機(jī)動(dòng)車輛管理收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1概述在如今，科技已經(jīng)高度發(fā)達(dá)，人們對(duì)物質(zhì)生活的追求每天都在提高，道路上每天都會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的機(jī)動(dòng)車，這使得交通變得十分擁堵，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)交通癱瘓的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生往往會(huì)讓很多人在路上浪費(fèi)掉許多時(shí)間，并且也會(huì)因此耽誤許多事情，非常有礙于社會(huì)的高度發(fā)展，并且也容易出現(xiàn)交通事故直接威脅老百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全。等等以上的問(wèn)題，都是政府部門亟待解決的民生問(wèn)題。政府部門為了減少甚至是杜絕以上這些事情的發(fā)生，提出了使用不停車技術(shù)來(lái)緩解交通情況，這種技術(shù)在緩解交通壓力方便有非常大的優(yōu)點(diǎn)，首先它能夠保證在高速路上行駛的汽車都順利暢通的奔跑，其次這種方法非常的實(shí)用方便能節(jié)省不少的空間和時(shí)間。正是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)展示出如此大的優(yōu)越性，其收到了非常多的人的追捧對(duì)象。目前來(lái)講，科技以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展給我們帶來(lái)的不僅僅是便利,還會(huì)帶來(lái)一些麻煩。以交通為例，由于科技以及經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的消費(fèi)能力以及追求大幅度提高，所以越來(lái)越多的人選擇購(gòu)買私家車作為一家人的代步工具，是的路上每天都會(huì)新增非常多的私家車，讓交通狀況變的十分不理想。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生往往會(huì)讓很多人在路上浪費(fèi)掉許多時(shí)間，并且也會(huì)因此耽誤許多事情，非常有礙于社會(huì)的高度發(fā)展，并且也容易出現(xiàn)交通事故直接威脅老百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全。等等以上的問(wèn)題，都是政府部門亟待解決的民生問(wèn)題。在傳統(tǒng)的高速公路收費(fèi)方式里，主要是由人工通過(guò)一個(gè)按鈕來(lái)控制收費(fèi)桿的升降來(lái)實(shí)現(xiàn)收費(fèi)管理的，這樣會(huì)讓收費(fèi)的效率大大降低，根本不可能滿足如今越來(lái)越多的車流，很容易就會(huì)造成交通堵塞的現(xiàn)象，并且這種收費(fèi)方式運(yùn)營(yíng)人工成本比較高，難以統(tǒng)一管理，阻擋了車輛的流暢通行，難以適應(yīng)如今高度發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)形勢(shì)。射頻技術(shù)能對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行一個(gè)自動(dòng)識(shí)別的過(guò)程，它主要是利用了射頻信號(hào)的空間耦合特點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)不用接觸物體就能完成兩個(gè)物體之間的信息傳遞。然后系統(tǒng)處理器就能將其接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，這樣就完成了一個(gè)信息識(shí)別的過(guò)程。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，它不僅能對(duì)處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體進(jìn)行辨別，并且能夠同時(shí)辨別多個(gè)物體的信息，正是因?yàn)槠湓谛畔⒈鎰e方面有如此巨大的優(yōu)勢(shì)，使得其被人們寄予了很高的期望，一度成為眾多研究人員爭(zhēng)相追捧的對(duì)象，并把它快速應(yīng)用在我們平常的生活中。這項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)生徹底改變了高速公路的收費(fèi)模式，為高速公路收費(fèi)提供了一種新的思路，它讓人們擺脫了停車?yán)U費(fèi)的繁瑣，給高速公路暢通無(wú)阻提供了一個(gè)有力的保障。我國(guó)的經(jīng)濟(jì)自從改革開(kāi)放以來(lái)一直處于高速發(fā)展的狀態(tài)中，并且高速公路更是有了很大的發(fā)展進(jìn)步。盡管我國(guó)每年的高速公路里程都在不斷增加，但是由于急速增加的通行車輛，是的高速公路通行狀況越來(lái)越差。傳統(tǒng)人工收費(fèi)的高速公路存在很多的弊端，它需要耗費(fèi)的人力財(cái)力巨大，而且會(huì)嚴(yán)重影響公路的交通狀況，建設(shè)收過(guò)路收費(fèi)站點(diǎn)對(duì)環(huán)境還能造成一定程度的破壞。從上述可見(jiàn)，傳統(tǒng)的人工收費(fèi)方式已經(jīng)不能滿足人們對(duì)高速公路收費(fèi)方式的要求，在一定程度上也會(huì)直接威脅車輛的通行安全，如若采用車輛處于行駛狀態(tài)就能收費(fèi)的管理系統(tǒng)，可以大大的改善高速公路出入口的車輛通行效率，并且也能逐漸發(fā)展成為能夠滿足人們需求的方式，為高速公路盡早走向現(xiàn)代化提供一個(gè)有力的保障，高速公路示意圖如圖1-1所示。