1、苏州大学本科生毕业设计（论文）- i -本科毕业论文（20 届）基于单片机的停车场计数系统设计所在学院专业班级 电子信息工程学生姓名指导教师完成日期苏州大学本科生毕业设计（论文）- ii -目 录前言 .2第 1 章 总体方案 .3第 2 章 系统的硬件设计 .4第 2.1 节 控制电路设计 .4第 2.2 节 红外感应电路设计 .9第 2.3 节 液晶显示电路设计 .9第 2.4 节 报警电路设计 .10第 2.5 节 继电器电路设计 .11第 3 章 系统的软件设计 .12第 3.1 节 主程序设计 .12第 3.2 节 数据采集模块程序设计 .13第 3.3 节 液晶显示程序设计 .13
2、第 4 章 系统测试 .15第 4.1 节 系统的测试 .15第 4.2 节 测试结果 .18结论 .19参考文献 .20致谢 .21附录 .22附录 1：实物照片 .22附录 2：总电路原理图 .22附录 3：部分源程序 .23苏州大学本科生毕业设计（论文）第 1 页基于单片机的停车场计数系统设计【摘 要】设计了一个以热释红外传感器 DYP-ME003 作为输入模块，以STC12C5A60S2 单片机作为控制模块的停车场计数系统。热释红外传感器 DYP-ME003 具有可靠性强，灵敏度高的特点，当有汽车经过探头时，输出高电平，然后经过放大整流进入到单片机进行控制计数。系统中用 LCD1602
3、 液晶显示电路实现计数的显示、用继电器电路构成控制模块实现汽车的进出门控制、用蜂鸣器电路构成了报警系统；综上构成了一个完整的停车场计数系统，测试表明该系统实现了对停车场内汽车数量的计数、显示、停车场进出门以及报警的控制。【关键词】：计数器；热释红外传感器；继电器；1602 液晶显示；蜂蜜报警器；Abstract: Designed a pyroelectric infrared sensor DYP - ME003 as input module, the STC12C5A60S2 microcontroller as the control module in the parking lot
4、 counting system. DYP - ME003 pyroelectric infrared sensor has high reliability, the characteristics of high sensitivity, when a car passes through the probe, the output high level, and then amplified rectifier into the single chip microcomputer to control the count. System using LCD1602 LCD display
5、 circuit to realize the count, with a relay circuit control module to realize auto control door of pass in and out, with a buzzer circuit constituted alarm system; In counting system of form a complete parking lot, the test shows that this system has realized to the parking lot car number counting,
6、display, to go out into the parking lot and alarm control.Key words: Counter; Pyroelectric infrared sensor; Relay;1602 LCD display; Honey alarm;苏州大学本科生毕业设计（论文）第 2 页前言当今这个时代，汽车已经进入到大多数家庭，越来越多汽车的出现就带来了一个问题，那么多的汽车该如何停放呢，由此现在停车场系统便显得越来越重要了。尤其现在的大型商场或者宾馆里面进进出出的汽车需要一个优逻辑的计数和安排。随着单片机计数的发展，基于单片机计数而产生的系统被应用到
7、了各种领域，比如说液压的控制，车流量的统计等方面处处都用到了单片微型计算机。单片微型计算机以其体积小，功能强，价格低廉，可靠性强等特点在工业，医学，乃至生活中都有了重要的运用。同时，现如今，能够熟练掌握单片机技术并且能够独立开发的人才越来越得到中大型企业的青睐。用单片机进行计数能够有效的表现出结果，具有实时，稳定，精确的特点。运用单片机计数，可是单片机只是一个控制模块，无法进行信号的采集，这就需要运用到传感器。传感器在生活中无处不在，电梯门，液位仪，倒车仪器等等这些都是传感器的运用范围，传感器就像是一双敏锐的眼睛，对外界的信息进行采集。特别是红外传感器，它能采集热量，在军事中得到了广泛的使用。
8、而我本次设计的主要任务是采用热释红外感应器作为系统的输入模块，并以 STC12C5A60S2 单片机做为控制核心设计一个停车场计数系统。当有汽车经过探头时，形成充放电的过程，形成高电平，然后经过放大整流进入到单片机进行控制计数。LCD1602 液晶显示电路实现计数的显示、继电器电路则实现停车场进出门的控制，蜂鸣器电路则构成了报警系统，以上三个模块一起组成了总系统的输出模块。综上构成了一个完整的停车场计数系统。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 3 页第 1 章 总体方案本次设计是以 STC12C5A60S2 单片微型计算机作为整个系统的控制核心。以热释红外传感器作为信号的输入模块，在此说明分别设
9、立了两个传感器，一个为进口端传感器，采集停车场入口的信息，一个为出口端传感器，探测停车场出口的信息。输出模块则有三个，一个为液晶显示模块，用以对协和为信息的显示；一个为继电器模块，用以进行停车场进出门的控制；最后还有一个报警模块，当车位满了之后进行报警。综上就是热释红外传感器进行信号的采集，STC12C5A60S2 单片机进行中央处理，然后分别通过液晶显示模块，继电器模块，报警模块进行工作，从而形成一个停车场计数系统。系统总体设计框图如图 1-1 所示：图 1-1 系统总体设计框图单片机STC12C5A60S2液晶显示电路 报警模块热释红外传感器继电器模块苏州大学本科生毕业设计（论文）第 4
