周期，峰值處理能力為25MIPS。片上集成有8通道A/D、兩路D/A、兩路電壓比擬器，內(nèi)置溫度傳感器、定時器、可編程數(shù)字交叉開關(guān)和64個通用I/O口、電源監(jiān)測、看門狗、多種類型的串行接口〔兩個UART、SPI〕等。一片芯片就是一個“測控〞系統(tǒng)。綜上所述，單片機正在向多功能、高性能、高速度〔時鐘達40MHz〕、低電壓〔2.7V即可工作〕、低功耗、低價格〔幾元錢〕、外圍電路內(nèi)裝化以及片內(nèi)程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器容量不斷增大的方向開展。主控芯片簡介本設(shè)計上網(wǎng)主控芯片由單片機STC89C52控制完成。根本原理為當(dāng)對射式紅外傳感器檢測局部檢測到有車輛經(jīng)過時，紅外對射傳感器被中斷即產(chǎn)生一個低電平信號，這個信號將供應(yīng)單片機進行計數(shù)控制。計數(shù)控制局部是將計數(shù)脈沖送入單片機STC89C52兩個中斷入口的INT0入口，經(jīng)過單片機內(nèi)部對這個中斷信號進行計數(shù)編程。單片機的引腳圖如圖2-1所示：圖2-1STC89C52RC引腳圖主要特性如下：1.時鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖2—2(a)所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖2—2〔b〕所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。〔a〕內(nèi)部方式時鐘電路〔b〕外部方式時鐘電路圖2—2時鐘電路2.復(fù)位及復(fù)位電路〔1〕復(fù)位操作復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些存放器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表2-1所示：表2-1一些存放器的復(fù)位狀態(tài)存放器復(fù)位狀態(tài)存放器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H〔2〕復(fù)位信號及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。假設(shè)使用頗率為6MHz的晶振，那么復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖2—3所示：圖2—3復(fù)位信號的電路邏輯圖整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩局部。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖2—4〔a〕所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖2—4〔b〕所示；而按鍵脈沖復(fù)位那么是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的。其電路如圖2—4〔c〕所示：〔a〕上電復(fù)位〔b〕按鍵電平復(fù)位〔c〕按鍵脈沖復(fù)位圖2—4復(fù)位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于1個機器周期。STC89C52具體介紹如下：①主電源引腳〔2根〕VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳〔2根〕XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳〔4根〕RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平那么從內(nèi)部程序存儲器讀指令。④可編程輸入/輸出引腳〔32根〕STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位〔8根引腳〕，共32根。PO口〔Pin39～Pin32〕：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7P1口〔Pin1～Pin8〕：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7P2口〔Pin21～Pin28〕：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7P3口〔Pin10～Pin17〕：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7STC89C52主要功能如表2-2所示：表2-2STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫FlashROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計STC89C52單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計如圖2-5所示：圖2-5單片機最小系統(tǒng)圖STC89C52單片機的最小系統(tǒng)由單片機、晶振電路、復(fù)位電路組成。其介紹如下：〔1〕晶振電路為單片機提供時序使單片機能夠正常工作，在圖2-5中采用單片機內(nèi)部振蕩方式。此時，只要接上兩個電容和一個晶振即可。電容的大小影響著振蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，通常選擇10~30pF的相等的兩個瓷片電容?！?