基于AT89C51 的智能移車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李明亮, 肖廣兵, 張 涌

(南京林業(yè)大學(xué) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院, 南京210037)

0 引 言

日常生活中的車(chē)輛停放問(wèn)題經(jīng)常帶來(lái)一些不便,“挪車(chē)難”是伴隨“停車(chē)難”現(xiàn)象而生的［1］,快速移車(chē)成為一項(xiàng)重要需求,此外移車(chē)的同時(shí)可以保護(hù)好個(gè)人隱私也至關(guān)重要。 傳統(tǒng)的移車(chē)方式雖然滿足了部分的移車(chē)需求,但是仍然存在移車(chē)效率慢,泄露個(gè)人信息等問(wèn)題［2］。 隨著技術(shù)進(jìn)步,已經(jīng)有部分軟件可以用于移車(chē),但移車(chē)的及時(shí)性、隱私性有所限制。 本文設(shè)計(jì)的智能移車(chē)系統(tǒng)通過(guò)用戶的自主查詢、撥號(hào),通過(guò)無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信,從而達(dá)到快速移車(chē)的功用。 其他的移車(chē)方式可能存在用戶位置隱私泄露、用戶手機(jī)號(hào)碼信息泄露等問(wèn)題［3］, 該軟件采用隱私撥號(hào),極大的保護(hù)了用戶的號(hào)碼隱私。此外,還可以對(duì)惡意通過(guò)軟件查找號(hào)碼的行為進(jìn)行舉報(bào)并限制使用。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能移車(chē)系統(tǒng)由供電模塊、AT89C51 控制模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、無(wú)線通信模塊、上位機(jī)管理系統(tǒng)等組成,通過(guò)無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)用戶之間的交流從而達(dá)到快速移車(chē)的目的。

如圖1 所示,整個(gè)系統(tǒng)由5 V 的直流電供電工作,需要通過(guò)整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姙閱纹瑱C(jī)供電。 單片機(jī)接收到來(lái)自用戶的查詢信號(hào),在存儲(chǔ)器中進(jìn)行查詢,若存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)被查詢的信息,單片機(jī)將信息反饋給用戶,否則反饋查詢不到此信息,利用單片機(jī)串口通信實(shí)現(xiàn)通信。

圖1 智能移車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Intelligent car moving system structure

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 供電模塊設(shè)計(jì)

AT89C51 模塊正常工作電壓一般為4.5-5.5 V的直流電壓,因此要將220 V 交流電通過(guò)變壓器220：9 轉(zhuǎn)變?yōu)? V 的交流電,經(jīng)過(guò)整流橋堆輸出直流電,電容濾波后經(jīng)過(guò)集成穩(wěn)壓塊LM7805 得到＋5 V的直流電［4］。 設(shè)置輸入端和輸出端濾波電容C1／C2,可以使電子電路的工作性能更加穩(wěn)定,同時(shí)降低交變脈動(dòng)波紋對(duì)電子電路的干擾,限流電阻R1 防止線路電流過(guò)大,燒壞元器件,線路布置如圖2 所示。

圖2 供電模塊Fig. 2 Power module

2.2 AT89C51 控制模塊

AT89C51 是一款低功耗高性能的8 位單片機(jī),片內(nèi)帶有一個(gè)4k 字節(jié)的Flash 可編擦除只讀存儲(chǔ)器,該模塊包含的引腳功能有32 個(gè)I／O 口線,2 個(gè)16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器,6 個(gè)中斷源［5］,它能夠?yàn)槎喾N不同的嵌入式控制系統(tǒng)提供靈活性高且價(jià)廉的方案。

圖3 是AT89C51 芯片主控電路設(shè)計(jì)。 單片機(jī)的晶振范圍為0-24 MHz,該系統(tǒng)選擇6 MHz。 其中包括AT89C51 最小系統(tǒng)電路、復(fù)位電路和發(fā)射控制部分電路［6］。 復(fù)位電路由芯片9 腳引出,采用手動(dòng)復(fù)位的方式,即按下按鍵K1 電路復(fù)位。 發(fā)射控制部分由12 腳引出,當(dāng)按鍵K2 按下時(shí),發(fā)光二極管閃耀,提醒呼叫者操作成功。 C1 為退耦電容,是2.2 μF的電解電容。 同時(shí),31 腳接高電平(VCC),單片機(jī)啟動(dòng)后可以直接在內(nèi)部讀取指令［7］。 此外,10 腳、11 腳、26 腳、27 腳、28 腳與無(wú)線發(fā)射電路相連。

