智能停車場系統(tǒng)

智能停車場系統(tǒng)電路功能概述為適應(yīng)現(xiàn)代智能化社會，本系統(tǒng)模擬了現(xiàn)代小區(qū)停車場智能化控制系統(tǒng)工作形式，讓學(xué)生能更直觀地了解到停車場智能化工作流程及原理。學(xué)習(xí)自動化控制技術(shù)功能。本系統(tǒng)包含：LM567選頻電路、LM555震蕩電路、步進(jìn)電機正驅(qū)動控制電路、紅外對管電路、按鍵控制電路、LCD屏顯示電路等、DS1302時鐘電路以及一個簡單的電源模塊，構(gòu)建了一個比較完整的系統(tǒng)。模塊功能介紹 ：嵌入式程序控制：系統(tǒng)選用STC公司的51系列單片機為主控芯片，用它強大的處理功能操控整個系統(tǒng)的運作流程。LM567選頻電路：本系統(tǒng)應(yīng)用的是LM567典型電路，配合一個紅外接收管來接受由555控制的紅外發(fā)射管發(fā)出的信號，當(dāng)捕獲頻率與輸入頻率一致時,8腳輸出低電平。電機驅(qū)動電路：本系統(tǒng)選用集成電路UDN2916作為步進(jìn)電機的驅(qū)動電路，以模擬停車系統(tǒng)的閘門。紅外檢測模塊：利用紅外對管的直線感應(yīng)的特性，可用作停車場的車位檢測。555振蕩電路：系統(tǒng)選用NE555方波發(fā)生電路驅(qū)動紅外發(fā)射二極管，產(chǎn)生一定的頻率信號。顯示模塊：系統(tǒng)選用lcd1602顯示屏實現(xiàn)人機通訊，顯示當(dāng)前工作狀態(tài)。DS1302時鐘電路：DS1302的在實時顯示時間中的應(yīng)用。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進(jìn)行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能二、電路原理圖及PCB圖（見附錄）三、元件清單（見附錄）四、主要元件功能介紹1.LM567通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器LM567為通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器，LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程非常復(fù)雜（具體的可參考：音頻*567芯片詳解），這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的③腳輸入幅度三25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號時，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號；如果在器件的②腳輸入音頻信號，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號調(diào)制的調(diào)頻方波信號。用外接元件獨立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯

碼電路。如電力線載波通信，對講機亞音頻譯碼，遙控等。①、②腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級低通電容值越大，環(huán)路帶寬越濾波網(wǎng)絡(luò)。②腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬:窄。①腳所接電容的容量應(yīng)至少是②腳電容的2倍。電容值越大，環(huán)路帶寬越箱出遨波電容情通速破電容箱出遨波電容情通速破電容LM567引腳圖③腳是輸入端，要求輸入信號三25mV。④腳是電源正極⑤、⑥腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率 f2,f2心1/1.1RC。⑦腳是電源地⑧腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。LM567的工作電壓為4.75?9V,工作頻率從直流到500kHz,靜態(tài)工作電流約8mA。2.555震蕩電路555集成定時器是一種模擬和數(shù)字電路相混合的集成電路。它結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，用途十分廣泛，可以組成多種波形發(fā)生器、多諧振蕩器、定時延時電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、報警電路、檢測電路、頻率變換電路等。由555定時器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電

