基于AT89C51單片機的智能停車場控制系統設計

摘要：本文所研究的智能停車場控制系統主要是由以單片機為核心的硬件及相應的軟件程序所組成的。對系統硬件軟件設計的基本要求：硬件要具有穩定性、抗干擾能力較強、動態響應較快；軟件模塊化、易于維護。要實現的基本功能如下：檢測刷卡信息、控制道閘升降、檢測車輛出入情況、停車位顯示、相關語音信息提示、具備工作狀態指示功能。最后，對控制系統進行了仿真檢驗，仿真結果表明本設計中的智能停車場控制系統能夠滿足設計要求，設計成本低，而且具有良好的實用性。

關鍵詞：單片機；智能控制；電路設計；程序設計

本文主要是針對智能停車場控制系統的硬件及軟件進行設計研究。對系統硬件軟件設計的基本要求：硬件要具有穩定性、抗干擾能力較強、動態響應較快；軟件模塊化、易于維護。該控制系統作為停車場管理系統的下位機能與上位機實現交互，有效地提高了停車場管理系統的工作效率、可靠性和控制能力。

1 控制系統總體方案設計

控制系統是整個智能停車場管理系統的核心組成部分，為了更好的貼近實際進行設計，使硬件系統的性能達到實際環境要求，使軟件流程符合實際運行流程。 基于單片機的智能停車場控制系統，在硬件設計上主要由以下幾大模塊：主控模塊、刷卡模塊、地感線圈模塊、道閘控制模塊、液晶顯示模塊、語音播報模塊、通信模塊等。其硬件系統框圖1所示。

主控模塊在智能停車場控制系統中起著樞紐作用，它把PC端發來的控制信號和控制系統本身的驅動信號準確的傳遞到其他模塊中，同時還接收各傳感器及相應模塊的信號，根據實際需要還可將信號上傳給PC端管理系統；地感線圈模塊和道閘控制模塊相互作用，實現有無車輛的檢測和道閘的升降功能；刷卡模塊和語音模塊相互作用，實現在接收到車輛即將入場時進行語音提示；顯示模塊的作用是顯示車場現有停車位信息，實時接收主控模塊的信息并及時刷新車位信息的變化。通信模塊實現各模塊間、主控模塊、PC端管理系統彼此間的通信。

根據已經確定的控制系統硬件設計方案對控制系統的硬件，其中主要是對主控模塊、顯示模塊、語音模塊、道閘模塊、地感線圈模塊、刷卡模塊、通信模塊、電源模塊等基礎硬件進行相關芯片的選型、工作特性及實際工作環境的分析、接口電路或驅動電路的設計、相應芯片管腳與主控芯片管腳連接方法的研究說明，并繪制整體的硬件系統電氣原理圖及PCB圖等。

2 控制系統軟件設計

本節設計了智能停車場控制系統的軟件部分，主要包括繪制各模塊的程序流程圖，并借助于流程圖分別編寫了主控模塊程序、語音模塊程序、顯示模塊程序、道閘和地感線圈程序、通信子程序。從而完成了對整個控制系統軟件部分的設計。然后對負責系統初始化的主控模塊進行了流程圖的繪制和程序的編寫，對整體的軟件系統編寫了主程序。

軟件部分的主要組成模塊如下：主控模塊、刷卡模塊、地感線圈模塊、道閘控制模塊、控制顯示模塊、語音播報模塊、通信模塊等。

軟件系統設計如圖2所示，其中檢測軟件模塊包括地感線圈模塊、刷卡模塊和道閘。地磁線圈模塊采用RS485通訊接口，主控制器通過間接地址尋址到傳感器后，通過操作傳感器內部控制寄存器進行數據的測量，并可從傳感器內部的6個數據寄存器中讀取測量的結果。在讀取到了傳感器采集的地磁數據后，數據中心通過相應的算法對地磁數據進行分析，并可將最終的結果通過主控模塊發送給其他設備。為了控制功耗，系統在沒有數據傳輸的時候，可通過相應引腳關閉其他傳輸模塊的電源，從而更有效的降低整個系統的功耗。

在確定好軟件系統的設計方案之后，接下來要做的便是為編寫各模塊子程序及主程序選擇合適的編程語言?，F階段隨著單片機芯片的不斷更新升級，以C語言為主流的單片機高級語言也逐漸的在軟件開發中得到廣泛的應用。在使用C語言的時候需要使用到C語言編譯器，以便把編寫好的C語言程序編譯為單片機能識別的機器碼，這樣單片機才能執行編寫好的程序實現開發者的設計意圖。

3 控制系統仿真檢驗

首先應將該仿真裝置的固有硬件控制模塊拆卸下來，并將軟件初始設置數據進行存儲備份。最后將本文所設計的控制系統硬件及相應的軟件在該仿真檢驗裝置的背面區域與特定的接口進行適當的連接配置之后，觀察PC端停車場管理系統的仿真演示畫面是否能正常出現，如果能出現正常的操作演示畫面即表示該實例實現相關功能，如果未出現正常畫面即表示該實例還有待修改完善，然后根據出現的相關提示信息再對硬件及軟件進行修改，下圖4是該仿真裝置的原理圖。

在將硬件軟件首次連接好后運行PC端仿真管理系統，并未出現正常的畫面，即表示硬件或軟件某一部分有問題，然后根據管理系統提示出的故障對所設計的硬件及軟件再進行數次修改完善，最后管理系統出現正常的演示畫面。

通過上述仿真檢驗裝置對設計實例的檢驗，本文所設計的控制系統硬件和軟件結合起來可以基本實現如下功能：檢測刷卡信息、控制道閘升降、檢測車輛出入情況、停車位顯示、相關語音信息提示、具備工作狀態指示等。

4總結

首先，針對現階段的停車問題進行了背景分析，提出了解決此類問題的有效措施。然后，根據確定下來的控制系統整體設計方案開始分步實施硬件設計及軟件部分相應模塊流程圖的繪制、軟件程序的編寫。最后，借助于停車場管理系統仿真裝置對控制系統進行了仿真檢驗，仿真結果表明本設計中的智能停車場控制系統能夠滿足設計要求。

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作者簡介：田曉偉（1981-），女，工程碩士，濰坊科技學院教師，主要從事電子信息與通信技術研究。

（作者單位：濰坊科技學院電氣自動化學院）