基于STC89C52的停車場自動控制系統的設計

哈爾濱理工大學榮成學院 韓 瀟 紀周磊 郎一凡 李政琦 鄒麗君

基于STC89C52的停車場自動控制系統的設計

哈爾濱理工大學榮成學院 韓 瀟 紀周磊 郎一凡 李政琦 鄒麗君

設計了一種基于射頻識別技術的非接觸式IC卡停車場自動控制系統，該系統以STC89C52RC為控制核心，該系統集門禁、車位檢測，汽車出入檢測等功能于一體，測試表明該系統工作良好，具有可靠性高，操作簡單等優點。

非接觸式IC卡；門禁系統；STC89C52RC單片機

引言

射頻卡，又叫非接觸式IC卡，是一種以無線方式傳送數據的集成電路卡片，它具有數據處理及安全認證功能等特有的優點，是世界上最近幾年發展起來的一項新技術它成功地將射頻識別技術和IC卡技術結合起來，解決了無源和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破。由于存在著磁卡和接觸式IC卡不可比擬的優點使之一經問世便立即引起廣泛的關注并以驚人的速度得到推廣應用。

1.系統工作原理

該系統設計過程中最重要的是射頻卡讀寫的實現，在該系統中射頻卡采用飛利浦公司生產的NXP Mifare1卡(下文用M1卡代指)，M1卡主要有射頻天線和ASIC兩部分組成，射頻天線是由特制的磁感線圈繞制而成，用來接收讀卡器發出的固定頻率的電磁波。ASIC主要由高速射頻RF接口、數據讀寫控制單元、存儲工具EEPROM構成。當讀卡器對射頻卡進行讀寫操作時，讀卡器會發出一組電磁波，電磁波的頻率與M1卡內置的LC諧振模塊的諧振頻率相同，從而造成LC諧振模塊發生共振，使諧振電路的電容內產生電荷，這個電容通過特殊的傳輸裝置單向傳輸到另外一個電容聚集起來。當積累的電荷電壓達到2 V時，此電荷實際上可以作為一個電源向卡內的各種電路裝置供電，從而實現讀卡器對射頻卡的讀寫操作。

2.系統構成

2.1 單片機系統

STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、有效的解決方案。

2.2 射頻卡讀寫模塊FM1702SL

射頻卡讀寫芯片使用了復旦微電子股份有限公司設計的基于ISO14443標準的非接觸卡專用芯片FM1702SL，FM1702SL支持13.56MHz頻率下的type A非接觸通信協議，支持多種加密算法，兼容Philips的MF RC530(SPI接口)讀卡機芯片，在實際操作中單片機通過SPI 口與FM1702SL 相連接，進而對讀寫芯片進行控制。FM1702SL 再與天線相連接實現信號的發送與接收。

2.3 LCD液晶顯示電路

1602液晶顯示器內部的字符發生存儲器（CGROM)已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，與其他顯示器相比該顯示器運行操作指令簡單，工作電壓和功耗較低且價格低廉，在本系統設計中，1602液晶顯示器主要用來顯示停車場的剩余車位數量，在接口電路連接上將單片機的P0口作為八位數據口將P2口的P2.3，P2.4作為控制端，分別與LCD的REQ與BUSY連接。

2.4 步進電機驅動電路

在步進電機驅動電路中采用了東芝最新推出一款高電壓大電流的兩相式步進驅動芯片TB6600HQ，這是一款單芯片PWM斬波型雙極性正弦步進電機細分驅動芯片。可控制2相步進電機正向和反向旋轉，帶有1-2相，W1-2相，2W1-2相， 4W1-2相勵磁模式。只需要脈沖信號就可以驅動兩相雙極型步進電機。

TB6600HQ自帶5種細分模式（1/1，1/2，1/4，1/8，1/16步）可實現低振動，高效率工作。

TB6600HQ內置過熱欠壓保護和電流檢測，具有復位和使能待機功能，這款芯片采用最新BiCD 0.13工藝，耐壓可高達50V，峰值電流5A。

3.軟件設計

系統的軟件設計是在Keil uVision4的軟件環境中使用C語言開發，軟件的設計采用了模塊化的思想，整套系統的程序主要包括射頻卡讀寫程序，液晶顯示程序，步進電機驅動程序等。

在本次設計中射頻卡選用了飛利浦公司的M1卡，在編程時首先對FM1702SL初始化，然后執行檢測命令進行尋卡，如果有卡進入，判斷信令是否有效，如為有效信令就進行防沖突機制，選擇卡片，再進行認證，通過之后進行讀卡、寫卡、停止等操作，依此循環。在程序運行時結合步進電機的動作以及LED燈的提示就可以準確的確定系統的工作狀態。

部分程序如下：

4.結束語

本論文中介紹了一種以STC89C52為主控芯片，fm1702SL為射可以正常工作。在一體機工作過程中，如果環境溫度機器低、或者環境溫度急劇變化，單片機控制模塊不斷偵測，并在液晶屏的溫度低于-5℃時自動開啟液晶屏加熱模塊，確保一體機的正常運行。

3.解決問題

本文研究志在解決在雷達顯示控制中植入計算技術時涉及到的監視器溫變情況下穩定性及自適應調節能力不足，大數據量下雷達終端網絡通訊及運算能力不足的問題。將智能一體機技術融入雷達終端顯示控制中，提出“顯示模塊低溫預熱及溫度自適應調節”的新理念；引入“Gigabit Ethernet、Rapid IO、PCI Express總線技術”到雷達終端控制網絡來解決現存的大數據量下雷達終端網絡通訊及運算能力不足的問題；整體無縫式機殼設計具備防輻射、防觸漏電功能，采用傳導風冷雙重散熱設計讓設備更加靜音。內置封閉式續航的電源將解決不測斷電等突發情況為系統穩定運行提供保護。

4.結語

本論文提出的多芯片標準化智能化一體機系統的研究，涵蓋精密機械結構、高速高密度多核多芯片數字電路、雷達數據處理及雷達成像、一體機結構、精密模具、、VPX處理板、、抗惡劣環境整機系統、、顯示模塊低溫預熱及溫度自動調節設計的標準化等。通過對這些跨學科跨領域設計技術的標準化，促進技術應用的不斷成熟，并且極大的提高生產效率。經過多核多芯片及高速高密度的VPX數據通訊與計算平臺合設計技術，解決多核多芯片架構下的Gigabit Ethernet、RapidIO、PCI Express三種高速串行總線互聯通訊問題，解決一體化雷達顯控終端對高速高帶寬數據傳輸的問題。通過雷達與計算技術的緊密結合設計，解決雷達終端的應用需求，將計算、多路高清視頻數據的采集、網絡交換、IO接口集成在一起的四合一高性能VPX專用刀片計算機上，并且結合雷達終端專用軟件的各項技術要求進行計算機設計。本項目采用傳導散熱和風冷散熱雙重散熱解決方案，充分保障系統的可靠性。通過顯示模塊低溫預熱及溫度自動調節設計，標準化智能一體機的工作溫度為-40℃～+55℃,由于大屏幕液晶屏的低溫工作瓶頸最大是-10°C，鑒于此，需要解決低溫環境下大屏幕的正常顯示問題。通過VPX雷達顯控軟件設計，將VPX雷達顯控軟件進行升級，解決解決雷達對“低、小、慢”和“高、快、隱”目標的檢測發現能力，滿足大型電子戰對軍事通訊的大容量需求。