〕C3和R1構(gòu)成了復(fù)位電路。剛開始上電時時，C3瞬間相當(dāng)于短路，C3兩端保持0V電壓，VCC的電源電壓就都加在了R1上，因此在單片機9腳RST上變成了高電平，此后C3上逐漸充電，即在C3上出現(xiàn)電壓，R1上的電壓開始下降，最后單片機9腳RST上變成了低電平。在此過程中只要滿足單片機9腳RST上的高電平持續(xù)24個振蕩周期即可使單片機復(fù)位。對射紅外檢測電路設(shè)計對射紅外檢測電路由紅外對射式傳感器完成，對射式紅外傳感器由發(fā)射器和接收器組成，其工作原理是：通過發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之前阻斷光線時，產(chǎn)生電平信號，通過介質(zhì)完成。對射式紅外傳感器的特點在于：可區(qū)分不透明的反光物體，有效距離大，不易受干擾，高靈敏度，高解析，高亮度，低功耗，響應(yīng)時間快，使用壽命長，無鉛，應(yīng)用廣泛。當(dāng)接收器接通工作電壓后，發(fā)射端上的紅色電源指示二極管就會點亮。接收端上有一個紅色的輸出狀態(tài)指示LED，正常情況下接收器能持續(xù)收到發(fā)射器發(fā)出的紅外信號，此時接收端上的輸出狀態(tài)指示LED熄滅，接收器的耗電保持在5毫安的低水平。在門開啟或關(guān)閉的過程中，假設(shè)意外地有行人或車輛從門間通過，那么從發(fā)射器發(fā)出的紅外信號被遮擋，接收器在此瞬間無法接收到該紅外信號。此時，接收端上的輸出狀態(tài)指示LED立即被點亮，導(dǎo)致接收器的耗電因此而上升到15毫安，此電流變化促使接收板上的輸出繼電器吸合，通過接線柱輸出一個閉合信號，對開門機發(fā)出停止運轉(zhuǎn)的指令。圖2-6紅外對射電路如圖2-6所示，紅外線發(fā)射電路以時鐘定時集成芯片LM393AD為核心，可以將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。LM393是由兩個獨立的、高精度電壓比擬器組成的集成電路，失調(diào)電壓低，最大為2.0mV。它專為獲得寬電壓范圍、單電源供電而設(shè)計，也可以以雙電源供電；而且無論電源電壓大小，電源消耗的電流都很低。它還有一個特性：即使是單電源供電，比擬器的共模輸入電壓范圍接近地電平。主要應(yīng)用于限幅器、簡單的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、脈沖發(fā)生器、延時發(fā)生器、寬頻壓控振蕩器、MOS時鐘計時器、多頻振蕩器和高電平數(shù)字邏輯門電路。393被設(shè)計成能直接連接TTL和CMOS；當(dāng)用雙電源供電時，它能兼容MOS邏輯電路——這是低功耗的393相較于標(biāo)準(zhǔn)比擬器的獨特優(yōu)勢。其管腳圖，如圖2-7所示：管腳排列圖解〔頂視〕管腳排列圖解〔俯視〕圖2-7LM393管腳圖表2-3管腳功能表引出端序號符號功能1OUTA輸出A2INA-反相輸入A3INA+同相輸入A4GND接地端5INB+同相輸入B6INB-反相輸入B7OUTB輸出B8Vcc電源電壓管腳功能，如表2-3：應(yīng)用說明：LM393是高增益，寬頻帶器件，象大多數(shù)比擬器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，那么很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比擬器改變狀態(tài)時，輸出電壓過渡的間隙。電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計對減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反響信號，而且增加甚至很小的正反響量(滯回1.0~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換，使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩。除非利用滯后，否那么直接插入IC并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時間相當(dāng)快,那么滯回將不需要。比擬器的所有沒有用的引腳必須接地。LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍2.0~30V無關(guān)。通常電源不需要加旁路電容。差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件.保護局部必須能阻止輸入電壓向負端超過-0.3V。LM393的輸出局部是集電極開路，發(fā)射極接地的NPN輸出晶體管,可以用多集電極輸出提供。功能：輸出負載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個簡單的對地SPS開路(當(dāng)不用負載電阻沒被運用),輸出局部的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的β值所限制，當(dāng)?shù)竭_極限電流(16mA)時,輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升，輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm的γSAT限制。當(dāng)負載電流很小時,輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許輸出箝位在零電平。