车辆出入库管理系统设计 计算机专业毕业设计 毕业论

车辆出入库管理系统设计摘要：随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。本设计是基于PLC的车辆出入库管理系统，采用两位LED来显示车库内车辆的实际数量。使用两个超声波传感器来监控车辆的进出并完成计数工作，车辆进入时经过两个传感器使显示数字加一，车辆外出时经过两个传感器使显示数字减一，但当车辆只经过一个传感器时不计数。为了防止意外计数错误，本系统采用反复程序校验，来提高系统的可靠性。首先，注意控制两个传感器之间的距离，用程序验证进出车库的是否是车辆，当人通过传感器时不计数；其次，采用逻辑互锁方式，启动加计数则要锁定减计数，产生加计数脉冲时则要锁定减计数脉冲，如此以保证可靠性；最后，及时的进行复位处理，以免车辆在传感器附近作往返运动时错误计数。随着汽车特别是私有汽车的普及使用，公共场所和社区汽车流转数量激增，这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求，引进先进的控制技术和管理方式，实现对大型停车场系统的集中化和智能化的安全性管理控制已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及PLC技术和传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革，采用先进的、科学的、合理的设计方法，建立一套基于PLC的车辆出入库管理系统最大限度地提高了停车场的使用率，实现车辆出入库控制、数量统计、信息查询过程的自动化，就显得十分必要。关键词： 智能化 高效性 可靠性 PLC Vehicles out of storage management systemAbstracts:With productivity and the continuous development of science and technology, peoples daily lives and production activities of a large number of the use of 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 peoples lives.Early automatic control system relies on the relay - Contactor to achieve, and its features are: 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 the 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 sensor 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 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; 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, 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 shortcomings 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 lot, 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目录引言1第1章 绪论21.1 课题研究背景21.2 本文的主要研究内容3第2章 车辆出入库管理系统总体方案设计42.1车辆出入库管理系统的总体设计方案42.2 功能需求分析42.3.入库工作流程5第3章各芯片介绍73.1 555芯片基础及引脚介绍73.2 LM393芯片介绍83.3 LM2907 芯片介绍93.4 AT89C51介绍9第4章 车辆出入库管理系统相关电路设计154.1传感器的设计154.2显示电路设计174.3三相步进电动机174.4报警电路设计184.5驱动电路19第5章 车辆出入库安全管理设计205.1 车辆出入库监控管理205.3 车辆出入库通风、防水浸、照明的设施21第6章 PLC软硬件的设计226.1 硬件设计226.2 PLC的组成246.3 PLC的工作原理256.4 PLC型号的选择276.5 软件设计29结论35致谢36参考文献37引言 随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。 1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS(Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System)，这将使PLC的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。我国汽车工业的飞速发展和人民生活水平的不断提高，使得个人购买汽车日益增多。居住小区内汽车数量的增加，以及外来车辆的进出，小区内车辆出入管理问题也日益突显。