容C在1/3VCC和2/3VCC之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波。其中，tw1為VC由1/3VCC上升到2/3VCC所需的時間，tw2為電容C放電所需的時間。555電路要求R1與R2均應(yīng)不小于1KQ，但兩者之和應(yīng)不大于3.3MQ。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。一般多諧振蕩器的工作過程可分為以下四個階段：⑴暫穩(wěn)態(tài)1(0?tl):電容C充電，充電回路為VDD-R1-R2-C一地，充電時間常數(shù)為為T1=(R1+R2)C,電容C上的電壓uc隨時間t按指數(shù)規(guī)律上升，此階段內(nèi)輸出電壓uo穩(wěn)定在高電平.(2)自動翻轉(zhuǎn)I(t=tl):當(dāng)電容上的電壓uc上升到了VDD時，由于555定時器內(nèi)S=0,R=1,使觸發(fā)器狀態(tài)Q由1變?yōu)?,由0變成1,輸出電壓uo由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，電容C中止充電.(3)暫穩(wěn)態(tài)II(t1?t2):由于此刻==1,因此放電管V飽和導(dǎo)通，電容C放電，放電回路為C-R2一放電管V—地，放電時間常數(shù)T2=R2C(忽略V管的飽和電阻),電容電壓uc按指數(shù)規(guī)律下降，同時使輸出維持在低電平上。(4)自動翻轉(zhuǎn)I(t=t2):當(dāng)電容上的電壓uc下降到了VDD時，由于555定時器內(nèi)S=1,R=0,使觸發(fā)器狀態(tài)Q由0變?yōu)?,由1變成0,輸出電壓uo由低電平跳變到高電平，電容C中止放電.由于=0,放電管截止，電容C又開始充電，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)I.以后，電路重復(fù)上述過程，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，它們交替變化，輸出連續(xù)的矩形波脈沖信號。3.紅外線發(fā)射/接收二極管功能：紅外發(fā)射/接收二極管與普通①5發(fā)光二極管外形相同，他們的區(qū)別在于紅外發(fā)射二極管為透明封裝(見圖4),紅外接收二極管采用黑膠封裝(見圖5)。紅外發(fā)射二極管的電路符號見圖4,紅外發(fā)射二極管工作于正向?qū)顟B(tài)，電流流過發(fā)射二極管時，發(fā)射二極管發(fā)出紅外線；紅外接收二極管的電路符號見圖5,接收二極管工作于反向狀態(tài)，當(dāng)沒有接收到紅外線時，接收二極管時高阻狀態(tài)，當(dāng)接收到紅外線時，接收二極管電阻減小。圖4紅外發(fā)射二極管4.時鐘電路1302圖4紅外發(fā)射二極管4.時鐘電路1302圖5紅外接收二極DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V?5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31X8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。5.電機驅(qū)動電路UDN2916LB是SANKEN公司推出的一款兩相步進(jìn)電機雙極驅(qū)動集成電路，能夠驅(qū)動雙繞組雙極步進(jìn)電機，特別適用于目前國內(nèi)稅控市場雙步進(jìn)微型打印機電機的控制。UDN2916LB適用的電機電壓范圍為10?45V,邏輯電壓不能超過7V；通過內(nèi)部脈寬調(diào)制控制器(PWM)可實現(xiàn)最大750mA的輸出電流；內(nèi)置1/3和2/3分割器；邏輯輸入實現(xiàn)1相/2相/W1-2phase激勵模式；內(nèi)置過熱和交叉電流保護(hù)功能；集成鉗位二極管；內(nèi)置防止低壓誤操作等保護(hù)功能。UDN2916LB內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，芯片有兩組電路構(gòu)成，每組電路由PWM控制器、電橋及輔助電路組成。UDN2916LBPWM電流控制電路，每個PWM控制器由一組電橋、一個外部檢測電阻(RS)、一個內(nèi)部比較器和一個多諧振蕩器組成，來獨立檢測和控制輸出電流，當(dāng)電橋?qū)〞r，電機線圈中電流開始增大，電流通過外部檢測電阻產(chǎn)生的檢測電壓也在增大。