圖1-1高速公路收費(fèi)系統(tǒng)示意圖1.2研究背景與意義本課題的研究對(duì)象為前段時(shí)間成為老百姓關(guān)注熱點(diǎn)的ETC繳費(fèi)技術(shù)，主要利用DSRC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)處于行駛狀態(tài)的車輛進(jìn)行收費(fèi)。ETC技術(shù)的應(yīng)用原理為：在車輛哪安裝一個(gè)高頻信號(hào)收發(fā)器，無(wú)線通訊器將其發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行采集并迅速傳遞給控制器，這樣控制器就能快速的識(shí)別出車輛的信息，控制器不僅能夠處理信息還能對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。射頻技術(shù)在1940年誕生于美國(guó)，它主要是由雷達(dá)技術(shù)發(fā)展而成的。直至1980年以后，射頻技術(shù)才有了其商業(yè)用途，并且很快成為了自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在當(dāng)時(shí)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的工作原理為：利用空間信號(hào)的耦合特性，不用通過(guò)接觸物體就能獲取物體信心并通過(guò)處理器進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別功能。射頻信號(hào)的可讀特性非常方便攜帶，而且具有很好的質(zhì)量，有較大的存儲(chǔ)空間，能夠被讀取無(wú)限次，并且能夠被很快讀寫出來(lái)，非常適合現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展模式。它被廣泛的應(yīng)用在如今的互聯(lián)網(wǎng)通信，全球信息共享以及定位等領(lǐng)域。射頻技術(shù)一旦應(yīng)用于高速公路管理系統(tǒng)中，將會(huì)大大節(jié)約人們出行的成本，極大幅度的提高公路的通行效率，使資源得到合理化應(yīng)用，讓高速公路早日實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化有一個(gè)質(zhì)的飛躍。本課題研究的主要對(duì)象是DSRC技術(shù)在ETC系統(tǒng)中的應(yīng)用，為了解決傳統(tǒng)人工收費(fèi)方式影響通行效率的弊端性，利用射頻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)識(shí)別功能以此改善通行效率以及節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本。如今的社會(huì)不但是一個(gè)科技高速發(fā)展的社會(huì)更應(yīng)是一個(gè)資源節(jié)約型可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注于如何讓自己生活的環(huán)境變的更好，以及如何讓資源得到更加合理有效的利用。在高速通行方面，顯然ETC系統(tǒng)比傳統(tǒng)的人工收費(fèi)系統(tǒng)更加符合人們對(duì)未來(lái)社會(huì)的期望，它能夠讓我們周圍的環(huán)境變得更加美好并且利用較少的資源就能達(dá)到管理車輛通行的目的。1.3研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速騰飛體現(xiàn)在現(xiàn)代化建設(shè)的方方面面，其不僅能從高速公路的左右縱橫迅速發(fā)展中看出來(lái)，更能從每一條新建高速公路的等級(jí)逐漸升高中看出來(lái)。怎樣完成對(duì)我國(guó)高速公路收費(fèi)方式的升級(jí)，有效的提高其通行效率，極大程度的節(jié)省時(shí)間和金錢，首先就要分析我國(guó)目前的收費(fèi)方式。目前，我們國(guó)家的公路收費(fèi)可以分為以下幾種：（1）通行證收費(fèi)：此種收費(fèi)方式主要用到的就是條形碼，通過(guò)計(jì)算機(jī)將繳費(fèi)條碼打印出來(lái)然后再由人工完成剩下的操作。車輛信息以及需要交費(fèi)的信息都隱藏在條形碼里面，然后把條形碼印刷在通行證上面。但是通行證上面條形碼的識(shí)別主要依賴人工來(lái)完成，人工將識(shí)別出來(lái)的相應(yīng)信息及時(shí)通過(guò)鍵盤向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)反饋，然后再把相應(yīng)信息打印出來(lái)。這種收費(fèi)方式，對(duì)人工的依賴性比較大，人工負(fù)責(zé)將車輛的通行信息輸入到電腦里面，并且出票和驗(yàn)票以及收費(fèi)都是人工來(lái)完成的。所以這種收費(fèi)方式其實(shí)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是人工收費(fèi)，需要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成一整套操作流程并且非常可能還會(huì)出現(xiàn)弄錯(cuò)的情況。（2）磁卡收費(fèi)：磁卡就是我們常說(shuō)的IC卡，用戶通過(guò)在此磁卡里面充入一定數(shù)額的金錢，每次路過(guò)收費(fèi)站時(shí)，只要將磁卡貼近刷卡器，那么收費(fèi)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)從卡里面扣除相應(yīng)的通行費(fèi)，還有一種可以存儲(chǔ)通行次數(shù)的磁卡，也就是花費(fèi)相應(yīng)的錢去充入相應(yīng)的次數(shù)，每次經(jīng)過(guò)收費(fèi)站刷卡時(shí)，其里面的次數(shù)會(huì)相應(yīng)減少，以此來(lái)達(dá)到過(guò)高速路口繳費(fèi)的目的。