2.3 通信模塊

無(wú)線發(fā)射電路中發(fā)射接收芯片采用集發(fā)射接收為一體的nRF401 無(wú)線數(shù)傳芯片,它是一個(gè)為433 MHz ISM 頻段設(shè)計(jì)的真正單片機(jī)UHF 無(wú)線收發(fā)芯片,采用FSK 調(diào)制解調(diào)技術(shù)［8］。 最高工作速率可達(dá)20 k,發(fā)射功率可以調(diào)整,人為＋10 dBm。 在無(wú)線發(fā)射電路中,通過(guò)AT89C51 的26 腳來(lái)控制射頻芯片的PWR＿UP,當(dāng)其為高電平時(shí)進(jìn)入正常工作模式,低電平時(shí)進(jìn)入待機(jī)模式；27 腳接射頻芯片的CS用來(lái)控制發(fā)送接收頻率,高電平時(shí)工作頻率為434.32 MHz,低電平時(shí)工作頻率為433.92 MHz；28腳控制射頻芯片的TXEN 端,高電平時(shí)進(jìn)入發(fā)送模式,低電平時(shí)進(jìn)入接收模式［9］。 ANT1 和ANT2 接收LNA 的輸入,以及發(fā)送時(shí)功率放大器的輸出［10］。 連接的天線是以環(huán)狀差分方式連接的。

圖3 AT89C51 主控電路Fig. 3 AT89C51 controlcircuit

圖4 無(wú)線發(fā)射電路Fig. 4 Radio transmitting circuit

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件控制平臺(tái)采用Visual Basic6.0 軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),界面的總體搭建模塊來(lái)源于VB 軟件中的窗口控件。

系統(tǒng)軟件流程圖如圖5 所示,軟件登錄分為用戶登錄和管理員登錄,管理員登錄只需輸入密碼,用戶登錄需要輸入用戶名和密碼,登錄成功后可以進(jìn)行搜索、撥號(hào)。 當(dāng)用戶有移車(chē)需求時(shí),需要將芯片的TXEN 端置于高電平進(jìn)入發(fā)送模式,在軟件中按下?lián)芴?hào)按鈕,數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送,接收者的芯片的TXEN 端應(yīng)置于低電平進(jìn)入接收模式,接收者就會(huì)接收到移車(chē)需求。

圖5 系統(tǒng)軟件流程圖Fig. 5 System software flowchart

系統(tǒng)主界面由搜索和個(gè)人中心組成,如圖6 所示。 搜索功能可以查詢到車(chē)牌所對(duì)應(yīng)的聯(lián)系方式,個(gè)人中心中可以修改一些個(gè)人信息。 個(gè)人中心包括賬號(hào)與安全、實(shí)名認(rèn)證、被查詢記錄、綁定車(chē)牌號(hào)和設(shè)置5 個(gè)部分,每個(gè)部分對(duì)應(yīng)各自功能,為用戶提供更好的體驗(yàn)。

圖6 軟件主界面Fig. 6 Software Interface

軟件的搜索界面如圖7 所示,向用戶提供車(chē)牌所對(duì)應(yīng)的車(chē)輛號(hào)碼搜索服務(wù)。 從界面上可以看出,用戶只需要在搜索框中輸入車(chē)牌號(hào),即可查詢到對(duì)應(yīng)用戶的聯(lián)系方式進(jìn)行撥號(hào)。

個(gè)人中心界面如圖8 所示,在賬號(hào)與安全中,可以修改綁定的號(hào)碼并選擇是否開(kāi)啟號(hào)碼保護(hù),也可以退出當(dāng)前登錄賬號(hào)；用戶可以通過(guò)證件號(hào)進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證,認(rèn)證后將可以查詢到更大數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；如若用戶遇到推銷(xiāo)詐騙等不法行為,可以在被查詢記錄中對(duì)查詢過(guò)自己車(chē)牌的用戶進(jìn)行舉報(bào),被舉報(bào)多次將被暫停使用軟件,甚至限制其使用；用戶可以在綁定車(chē)牌號(hào)中綁定個(gè)人車(chē)牌信息或者為他人綁定車(chē)牌信息；設(shè)置中還可以設(shè)置軟件中的字體、字形和字號(hào)。

圖7 搜索界面圖Fig. 7 Search interface

圖8 控制管理面板Fig. 8 Personal center interface

4 結(jié)束語(yǔ)

本文利用AT89C51 模塊實(shí)現(xiàn)了智能化移車(chē),解決了傳統(tǒng)挪車(chē)牌導(dǎo)致用戶隱私泄露的問(wèn)題［11］,利用nRF401 芯片可以實(shí)現(xiàn)短距離的通信,實(shí)現(xiàn)快速移車(chē)。 但無(wú)線通信距離限制較大,還有待進(jìn)一步提高。