當(dāng)檢測電壓達(dá)到比較器輸入端設(shè)定電壓值時，線圈中電流ITRIP二VREF/10RS，這時比較器觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)關(guān)閉電橋的源驅(qū)動。內(nèi)部邏輯和轉(zhuǎn)換開關(guān)的延遲(td)典型值為2ps，這種延遲會導(dǎo)致實際負(fù)載電流峰值稍高于理論值。當(dāng)電橋關(guān)閉后，電機電流開始衰減，通過地鉗位二極管和接收晶體管回流。源驅(qū)動關(guān)閉時間toff由單穩(wěn)態(tài)的外部RC決定，toff二RTCT，一般RT取值范圍在20?100k。,CT取值范圍在100?1000pf。芯片5腳和9腳外接電阻RT和電容CT,RT和CT組成的RC電路產(chǎn)生固定頻率信號，作為內(nèi)部單穩(wěn)多諧振蕩器的振蕩源，該振蕩器和比較器共同作用將采樣的電流大小反應(yīng)到源輸出端。當(dāng)電流值達(dá)到理論設(shè)定值時，源輸出端變?yōu)闊o效，當(dāng)電流值小于理論設(shè)定值時，源輸出端變?yōu)橛行?。其中RC參數(shù)選擇比較重要，設(shè)計時往往會忽略其參數(shù)要求。如使用不當(dāng)，會引起芯片燒壞，或發(fā)出噪聲等異?，F(xiàn)象。實際電路設(shè)計應(yīng)用中，對RT和CT參數(shù)取值容易忽略，RT取值精度應(yīng)不低于1%,CT應(yīng)選用NPO類型和精度不低于5%的電容，這樣可以有效固定toff時間，達(dá)到電流的最佳控制。而采樣電阻取值大小決定了步進(jìn)電機線圈電流的大小，電阻大了，則線圈電流太小，步進(jìn)電機驅(qū)動無力；電阻小了，則線圈電流太大，會燒壞步進(jìn)電機線圈。UDN2916LB最大輸出電流Ioutput=0.75A。假設(shè)采樣電阻Rs使用1.0。高精度電阻，參考電壓取最大為5V時，要求最大輸出電流IOUTPUT=VREF/(10XRS)=5/(10X1)=0.5A。電阻功率P=I2R=0.5X0.5X1=0.25W<0.5W。因此，采樣電阻Rs功率用0.5W就夠了。兩個輸入邏輯信號(l0和I1)用于選擇電機線圈電流，可設(shè)定為最大電流的100%、67%、33%或0%。0%的輸出電流值說明電橋關(guān)閉了所有驅(qū)動，并且也作為一個輸出特性。電流控制真值表見下表。ID11輸出電硫LL口乂年二工TEHL及心工皿乂：LHKtr”和乂及）=工皿抬HH06.74HC595電路74HC595具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。74595的數(shù)據(jù)端：Q0--Q7:八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個段。Q7':級聯(lián)輸出端。將它接下一個595的DS端。DS:串行數(shù)據(jù)輸入端,級聯(lián)的話接上一級的Q7'。74595的控制端說明：/MR（10腳）：低電平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常我將它接Vcc。SH_CP（11腳）：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。Q1->Q2-->Q3-->...-->Q7;下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度：5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級）ST_CP（12腳）：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。通常我將ST_CP置為低電平，當(dāng)移位結(jié)束后，在ST_CP端產(chǎn)生一個正脈沖（5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級），更新顯示數(shù)據(jù)。/OE（13腳）：高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。注1）74164和74595功能相仿，都是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。74164的驅(qū)動電流（25mA）比74595（35mA）的要小，14腳封裝，體積也小一些。2）74595的主要優(yōu)點是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。