這種方式目前是我國(guó)最常用的收費(fèi)方式，其主要是通過(guò)人工控制計(jì)算機(jī)來(lái)完成收費(fèi)。IC卡里面有磁劵作為信息載體，這種收費(fèi)方式主要是應(yīng)用在不開(kāi)放的公路收費(fèi)。使用這種方式進(jìn)行高速繳費(fèi)時(shí)，駕駛?cè)藛T需要在高速入口先領(lǐng)一張IC卡，等到出高速路口收費(fèi)站時(shí)，把IC卡交給車站工作人員，工作人員即可告訴你需要交多少費(fèi)用。這種收費(fèi)方式對(duì)外部環(huán)境有一定的要求，并且IC卡易被損壞或丟失造成很大的麻煩，磁卡也會(huì)失效，讀卡器在讀卡時(shí)也有很多不確定的因素。（3）紅外線收費(fèi)：傳統(tǒng)射頻技術(shù)主要是通過(guò)人工和紅外車型共同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)非常常用的一種收費(fèi)方式就是利用紅外線技術(shù)對(duì)通過(guò)收費(fèi)站的車輛進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，其里面設(shè)置參數(shù)是根據(jù)車型信息來(lái)完成。但是人工在里面有著決定性的影響，判斷數(shù)據(jù)占比也會(huì)比較高。一旦車輛途經(jīng)收費(fèi)站，會(huì)很容易出現(xiàn)識(shí)別錯(cuò)誤的現(xiàn)象，這種收費(fèi)方式不適應(yīng)于車型比較復(fù)雜的收費(fèi)站點(diǎn)，更不適合高速公路站點(diǎn)的收費(fèi)。綜合比較分析上述三種收費(fèi)方式，可以判斷出，將DSRC技術(shù)應(yīng)用于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中，會(huì)大大的提高收費(fèi)系統(tǒng)的智能化程度，有效的減少人工操作，使收費(fèi)效率以及通行效率得到很大的提高。在我們每天都會(huì)因?yàn)榻煌〒矶露械街钡那闆r下，DSRC技術(shù)無(wú)疑可以為我們排憂解難，它能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離快速完成收費(fèi)，讓車輛更加自由自在的通行，使原來(lái)的車輛管理系統(tǒng)更加方便快捷，效率也將大幅度提高。我國(guó)高速公路的發(fā)展逐漸與國(guó)際社會(huì)接軌，汽車的數(shù)量卻是與日俱增甚至成幾何形式增長(zhǎng)。在最近國(guó)家頒布的政策中，將會(huì)對(duì)7座以下的私家車進(jìn)行免高速收費(fèi)，一旦這個(gè)政策的時(shí)效過(guò)去，那么勢(shì)必會(huì)有大量的汽車堵在高速公路收費(fèi)出入口甚至是高速公路上。逐漸增多的汽車對(duì)現(xiàn)有的收費(fèi)管理方式來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，這將會(huì)大大的影響收費(fèi)站的通行效率，由于擁堵所造成的時(shí)間以及財(cái)產(chǎn)損失也將會(huì)是無(wú)法估量的。很顯然，過(guò)去傳統(tǒng)的人工方式完全不能滿足目前人們對(duì)收費(fèi)站的要求，為了解決上述難題，我國(guó)一定會(huì)積極的尋找更加行之有效的收費(fèi)方式，并將研究的目光轉(zhuǎn)移到了不停車收費(fèi)技術(shù)上。1.3.2國(guó)外發(fā)展概況國(guó)際上以美國(guó)為主的許多發(fā)達(dá)國(guó)家出于對(duì)經(jīng)濟(jì)的需求很早就開(kāi)始了對(duì)智能交通服務(wù)系統(tǒng)的研究，基于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和時(shí)代的需要，電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)與之相關(guān)的行業(yè)也因此產(chǎn)生，世界上首次不停車收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)在上個(gè)世紀(jì)70年代末的美國(guó)進(jìn)行，參加該實(shí)驗(yàn)的用戶可預(yù)先向高速公路收費(fèi)系統(tǒng)支付費(fèi)用，也可以采用刷卡支付的方式通過(guò)。在這之后高速公路收費(fèi)系統(tǒng)不斷完善，至今為止電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，足以說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)是成功的，同時(shí)該系統(tǒng)也成為了各個(gè)國(guó)家收回公路前期投入和進(jìn)行后期經(jīng)營(yíng)與維修的重要手段之一。其中挪威首先研發(fā)出了Q-free電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為兩個(gè)模塊，視頻模塊和信息接收模塊，射頻模塊含有車主的信息標(biāo)識(shí)，當(dāng)車將通過(guò)高速公路時(shí)，發(fā)射模塊與信息接受模塊之間進(jìn)行通信和快速的信息交流，當(dāng)信息接受模塊核實(shí)車主信息后將該信息反省給后臺(tái)主計(jì)算機(jī)，由后臺(tái)主計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，并生成相應(yīng)的信息進(jìn)行反饋在日本，三菱株式會(huì)社、豐田株式會(huì)社較早的開(kāi)始了對(duì)ETC的研究，并于2015年通過(guò)對(duì)在日本本土進(jìn)行不停車收費(fèi)系統(tǒng)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，將它們的不停車收費(fèi)系統(tǒng)推廣到世界各地進(jìn)行驗(yàn)證，目前，日本已擁有遍布全國(guó)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)，同時(shí)制定了關(guān)于不停車收費(fèi)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，是亞洲研究與應(yīng)用不停車收費(fèi)系統(tǒng)的佼佼者。