以微控制器為核心的停車場(chǎng)管理功能板設(shè)計(jì)

 

一、前言：

圖1：汽車進(jìn)入車場(chǎng)控制示意圖

 PHILIPS公司的P89C58基于80C51內(nèi)核采用PHILIPS高密度CMOS技術(shù)設(shè)計(jì)制造，具有8k字節(jié)非易失性Flash只讀程序存儲(chǔ)器EPROM、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和6個(gè)中斷源，4層優(yōu)先級(jí)中斷嵌套結(jié)構(gòu)，可用于多機(jī)通信的串行I/O口，I/O擴(kuò)展或全雙工UART。此外，P89C51采用低功耗靜態(tài)設(shè)計(jì),寬工作頻率(DC-33MHz)，寬工作電壓范圍(2.7-5.5V)，兩種軟件方式選擇電源空閑和掉電模式。本設(shè)計(jì)采用P89C58作為核心處理器，用于實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)現(xiàn)代化管理的智能電子板，其內(nèi)設(shè)置了一套智能并且完善的邏輯控制處理流程，在其周邊搭配一套讀卡器、兩個(gè)地感就和一個(gè)液晶顯示器就能方便而高效地實(shí)現(xiàn)一個(gè)大型停車場(chǎng)的系統(tǒng)管理。由此可見(jiàn)其硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，價(jià)格低廉；在軟件設(shè)計(jì)上我們力求做到通訊順暢、功能齊全、管理人性化。

二、概述：

在實(shí)際的環(huán)境中，我們?cè)谕＼噲?chǎng)入口的擋臂前設(shè)置地感A，當(dāng)有車輛要進(jìn)場(chǎng)時(shí)，必須經(jīng)過(guò)設(shè)置在停車場(chǎng)的臂桿前處的地感A，車輛在地感A處干預(yù)地感，地感受干預(yù)產(chǎn)生信號(hào),此時(shí)基于單片機(jī)P89c58為核心的智能功能板能迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)其產(chǎn)生的信號(hào)的采集，在采集到地感A的信號(hào)時(shí)，即了解到當(dāng)前有車輛要求進(jìn)入停車場(chǎng)，如圖1，隨即向320 X 240的液晶顯示屏發(fā)指令驅(qū)動(dòng)顯示“請(qǐng)讀卡”信息以提示用戶，同時(shí)為用戶打開(kāi)非接觸式感應(yīng)讀卡器允許用戶進(jìn)行讀卡操作。用戶進(jìn)行讀卡操作時(shí)，功能板同樣能迅速地采集非接觸式讀卡器向其發(fā)送過(guò)來(lái)的卡號(hào)信息，并將該信息轉(zhuǎn)發(fā)至上位pc機(jī)處理,pc機(jī)對(duì)卡號(hào)進(jìn)行是否有效判斷，將結(jié)果返還功能板，功能板能對(duì)pc機(jī)返還的信息進(jìn)行判斷，當(dāng)收到卡號(hào)無(wú)效信息內(nèi)容時(shí)，發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏顯示“此卡無(wú)效或繳費(fèi)過(guò)期，不允許進(jìn)入”提示用戶。否則，當(dāng)功能板接收到卡號(hào)有效信息時(shí)即發(fā)指令控制執(zhí)行起臂動(dòng)作，允許當(dāng)前車輛行進(jìn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)的液晶顯示屏提示“允許進(jìn)入，請(qǐng)進(jìn)”。為了完成關(guān)臂動(dòng)作，功能板將采集設(shè)置在臂桿之后的地感B的信號(hào)，以判斷車輛是否成功駛進(jìn)停車場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)允許進(jìn)入的車輛經(jīng)過(guò)地感B時(shí)，地感B與地感A工作原理相同，產(chǎn)生信號(hào)并傳送到功能板，功能在采集到地感B送來(lái)的信號(hào)時(shí)候，即確認(rèn)車輛已經(jīng)成功進(jìn)入，功能板則發(fā)指令關(guān)閉讀卡器和啟動(dòng)關(guān)臂動(dòng)作。由此完成車輛進(jìn)場(chǎng)方面的管理。