3）595是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，在正常使用時ST_CP為低電平，/OE為低電平。595是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，如下面的真值表，在正常使用時ST_CP為低電平，/OE為低電平。從DS每輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸入時鐘SH_CP上升沿有效一次，直到八位數(shù)據(jù)輸入完畢，輸出時鐘ST_CP上升沿有效一次，此時，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸出端。浦）. 福出SHCP3TCPOEMRDSGTQnJ.加KKLLKLNCMR為低電平時僅博嫡移位寄存簿KLLKLL三移口寄存器到劉.：‘高行器KKHLKLZ百三若仁寄在器，耳仃排出為言陽:工志tKLHH06NC喝鉗百巨平將；U3&奇行器壯志包含F(xiàn)r■管的瑙任寄存黑弗在移.：、LHKNCQn'不也寄行器的力令到七席后方在器正隊耳門揮出ttLHK的Qn-G位奇行卷佗玄好：?、?失而的空工寄亡器的內(nèi)總以杼哥仔趣弄出五、裝配及調(diào)試說明1、裝配根據(jù)電路原理圖、PCB圖和材料清單表，將元件安裝焊接到PCB板上，安裝焊接要求詳見試題部分第二題（電子產(chǎn)品裝配）。2、調(diào)試電路通電前應(yīng)仔細(xì)檢查所有元件焊接是否正確，例如：是否出現(xiàn)虛焊、連焊、極性裝反和元件錯焊等常見問題。檢查無誤后用萬用表測量電源輸入端是否有短路，若是一切正常方可根據(jù)下面的程序進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試步驟：.給電路板上電，D8電源指示燈亮，用示波器測試晶振是否起振；.電路板上電正常工作時，LCD顯示時間。.調(diào)試LM567選頻電路以及555震蕩電路，R31調(diào)劑lm567的捕獲頻率（要選擇的頻率），R32\R34調(diào)節(jié)555震蕩電路的震蕩頻率以及占空比。當(dāng)567接收頻率與555的震蕩頻率一致時D4亮度會加強。并且此時若遮擋住入庫紅外對管（D6\T4），能觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入入庫/出庫程序（奇數(shù)次觸發(fā)為入庫，偶數(shù)次觸發(fā)為出庫）。.車位檢測，當(dāng)用物體遮擋住車庫旁的紅外對管，則在入庫程序中會顯示該車庫已被占用。（可用按鍵或入庫紅外對管來觸發(fā)相應(yīng)的程序來驗證是否調(diào)試成功）此時全部電路已調(diào)試完畢，若能完成全部功能，說明調(diào)試成功。RI2.R1匚口匚Zl□□2IE王川怔上U2D7包巴二2DC23C25n門,riUUUD1￥2c?1SooSHl [o O]02 P13 P10* 01a1。QOQQ向a5一向'-「"|.OOOO孫NJ[；md|q|O1/1. 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電池12203.3v（1220）1貼片電容20pC26,C270805貼片2貼片電容33pfC1,C20805貼片2貼片電容470pFC7,C80805貼片2貼片電容103C12,C19,C200805貼片3貼片電容104C4C5C6C16C17C18C23C250805貼片8貼片電容4.7uFC9,C100805貼片2電解電容0.47ufC15直插1電解電容4.7uFC14直插1電解電容10uFC3,C11,C21直插3電解電容100ufC22,C24直插2發(fā)光二極管LED（紅色）貼片10二極管Diode1N4148D4,D8,D9,D10,D11,D12,D13,D14,D15,D16D5,D51,D17,D181N4148貼片4二極管Diode1N4007D71N4007貼片1紅外發(fā)射二極管F5D1,D2,D3,D6直插4紅外接收二極管F5T1,T2,T3,T4直插4有源蜂鳴器SpeakerLS1有源蜂鳴器1三極管9012Q6直插1三極管9013Q7,Q8直插2三極管8550（2TY）Q1SOT-23貼片1三極管8050（J3Y）Q2,Q3,Q4,Q5SOT-23貼片4電阻1R8,R100805貼片2電阻100R3,R40805貼片2電阻510R28,R29,R35R22,R37,R38,R39,R40,R41,R42,R43,R440805貼片12電阻1kR1,R23,R24,R25,R26,R27,R45,R46，R9,R11,DIODIADIDIaD1C DOIDQCD470805貼片19電阻2kR300805貼片1電阻4.7kR33,R550805貼片