1.4論文研究的主要內(nèi)容本文設(shè)計(jì)一塊高速公路機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)，通過(guò)DSRC無(wú)線短距離通信來(lái)選擇進(jìn)行繳費(fèi)和車輛信息識(shí)別；本文首先對(duì)高速公路機(jī)動(dòng)車輛管理收費(fèi)系統(tǒng)的最新發(fā)展現(xiàn)狀以及最新技術(shù)進(jìn)行分析；然后對(duì)機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能分解，選擇確定模塊功能設(shè)計(jì)總體方案；根據(jù)機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能以及選擇確定模塊特性和與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換特性，設(shè)計(jì)單片機(jī)機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)的硬件電路和軟件算法；最后對(duì)實(shí)物進(jìn)行焊接制作，對(duì)主要功能進(jìn)行驗(yàn)證。

第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本機(jī)動(dòng)車輛ETC不停車收費(fèi)管理系統(tǒng)主要通過(guò)電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息的寫入和讀取，運(yùn)用DSRC短距離無(wú)線通信技術(shù)，完成繳費(fèi)功能以及系統(tǒng)識(shí)別后，通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的上傳，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車輛的管理與收費(fèi)，同時(shí)還具有車欄桿收費(fèi)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)模擬高速路口收費(fèi)站功能。本設(shè)計(jì)的車載端設(shè)計(jì)圖如圖2-1所示，路側(cè)端設(shè)計(jì)圖如圖2-2所示。STC89C52主控制模塊STC89C52主控制模塊復(fù)位電路液晶顯示模塊時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路DS短距離無(wú)線通信模塊DS短距離無(wú)線通信模塊電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽圖2-1車載端設(shè)計(jì)圖DS短距離無(wú)線通信模塊STC89DS短距離無(wú)線通信模塊STC89C52主控制模塊復(fù)位電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路串口轉(zhuǎn)換電路串口轉(zhuǎn)換電路欄桿控制電路欄桿控制電路PC端上位機(jī)管理系統(tǒng)PC端上位機(jī)管理系統(tǒng)圖2-2路側(cè)端設(shè)計(jì)圖如圖所示設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案由2部分組成，每一個(gè)部分又有很多模塊組成。車載端主要是OBU設(shè)備，組成部分有單片機(jī)核心控制，標(biāo)簽卡，液晶屏顯示，DSRC短距離無(wú)線通信模塊等。高速收費(fèi)終端包含單片機(jī)控制板、DSRC短距離無(wú)線通信模塊、串口轉(zhuǎn)換電路、欄桿控制電路、PC端上位機(jī)管理系統(tǒng)。電子標(biāo)簽?zāi)K實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息的記錄，收費(fèi)金額的記錄，以及存儲(chǔ)其他的必要信息，電子標(biāo)簽與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽信息識(shí)別；DSRC短距離無(wú)線通信模塊是ETC專用通信技術(shù)，完成5米范圍內(nèi)的車輛信息傳輸和收費(fèi)信息傳輸；液晶屏顯示電路實(shí)現(xiàn)OBU設(shè)備的標(biāo)簽卡的插入讀取，顯示是否插拔正常；串口轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和PC端上位機(jī)軟件的數(shù)據(jù)通信功能；欄桿控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)欄桿驅(qū)動(dòng)，放車通過(guò)；上位機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車輛信息的監(jiān)控以及收費(fèi)等功能，實(shí)時(shí)顯示車輛信息以及余額等信息。整體結(jié)構(gòu)由OBU識(shí)別卡、放大電路、檢波電路、整形電路、單片機(jī)芯片整體結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。天線天線單片單片機(jī)芯片放大電路放大電路檢波電路檢波電路OUBOUB識(shí)別卡整形電路整形電路圖2-3整體結(jié)構(gòu)圖2.2ETC卡介紹本設(shè)計(jì)的機(jī)動(dòng)車輛信息存儲(chǔ)在ETC卡，因此ETC卡模塊在本系統(tǒng)中至關(guān)重要，本文以一款基于射頻識(shí)別功能的，射頻卡來(lái)實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽功能，通常由電子天線、OBU閱讀器以及標(biāo)簽三個(gè)組成部分來(lái)實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽、讀卡功能，基本的電子標(biāo)簽原理如圖2-4所示。