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1、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設計（論文）紙 車輛出入庫管理系統(tǒng)設計 摘要： 隨著生產力和科學技術的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產效率，又進一步的促進了生產力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。 早期的

2、自動控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實現的，其特點是：結構簡單、價格低廉、抗干擾能力強，可以實現集中控制和遠距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點的開關動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。 本設計是基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)，采用兩位LED來顯示車庫內車輛的實際數量。使用兩個超聲波傳感器來監(jiān)控車輛的進出并完成計數工作，車輛進入時經過兩個傳感器使顯示數字加一，車輛外出時經過兩個傳感器使顯示數字減一，但當車輛只經過一個傳感器時不計數。 為了防止意外計數錯誤，本系統(tǒng)采用反復程序校驗，來提高系統(tǒng)的可靠性。 首先，注意控制兩個傳感器之間的距離，用程序驗證進出車庫的是否是車輛

3、，當人通過傳感器時不計數；其次，采用邏輯互鎖方式，啟動加計數則要鎖定減計數，產生加計數脈沖時則要鎖定減計數脈沖，如此以保證可靠性；最后，及時的進行復位處理，以免車輛在傳感器附近作往返運動時錯誤計數。 隨著汽車特別是私有汽車的普及使用，公共場所和社區(qū)汽車流轉數量激增，這對車輛的安全停放和管理提出了更高的要求，引進先進的控制技術和管理方式，實現對大型停車場系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理控制已經成為大規(guī)模停車服務管理的必然趨勢。針對現有的停車系統(tǒng)管理中存在的缺陷及PLC技術和傳感器技術的迅猛發(fā)展所帶來的新控制方式和管理方式的變革，采用先進的、科學的、合理的設計方法，建立一套基于PLC的車輛出入庫

4、管理系統(tǒng)最大限度地提高了停車場的使用率，實現車輛出入庫控制、數量統(tǒng)計、信息查詢過程的自動化，就顯得十分必要。 關鍵詞： 智能化 高效性 可靠性 PLC Vehicles out of storage management system Abstracts: With productivity and the continuous development of science and technology, people's daily lives and production activities of a large number of the use of

5、 automated control, not only saving human resources, but a large degree of improved production efficiency, further promote the rapid development of productive forces, and constant enrich people's lives. Early automatic control system relies on the relay - Contactor to achieve, and its features are

6、: simple structure, low cost, anti-interference capability, can achieve centralized control and remote control, but the introduction of fixed wiring, versatile and flexible of the poor and by the switch contacts, the low frequency contacts easily damaged, poor reliability. The design is based on th

7、e storage of vehicles PLC management systems, LED used two vehicles in the garage to show that the actual number. The use of two light sensor to monitor vehicle access and complete count, the two vehicles entered the house through the sensor and a digital display, two vehicles going through the sens

8、or by a digital display, but only after a sensor vehicles will not count. In order to prevent accidents counting error, the system used repeatedly checking procedures to enhance the reliability of the system. First of all, pay attention to control the distance between the two sensors, access to

9、the garage with the certification procedures for the vehicles, through the sensor when people do not count; Secondly, the introduction of the logical interlocked, and counting would start by counting lock, a Canadian Counting will have to lock pulse by pulse count, so in order to ensure reliability;

10、 Finally, a reduction of the processing time to avoid vehicles in the vicinity of sensors for counting from the wrong campaign. As the car, especially the increasing use of private cars, public places and community turnover surged car, which parked vehicle safety and management of a higher demand,

11、 the introduction of advanced control technologies and management practices to achieve the large parking system centralized security management and intelligent control of large-scale parking service management has become a inevitable trend. Parking system for the management of the existing shortcom

12、ings and the PLC and sensor technology, brought about by the rapid development of new control and management of change, the use of advanced scientific and rational design methods, the establishment of a PLC-based vehicles out of storage management system to maximize the utilization of the parking lo

13、t, to achieve control of the vehicle out of storage, the number of statistics, information query process automation, it is very necessary. Key words: Intellectualized system high efficiency reliability PLC 共 III 頁 第 IV 頁 目