液晶顯示電路設(shè)計液晶顯示屏的英文名稱是LiquidCrystalDisplay(Device)，簡稱LCD。根據(jù)LCD所采用的材料構(gòu)造，可把液晶分為TN、STN、TFT等三大類，而據(jù)目前的技術(shù)原理又可以將它們再次分為TN、STN、FSTN、DSTN、TFT等諸多類別：LCD的特點是體積小、形狀薄、重量輕、耗能少〔1～10微瓦/平方厘米〕、低發(fā)熱、工作電壓低〔1.5～6伏〕、無污染，無輻射、無靜電感應(yīng)，尤其是視域?qū)挕@示信息量大、無閃爍，并能直接與CMOS集成電路相匹配，同時還是真正的“平板〞式顯示設(shè)備。這些特點正在使顯示領(lǐng)域從傳統(tǒng)CRT走向LCD。本設(shè)計選擇的是諾基亞5110液晶顯示器，其原理圖如圖2-8所示，各個引腳功能說明如表2-4所示：圖2-8諾基亞5110液晶顯示器原理圖表2-4各個引腳功能說明引腳號引腳名功能備注1VDD電源輸入腳3.3-5V(推薦使用3.3V)，導(dǎo)電膠連接2CLK同步時鐘輸入最高可達4Mbps3DIN數(shù)據(jù)輸入時鐘上升沿采樣4D/C數(shù)據(jù)/命令切換0：命令1：數(shù)據(jù)5CS片選信號低電平有效6OSC外部時鐘輸入如果使用片內(nèi)振蕩器該腳接VDD7GND接地8VOUTLCD供電電路使用需外接電容，試驗證明0.1uF-10uF均可，電容越大，掉電的時候屏幕上出現(xiàn)的黑線消失的就越慢。9RSTLCD復(fù)位信號輸入低電平有效10-13LEDX兩個背光LED需要選用高亮側(cè)面發(fā)光的LED，同時如果對背光要求較高可使用4個LED，背光板上留有位置。14-17FIXn4個金屬框固定孔推薦使用1mm厚的PCB18-19NCn2個定位孔對應(yīng)背光板上2個定位柱該液晶具有以下特點：●84x48的點陣LCD，可以顯示4行漢字，●采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號線僅有9條。支持多種串行通信協(xié)議〔如AVR單片機的ＳＰI、MCS51的串口模式０等〕，傳輸速率高達4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間?！窨赏ㄟ^導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。●LCD控制器／驅(qū)動器芯片已綁定到LCD晶片上，模塊的體積很小?！癫捎玫碗妷汗╇姡ｏ@示時的工作電流在200μA以下，且具有掉電模式。連線圖如圖2-9所示：圖2-9諾基亞5110液晶顯示器連線圖繼電器開關(guān)電路與報警電路的設(shè)計74LS245芯片介紹74LS245是我們常用的芯片，本設(shè)計采用來驅(qū)動繼電器和蜂鳴器，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)單片機的P0口總線負載到達或超過P0最大負載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。圖2-1074LS245引腳圖如圖2-10所示，當(dāng)片選端/CE低電平有效時，DIR=“0〞，信號由B向A傳輸；〔接收〕。DIR=“1〞，信號由A向B傳輸；〔發(fā)送〕當(dāng)/CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時74LS245的三態(tài)控制端/1G和/2G接地，P2口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。P0口與74LS245輸入端相連,/E端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR，使得/RD或/PSEN有效時，74LS245輸入〔P0.i←Di〕，其它時間處于輸出〔P0.i→Di〕。繼電器開關(guān)電路設(shè)計為了驅(qū)動繼電器導(dǎo)通時線圈有足夠的磁力，在繼電器之前加了74LS245驅(qū)動。繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點〔常開觸點〕吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點〔常閉觸點〕釋放。這樣吸合、釋放，從而到達了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉〞觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點〞；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點〞。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路，其原理圖如圖2-11所示，繼電器A1恒為高電平，當(dāng)74LS245的relay為低電平時，繼電器的A2為低電平，繼電器處于通電狀態(tài)，開關(guān)閉合，B0、B1處于導(dǎo)通狀態(tài)，發(fā)光二級管點亮。圖2-11繼電器連線圖蜂鳴器報警電路設(shè)計為了保證蜂鳴器足夠的響亮，在蜂鳴器之前也加了74LS245驅(qū)動。本設(shè)計采用軟件處理報警，利用有源蜂鳴器進行報警輸出，采用直流供電。蜂鳴器的A0也恒為高電平，當(dāng)74LS245的buzzer為低電平時，蜂鳴器的A1為低電平，此時蜂鳴器報警。報警電路硬件連接見下列圖2-12所示：圖2-12蜂鳴器電路連接圖按鍵電路設(shè)計為了使設(shè)計操作更加方便，設(shè)計了按鍵電路，這樣就可以人為設(shè)定車輛進出值。圖2-13為設(shè)計的按鍵電路圖。