【正文】 的內(nèi)部資源，性能全面而且適應(yīng)性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需要。 第二章：方案的比較和論證 自動(dòng)化立體車庫系統(tǒng)是一種功能多，利用率高的車庫系統(tǒng)。小區(qū)的住戶憑 IC 卡實(shí)現(xiàn)車輛的入庫和出庫，把信息輸入到單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理后通過三相異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)車位對(duì)位存取。 立體車庫本身的發(fā)展已經(jīng)有幾十年的歷史了，產(chǎn)品分類也有許多種，如簡(jiǎn)單的有采用液壓和機(jī)械機(jī)構(gòu)的兩層或多層停車架式的，復(fù)雜些的有水平橫移式和 垂直循環(huán)式，還有電梯式的等等，這些都屬于立體車庫家族的成員，但都沒有引起人們太多的注意，直到自動(dòng)化立體車庫的出現(xiàn)，其以大容量、自動(dòng)化、占地小 、方便性等優(yōu)點(diǎn)極大地吸引了車庫建設(shè)者和普通老百姓的興趣。 在本次設(shè)計(jì)中，王惠中老師對(duì)我們的設(shè)計(jì)進(jìn)行了精心的指導(dǎo)和大力的幫助，使我們能順利的完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)，在此，我們致以衷心的感謝和敬意！ 此外，本次設(shè)計(jì)也自始至終得到了電信學(xué)院各方的大力支持，在此表示感謝！由于水平有限，時(shí)間倉促，設(shè)計(jì)中難免有這樣那樣的錯(cuò)誤，望請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。因此，我們選擇了“智能大廈 自動(dòng)化立體車庫系統(tǒng)”做為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。 電源簡(jiǎn)介 我們引用家用 220V 電源，經(jīng)變壓 、 整流 、 濾波 、 穩(wěn)壓后輸出兩個(gè) +5 伏直流 和一個(gè) +15 伏直流電源。電機(jī)部分是本部分的重點(diǎn)，它包括了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，選型，安裝及固態(tài)繼電器。接近開關(guān)安裝在車位上，它可以測(cè)到車位上是否有車，并在有車時(shí)向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)。其安全性能好，且操作距離可達(dá) 10CM。該部分選用了五片 8255 芯片作為對(duì)外圍設(shè)備的控制芯片，并且采用了兩片譯碼器，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各部件的地址分配。傳感器部分將檢測(cè)車輛存取過程中的每一個(gè)狀態(tài)，并在出現(xiàn)事故時(shí)及時(shí)報(bào)警。課題主要內(nèi)容可分為六個(gè)部分，分別是主小區(qū)自動(dòng)化立體車 庫 2 控電路部分、非接觸式 IC 卡部分，傳感器部分、傳動(dòng)部分、機(jī)械部分以及軟件部分。 本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了“多輸入 多輸出”的理念，可同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶，避免長時(shí)間等待。車庫 共有 30 個(gè)車位，分三層。每層 10 個(gè)車位。而且在設(shè)計(jì)中， 采用全自動(dòng)操作系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)車庫門的自動(dòng)開啟和關(guān)閉。主控電路部分核心是單片機(jī)，該部分完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和存儲(chǔ)、外圍設(shè)備的地址分配和車輛入庫出庫的算法控制，是整個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。 主控部分簡(jiǎn)介 主控部分主要由單片機(jī)及其相關(guān)電路組成。 非接觸式 IC 卡部分 非接觸式 IC 卡部分主要分兩塊，一塊分卡片，一塊為讀卡器。用戶可以不下車完成刷卡操作， 專用寄存器 FIFO可以存儲(chǔ)用戶信息并把信息發(fā)送到單片機(jī)中。 傳動(dòng)部分簡(jiǎn)介 本次設(shè)計(jì)的立體車庫系統(tǒng)中的載車箱要根據(jù)用戶車位的不同而上下移動(dòng)，需要有傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)。車庫基本設(shè)計(jì)部分主要是根據(jù)所查得的數(shù)據(jù)對(duì)車庫的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。兩個(gè) +5V 分別為數(shù)字電源和模擬電源， +15V 為固態(tài)繼電 器供電。 在設(shè)計(jì)的過程中，我們根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的具體要求設(shè)計(jì)了幾種可行方案，經(jīng)過比較論證后，我們從中選出了一個(gè)最合理的設(shè)計(jì)方案。 