電磁場(chǎng)天線電磁場(chǎng)天線電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽OBU閱讀器OBU閱讀器內(nèi)置芯片、天線內(nèi)置芯片、天線圖2-4ETC卡示意圖通常電子標(biāo)簽系統(tǒng)中的天線模塊在區(qū)域范圍內(nèi)會(huì)發(fā)出特定的磁場(chǎng)，閱讀器對(duì)這個(gè)特殊的磁場(chǎng)作用下，會(huì)感應(yīng)對(duì)應(yīng)的電流，在該電流作用下，將芯片存儲(chǔ)信息以頻率信號(hào)的方式進(jìn)行發(fā)送到閱讀器模塊，在內(nèi)部對(duì)信號(hào)解碼后與OBU數(shù)據(jù)通信處理。本文采用射頻卡利用調(diào)制原理和解調(diào)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)13.56MHz無(wú)線電子標(biāo)簽功能，其為典型的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部發(fā)生器、應(yīng)答模塊以及IC卡，模塊能夠?qū)崿F(xiàn)奇偶錯(cuò)誤和ISO幀識(shí)別，模塊的數(shù)據(jù)通信率高達(dá)424kbit/s，同時(shí)在數(shù)據(jù)接口通信方面，為適應(yīng)不同的接口，設(shè)計(jì)有UART、I2C以及SPI接口的功能，其實(shí)物如圖2-5所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2-6所示。圖2-5ETC卡實(shí)物圖非接觸式UART非接觸式UART模擬接口寄存器組模擬接口寄存器組RF電平檢測(cè)器RF電平檢測(cè)器FIFO數(shù)據(jù)模式檢測(cè)器FIFO數(shù)據(jù)模式檢測(cè)器串行UARTSP1I2C串行UARTSP1I2C主機(jī)串行接口主機(jī)串行接口圖2-6內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括接口部分、無(wú)線非接觸部分、FIFO緩沖部分以及接口部分，模擬接口的主要功能是實(shí)現(xiàn)各種模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以及調(diào)制后的解調(diào)，非接觸模塊，實(shí)現(xiàn)與主機(jī)之間的通訊，F(xiàn)IFO對(duì)數(shù)據(jù)緩沖后，采用不同的接口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)。ETC卡的讀寫模式，如圖2-7所示。ETC卡ETC卡RC522電池RC522電池微控制器、微控制器圖2-7ETC卡讀寫模式圖2.3STC89C52單片機(jī)芯片介紹本設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)車輛收費(fèi)監(jiān)查管理系統(tǒng)，采用了51單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)，運(yùn)用了STC89C52RC芯片，該芯片實(shí)物圖如下圖所示。芯片是典型的雙列封裝，直插結(jié)構(gòu)，DIP設(shè)計(jì)，引腳間距2.54mm，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的英寸尺寸。這款單片機(jī)采用51內(nèi)核，經(jīng)典8位單片機(jī)結(jié)構(gòu)，麻雀雖小，五臟俱全，具有了MCU的全部組成部分。包含了CPU中央處理器，ROM存儲(chǔ)空間，RAM緩存空間，以及外部的接口，輸入輸出組成部分。該芯片具有四十個(gè)引腳，分別有電源VCC，電源地GND，以及4組8路并行接口，P0到P3，4組并行數(shù)據(jù)口，可以配置為輸入，也可以配置為輸出。同時(shí)還具有了其他的功能，比如串口RXDTXD，外部中斷接口INT0INT1，定時(shí)器0和計(jì)數(shù)器1，以及EP，RST等特殊功能。芯片采用RSIC，精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，程序運(yùn)算效率高，可以滿足中低端應(yīng)用要求，對(duì)于成本和控制要求不高的場(chǎng)合，比較合適。該芯片是國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司宏晶科技研發(fā)，保留了經(jīng)典的51單片機(jī)內(nèi)核，增加了新時(shí)代的ISP下載接口，大大提高了編程和下載效率單片機(jī)芯片實(shí)物圖如圖2-8所示。圖2-8單片機(jī)芯片實(shí)物圖2.4LCD12864液晶顯示屏介紹比較通用的液晶屏有1602格式，也有2002格式，還有12864格式，本設(shè)計(jì)采用了12864格式的顯示屏。如下圖2-7所示的是12864液晶屏的實(shí)物圖。這種屏能夠顯示出中文，帶有中文字庫(kù)顯示能力，具有了很強(qiáng)的實(shí)用性，方便ETC用戶識(shí)別信息，直接觀察數(shù)據(jù)。該液晶屏采用了8位并行口的傳輸方式，具有了128列，64行的顯示格點(diǎn)結(jié)構(gòu)。每個(gè)漢字的顯示格點(diǎn)是16X16，也就是說(shuō)這個(gè)液晶屏可以顯示出8X4=32個(gè)漢字，能夠滿足ETC這種場(chǎng)景的顯示要求。該液晶屏具有對(duì)比度調(diào)節(jié)功能，具備讀寫控制功能，具備串/并行輸出轉(zhuǎn)換的功能，具備背光顯示功能，液晶顯示器實(shí)物圖如圖2-9所示。圖2-9LCD12864液晶顯示屏實(shí)物圖本章小結(jié)本章首先介紹了在現(xiàn)實(shí)生活中的機(jī)動(dòng)車輛檢查管理系統(tǒng)的具體操作過(guò)程，分模塊介紹了一下本設(shè)計(jì)的各個(gè)部分，以及各部分的結(jié)構(gòu)圖。重點(diǎn)介紹了單片機(jī)模塊和液晶顯示屏模塊。