智能小区是一个复杂的系统工程，车辆的智能化出入管理是智能小区的最基本也是最重要的组成部分。车辆出入管理系统根据车辆在出入时是否需要停顿，可分为停车查验和不停车通过两大类。采用磁卡、智能卡的车辆管理系统属于前者，而采用射频无线卡或红外无线卡的车辆管理系统则属于后者。 随着汽车特别是私有汽车的普及使用，公共场所和社区汽车流转数量激增，这对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求，引进先进的控制技术和管理方式，实现对大型停车场系统的集中化和智能化的安全性管理控制已经成为大规模停车服务管理的必然趋势。针对现有的停车系统管理中存在的缺陷及PLC技术和传感器技术的迅猛发展所带来的新控制方式和管理方式的变革，采用先进的、科学的、合理的设计方法，建立一套基于PLC的车辆出入库管理系统最大限度地提高了停车场的使用率，实现车辆出入库控制、数量统计、信息查询过程的自动化，就显得十分必要。第1章 绪论1.1 课题研究背景近20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大。由于私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，因此车辆停放依旧是市民最为关注的问题。也许还有不少人对上世纪八、九十年代的“挤车难”记忆犹新，但现在“停车难”的问题更让不少人头疼。车辆停放设施的落后确实是长期困绕市民日常生活的一个老大难问题。近年来各地政府部门投入了大量人力、物力用以改善城市停车设施，随着基础设施和重大工程的建设，以及车辆的淘汰、更新和扩容，一定程度上提高了许多车辆出入库的智能管理和安全化，并缓解了交通问题。但是，简单的基础设施建设和停车管理技术已经不能满足社会日益增长的车辆对停车服务的需求。为了使交通更加便捷畅通，智能交通系统（ITS）的理念越来越受到人们的关注，该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于车辆出入库智能管理体系中，建立一种在区域性内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系。在车辆出入库智能管理领域，相应的也出现了PLC车辆出入库智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接安全、迅速地到达目的地。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。为此，本文对车辆出入库智能控制管理上引入了PLC技术，对车辆出入库进行了一个关于PLC为主的系统设计。近几年来我国不少城市也提出了实现数字化、智能化城市停车管理的设想；客观地说，目前我国的车辆停放管理还是面临着不少有待解决的问题。停车位的详细数据采集、车辆收费系统的管理、车辆出入库安全布局等都有待通过提高信息化程度加以提高。因此，使用准确而高效的智能车辆管理系统，为管理部门和政府决策机构提供快捷的监督管理工具和详实完整的信息，将是车辆出入库发展的关键。智能交通系统ITS(Intelligent Transportation system)是目前世界交通运输领域研究的前沿课题，其核心是针对我国目前日益严重的停车需求、资源过度开发和环境保护的压力，采用信息技术、数字通信传输技术、计算机技术、电子控制技术及系统集成等高新技术对传统车辆出入库系统进行深入的改造，以提高整个车辆出入库系统资源的使用效率、改善和提高车辆的安全性。智能车辆出入库是智能交通系统ITS的重要组成部分。它采用先进技术和高度自动化的机电设备、PLC技术、数据处理设备并结合用户在车辆出入库收费管理方面的需求，以及车辆出入库管理方面的经验而开发的系统。系统能提供一种高效率的管理方式，为用户提供更方便、更有效的服务。车辆出入库智能管理系统采用图形人机界面操作方式，具有操作简单、使用方便、功能先进等优点，车场使用者可以在最短的时间进入或离开车辆出入库，从而提高车辆出入库的管理水平，取得更高的经济效益和良好的社会效益。近几年，随着停车需求的不断增长，车辆出入库的规模也越来越趋于大型化。因此车辆出入库管理系统也向大型化、复杂化和高科技化方向发展。自动化的车辆出入库已经成为智能交通和智能建筑的重要组成部分。随着经济的发展和停车需求的增长，车辆出入库管理系统的下一个技术发展方向将是智能化、网络化、集成化、人性化。提高车辆出入库的运行效率、加强安全性以及与智能交通系统的信息互动，把相关科学技术发展领域的最新成果合理有效的应用到智能车辆出入库的完善和发展中是当前车辆出入库研究领域的首要任务。1.2 本文的主要研究内容(1)对目前车辆出入库管理系统中普遍存在的安全性问题，如车辆出入库死角、火灾、水浸和通风等问题进行了研究从而提高了车辆出入库的安全性。(2)利用智能停车管理系统的PLC设计，完成了车辆入库时收费系统与主电脑系统的控制，允许车辆入库时监摄系统、定位感测器与门栏之间控制。1.3 拟定设计流程(1)问题的提出及确定研究目标。对传统车辆出入库系统管理的不足进行分析，确定研究的主要目标。提出技术先进、可靠性好、运行效率高的新型车辆出入库建设方案。(2)文献整理阅读。回顾国内外车辆出入库管理系统的相关文献，针对传统车辆出入库所存在的问题。