在車場(chǎng)內(nèi)的車輛出場(chǎng)的管理方面，功能板使用同樣工作方式和原理,功能板從讀卡器采集卡號(hào)信息送至上位PC機(jī)，由PC機(jī)返還卡號(hào)是否有效結(jié)果，卡號(hào)無(wú)效，功能板驅(qū)動(dòng)液晶顯示器顯示“此卡無(wú)效或繳費(fèi)過(guò)期，出場(chǎng)未允許”提示用戶；當(dāng)卡號(hào)有效，功能板則控制起臂動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)液晶顯示器顯示“出站允許，一路順風(fēng)”。

三、信號(hào)方案：

圖2：通訊接口單元

   P89C58芯片與通信方式采用異步串行通信，信號(hào)方案主要是單片機(jī)與上位機(jī)之間的通信協(xié)議。該接口只需使用兩個(gè)光耦就能完成和上位機(jī)通信的任務(wù)如圖2，即節(jié)約成本又實(shí)現(xiàn)了隔離，如果在PC機(jī)的串行口上加接一個(gè)RS232至RS485的轉(zhuǎn)換器；在單片機(jī)的串行口各連接一個(gè)RS485，很容易構(gòu)成控制距離達(dá)1.2 km 的控制系統(tǒng)。

1.單片機(jī)->上位機(jī)數(shù)據(jù)（用戶信息）

字節(jié)	ASCII	16進(jìn)制數(shù)	解釋
第一	<STX>	02H	數(shù)據(jù)頭
第二	P~_ ` ~o	50H~5FH 60H~6FH	地址代碼：?jiǎn)纹瑱C(jī)地址碼，由單片機(jī)硬件決定 50H~5FH：入口地址代碼（共16個(gè)地址） 60H~6FH：出口地址代碼（共16個(gè)地址）
第三	H	48H	指令類型：?jiǎn)纹瑱C(jī)->上位機(jī)數(shù)據(jù)（用戶信息）
第四	0~9	3XH(X=1~10)	卡號(hào)字節(jié)1~10
第五		00H~99H	年，BCD碼表示，如：03H表示2003年
第六		01H~12H	月，BCD碼表示，如：03H表示3月
第七		01H~31H	日，BCD碼表示，如：15H表示15號(hào)
第八		00H~23H	時(shí)，BCD碼表示，如：16H表示下午16點(diǎn)
第九		00H~59H	分，BCD碼表示，如：04H表示4分
第十		00H~59H	秒，BCD碼表示，如：50H表示50秒
第十一		00H~FFH	校驗(yàn)碼低位字節(jié)；將前面所有代碼(包括STX>) 校驗(yàn)碼高位字節(jié)；相加，取最后兩個(gè)字節(jié)
第十二		00H~FFH
第十三	<ETX>	03H	數(shù)據(jù)尾

2.單片機(jī)與上位機(jī)數(shù)據(jù)通信（狀態(tài)信息）

字節(jié)	ASCII	16進(jìn)制數(shù)	解釋
第一	<STX>	02H	數(shù)據(jù)頭
第二	P~_ ` ~o	50H~5FH 60H~6FH	地址代碼：?jiǎn)纹瑱C(jī)地址碼，由單片機(jī)硬件決定 50H~5FH：入口地址代碼（共16個(gè)地址） 60H~6FH：出口地址代碼（共16個(gè)地址）
第三	I	49H	指令類型：?jiǎn)纹瑱C(jī)->上位機(jī)數(shù)據(jù)（狀態(tài)信息）
第四	H~W I P Q R S T U	48H~57H	故障代碼：48H表示沒(méi)有故障或接收數(shù)據(jù)正確                49H表示數(shù)據(jù)接收有誤，請(qǐng)求重發(fā)                50H表示起落桿不能開(kāi)起                51H表示起落桿不能降落                52H表示第一個(gè)地感可能損壞                53H表示第二個(gè)地感可能損壞                54H表示讀卡器可能損壞                55H表示卡機(jī)可能損壞
第五		00H~FFH	校驗(yàn)碼低位字節(jié)；將前面所有代碼(包括STX>) 校驗(yàn)碼高位字節(jié)；相加，取最后兩個(gè)字節(jié)
第六		00H~FFH
第七	<ETX>	03H	數(shù)據(jù)尾