第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路如下圖所示，采用的是STC89C52單片機(jī)芯片。最小系統(tǒng)組成由單片機(jī)芯片、5V電源電路、單片機(jī)晶振電路和復(fù)位重啟后的電路。本文選自52系列單片機(jī)，主要包含8個(gè)模塊，分別是。外部和內(nèi)部時(shí)鐘模塊，與其對(duì)應(yīng)的引腳功能XTAL和XTAL1以及兩個(gè)供電功能的電源引腳；具有數(shù)據(jù)處理和交換功能的ROM和RAM部分；能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)8位以及16位的組合內(nèi)部定時(shí)以及外部計(jì)數(shù)的部分，對(duì)應(yīng)T0和T1；與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通信用的TX和RX模塊以及4路32個(gè)多功能引腳，不僅節(jié)省內(nèi)部資源，而且擴(kuò)展了其接口；組后就系統(tǒng)核心部分CPU和中斷管理模塊，構(gòu)成單片機(jī)的8個(gè)部分各司其職協(xié)調(diào)的完成接受外部輸入數(shù)據(jù)后，CPU協(xié)調(diào)時(shí)鐘、電源以及中斷系統(tǒng)和IO引腳共同完成指定功能，圖3-1核心控制電路。下圖中U4是STC89C52芯片，S1是復(fù)位按鍵，按下后VCC介入，復(fù)位引腳輸入一個(gè)高電平脈沖，引起單片機(jī)程序從0開(kāi)始執(zhí)行的過(guò)程，稱為復(fù)位過(guò)程。X1是11.0592MHz晶振，外接2個(gè)瓷片30pF，最后連接進(jìn)入地信號(hào)，稱為單片機(jī)的晶體電路，這個(gè)電路是單片機(jī)的時(shí)鐘源頭，是單片機(jī)執(zhí)行的重要源動(dòng)力。J3是單片機(jī)的功能電路，作用是外接USB轉(zhuǎn)TTL線，實(shí)現(xiàn)PC端的編程文件到單片機(jī)芯片的傳輸過(guò)程，燒寫hex文件到芯片內(nèi)部，存儲(chǔ)在ROM空間。單片機(jī)重新上電后，執(zhí)行ROM程序，單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.2液晶屏顯示電路設(shè)計(jì)在該機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)中液晶用來(lái)顯示ETC卡插入的信息，使用液晶字符式來(lái)顯示已插入，還是錯(cuò)誤，幫助用戶，檢查ETC卡是否準(zhǔn)確插上。在控制方面可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，并且可以顯示不同形式的字符內(nèi)容，缺點(diǎn)就是價(jià)格昂貴。顯示字符的原理如下：這個(gè)控制器支持在文本的方式下進(jìn)行工作，它可以依據(jù)字符在LCD上的每一行以及每一列的具體位置，來(lái)尋找到與RAM相對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，然后將與想要顯示字符的對(duì)應(yīng)代碼輸入進(jìn)去即可。顯示漢字的原理如下：通常使用圖形的方式來(lái)顯示漢字，首先要用字模的提取軟件，將需要顯示漢字的點(diǎn)陣嗎從PC端提取出來(lái)，每一個(gè)漢字的容量為32B，將其分成左右兩半，左半邊為奇數(shù)（1、3、5……），右邊為（2、4、6……），然后依據(jù)在LCD上中文字符所顯示的特定行數(shù)與列數(shù)，找到與RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，然后將顯示漢字的第一字節(jié)輸入其中，此時(shí)光標(biāo)的位置加1，注意在換行時(shí)，需要以列的進(jìn)行對(duì)齊，送入第二個(gè)字節(jié)，往下進(jìn)行，直到將32個(gè)字節(jié)送滿為止。本次設(shè)計(jì)采用的是12864液晶屏的串行傳輸接口連接，不再使用8位并行口數(shù)據(jù)傳輸，而是采用4線制傳輸，分別是LCD_RS、LCD_EN、LCD_DO、LCD_PSB等接口，他們的含義是液晶屏的數(shù)據(jù)/命令選擇引腳、液晶屏的片選引腳、液晶屏的串行傳輸接口、液晶屏的串/并選擇引腳。另外液晶屏還連接了R1可調(diào)電阻，第3腳分壓輸入，調(diào)節(jié)對(duì)比度亮度。其他引腳是液晶屏的芯片驅(qū)動(dòng)電源和地、以及背光LED燈的電源和地，液晶顯示器電路圖如圖3-2所示。P2.2P2.1P2.4P2.3P2.2P2.1P2.4P2.3圖3-212864液晶屏顯示電路圖顯示電路主要由單片機(jī)的P2口對(duì)液晶的4個(gè)數(shù)據(jù)口控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作，相關(guān)的讀寫指令則由單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2以及P2.3控制實(shí)現(xiàn)。3.3DSRC短距離無(wú)線通信電路設(shè)計(jì)DSRC短距離無(wú)線通信電路實(shí)現(xiàn)的功能是將OBU設(shè)備和ETC高速路口設(shè)備進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)車輛信息載入，扣費(fèi)信息傳輸和余額傳輸?shù)取ＴO(shè)計(jì)的與單片機(jī)接口電路如圖3-3所示。本次設(shè)計(jì)采用的是NRF24L01無(wú)線模塊傳輸上述信息。運(yùn)用NRF24L01無(wú)線模塊的無(wú)線通信功能，以SPI接口連接單片機(jī)，由單片機(jī)獲取讀取無(wú)線傳輸?shù)男畔?。