S1、S2按鍵按下，車輛加、減〞1”；S3按鍵按一次，S1、S2按鍵按下，車輛數(shù)加、減“10〞；S3按鍵按二次，S1、S2按鍵按下，車輛數(shù)加、減“100〞；S3按鍵按三次，系統(tǒng)復(fù)位。S3按鍵按四次，恢復(fù)到圖2-13按鍵電路圖系統(tǒng)的程序設(shè)計主程序設(shè)計STC89C52RC單片機可以用匯編語言和C語言進行編程。匯編語言與機器指令一一對應(yīng)，所以用匯編語言編寫的程序在單片機里運行起來效率較高，而且對于對射式紅外計數(shù)器數(shù)據(jù)的讀寫上，所用到的語句比擬簡單易懂。而C語言程序可讀性高，更便于理解。本設(shè)計使用C語言編程。第一次開機，系統(tǒng)進行初始化，LCD顯示初始數(shù)字，對停車場內(nèi)的車輛數(shù)進行設(shè)定一個初值N，并開始運行。如果有物體通過進入對射式紅外傳感器時，繼電器開關(guān)翻開，LED燈點亮，LCD的最后一位開始累加。如果這個時候有物體通過駛出紅外對射式傳感器時，另一繼電器開關(guān)翻開，LED點亮，LCD的最后一位開始累減。如果這個時候有兩個物體同時通過駛出和駛?cè)雽ι涫郊t外傳感器時，兩個繼電器開關(guān)同時翻開，兩個發(fā)光二極管LED同時點亮，LCD的最后一位開始累加。當(dāng)此停車場車輛數(shù)大于500時，蜂鳴器報警，等待復(fù)位命令重新進行計數(shù)。繼電器翻開、LED點亮繼電器翻開、LED點亮設(shè)定初始車輛數(shù)N開始初始化N＞500？駛?cè)?？駛出？LCD顯示停車場車輛數(shù)NLCD顯示當(dāng)前停車場車輛數(shù)N蜂鳴器報警復(fù)位駛?cè)隢=N+1駛出N=N-1NY圖3-1主程序流程圖數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計數(shù)據(jù)采集模塊主要是指在系統(tǒng)開始運行時，當(dāng)有車輛經(jīng)過紅外對射式傳感器時，紅外傳感器的發(fā)射器和接收器之間阻斷光線時，形成電平信號，經(jīng)過放大、整流并送入單片機控制模塊進行控制計數(shù)。開始，首先是接通電源對設(shè)備初始化，啟動紅外對射式傳感器，判斷光線是否被阻斷，假設(shè)光線被阻斷將數(shù)據(jù)儲存轉(zhuǎn)化并送入單片機控制系統(tǒng)，最后返回到主程序，其流程圖如圖3-2：開始開始啟動對射式傳感器有車輛通過？返回送入控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化NY圖3-2數(shù)據(jù)采集流程圖液晶顯示程序設(shè)計顯示程序設(shè)計主要顯示當(dāng)前車輛數(shù)：首先，開始顯示初始化界面，顯示“停車場計數(shù)、韓年猛〞、“當(dāng)前車輛數(shù)：100〞，完后判斷有無車輛通過紅外對射式傳感器，如果沒有返回到上一步，如果有車輛通過那么經(jīng)單片機控制后顯示控制后的當(dāng)前車輛數(shù)，超出500輛車，那么蜂鳴器報警，結(jié)束返回。其流程圖如圖3-3：對初始化對初始化開始LCD顯示“停車場計數(shù)〞“韓年猛〞有車輛通過？車輛數(shù)＞500？繼電器翻開、LED點亮LCD顯示當(dāng)前車輛數(shù)蜂鳴器報警ＹＮＮＹLCD顯示“當(dāng)前車輛數(shù)：100返回圖3-3液晶顯示流程圖系統(tǒng)測試調(diào)試工作可分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個局部，調(diào)試方法如下：系統(tǒng)的硬件調(diào)試首先，軟件調(diào)試之前主要是先制作硬件電路板，然后用萬用表等工具對電路檢查，最后應(yīng)用程序進行功能調(diào)試。硬件調(diào)試比擬費時，需要細心和耐心，也需要熟練掌握電路原理。然后，用仿真軟件keil進行軟件調(diào)試，該軟件提供一個集成開發(fā)環(huán)境u-Vision，它包括C編輯器、宏編輯器、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器。通過編譯、運行，可以檢查程序錯誤。但應(yīng)用此方法，仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管腳連接方式。系統(tǒng)的軟件調(diào)試本次設(shè)計那么是直接完成電路的硬件設(shè)計，出現(xiàn)的硬件問題根本解決，主要在軟件的程序上進行調(diào)試。在軟件調(diào)試過程中，曾遇到以下問題：當(dāng)硬件初次開機的時候，發(fā)現(xiàn)LCD亮度不夠均勻。進行分析，是程序設(shè)里面對顯示程序的延時不夠造成的。對于本系統(tǒng)的硬件調(diào)試中，對于單個端口〔進口或者出口，另一個端口不接通〕進行仿真調(diào)試可以實現(xiàn)，然而兩個端口同時接通，系統(tǒng)卻不進行工作，經(jīng)分析，是程序編輯問題。在調(diào)試按鍵的時候，當(dāng)按下S1按鍵，系統(tǒng)顯示正常，再按下S2按鍵那么沒有任何反響。查詢程序，由于端口編寫有誤。測試及結(jié)果給電路供電后，LCD上顯示：“停車場計數(shù)〞，“韓年猛〞，“當(dāng)前車輛數(shù)：100”。表示等待車輛進入，當(dāng)有車輛進出時，繼電器翻開，LED點亮，車輛數(shù)超過500時，系統(tǒng)報警。S3按鈕按一次，S1、S2按下，車輛加減〞1”；S3按鈕按二次，S1、S2按下，車輛數(shù)加減“10〞；S3按鈕按三次，S1、S2按下，車輛數(shù)加減“結(jié)論經(jīng)過幾個月的努力設(shè)計出基于單片機的停車場計數(shù)功能，根本符合設(shè)計要求?