根據(jù)上面的信號(hào)方案，車到地感A處，此處是入口，地址是52H(R)，單片機(jī)等待接收卡號(hào)。讀取卡號(hào)是30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H(0123456789)，卡號(hào)接收后，記錄當(dāng)前時(shí)間：2003年3月25日，下午13點(diǎn)12分30秒，單片機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)信息(H)：<STX>, R, H, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, <ETX>, <ETX>, %, <DC3>, <DC2>, 0, <ETX>,  ), <ETX>。十六進(jìn)制表示：（共22個(gè)字節(jié)）：

02H,52H,48H,30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,03H,03H,25H,13H,

12H,30H,03H,29H,03H上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，發(fā)送返回如下：

允許通過(guò)發(fā)送： 02H,52H,50H,03H,03H,25H,13H,12H,30H,01H,24H,03H

不允許通過(guò)發(fā)送： 02H,52H,51H,03H,03H,25H,13H,12H,30H,01H,25H,03H

要求單片機(jī)再次發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送：02H,52H,52H,03H,03H,25H,13H,12H,30H,01H,26H,03H

上位機(jī)設(shè)置單片機(jī)時(shí)間：假設(shè)當(dāng)前時(shí)間為2003/5/13，早上9點(diǎn)42分20秒，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)：02H,52H,54H,03H,05H,13H,09H,42H,20H,01H,2EH,03H。單片機(jī)數(shù)據(jù)接收正確，返回狀態(tài)：02H,52H,49H,48H,00H,E5H,03H ；單片機(jī)數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤，請(qǐng)求重發(fā)：02H,52H,49H,49H,00H,E6H,03H。

上位機(jī)查詢單片機(jī)狀態(tài)：假設(shè)當(dāng)前時(shí)間為2003/5/13 早上9點(diǎn)42分20秒，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)：02H,52H,53H,03H,05H,13H,09H,42H,20H,01H,2DH,03H；單片機(jī)返回狀態(tài)：02H,52H,49H,48H,00H,E5H,03H（48H表示無(wú)故障，其它依次類推）。上位機(jī)查詢單片機(jī)最后一次記錄的卡號(hào)和時(shí)間：假設(shè)當(dāng)前時(shí)間為：2003/5/13，早上9點(diǎn)42分20秒，單片機(jī)最后一次記錄處理卡號(hào)的時(shí)間是：2003/5/12，下午16點(diǎn)30分59秒，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)：02H,52H,52H,03H,05H,13H,09H,42H,20H,01H,2CH,03H；單片機(jī)返回：02H,52H,48H,30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,03H,05H,13H,09H,

42H,20H,03H,2FH,03H。

四、結(jié)語(yǔ)

    目前使用的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)硬件復(fù)雜、體積較大，而且價(jià)格昂貴，出現(xiàn)故障時(shí)很難檢查和維護(hù)?；赑89c58核心的停車場(chǎng)管理功能板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)是在硬件和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中充分開(kāi)發(fā)了P89c58的功能，達(dá)到了最高的性價(jià)比；在軟件設(shè)計(jì)方面考慮較周到, 使通訊順暢、功能齊全、管理人性化，并且性能穩(wěn)定、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。實(shí)際試驗(yàn)后效果很好。