主要对收费系统技术、PLC技术的应用等相关资料进行收集和阅读，作为系统设计的理论基础和参考。第2章 车辆出入库管理系统总体方案设计2.1车辆出入库管理系统的总体设计方案2.2 功能需求分析在智能交通系统中，对智能车辆出入库的要求是既作为整个交通系统中的一个子系统，又作为一个相对独立的系统。前者指的是作为整个智能交通系统的一部分，要求它能与智能交通系统进行信息互动，即车辆出入库不但能实时提供停车位的状态信息，为整个交通系统的疏导和指挥提供参考，又能接收来自交通指挥中心的指令信息，接受统一调整安排；后者指的是它能独立运行，具备诸如计费收费、控制车辆出入、满足用户停车需求等车辆出入库的基本功能。要建立智能车辆出入库的体系结构，首先应确定系统的用户服务要求，也就是明确车辆出入库管理系统所应具备的功能。对于车辆出入库的功能需求分析本文从以下三个方面进行考虑：交通管理部门、车辆出入库管理者和用户。交通管理部门对车辆出入库的功能需求是满足停车需要、调节交通，能够让需要停车的车辆进入车辆出入库停车，避免车辆在道路上滞留，以此来缓解交通压力，使整个交通有序运行。车辆出入库管理者对车辆出入库的功能需求是保证车辆安全、计费收费、方便用户停车等，这样车辆出入库应该具有车辆出入控制、停车时长统计、费用计算、车辆识别的功能。从用户这一方面来说，车辆安全是第一位的，对于费用收取的透明度和停车、取车的方便快捷也是一个重要考虑因素。因此，综合以上三方面对车辆出入库管理的功能需求，把智能车辆出入库中的停车服务功能和交通导行服务功能归纳起来，智能车辆出入库应至少具备以下几个功能： (1)计费、收费功能；(2)智能出入系统功能；(3)安全监控功能；(4)车辆出入库状态信息收集、处理功能。2.3.入库工作流程第3章各芯片介绍3.1 555芯片基础及引脚介绍555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.555属于cmos工艺制造. 555引脚图介绍如下:1 地 GND 2 触发 3 输出 4 复位 5 控制电压 6 门限(阈值） 7 放电 8 电源 Vcc3.2 LM393芯片介绍LM393是高增益,宽频带器件，象大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.010mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入IC(集成电路板integrated circuit，缩写：IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。 比较器的所有没有用的引脚必须接地。 LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V无关。 通常电源不需要加旁路电容。 差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件，保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V。 LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的 NPN输出晶体管，可以用多集电极输出提供主要功能输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的值所限制.当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的SAT限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许 输出箝位在零电平。3.3 LM2907 芯片介绍LM393 为双电压比较器，LM393 系列由两个偏移电压指标低达 2.0 的独立精密电压比较器构成。该产品采用单电源操作设计，且适用电压范围广。该产品也可采用分离式电源，低电耗不受电源电压值影响。本品还有一个特点是，即使是在单电源操作时，其输入共模电压范围也包括接地。LM393 系列可直接与 TTL 及 CMOS 逻辑电路接口。无论时正电源还是负电源操作，当低电耗比标准比较器的优势明显时，LM393 系列便与 MOS 逻辑电路直接接口。各引脚功能：8 脚电源，4 脚电源，1 脚比较器 A 输出，2脚比较器 A 反相输入，3 脚比较器 A 同向输入，5 脚比较器 B 同向输入，6 脚比较器 B 反相输入，7 脚比较器B输出。3.4 AT89C51介绍AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 1288位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路管脚说明VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片可擦度整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 串口通讯 单片机的结构和特殊寄存器，这是你编写软件的关键。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它们是SCON，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含义呢？ SBUF 数据缓冲寄存器这是一个可以直接寻址的串行口专用寄存器。有朋友这样问起过“为何在串行口收发中，都只是使用到同一个寄存器SBUF？而不是收发各用一个寄存器。”实际上SBUF 包含了两个独立的寄存器，一个是发送寄存，另一个是接收寄存器，但它们都共同使用同一个寻址地址99H。CPU 在读SBUF 时会指到接收寄存器，在写时会指到发送寄存器，而且接收寄存器是双缓冲寄存器，这样可以避免接收中断没有及时的被响应，数据没有被取走，下一帧数据已到来，而造成的数据重叠问题。发送器则不需要用到双缓冲，一般情况下我们在写发送程序时也不必用到发送中断去外理发送数据。操作SBUF寄存器的方法则很简单，只要把这个99H 地址用关键字sfr定义为一个变量就可以对其进行读写操作了，如sfr SBUF = 0x99;当然你也可以用其它的名称。通常在标准的reg51.h 或at89x51.h 等头文件中已对其做了定义，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设备中为了监视或控制接口状态，都会引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的寻址地址是98H，是一个可以位寻址的寄存器，作用就是监视和控制51 芯片串行口的工作状态。51 芯片的串口可以工作在几个不同的工作模式下，其工作模式的设置就是使用SCON 寄存器。它的各个位的具体定义如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、SM1 为串行口工作模式设置位，这样两位可以对应进行四种模式的设置。串行口工作模式设置。 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 可变 1 0 2 9位UART fosc/32 或fosc/64 1 1 3 9位UART 可变 在这里只说明最常用的模式1，其它的模式也就一一略过，有兴趣的朋友可以找相关的硬件资料查看。表中的fosc 代表振荡器的频率，也就是晶振的频率。UART 为(Universal Asynchronous Receiver）的英文缩写。 SM2 在模式2、模式3 中为多处理机通信使能位。在模式0 中要求该位为0。 REM 为允许接收位，REM 置1 时串口允许接收，置0 时禁止接收。REM 是由软件置位或清零。如果在一个电路中接收和发送引脚P3.0,P3.1 都和上位机相连，在软件上有串口中断处理程序，当要求在处理某个子程序时不允许串口被上位机来的控制字符产生中断，那么可以在这个子程序的开始处加入REM=0 来禁止接收，在子程序结束处加入REM=1 再次打开串口接收。大家也可以用上面的实际源码加入REM=0 来进行实验。 TB8 发送数据位8，在模式2 和3 是要发送的第9 位。该位可以用软件根据需要置位或清除，通常这位在通信协议中做奇偶位，在多处理机通信中这一位则用于表示是地址帧还是数据帧。 RB8 接收数据位8，在模式2 和3 是已接收数据的第9 位。该位可能是奇偶位，地址/数据标识位。在模式0 中，RB8 为保留位没有被使用。在模式1 中，当SM2=0，RB8 是已接收数据的停止位。 TI 发送中断标识位。在模式0，发送完第8 位数据时，由硬件置位。其它模式中则是在发送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申请中断，CPU 响应中断后，发送下一帧数据。在任何模式下，TI 都必须由软件来清除，也就是说在数据写入到SBUF 后，硬件发送数据，中断响应（如中断打开），这时TI=1，表明发送已完成，TI 不会由硬件清除，所以这时必须用软件对其清零。 RI 接收中断标识位。在模式0，接收第8 位结束时，由硬件置位。其它模式中则是在接收停止位的半中间，由硬件置位。RI=1，申请中断，要求CPU 取走数据。但在模式1 中，SM2=1时，当未收到有效的停止位，则不会对RI 置位。同样RI 也必须要靠软件清除。常用的串口模式1 是传输10 个位的，1 位起始位为0,8 位数据位，低位在先，1 位停止位为1。它的波特率是可变的，其速率是取决于定时器1 或定时器2 的定时值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有两个定时器，定时器0 和定时器1，而定时器2是89C52 系列芯片才有的。 波特率在使用串口做通讯时，一个很重要的参数就是波特率，只有上下位机的波特率一样时才可以进行正常通讯。波特率是指串行端口每秒内可以传输的波特位数。有一些初学的朋友认为波特率是指每秒传输的字节数，如标准9600 会被误认为每秒种可以传送9600个字节，而实际上它是指每秒可以传送9600 个二进位，而一个字节要8 个二进位，如用串口模式1 来传输那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用10 个二进位，9600 波特率用模式1 传输时，每秒传输的字节数是960010960 字节。