10、页第 2 章 系统的硬件设计第 2.1 节 控制电路设计2.1.1. 单片机的发展1CPU 的改进(1)增加 CPU 的数据总线宽度。现如今的各种各样的 16 位或者 32 位的单片机，他的数据处理能力就要远远的高于 8 位(2)或者采用多核的 CPU 这样也明显提高的运算速度。2存储器的发展(1)现如今的片内 FLASH 存储器能在静态环境下进行读写操作，而且在掉电的时候不易丢失数据，结构也比之前的片外拓展存储器大大的优化了。(2)单片机的存储容量也大大的增加了，现在已经达到了 128KB。3片内 I/O 的改进(1)增加并行口的驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输出大电流和高
11、电压，以便能直接驱动 LED 和 VFD(荧光显示器)。 (2)有些单片机设置了一些特殊的串行 I/O 功能，为构成分布式、网络化系统提供了方便条件。4低功耗化现在的 8 位单片机实现了 COMS 化，这样的芯片可以大大的降低了功耗。因为此类单片机具有三个工作状态，一个为等待状态，还有睡眠状态跟关机状态。非常的适用于如今的便携式电子产品当中。5外围电路内装化随着集成电路技术及工艺的不断发展，把所需的众多外围电路全部装入单片机内，即系统的单片化是目前单片机发展趋势之一。例如，美国 Cygnal 公司的 C8051F020 8 位单片机，内部采用流水线结构，大部分指令的完成时间为 1 或 2 个时
12、钟周期，峰值处理能力为 25MIPS。片上集成有 8 通道 A/D、两路 D/A、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和 64 个通用 I/O 口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口（两个 UART、SPI）等。一片芯片就是一个“测控”系统。综合之上的说法，我们可以看出单片机具有多功能，高质量，高速率，低能耗，性价比高等优点2.1.2. 主控芯片简介STC12C5A60S2/AD/PWM 系列单片机是台湾宏晶科技公司生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容苏州大学本科生毕业设计（论文）第 5 页传统
13、8051，但速度快 8-12 倍。内部集成 MAX810 专用复位电路，2 路 PWM，8 路高速 A/D 转换（25 万次/秒） ，专门针对电机控制，强干扰场合。STC12C5A60S2 单片机的性能增强型 8051 CPU，1T，单时钟 / 机器周期，指令代码完全兼容传统 8051；工作电压：（CPU） 5.5V - 3.3V（5V 单片机） ；工作频率范围：0 - 35MHz,相当于普通 8051 的 0 420MHz；用户应用程序空间 60K 字节；片上集成 1280 字节 RAM；通用 I/O 口（44 个） ，复位后为：准双向口/弱上拉（普通 8051 传统 I/O 口）可设置成四
14、种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA，但整个芯片最大不要超过 55Ma；ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；有 EEPROM 功能；集成看门狗；内部集成 MAX810 专用复位电路（外部晶体 12M 以下时，复位脚可直接 1K 电阻到地） ；外部掉电检测电路: 在 P4.6 口有一个低压门槛比较器，5V 单片机为 1.32V，误差为+/-5%,3.3V 单片机为 1.30V，误差为+/-3% ；时钟源：外部高精度晶体
15、/时钟，内部 R/C 振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内)用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 R/C 振荡器还是外部晶体 /时钟常温下内部 R/C 振荡器频率为：5.0V 单片机为： 11MHz 15.5MHz，3.3V 单片机为： 8MHz 12MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准；共 4 个 16 位定时器，两个与传统 8051 兼容的定时器/计数器,16 位定时器 T0 和T1，没有定时器 2，但有独立波特率发生器，做串行通讯的波特率发生器，再加上 2 路PCA 模块可再实现 2 个 16 位定时器；2 个时钟输出口，可由 T0 的
16、溢出在 P3.4/T0 输出时钟，可由 T1 的溢出在 P3.5/T1 输出时钟；外部中断 I/O 口 7 路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA 模块，Power Down 模式可由外部中断唤醒， INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到 P4.2 ),CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到 P4.3)；苏州大学本科生毕业设计（论文）第 6 页PWM(2 路）/PCA（可编程计数器阵列,2 路）- 也可用来当 2 路 D/A 使用；- 也可用来再实现 2 个定时器；
17、- 也可用来再实现 2 个外部中断( 上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)；A/D 转换,10 位精度 ADC，共 8 路，转换速度可达 250K/S(每秒钟 25 万次)；通用全双工异步串行口(UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定时器或PCA 软件实现多串口；STC12C5A60S2 系列有双串口，后缀有 S2 标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到 P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到 P4.3)；工作温度范围：-40 - +85(工业级) / 0 - 75(商业级)；封装：LQFP-44，I/O 口不够时，可用 2 到 3