14、錄 引言 1 第1章 緒論 2 1.1 課題研究背景 2 1.2 本文的主要研究內容 3 第2章 車輛出入庫管理系統(tǒng)總體方案設計 4 2.1車輛出入庫管理系統(tǒng)的總體設計方案 4 2.2 功能需求分析 4 2.3.入庫工作流程 5 第3章各芯片介紹 7 3.1 555芯片基礎及引腳介紹 7 3.2 LM393芯片介紹 8 3.3 LM2907 芯片介紹 9 3.4 AT89C51介紹 9 第4章 車輛出入庫管理系統(tǒng)相關電路設計 15 4.1傳感器的設計 15 4.2顯示電路設計 17 4.3三相步進電動機 17 4.4報警電路設計 18 4.5驅動電路

15、19 第5章 車輛出入庫安全管理設計 20 5.1 車輛出入庫監(jiān)控管理 20 5.3 車輛出入庫通風、防水浸、照明的設施 21 第6章 PLC軟硬件的設計 22 6.1 硬件設計 22 6.2 PLC的組成 24 6.3 PLC的工作原理 25 6.4 PLC型號的選擇 27 6.5 軟件設計 29 結論 35 致謝 36 參考文獻 37 共 38 頁 第 36 頁 引言 隨著生產力和科學技術的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產效率，又進一步的促進了生產力快

16、速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。 早期的自動控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實現的，其特點是：結構簡單、價格低廉、抗干擾能力強，可以實現集中控制和遠距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點的開關動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。 1969年，出現了可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特點是：具備邏輯控制、定時、計數等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。 目前，可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價化、標準化、高速化、智能化、大容量化、網絡化的方向發(fā)展，與計算機技術相結合，形

17、成工業(yè)控制機系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)、現場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)，這將使PLC的功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。 我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，使得個人購買汽車日益增多。居住小區(qū)內汽車數量的增加，以及外來車輛的進出，小區(qū)內車輛出入管理問題也日益突顯。智能小區(qū)是一個復雜的系統(tǒng)工程，車輛的智能化出入管理是智能小區(qū)的最基本也是最重要的組成部分。車輛出入管理系統(tǒng)根據車輛在出入時是否需要停頓，可分為停車查驗和不停車通過兩大類。采用磁卡、智能卡的車輛管理系統(tǒng)屬于前者

18、，而采用射頻無線卡或紅外無線卡的車輛管理系統(tǒng)則屬于后者。 隨著汽車特別是私有汽車的普及使用，公共場所和社區(qū)汽車流轉數量激增，這對車輛的安全停放和管理提出了更高的要求，引進先進的控制技術和管理方式，實現對大型停車場系統(tǒng)的集中化和智能化的安全性管理控制已經成為大規(guī)模停車服務管理的必然趨勢。針對現有的停車系統(tǒng)管理中存在的缺陷及PLC技術和傳感器技術的迅猛發(fā)展所帶來的新控制方式和管理方式的變革，采用先進的、科學的、合理的設計方法，建立一套基于PLC的車輛出入庫管理系統(tǒng)最大限度地提高了停車場的使用率，實現車輛出入庫控制、數量統(tǒng)計、信息查詢過程的自動化，就顯得十分必要。 第1章 緒論

19、1.1 課題研究背景 近20年來，隨著我國城市建設速度的加快，城市交通需求量也日益增大。由于私家車、出租車比重呈現逐年上升的趨勢，因此車輛停放依舊是市民最為關注的問題。 也許還有不少人對上世紀八、九十年代的“擠車難”記憶猶新，但現在“停車難”的問題更讓不少人頭疼。車輛停放設施的落后確實是長期困繞市民日常生活的一個老大難問題。近年來各地政府部門投入了大量人力、物力用以改善城市停車設施，隨著基礎設施和重大工程的建設，以及車輛的淘汰、更新和擴容，一定程度上提高了許多車輛出入庫的智能管理和安全化，并緩解了交通問題。但是，簡單的基礎設施建設和停車管理技術已經不能滿足社會日益增長的車輛對停車服務的需求