作者 2021 年 蘭州 目錄 第一部分：系統(tǒng)介紹 第一章：緒論 6 第二章：方案的比較及論證 7 第二部分：硬件部分 小區(qū)自動(dòng)化立體車 庫 5 第一章： 設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 9 第二章： I/O 接口 擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 20 第三章： 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 24 第四章 : 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與監(jiān)控 33 第三部分：非接觸式 IC 卡部分 第一章： 方案的比較及論證 46 第二章： 非接觸式 IC 卡 48 第四部分：傳感器部分 第一章：接近開關(guān) 64 第二章：超聲波測(cè)距裝置 77 第五部分： 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型 第一章 ：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 85 第二章： 電氣接線圖及其原理 89 第三章： 設(shè)備選型 93 第六部分：軟件部分 第一章：方案的比較及論證 105 第二章：流程圖 105 第三章：原程序 105 參考文獻(xiàn) 第一部分：系統(tǒng)介紹 第一章：緒 論 近年來，隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的急劇增長，國內(nèi)許多城市停車難的問題越來越突出，北京、上海、廣州等大城市情況尤為嚴(yán)重。自動(dòng)化停車系統(tǒng)作為一個(gè)系統(tǒng)工程產(chǎn)品，本身就是一個(gè)集中了自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、智能 卡、機(jī)械拖動(dòng)等多學(xué)科技術(shù)的高科技產(chǎn)品，另外還需配套消防、通風(fēng)、照明、供電、監(jiān)控、車位引導(dǎo)、收費(fèi)管理等子系統(tǒng)，所以整個(gè)系統(tǒng)屬于一個(gè)技術(shù)含量較高的復(fù)雜的系統(tǒng)工程。車位狀態(tài)通過接近開關(guān)輸入到單片 機(jī)中。它主要由機(jī)械系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)和信息系統(tǒng)組成。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同的控制系統(tǒng)，尤其在工業(yè)自動(dòng)化 控制 、 自動(dòng)檢測(cè) 、 智能儀器儀表 、 家電等各個(gè)方面。 3） 可靠性好，適應(yīng)溫度范圍寬。 5) 可以方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制系統(tǒng)。在價(jià)格上也占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，一個(gè) 80c51 只有十幾塊錢。關(guān)于設(shè)計(jì)的組成和工作原理，詳見此后各個(gè)章節(jié)。 一． 8051 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1. 基本特性 8位 CPU、片內(nèi)振蕩器 * 4k 字節(jié) ROM、 128 字節(jié) RAM * 21 個(gè)特殊功能寄存器 （ SFR） * 32 根并行 I/O線 * 可尋址的 64k字節(jié)外部數(shù)據(jù)、程序存 儲(chǔ) 空間 * 2 個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 * 中斷結(jié)構(gòu)：具有二個(gè)優(yōu)先級(jí)、五個(gè)中斷源 * 一個(gè)全雙口串行 I/O 口 * 位尋址（即可尋找某位的內(nèi)容）功能，適于按位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的位處理器。 （ 2） ～ P1口 8位雙向口線（在引腳的 1～ 8號(hào)端子）。 P1口只做 I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 ○3 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器處于外部計(jì)數(shù)狀態(tài) (T0,T1) ○4 執(zhí)行讀寫外部 RAM 的指令 (RD,WR) 在應(yīng)用中 ,如不設(shè)定 P3端口各位的第二功能 (WR,RD 信叼的產(chǎn)生不用設(shè)置 ),則 P3端口線自動(dòng)處于第一功能狀態(tài)，也就是靜態(tài) I/O 端口的工作狀態(tài)。 當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。 ○1 、內(nèi)部 ROM 讀取時(shí)， PSEN 不動(dòng)作； ○2 、外部 ROM 讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次； ○3 、外部 RAM 讀取時(shí)， 兩個(gè) PSEN 脈沖被跳過不會(huì)輸出； ○4 、外接 ROM 時(shí)，與 ROM 的 OE 腳相接。 ? 8751 燒寫內(nèi)部 EPROM 時(shí)，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。 小區(qū)自動(dòng)化立體車 庫 13 三． 8051 的存儲(chǔ)器配置 如下表〈 4〉 8051的存儲(chǔ)器特點(diǎn)及數(shù)據(jù)操作 容量 地 址 尋址方式 字節(jié)地址 位地址 程序存儲(chǔ)器 最大 64KB 0000H～ FFFFH 無 PC 間址 ,DPTR問址 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 最小 64KB 0000H～ FFFFH 無 P2Ri 間址， DPTR間址 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 128 字節(jié) 00H～ 7FH 00H～ 7FH 直接尋址， Ri間址，位尋址 特殊功能 寄存器 21 字節(jié) 80H ～ FFH( 不連續(xù) ) 80H～ FFH(不連續(xù) ) 直接尋址，位尋址 1 存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8051 的存儲(chǔ)器系統(tǒng)為哈佛結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器 . 