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，为fosc/12，以一个12M 的晶振来计算，那么它的波特率可以达到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具体用那一种就取决于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 为0，波特率为focs/64,SMOD 为1，波特率为focs/32。模式1 和模式3 的波特率是可变的，取决于定时器1 或2（52 芯片）的溢出速率。那么我们怎么去计算这两个模 式的波特率设置时相关的寄存器的值呢？可以用以下的公式去计算。 波特率（2SMOD32）定时器1 溢出速率 上式中如设置了PCON 寄存器中的SMOD 位为1 时就可以把波特率提升2 倍。通常会使用定时器1 工作在定时器工作模式2 下，这时定时值中的TL1 做为计数，TH1 做为自动重装值 ，这个定时模式下，定时器溢出后，TH1 的值会自动装载到TL1，再次开始计数，这样可以不用软件去干预，使得定时更准确。在这个定时模式2 下定时器1 溢出速率的计算公式如下： 溢出速率（计数速率）/(256TH1) 上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关，在51 芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器TH 的值增加一，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以可以得知51 芯片的计数速率为晶体振荡器频率的1/12，一个12M 的晶振用在51 芯片上，那么51 的计数速率就为1M。通常用11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率，那么为何呢？计算一下就知道了。如我们要得到9600 的波特率，晶振为11.0592M 和12M，定时器1 为模式2，SMOD 设为1，分别看看那所要求的TH1 为何值。代入公式： 11.0592M 9600(232)(11.0592M/12)/(256-TH1) TH1250 12M 9600(232)(12M/12)/(256-TH1) TH1249.49 上面的计算可以看出使用12M 晶体的时候计算出来的TH1 不为整数，而TH1 的值只能取整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的9600 波特率。当然一定的误差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特率产生误差，但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的，可以忽略不计。第4章 车辆出入库管理系统相关电路设计4.1传感器的设计超声波物体探测电路设计超声波是指频率高于20khz的机械波1。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应1的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。 超声波传感器是应用传感器头部的压振陶瓷的振动，产生高频(人耳听不见)声波来停止感应的，假如这声波碰到了某个物体反射回来，传感器就能接纳到回波。传感器依据声波波长和发射及接纳回波的时间差就能肯定传感器探头与物体之间的间隔。典型应用，一个传感器能够经过按钮的设定来具有近间隔和远间隔两种设定，无论物体在那一种界线里，传感器都能够检测到。例如：超声波传感器能够装置在一个装液体的池子上，或者是一个装小球的箱子上，向这个容器发出声波，经过接纳到返回波的时间长短就能肯定这个容器是满的、空的或者是局部满的。 超声波传感器还能够是对射式的，即独立的发射器和接纳器。当检测迟缓挪动的物体，或者需求快速响应或者在湿润环境中应用时，这种对射式或者叫分体式的超声波传感器十分适用。在检测透明或有色物体、液体，检测润滑、粗糙、有光泽、半透明等资料的物体外表，和检测不规则物体时，超声波传感器都是首选。超声波传感器电路设计图4.2显示电路设计4.3三相步进电动机 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。电路图如下图所示：4.4报警电路设计4.5驱动电路第5章 车辆出入库安全管理设计“交纳了停车费之后，价值十多万的轿车不翼而飞，车辆出入库该不该赔偿？”这是近几年很多新闻媒体报道的焦点之一。随着私人轿车的普及，在车辆出入库里发生的犯罪案件逐渐增多。由于驾驶者的经济水平相对较高，不仅驾驶的车辆不便宜，而且还经常携带一些贵重的物品，这类群体对于不法份子有着非常大的诱惑力；另外，车辆出入库是驾驶者经常去的地方之一，通常车辆出入库内空间大、光线不好，人员稀少，安全死角多，很容易被不法分子选作作案地点。从目前已经发生的案例来看，财产安全和人身安全是车辆出入库目前面临的两个最重要的问题。财产安全问题通常包括车辆被撞、刮擦，车辆被盗，以及车上重要物品被盗，除此之外，还有极易发生的消防和水浸事故。5.1 车辆出入库监控管理 在车辆出入库出现的盗窃事件，最容易的地方也就是车辆出入库中的死角，这些死角往往是监控器所不能顾及的地方，以往车辆及车上重要物品的丢失往往就是在这些死角。