20、。 為了使交通更加便捷暢通，智能交通系統(tǒng)（ITS）的理念越來越受到人們的關注，該系統(tǒng)將先進的計算機處理技術、信息技術、數據通信傳輸技術、自動控制技術、人工智能及電子技術等有效地綜合運用于車輛出入庫智能管理體系中，建立一種在區(qū)域性內全方位發(fā)揮作用的準時、快捷、高效的停車智能管理體系。 在車輛出入庫智能管理領域，相應的也出現了PLC車輛出入庫智能管理的概念，即含有高科技的智能系統(tǒng)，與普通的停車系統(tǒng)不同的是，它能以PLC技術為基礎來解決停車難的問題，直接安全、迅速地到達目的地。因此，在大力加強車輛停放智能管理的建設方面，尤其在實現快捷、便利、安全這一點上擁有很大的發(fā)展空間和潛力。 為此，本文對

21、車輛出入庫智能控制管理上引入了PLC技術，對車輛出入庫進行了一個關于PLC為主的系統(tǒng)設計。 近幾年來我國不少城市也提出了實現數字化、智能化城市停車管理的設想；客觀地說，目前我國的車輛停放管理還是面臨著不少有待解決的問題。停車位的詳細數據采集、車輛收費系統(tǒng)的管理、車輛出入庫安全布局等都有待通過提高信息化程度加以提高。因此，使用準確而高效的智能車輛管理系統(tǒng)，為管理部門和政府決策機構提供快捷的監(jiān)督管理工具和詳實完整的信息，將是車輛出入庫發(fā)展的關鍵。 智能交通系統(tǒng)ITS(Intelligent Transportation system)是目前世界交通運輸領域研究的前沿課題，其核心是針對我國目前日

22、益嚴重的停車需求、資源過度開發(fā)和環(huán)境保護的壓力，采用信息技術、數字通信傳輸技術、計算機技術、電子控制技術及系統(tǒng)集成等高新技術對傳統(tǒng)車輛出入庫系統(tǒng)進行深入的改造，以提高整個車輛出入庫系統(tǒng)資源的使用效率、改善和提高車輛的安全性。智能車輛出入庫是智能交通系統(tǒng)ITS的重要組成部分。它采用先進技術和高度自動化的機電設備、PLC技術、數據處理設備并結合用戶在車輛出入庫收費管理方面的需求，以及車輛出入庫管理方面的經驗而開發(fā)的系統(tǒng)。系統(tǒng)能提供一種高效率的管理方式，為用戶提供更方便、更有效的服務。車輛出入庫智能管理系統(tǒng)采用圖形人機界面操作方式，具有操作簡單、使用方便、功能先進等優(yōu)點，車場使用者可以在最短的時間進

23、入或離開車輛出入庫，從而提高車輛出入庫的管理水平，取得更高的經濟效益和良好的社會效益。 近幾年，隨著停車需求的不斷增長，車輛出入庫的規(guī)模也越來越趨于大型化。因此車輛出入庫管理系統(tǒng)也向大型化、復雜化和高科技化方向發(fā)展。自動化的車輛出入庫已經成為智能交通和智能建筑的重要組成部分。隨著經濟的發(fā)展和停車需求的增長，車輛出入庫管理系統(tǒng)的下一個技術發(fā)展方向將是智能化、網絡化、集成化、人性化。提高車輛出入庫的運行效率、加強安全性以及與智能交通系統(tǒng)的信息互動，把相關科學技術發(fā)展領域的最新成果合理有效的應用到智能車輛出入庫的完善和發(fā)展中是當前車輛出入庫研究領域的首要任務。 1.2 本文的主要研究內容 (1