；趩纹瑱C構(gòu)成的計數(shù)器能夠?qū)崿F(xiàn)實時、穩(wěn)定、精確的計數(shù)。對這個課題進行深入的研究。采用STC89C52為控制單元的車輛計數(shù)器就可以很好的提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力。通過本次設(shè)計，對單片機的內(nèi)部模塊更加熟悉，使用上也更加的清晰，對于今后用單片機設(shè)計產(chǎn)品提供了極大的幫助，并且培養(yǎng)了良好的編程習(xí)慣，對子程序命名的標(biāo)準(zhǔn)。對傳感器的選擇使用上，有了一定的良好意識。對液晶顯示屏與數(shù)碼管的區(qū)別有了一定的認(rèn)識，理解兩者之間的差異。參考文獻王松德、朱小龍，對射式紅外線計數(shù)器的設(shè)計[J],農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2005,36卷7期劉向宇、秦龍,PIC單片機C語言[M],電子工業(yè)出版社,2023金杰,單片機技術(shù)應(yīng)用工程教程[M],電子工業(yè)出版社,2023來清民,傳感器與單片機接口及實例[M],北京航空航天大學(xué)出版社,2023王慶友，光電傳感器應(yīng)用技術(shù)[M],機械工業(yè)出版社,2007林雪梅,熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用[J],甘肅科技縱橫,2005艾紅、孫碩.,紅外測量在車流量監(jiān)測中的應(yīng)用,北京信息科技大學(xué)自動化學(xué)院控制工程系，北京100085肖興達、李繼方，基于熱釋電紅外傳感器的車流檢測裝置[J]激光與紅外2005張洪潤等，傳感器技術(shù)大全〔上冊〕[M]，北京航空航天大學(xué)出版社，2007江曉軍，光電傳感與檢測技術(shù)[M],機械工業(yè)出版社,2023致謝感謝學(xué)院給我提供了一個展現(xiàn)自己的平臺，給了我一次煅煉時機，提高我的動手能力和并把知識付諸于實踐。本設(shè)計的完成是在彭靜玉老師的細心指導(dǎo)下進行的，每次設(shè)計遇到問題時彭老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費了彭老師很多的珍貴時間和精力，在此向彭老師表示衷心地感謝！彭老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責(zé)任心都將使我附錄附錄1：原理圖及實物照片說明附錄2：局部源程序主文件程序#include<reg51.h>sbitSCLK=P2^5; sbitSDIN=P2^4; sbitLCD_DC=P2^3; sbitLCD_CE=P2^2; sbitLCD_RST=P2^1;voidLCD_init(void);voidLCD_clear(void);voidLCD_move_chinese_string(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedcharT);voidLCD_write_english_string(unsignedcharX,unsignedcharY,char*s);voidLCD_write_chinese_string(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedcharch_with,unsignedcharnum,unsignedcharline,unsignedcharrow);voidchinese_string(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedcharT);voidLCD_write_char(unsignedcharc);voidLCD_draw_bmp_pixel(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedchar*map,unsignedcharPix_x,unsignedcharPix_y);voidLCD_write_byte(unsignedchardat,unsignedchardc);voidLCD_set_XY(unsignedcharX,unsignedcharY);voiddelay_1us(void);externvoiddelay_nms(unsignedintn);voidLCD_write_number(unsignedcharx);voidnumber_saved();unsignedintx;sbitcount_in=P1^0;sbitcount_out=P1^1;#define delay_time 25767voidmain(void){ LCD_init();//初始化液晶 LCD_clear(); LCD_write_chinese_string(6,2,12,5,6,4);//停車場計數(shù) LCD_write_chinese_string(2,4,12,6,0,0);//哈年猛 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LCD_write_number(x%10);}/****************以下是液晶驅(qū)動函數(shù)*****************/#include<reg51.h>sbitSCLK=P2^5; sbitSDIN=P2^4; sbitLCD_DC=P2^3; sbitLCD_CE=P2^2; 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