這種無(wú)線模塊具有短距離傳輸?shù)哪芰?，較強(qiáng)的抗干擾能力，采用成熟的2.4G無(wú)線通信射頻技術(shù)，不會(huì)對(duì)無(wú)線電其他軍事頻段造成干擾，DSRC短距離無(wú)線通信電路圖如圖3-3所示。圖3-3DSRC短距離無(wú)線通信電路圖采用DSRC的SPI通信原理，來(lái)與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，單片機(jī)的P0引腳與NRF24L01數(shù)據(jù)引腳連接，單片機(jī)的P0.1引腳與NRF24L01時(shí)鐘引腳P0.1連接，單片機(jī)的P0.2引腳與NRF24L01通信SI引腳連接，單片機(jī)的P0.4引腳與NRF24L01通信模塊SO數(shù)據(jù)引腳連接，單片機(jī)的P0.0引腳與NRF24L01片選引腳連接，單片機(jī)的P0.5引腳和NRF24L01通信模塊的CSN引腳連接，單片機(jī)的P0.3引腳和NRF24L01通信模塊的IRQ連接。根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，SO和SI實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與主機(jī)之間的交換，主要是在時(shí)鐘上下沿的跳變時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送。3.4電子標(biāo)簽讀寫電路機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)電子標(biāo)簽讀寫電路如下圖如圖3-4所示。OBU設(shè)備上有張卡，那個(gè)是ETC卡，記錄了車輛的號(hào)牌、發(fā)動(dòng)機(jī)VSN、行駛證信息以及司機(jī)信息。ETC卡內(nèi)部是一個(gè)電子標(biāo)簽，這個(gè)電子標(biāo)簽和OBU連接在一起，通過(guò)OBU刷卡模塊讀取里面的信息。具體的電路應(yīng)用如下圖里的RFID-RC522，它是一個(gè)射頻識(shí)別電路，由RC522芯片讀取ETC卡里存儲(chǔ)的信息，解碼后由SPI接口和單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)信息傳輸，電子標(biāo)簽讀寫電路圖如圖3-4所示。圖3-4電子標(biāo)簽讀寫電路圖具體的電路連接說(shuō)明如下，電子標(biāo)簽讀寫電路的第1腳是CS，連接單片機(jī)的P1.4引腳，主要功能是串行數(shù)據(jù)的片選功能；電子標(biāo)簽讀寫電路的第2腳是SCK，連接單片機(jī)的P1.3引腳，主要功能是串行傳輸?shù)臅r(shí)鐘；電子標(biāo)簽讀寫電路的第3腳是MOSI，連接單片機(jī)的P1.2引腳，主要功能是串行傳輸?shù)妮斎胍_；電子標(biāo)簽讀寫電路的第4腳是MISO，連接單片機(jī)的P1.1引腳，主要功能是串行傳輸?shù)妮敵鲆_；電子標(biāo)簽讀寫電路的第7腳是RST，連接單片機(jī)的P1.0引腳，主要功能是串行傳輸?shù)膹?fù)位功能引腳。其他引腳有電源VCC，連接3.3V，電源地連接GND。3.5串口電平轉(zhuǎn)換電路串口電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)ETC高速路口設(shè)備電子部分和電腦上位機(jī)連接的一種通道，電路如圖3-5所示。ETC電子設(shè)備通過(guò)無(wú)線模塊接受到的車輛信息數(shù)據(jù)，最終要顯示在電腦上，讓收費(fèi)員直觀的看到信息，便于收費(fèi)放行。這個(gè)電子部分和電腦端的上位機(jī)軟件之間，需要借助一個(gè)通用的串行傳輸方式，而232串行電平傳輸?shù)姆绞绞请娔X的常用的接口方式，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，運(yùn)用一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電子設(shè)備電路和電腦之間的電平匹配。P3.0P3.1P3.0P3.1圖3-5串口電平轉(zhuǎn)換電路圖電路的具體執(zhí)行過(guò)程是，通過(guò)MAX232專用的串口電平轉(zhuǎn)換芯片，上圖U3是電平轉(zhuǎn)換芯片，C3、C4、C5、C6分別是電平轉(zhuǎn)換的濾波電容電路，起到的作用是增強(qiáng)電路的抗干擾能力。本次串口電平轉(zhuǎn)換電路采用的是MAX232的第一路轉(zhuǎn)換功能。MAX232第11腳為發(fā)送輸入，連接單片機(jī)的第11腳TXD，MAX232第12腳為輸出，連接單片機(jī)的第10腳RXD，這兩個(gè)電平為VCC電平，也就是單片機(jī)的電平5V。而MAX232的第13腳為輸入，連接電腦的串口的發(fā)送TXD-PC，MAX232的第14腳為輸出，連接電腦的串口接受RXD-PC，這兩個(gè)電平是232電平，電壓范圍是9-15V之間，具有很強(qiáng)的傳輸能力。3.6欄桿驅(qū)動(dòng)電路欄桿驅(qū)動(dòng)電路如下圖3-6所示。高速路口欄桿是由開(kāi)關(guān)控制打開(kāi)和關(guān)閉閘口功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)開(kāi)桿和關(guān)桿，單片機(jī)的P3.7引腳實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，通過(guò)三極管、繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有顯示，通過(guò)三極管Q1放大后對(duì)繼電器驅(qū)動(dòng)，繼電器的電后導(dǎo)通，電機(jī)J4得電后實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)工作開(kāi)桿。