24、)對目前車輛出入庫管理系統(tǒng)中普遍存在的安全性問題，如車輛出入庫死角、火災、水浸和通風等問題進行了研究從而提高了車輛出入庫的安全性。 (2)利用智能停車管理系統(tǒng)的PLC設計，完成了車輛入庫時收費系統(tǒng)與主電腦系統(tǒng)的控制，允許車輛入庫時監(jiān)攝系統(tǒng)、定位感測器與門欄之間控制。 1.3 擬定設計流程 (1)問題的提出及確定研究目標。對傳統(tǒng)車輛出入庫系統(tǒng)管理的不足進行分析，確定研究的主要目標。提出技術先進、可靠性好、運行效率高的新型車輛出入庫建設方案。 (2)文獻整理閱讀。回顧國內外車輛出入庫管理系統(tǒng)的相關文獻，針對傳統(tǒng)車輛 出入庫所存在的問題。主要對收費系統(tǒng)技術、PLC技術的應用等相關資料進行收

25、集和閱讀，作為系統(tǒng)設計的理論基礎和參考。 第2章 車輛出入庫管理系統(tǒng)總體方案設計 2.1車輛出入庫管理系統(tǒng)的總體設計方案 2.2 功能需求分析 在智能交通系統(tǒng)中，對智能車輛出入庫的要求是既作為整個交通系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，又作為一個相對獨立的系統(tǒng)。前者指的是作為整個智能交通系統(tǒng)的一部分，要求它能與智能交通系統(tǒng)進行信息互動，即車輛出入庫不但能實時提供停車位的狀態(tài)信息，為整個交通系統(tǒng)的疏導和指揮提供參考，又能接收來自交通指揮中心的指令信息，接受統(tǒng)一調整安排；后者指的是它能獨立運行，具備諸如計費收費、控制車輛出入、滿足用戶停車需求等車輛出入庫的基本功能。 要建立智能車輛出入

26、庫的體系結構，首先應確定系統(tǒng)的用戶服務要求，也就是明確車輛出入庫管理系統(tǒng)所應具備的功能。對于車輛出入庫的功能需求分析本文從以下三個方面進行考慮：交通管理部門、車輛出入庫管理者和用戶。交通管理部門對車輛出入庫的功能需求是滿足停車需要、調節(jié)交通，能夠讓需要停車的車輛進入車輛出入庫停車，避免車輛在道路上滯留，以此來緩解交通壓力，使整個交通有序運行。車輛出入庫管理者對車輛出入庫的功能需求是保證車輛安全、計費收費、方便用戶停車等，這樣車輛出入庫應該具有車輛出入控制、停車時長統(tǒng)計、費用計算、車輛識別的功能。從用戶這一方面來說，車輛安全是第一位的，對于費用收取的透明度和停車、取車的方便快捷也是一個重要考慮因

27、素。因此，綜合以上三方面對車輛出入庫管理的功能需求，把智能車輛出入庫中的停車服務功能和交通導行服務功能歸納起來，智能車輛出入庫應至少具備以下幾個功能： (1)計費、收費功能； (2)智能出入系統(tǒng)功能； (3)安全監(jiān)控功能； (4)車輛出入庫狀態(tài)信息收集、處理功能。 2.3.入庫工作流程 第3章各芯片介紹 3.1 555芯片基礎及引腳介紹 555 芯片是定時器,是一種模擬和數字功能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556

28、。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 ? ?555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖 2.9.1 和圖 2.9.2 所示。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓V

29、CC /3 和 2VCC /3。 ? ?555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。 <555引腳

30、圖> 555的內部結構可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構成了一個電阻分壓器.為上.下比較器提供基準電壓.所以稱之為555. 555屬于cmos工藝制造. 555引腳圖介紹如下: 1 地 GND 2 觸發(fā) 3 輸出 4 復位 5 控制電壓 6 門限(閾值） 7 放電 8 電源 Vcc 3.2 LM393芯片介紹 LM393是高增益,寬頻帶器件，象大多數比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產生耦合，則很容易產生振蕩。這種現象僅僅出現在當比較器改變狀態(tài)時，輸出電