为此，本文在这里引用入了WV-CF224彩色半球摄像机，该摄像机具有2倍可变焦距镜头的高性能彩色半球摄像机，可完善地应用于各种领域 结构紧凑直径为135毫米的彩色半球摄像机适于室内应用 水平分辨率为480线 具有先进的数字调节背光补偿（BLC）功能 具有与松下电器系统产品配合使用的垂直驱动（VD2）同步功能 内同步/电源同步/VD2同步（电源同步：仅在24V AC电源下） 信噪比为50dB 内置光圈水平（锐利/柔和）校正 内置2倍变焦镜头（2.86.0mm） 3D铰链（旋转，倾斜和方位角）支持摄像机旋转和水平、垂直移动。您可以根据需要通过电脑自动选择摄像机角度，没有摄像机可以如此轻松地做到。 最低照度为2Lux 可安装在现有的标准电子接线盒中 配有电视监视器输出接口，用于镜头角度设定的抽样检查 兼容24V AC/12V DC电源，可适应各种领域的应用。该摄像机比起以前的摄像机有了质的突破，让车辆出入库不必花费大量的资金去够买监控大量监控设备，而且还能够达到无死角的程度。以此同时，在每个停车位前我们会设计响应的标语，让车主提高防盗窃的意识。5.2 车辆出入库消防管理在车辆出入库中火灾、爆炸等消防现象都是屡屡发生。所以，为了预防或者阻止事发现场的灾情扩散，我们必需做好预防措施。在此，我们在个停车位旁边都放置一个灭火器，在每一小块停车区域内都预备消防水龙头接相应的消防设备。5.3 车辆出入库通风、防水浸、照明的设施车辆出入库里通风、防水浸、照明也是车辆出入库安全管理设计的一个重要方面。车辆出入库内往往是没有工作人员巡逻的地带，光线昏暗，不仅会让驾驶者为停放车辆感到担忧，同时也会为监控设备带来不好的影响，监控效果极力下降。到了夏季特别是南方，都是雨水季节。车辆出入库的地下都必需设计好排水道，同时在每一小块停车区都有两个排水口。车辆出入库对通风的要求也很高，一个车辆出入库通风设计不仅有利于监控设备的监控，同时对车辆的保养有很大的好处。为此，在停车的每一小块停车区我们都设计响应的通风扇，借以帮助车辆出入库内空气流通。第6章 PLC软硬件的设计6.1 硬件设计表5-1 I/O口分配表当给系统送电之后读卡器的显示屏会显示当前剩余多少停车位(本设计为99台) ，这一个控制过程是由七段译码器来实现。车位数量电路图如图5-3所示：图5-3 车位数量显示器6.2 PLC的组成常见的PLC有整体式和模块式两类。不论哪种结构，其内部组成是相似的，硬件结构框图如下：图5-4 PLC硬件结构框图1） 中央处理器CPU是PLC的“大脑”，它控制所有其它部件的操作，一般由控制电路、运算器、寄存器等组成，通过地址总线、数据总线和控制总线与存储器、I/O接口电路连接。2）存储器存储器是具有记忆功能的半导体电路。PLC的存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序是控制和完成PLC各种功能的程序。拥护程序是由使用者通过编程器输入到PLC的读写存储器中，允许修改，由用户启动运行。3）输入/输出接口电路输入/输出接口电路用来连接PLC主机与外部设备。为了提高抗干扰能力，一般的输入/输出接口均有光电隔离装置，应用最广泛的是由发光二极管和光电三极管组成的光电隔离器。4）电源部件电源部件用来将外部供电电源转换成供PLC的CPU、存储器、I/O接口等电子电路工作所需要的直流电源，使PLC能正常工作。6.3 PLC的工作原理PLC的基本概念早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC, PLC自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： a、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 b. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路 1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块 f、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的： 继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点(包括其常开或常闭触点)在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式-扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC的工作方式和通用微机不完全一样，因此用PLC设计自动控制系统与微机的控制系统的开发过程也不完全一样。需根据PLC的特点，以程序形式来体现其控制功能。6.4 PLC型号的选择本课题采用的是C200H型欧姆龙型可编程控制器系列的C200H-OA223PLC控制器。C型机主要由基本单元、扩展单元和编程器三个部分组成。它采用整形式结构，同时配有I/O扩展、模拟量处理等模块，具有结构合理，功能强等特点。C200H不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。在此设计中应用的I/O端子数分别