哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 韓 瀟 紀(jì)周磊 郎一凡 李政琦 鄒麗君

基于STC89C52的停車場自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 韓 瀟 紀(jì)周磊 郎一凡 李政琦 鄒麗君

設(shè)計了一種基于射頻識別技術(shù)的非接觸式IC卡停車場自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STC89C52RC為控制核心，該系統(tǒng)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(tǒng)工作良好，具有可靠性高，操作簡單等優(yōu)點。

非接觸式IC卡；門禁系統(tǒng)；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(shù)據(jù)的集成電路卡片，它具有數(shù)據(jù)處理及安全認(rèn)證功能等特有的優(yōu)點，是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù)它成功地將射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，解決了無源和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)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(yōu)點使之一經(jīng)問世便立即引起廣泛的關(guān)注并以驚人的速度得到推廣應(yīng)用。

1.系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)設(shè)計過程中最重要的是射頻卡讀寫的實現(xiàn)，在該系統(tǒng)中射頻卡采用飛利浦公司生產(chǎn)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(fā)出的固定頻率的電磁波。ASIC主要由高速射頻RF接口、數(shù)據(jù)讀寫控制單元、存儲工具EEPROM構(gòu)成。當(dāng)讀卡器對射頻卡進行讀寫操作時，讀卡器會發(fā)出一組電磁波，電磁波的頻率與M1卡內(nèi)置的LC諧振模塊的諧振頻率相同，從而造成LC諧振模塊發(fā)生共振，使諧振電路的電容內(nèi)產(chǎn)生電荷，這個電容通過特殊的傳輸裝置單向傳輸?shù)搅硗庖粋€電容聚集起來。當(dāng)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(nèi)的各種電路裝置供電，從而實現(xiàn)讀卡器對射頻卡的讀寫操作。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 單片機系統(tǒng)

STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)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(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)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(fù)旦微電子股份有限公司設(shè)計的基于ISO14443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡專用芯片F(xiàn)M1702SL，F(xiàn)M1702SL支持13.56MHz頻率下的type A非接觸通信協(xié)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(xiàn)信號的發(fā)送與接收。

2.3 LCD液晶顯示電路

1602液晶顯示器內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)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(tǒng)設(shè)計中，1602液晶顯示器主要用來顯示停車場的剩余車位數(shù)量，在接口電路連接上將單片機的P0口作為八位數(shù)據(jù)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(qū)動電路

在步進電機驅(qū)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(qū)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(xì)分驅(qū)動芯片?？煽刂?相步進電機正向和反向旋轉(zhuǎn)，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(qū)動兩相雙極型步進電機。

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

TB6600HQ內(nèi)置過熱欠壓保護和電流檢測，具有復(fù)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(shè)計

系統(tǒng)的軟件設(shè)計是在Keil uVision4的軟件環(huán)境中使用C語言開發(fā)，軟件的設(shè)計采用了模塊化的思想，整套系統(tǒng)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(qū)動程序等。

在本次設(shè)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(zhí)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(rèn)證，通過之后進行讀卡、寫卡、停止等操作，依此循環(huán)。在程序運行時結(jié)合步進電機的動作以及LED燈的提示就可以準(zhǔn)確的確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

部分程序如下：

4.結(jié)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(huán)境溫度機器低、或者環(huán)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(shù)時涉及到的監(jiān)視器溫變情況下穩(wěn)定性及自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力不足，大數(shù)據(jù)量下雷達終端網(wǎng)絡(luò)通訊及運算能力不足的問題。將智能一體機技術(shù)融入雷達終端顯示控制中，提出“顯示模塊低溫預(yù)熱及溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)”的新理念；引入“Gigabit Ethernet、Rapid IO、PCI Express總線技術(shù)”到雷達終端控制網(wǎng)絡(luò)來解決現(xiàn)存的大數(shù)據(jù)量下雷達終端網(wǎng)絡(luò)通訊及運算能力不足的問題；整體無縫式機殼設(shè)計具備防輻射、防觸漏電功能，采用傳導(dǎo)風(fēng)冷雙重散熱設(shè)計讓設(shè)備更加靜音。內(nèi)置封閉式續(xù)航的電源將解決不測斷電等突發(fā)情況為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保護。

4.結(jié)語

本論文提出的多芯片標(biāo)準(zhǔn)化智能化一體機系統(tǒng)的研究，涵蓋精密機械結(jié)構(gòu)、高速高密度多核多芯片數(shù)字電路、雷達數(shù)據(jù)處理及雷達成像、一體機結(jié)構(gòu)、精密模具、、VPX處理板、、抗惡劣環(huán)境整機系統(tǒng)、、顯示模塊低溫預(yù)熱及溫度自動調(diào)節(jié)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化等。通過對這些跨學(xué)科跨領(lǐng)域設(shè)計技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，促進技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，并且極大的提高生產(chǎn)效率。經(jīng)過多核多芯片及高速高密度的VPX數(shù)據(jù)通訊與計算平臺合設(shè)計技術(shù)，解決多核多芯片架構(gòu)下的Gigabit Ethernet、RapidIO、PCI Express三種高速串行總線互聯(lián)通訊問題，解決一體化雷達顯控終端對高速高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。通過雷達與計算技術(shù)的緊密結(jié)合設(shè)計，解決雷達終端的應(yīng)用需求，將計算、多路高清視頻數(shù)據(jù)的采集、網(wǎng)絡(luò)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(jié)合雷達終端專用軟件的各項技術(shù)要求進行計算機設(shè)計。本項目采用傳導(dǎo)散熱和風(fēng)冷散熱雙重散熱解決方案，充分保障系統(tǒng)的可靠性。通過顯示模塊低溫預(yù)熱及溫度自動調(diào)節(jié)設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)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(huán)境下大屏幕的正常顯示問題。通過VPX雷達顯控軟件設(shè)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(biāo)的檢測發(fā)現(xiàn)能力，滿足大型電子戰(zhàn)對軍事通訊的大容量需求。