31、壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標準PC板的設計對減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號，而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.0~10mV)能導致快速轉換,使得不可能產生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板integrated circuit，縮寫：IC) 并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉換周期內振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時間相當快，則滯回將不需要。 　　比較器的所有沒有用的引腳必須接地。 　　LM393偏置網絡確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 2.0~30V無關。 　　通常電源不需要

32、加旁路電容。 　　差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件，保護部分必須能阻止輸入電壓向負端超過-0.3V。 　　LM393的輸出部分是集電極開路，發(fā)射極接地的 NPN輸出晶體管，可以用多集電極輸出提供 主要功能 輸出負載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內的任何電源電壓上，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(當不用負載電阻沒被運用)，輸出部分的陷電流被可能得到的驅動和器件的β值所限制.當達到極限電流(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。當負載電流很小時,輸出晶體管的低失調電壓(約1.

33、0mV)允許 輸出箝位在零電平。 3.3 LM2907 芯片介紹 LM393 為雙電壓比較器，LM393 系列由兩個偏移電壓指標低達 2.0 的獨立精密電壓比較器構成。 該產品采用單電源操作設計，且適用電壓范圍廣。該產品也可采用分離式電源，低電耗不受電源電壓值影響。本品還有一個特點是，即使是在單電源操作時，其輸入共模電壓范圍也包括接地。LM393 系列可直接與 TTL 及 CMOS 邏輯電路接口。無論時正電源還是負電源操作，當低電耗比標準比較器的優(yōu)勢明顯時，LM393 系列便與 MOS 邏輯電路直接接口。 各引腳功能： 8 腳電源＋，4 腳電源－，1 腳比較器 A 輸出，2腳比較器

34、A 反相輸入，3 腳比較器 A 同向輸入，5 腳比較器 B 同向輸入，6 腳比較器 B 反相輸入，7 腳比較器B輸出。 3.4 AT89C51介紹 AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功

35、能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 ·與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) ·數據保留時間：10年 ·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz ·三級程序存儲器鎖定 128×8位內部RAM ·32可編程I/O線 ·兩個16位定時器/計數器 ·5個中斷源 可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式 ·片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明 VCC：供電電壓。 　　GND：接地。 　　P0口：P0口為一個8位漏

36、級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可

37、接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電

38、平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 　　口管腳 備選功能 　　P3.0 RXD（串行輸入口） 　　P3.1 TXD（串行輸出口） 　　P3.2 /INT0（外部中斷0） 　　P3.3 /INT1（外部中斷1） 　　P3.4 T0（記時器0外部輸入） 　　P3.5 T1（記時器1外部輸入） 　　P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通） 　　P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通） 　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

39、　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN

40、有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。 　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 　　振蕩器特性: 　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時

41、鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片可擦度 整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 　　此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所

42、用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 　　串口通訊 　　單片機的結構和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關鍵。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是SCON，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含義呢？ 　　SBUF 數據緩沖寄存器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個寄存器SBUF？而不是收發(fā)各用一個寄存器?！睂嶋H上SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－99H。CPU 在讀SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這

43、樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數據沒有被取走，下一幀數據已到來，而造成的數據重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數據。操作SBUF寄存器的方法則很簡單，只要把這個99H 地址用關鍵字sfr定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如sfr SBUF = 0x99;當然你也可以用其它的名稱。通常在標準的reg51.h 或at89x51.h 等頭文件中已對其做了定義，只要用#include 引用就可以了。 　　SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制

44、寄存器。它的尋址地址是98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設置就是使用SCON 寄存器。它的各個位的具體定義如下： 　　SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 　　SM0、SM1 為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。串行口工作模式設置。 　　SM0 SM1 模式 功能 波特率 　　0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12 　　0 1 1 8位UART 可變 　　1 0 2 9位UART fosc/32 或fosc/64 　　1 1 3 9位UAR

45、T 可變 　　在這里只說明最常用的模式1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關的硬件資料查看。表中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。 　　SM2 在模式2、模式3 中為多處理機通信使能位。在模式0 中要求該位為0。 　　REM 為允許接收位，REM 置1 時串口允許接收，置0 時禁止接收。REM 是由軟件置位或清零。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳P3.0,P3.1 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機來的控制字符產生中斷，那么可以在