18、根普通 I/O 口线外接 74HC164/165/595（均可级联）来扩展 I/O 口,还可用 A/D 做按键扫描来节省 I/O 口，或用双 CPU,三线通信，还多了串口。部分引脚功能P0.0P0.7-P0 口既可作为输入/输出口，也可作为地址/ 数据复用总线使用。当 P0 口最为输入/输出口时，P0 是一个 8 位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当 P0 口作为地址 /数据复用总线使用时，是低 8 位地址线A0A7，数据线的D0D7；P1.0/ADC0/CLKOUT2-标准 I/O 口 PORT0/ADC 输入通道-0；P1.1/ADC1 -标准 I/O 口 PORT1/ADC
19、 输入通道-1；P1.2/ADC2/ECI/RxD2-标准 I/O 口 PORT2/ADC 输入通道-2/PCA 计数的外部脉冲输入脚/第二串口数据接收端；P1.3/ADC3/CCP0/TxD2-标准 I/O 口 PORT3/ADC 输入通道-3/外部信号捕获（频率测量或当外部中断使用） 、高速脉冲输出及脉宽调制输出/第二串口数据发送端；P1.4/ADC4/CCP1/SS -标准 I/O 口 PORT4/ADC 输入通道-4/外部信号捕获（频率测量或当外部中断使用） 、高速脉冲输出及脉宽调制输出/SPI 同步串行接口的从机选择信号；P1.5/ADC5/MOSI -标准 I/O 口 PORT5/
20、ADC 输入通道-5/SPI 同步串行接口的主出从入（主器件的输出和从器件的输入） ；P2.0P2.7-P2 口内部有上拉电阻，既可作为输入、输出口，也可作为高 8 位地址总线使用（A8A15 ） ；P3.2/INT0-标准 I/O 口 PORT32/外部中断 0，下降沿中断或低电平中断；P3.3/INT1-标准 I/O 口 PORT33/外部中断 1，下降沿中断或低电平中断；P3.4/INT/T0/CLKOUT0-标准 I/O 口 PORT34/定时器 0 下降沿中断/定时器/ 计数器苏州大学本科生毕业设计（论文）第 7 页0 的外部输入/定时器/计数器 0 的时钟输出可通过设置 WAKE_
21、CLKO0位/T1CLKO 将该管教配置为 CLKOUT0；P3.5/INT/T1/CLKOUT1-标准 I/O 口 PORT35/定时器 1 下降沿中断/定时器/ 计数器1 的外部输入/定时器/计数器 1 的时钟输出可通过设置 WAKE_CLKO1位/T1CLKO 将该管教配置为 CLKOUT1；XTAL1-内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端；XTAL2-内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时 XTAL2 实际将 XTAL1 输入的时钟进行输出；VCC-电源正极；GND-
22、电源负极，接地。2.1.3. STC12C5160S2 单片机的外观与结构(1）STC12C5160S2 外形图如图 2-1 所示：（3）STC12C5160S2 结构图如图 2-2 所示：P1.0/T21 P1.1/T2EX2P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78RST9P3.0/RXD10 P3.1/TXD11P3.2/INT012 P3.3/INT113P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3.7/RD17XTAL2 18XTAL1 19GND20P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4
23、/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A15 28PSEN29 ALE 30EA 31P0.7/AD7 32P0.6/AD6 33P0.5/AD5 34P0.4/AD4 35P0.3/AD3 36P0.2/AD2 37P0.1/AD1 38P0.0/AD0 39VCC40U1AT89S52+5V+5V+5V2.1.4. 单片机最小系统设置STC12C5160S2 的最小系统是在 XTAL1、XTAL2 端上接上晶振及谐振电容，在图 2-1 STC12C5160S2 外形图图 2-2 STC12C5160S2 结构图苏州大学本科生毕业设计（论文）第 8 页电源端和地
24、端接上 10uF 的去藕电容提高抗干扰能力。（1）晶振电路如图 2-3 所示：Y112MHzC4 30pC5 30p（2）复位电路如图 2-4 所示：R410K+5VS1R11KC310UF（3）STC12C5A60S2 的最小系统如下图 2-5 所示：P1.0/T21 P1.1/T2EX2P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78RST9P3.0/RXD10 P3.1/TXD11P3.2/INT012 P3.3/INT113P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3.7/RD17XTAL2 18XTAL1 19GND20P2.0/A8 21P2.1
25、/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A15 28PSEN29 ALE 30EA 31P0.7/AD7 32P0.6/AD6 33P0.5/AD5 34P0.4/AD4 35P0.3/AD3 36P0.2/AD2 37P0.1/AD1 38P0.0/AD0 39VCC40U1AT89S52Y112MHzC4 30pC5 30p+5V传 传 传 传 传 传 传 传 传R410K+5V+5VS1R11KC310UF+5VSTC12C5A60S2 单片机的最小系统由单片机、晶振电路、复位电路组成。其介绍如下：（1）晶振电路为单片机提供时序使单片机能够正常工作，在图 2-4 中采用单片机内部振荡方式。此时，只要接上两个电容和一个晶振即可。电容的大小影响着振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择 1030pF 的相等的两个瓷片电容。图 2-3 晶振电路图 2-4 复位电路图 2-5 单片机最小系统图