程序存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)應(yīng)用程序和表格常數(shù)。片外程序存小區(qū)自動(dòng)化立體車 庫 14 儲(chǔ)器必須通過并行擴(kuò)展總線擴(kuò)展，同時(shí)應(yīng)將內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇引腳 EA 接地；選擇片內(nèi)程序存儲(chǔ)器時(shí)， EA接高電平。 程序存儲(chǔ)器中有一個(gè)固定的中斷入口地址區(qū)，這些中斷入口地址從 0003H 開始依次按間隔 8個(gè)字節(jié)安排。程序按照 PC 直至順序操作或轉(zhuǎn)移操作。 8051 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為 00H～ 7FH 的 128B，是一個(gè)多功能復(fù)用空間。 ○2位尋址區(qū)。 ○4數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間的數(shù)據(jù)傳送 使用專門的 MOVX 指令。另外，單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)與應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)位狀態(tài)是密切相關(guān)的。在復(fù)位有效期間，ALE,PSEN,P0,P1,P2,P3 口引腳輸出高電平，即使準(zhǔn)雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并將 07H寫入棧指針 SP（即設(shè)定堆棧底為 07H），同時(shí)，將程序計(jì)數(shù)器 PC 和其余的特殊功能寄存器清為 0（不定的位除外）。 在單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)使用上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開關(guān)組合復(fù)位電路如圖〈 8〉所示。 五 .8051 的中斷系統(tǒng) 如圖〈 12〉所示 ,8051 提供 5個(gè)中斷源 .即 : *INT0 外部中斷請(qǐng)求 0 *INT1 外部中斷請(qǐng)求 1 *TF0 內(nèi)部定時(shí)器 0 *TF1 內(nèi)部定時(shí)器 1 *RI,TI 內(nèi)部串行口中斷 外中斷請(qǐng)求 0內(nèi)部定時(shí)器 0外中斷請(qǐng)求 1內(nèi)部定時(shí)器 1 內(nèi)部 T串行口 R INT 0INT 1中斷源識(shí)別高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求中斷向量低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求中斷向量中斷源識(shí)別 圖〈 12〉 8051 中斷系統(tǒng) 小區(qū)自動(dòng)化立體車 庫 17 8051 的中斷優(yōu)先級(jí)分為兩級(jí)。若同時(shí)接收到兩個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求，則優(yōu)先服務(wù)于高優(yōu)先級(jí)的中斷。中斷開放寄存器的定義如下： 小區(qū)自動(dòng)化立體車 庫 18 （ M S B ） （ L S B ）IE 0 A 8 HES ET 1 EX 1 ET 0 EX 0EA 符號(hào) 地址 說明 EA 中斷總體控制位。 ET1=0為關(guān)閉 EX1 外部中斷 1 開放或關(guān)閉。每一個(gè)中斷元都可以單獨(dú)的開放或關(guān)斷。中斷向量表如下表〈 8〉： 中斷源 向量地址 小區(qū)自動(dòng)化立體車 庫 19 IE0 0003H TF0 000BH IE1 0013H TF1 001BH RI+TI 0023H 4．外部中斷 外部中斷可以通過程序?qū)⒍〞r(shí)器 /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 的 IT0或 IT1設(shè)置成電平觸發(fā)或調(diào)變觸發(fā)。 10 μ A ﹤ VIN﹤VCC IIH1 到 RST/VPD（復(fù)位）之輸入高電流 500 μ A VIN﹤ ICC 電源 電流 125 mA 輸出均斷開 CIO I/O 緩沖器電容 10 PF fc=1MHz ，TA=25OC 第二章 I/O 接口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 一 8255 可編程外圍并行接口芯片 8255 是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程外圍接口芯片，它具有 3個(gè) 8位的并行 I/O 口，分別稱為 PA 口、 PB口、和 PC 口，其中 PC口又分為高 4位和低 4位口。對(duì) 8255 設(shè)置不同的控制字可使其選擇三種基本的工作方式： 方式 0，方式 1 方式 2 1 芯片引腳圖 2 工作原理 Cμ 8255 有 A、 B、 C3 個(gè)輸入輸出口。若 A 口預(yù)先設(shè)置為基 本輸入輸出方式時(shí)， CPU就用指令把要輸出的數(shù)據(jù)送至 A口（ PA0～