46、這個子程序的開始處加入REM=0 來禁止接收，在子程序結束處加入REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實際源碼加入REM=0 來進行實驗。 　　TB8 發(fā)送數據位8，在模式2 和3 是要發(fā)送的第9 位。該位可以用軟件根據需要置位或清除，通常這位在通信協議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是地址幀還是數據幀。 　　RB8 接收數據位8，在模式2 和3 是已接收數據的第9 位。該位可能是奇偶位，地址/數據標識位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當SM2=0，RB8 是已接收數據的停止位。 TI 發(fā)送中斷標識位。在模式0，發(fā)送完第8 位數據時，由硬件置位。

47、其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請中斷，CPU 響應中斷后，發(fā)送下一幀數據。在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數據寫入到SBUF 后，硬件發(fā)送數據，中斷響應（如中斷打開），這時TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。 　　RI 接收中斷標識位。在模式0，接收第8 位結束時，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請中斷，要求CPU 取走數據。但在模式1 中，SM2=1時，當未收到有效的停止位，則不會對RI 置位。同樣RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1 是傳輸10 個位的，1

48、位起始位為0,8 位數據位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器1 或定時器2 的定時值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個定時器，定時器0 和定時器1，而定時器2是89C52 系列芯片才有的。 　　波特率在使用串口做通訊時，一個很重要的參數就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內可以傳輸的波特位數。有一些初學的朋友認為波特率是指每秒傳輸的字節(jié)數，如標準9600 會被誤認為每秒種可以傳送9600個字節(jié)，而實際上它是指每秒可以傳送9600 個二進位，而一個字節(jié)要8 個二進位，如用串口

49、模式1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個數據字節(jié)就要占用10 個二進位，9600 波特率用模式1 傳輸時，每秒傳輸的字節(jié)數是9600÷10＝960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，為fosc/12，以一個12M 的晶振來計算，那么它的波特率可以達到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 為0，波特率為focs/64,SMOD 為1，波特率為focs/32。模式1 和模式3 的波特率是可變的，取決于定時器1 或2（52 芯片）的溢出速率。那么我們怎么去計算這兩個模 　　式的波特率設置時相關

50、的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計算。 　　波特率＝（2SMOD÷32）×定時器1 溢出速率 　　上式中如設置了PCON 寄存器中的SMOD 位為1 時就可以把波特率提升2 倍。通常會使用定時器1 工作在定時器工作模式2 下，這時定時值中的TL1 做為計數，TH1 做為自動重裝值 ，這個定時模式下，定時器溢出后，TH1 的值會自動裝載到TL1，再次開始計數，這樣可以不用軟件去干預，使得定時更準確。在這個定時模式2 下定時器1 溢出速率的計算公式如下： 　　溢出速率＝（計數速率）/(256－TH1) 　　上式中的“計數速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關，在51 芯片中定時器啟動后會在每一個機器

51、周期使定時寄存器TH 的值增加一，一個機器周期等于十二個振蕩周期，所以可以得知51 芯片的計數速率為晶體振蕩器頻率的1/12，一個12M 的晶振用在51 芯片上，那么51 的計數速率就為1M。通常用11.0592M 晶體是為了得到標準的無誤差的波特率，那么為何呢？計算一下就知道了。如我們要得到9600 的波特率，晶振為11.0592M 和12M，定時器1 為模式2，SMOD 設為1，分別看看那所要求的TH1 為何值。代入公式： 　　11.0592M 　　9600＝(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1)) 　　TH1＝250 　　12M 　　9600＝(2÷32)×((1

52、2M/12)/(256-TH1)) 　　TH1≈249.49 　　上面的計算可以看出使用12M 晶體的時候計算出來的TH1 不為整數，而TH1 的值只能取整數，這樣它就會有一定的誤差存在不能產生精確的9600 波特率。當然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶體振蕩器也會因晶體本身所存在的誤差使波特率產生誤差，但晶體本身的誤差對波特率的影響是十分之小的，可以忽略不計。 第4章 車輛出入庫管理系統(tǒng)相關電路設計 4.1傳感器的設計 超聲波物體探測電路設計 超聲波是指頻率高于20k

53、hz的機械波[1]。為了以超聲波作為檢測手段，必須產生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應[1]的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。 超聲波傳感器是應用傳感器頭部的壓振陶瓷的振動，產生高頻(人耳聽不見)聲波來停止感應的，假如這聲波碰到了某個物體反射回來，傳感器就能接納到回波。傳感器依據聲波波長和發(fā)射及接納回波的時間差就能肯定傳感器探頭與物

54、體之間的間隔。典型應用，一個傳感器能夠經過按鈕的設定來具有近間隔和遠間隔兩種設定，無論物體在那一種界線里，傳感器都能夠檢測到。例如：超聲波傳感器能夠裝置在一個裝液體的池子上，或者是一個裝小球的箱子上，向這個容器發(fā)出聲波，經過接納到返回波的時間長短就能肯定這個容器是滿的、空的或者是局部滿的。 超聲波傳感器還能夠是對射式的，即獨立的發(fā)射器和接納器。當檢測遲緩挪動的物體，或者需求快速響應或者在濕潤環(huán)境中應用時，這種對射式或者叫分體式的超聲波傳感器十分適用。在檢測透明或有色物體、液體，檢測潤滑、粗糙、有光澤、半透明等資料的物體外表，和檢測不規(guī)則物體時，超聲波傳感器都是首選。

55、 超聲波傳感器電路設計圖 4.2顯示電路設計 4.3三相步進電動機 步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動電路等組成

56、控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。目前,生產步進電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。 電路圖如下圖所示： 4.4報警電路設計 4.5驅動電路

57、 第5章 車輛出入庫安全管理設計 “交納了停車費之后，價值十多萬的轎車不翼而飛，車輛出入庫該不該賠償？”這是近幾年很多新聞媒體報道的焦點之一。 隨著私人轎車的普及，在車輛出入庫里發(fā)生的犯罪案件逐漸增多。由于駕駛者的經濟水平相對較高，不僅駕駛的車輛不便宜，而且還經常攜帶一些貴重的物品，這類群體對于不法份子有著非常大的誘惑力；另外，車輛出入庫是駕駛者經常去的地方之一，通常車輛出入庫內空間大、光線

58、不好，人員稀少，安全死角多，很容易被不法分子選作作案地點。 從目前已經發(fā)生的案例來看，財產安全和人身安全是車輛出入庫目前面臨的兩個最重要的問題。財產安全問題通常包括車輛被撞、刮擦，車輛被盜，以及車上重要物品被盜，除此之外，還有極易發(fā)生的消防和水浸事故。 5.1 車輛出入庫監(jiān)控管理 在車輛出入庫出現的盜竊事件，最容易的地方也就是車輛出入庫中的死角，這些死角往往是監(jiān)控器所不能顧及的地方，以往車輛及車上重要物品的丟失往往就是在這些死角。為此，本文在這里引用入了WV-CF224彩色半球攝像機，該攝像機具有2倍可變焦距鏡頭的高性能彩色半球攝像機，可完善地應用于各種領域 結構緊湊直徑為1

59、35毫米的彩色半球攝像機適于室內應用 水平分辨率為480線 具有先進的數字調節(jié)背光補償（BLC）功能 具有與松下電器系統(tǒng)產品配合使用的垂直驅動（VD2）同步功能 內同步/電源同步/VD2同步（電源同步：僅在24V AC電源下） 信噪比為50dB 內置光圈水平（銳利/柔和）校正 內置2倍變焦鏡頭（2.8~6.0mm） 3－D鉸鏈（旋轉，傾斜和方位角）支持攝像機旋轉和水平、垂直移動。您可以根據需要通過電腦自動選擇攝像機角度，沒有攝像機可以如此輕松地做到。 最低照度為2Lux 可安裝在現有的標準電子接線盒中 配有電視監(jiān)視器輸出接口，用于鏡頭角度設定的抽樣檢查 兼容24V AC/12V DC電源，可適

60、應各種領域的應用。該攝像機比起以前的攝像機有了質的突破，讓車輛出入庫不必花費大量的資金去夠買監(jiān)控大量監(jiān)控設備，而且還能夠達到無死角的程度。以此同時，在每個停車位前我們會設計響應的標語，讓車主提高防盜竊的意識。 5.2 車輛出入庫消防管理 在車輛出入庫中火災、爆炸等消防現象都是屢屢發(fā)生。所以，為了預防或者阻 止事發(fā)現場的災情擴散，我們必需做好預防措施。在此，我們在個停車位旁邊都放 置一個滅火器，在每一小塊停車區(qū)域內都預備消防水龍頭接相應的消防設備。 5.3 車輛出入庫通風、防水浸、照明的設施 車輛出入庫里通風、防水浸、照明也是車輛出入庫安全管理設計的一個重要方面。車輛出

61、入庫內往往是沒有工作人員巡邏的地帶，光線昏暗，不僅會讓駕駛者為停放車輛感到擔憂，同時也會為監(jiān)控設備帶來不好的影響，監(jiān)控效果極力下降。 到了夏季特別是南方，都是雨水季節(jié)。車輛出入庫的地下都必需設計好排水道，同時在每一小塊停車區(qū)都有兩個排水口。車輛出入庫對通風的要求也很高，一個車輛出入庫通風設計不僅有利于監(jiān)控設備的監(jiān)控，同時對車輛的保養(yǎng)有很大的好處。為此，在停車的每一小塊停車區(qū)我們都設計響應的通風扇，借以幫助車輛出入庫內空氣流通。 第6章 PLC軟硬件的設計 6.1 硬件設計 表5-1 I/O口分配表

62、 當給系統(tǒng)送電之后讀卡器的顯示屏會顯示當前剩余多少停車位(本設計為99臺) ，這一個控制過程是由七段譯碼器來實現。車位數量電路圖如圖5-3所示： 圖5-3 車位數量顯示器 6.2 PLC的組成 常見的PLC有整體式和模塊式兩類。不論哪種結構，其內部組成是相似的，硬件結構框圖如下： 圖5-4 PLC硬件結構框圖 1） 中央處理器 CPU是PLC的“大腦”，它控制所有其它部件的操作，一般由控制電路、運 算器、寄存器等組成，通過地址總線、數據總線和控制總線與存儲器、I/O接口 電路連接。 2）存儲器

63、存儲器是具有記憶功能的半導體電路。PLC的存儲器包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序是控制和完成PLC各種功能的程序。擁護程序是由使用者通過編程器輸入到PLC的讀寫存儲器中，允許修改，由用戶啟動運行。 3）輸入/輸出接口電路 輸入/輸出接口電路用來連接PLC主機與外部設備。為了提高抗干擾能力，一般的輸入/輸出接口均有光電隔離裝置，應用最廣泛的是由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電隔離器。 4）電源部件 電源部件用來將外部供電電源轉換成供PLC的CPU、存儲器、I/O接口等電子電路工作所需要的直流電源，使PLC能正常工作。 6.3 PLC的工作原理 PLC的基本概念 早期

64、的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC, PLC自1966年美國數據設備公司（DEC）研制出現，現行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優(yōu)良，功能強大。 PLC的基本結構 PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為

65、： 　　a、電源 　　PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去 　　b. 中央處理單元(CPU) 　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象區(qū)，

66、然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 　　為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 　　c、存儲器 　　存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 　　存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 　　d、輸入輸出接口電路 　　1、現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現場控制的接口界面的輸入通道。 　　2、現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現場輸出接口電路向現場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 　　e、功能模塊 如計數、定位等功能模塊 　　f、通信模塊 如以太網、RS485、Profibus-DP通訊模塊等 最初研制生產的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