下圖中JDQ1是繼電器部分，控制欄桿電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電源開(kāi)關(guān)部分，D1是保護(hù)繼電器開(kāi)關(guān)的二極管，在頻繁開(kāi)關(guān)啟動(dòng)過(guò)程中，能夠釋放多余的電流。Q1是三極管，基級(jí)連接單片機(jī)的P3.7，三極管本身也是一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，控制繼電器的開(kāi)關(guān)，而繼電器開(kāi)關(guān)直接隔離到欄桿的電機(jī)開(kāi)關(guān)，強(qiáng)電流設(shè)備和弱電類設(shè)備單片機(jī)之間沒(méi)有直接連接，起到保護(hù)作用，欄桿驅(qū)動(dòng)控制電路圖如圖3-6所示。P3.7P3.7圖3-6欄桿驅(qū)動(dòng)控制電路圖本章小結(jié)本章介紹了各部分電路的設(shè)計(jì)以及他們各自的特點(diǎn)，以及相關(guān)技術(shù)，最后根據(jù)各個(gè)部分的原理功能，進(jìn)行了總電路的展示。第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)及流程圖開(kāi)始開(kāi)始主程序主要是對(duì)完成初始化以及無(wú)線循環(huán)的調(diào)用各個(gè)子程序，具體的主程序流程圖如圖4-1所示。給整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行上電，系統(tǒng)各個(gè)模塊將進(jìn)行初始化，單片機(jī)檢測(cè)是否有ETC卡插入，當(dāng)有ETC卡插入時(shí)系統(tǒng)可以對(duì)它進(jìn)行識(shí)別，并且液晶顯示對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，包括插卡是否正常。OBU設(shè)備讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，根據(jù)ETC高速路口發(fā)送的請(qǐng)求命令來(lái)決定是否發(fā)送電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)。高速路口ETC設(shè)備獲取到OBU電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，獲取車輛信息，包含車牌，車型、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼VSN等數(shù)據(jù)，并且通過(guò)串口模塊把上述信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)將對(duì)識(shí)別到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，符合用戶信息時(shí)上位機(jī)將顯示用戶的個(gè)人信息，上位機(jī)將顯示當(dāng)前汽車的狀態(tài)，方便管理員查詢。最終由計(jì)算機(jī)完成ETC通信費(fèi)用的計(jì)算和結(jié)算，并根據(jù)扣款是否完成，決定是否抬桿放行。如果沒(méi)有結(jié)算成功，是不會(huì)抬桿放行。本設(shè)計(jì)主要包含了兩個(gè)大的程序部分，分別是OBU設(shè)備部分程序流程圖，和高速路口ETC結(jié)算程序流程圖，如圖4-1,4-2所示。開(kāi)始開(kāi)始初始化初始化初始化初始化是否收到OBU發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)？是否收到OBU發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)？否讀取電子標(biāo)簽信息否讀取電子標(biāo)簽信息液晶屏顯示信息液晶屏顯示信息獲取車輛信息是獲取車輛信息是是否收到請(qǐng)求？是否收到請(qǐng)求？上位機(jī)顯示車輛信息否上位機(jī)顯示車輛信息否計(jì)算ETC通行費(fèi)用是計(jì)算ETC通行費(fèi)用是正?？圪M(fèi)？正?？圪M(fèi)？是否發(fā)送電子標(biāo)簽信息是否發(fā)送電子標(biāo)簽信息不放行抬桿放行不放行抬桿放行圖4-1OBU設(shè)備程序流程圖圖4-2ETC結(jié)算部分程序流程圖機(jī)動(dòng)車輛管理收費(fèi)收系統(tǒng)主要是實(shí)時(shí)對(duì)電子標(biāo)簽信息讀取，通過(guò)無(wú)線模塊傳輸后，對(duì)上位機(jī)顯示控制、串口模塊控制和欄桿控制。4.2無(wú)線模塊子程序設(shè)計(jì)無(wú)線模塊在本次機(jī)動(dòng)車輛收費(fèi)監(jiān)察系統(tǒng)中起到很重要的作用，是連接車輛和ETC收費(fèi)系統(tǒng)的通信橋梁。本次無(wú)線模塊采用短距離無(wú)線通信技術(shù)，具體的程序執(zhí)行過(guò)程如下圖4-2所示。首先對(duì)無(wú)線模塊進(jìn)行初始化操作，主要配置SPI通信接口的硬件模式，包含設(shè)置通信速率為1Mbit/s，設(shè)置MISO主入從出、MOSI從入主出方式。然后是發(fā)送無(wú)線模塊的匹配代碼命令，也就是說(shuō)無(wú)線模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信之前，先要進(jìn)行ID號(hào)識(shí)別，只有認(rèn)可的無(wú)線設(shè)備才可以接入ETC系統(tǒng)。一旦識(shí)別成功，無(wú)線模塊之間建立了連接通道，這個(gè)時(shí)候就可以直接接收數(shù)據(jù)了。本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)OBU從機(jī)發(fā)送車輛數(shù)據(jù)信息給ETC高速路口設(shè)備，然后由該設(shè)備讀取車輛信息，獲取車牌、車型、發(fā)動(dòng)機(jī)VSN等車輛特征信息，用于ETC系統(tǒng)進(jìn)行繳費(fèi)和扣費(fèi)，無(wú)線模塊子程序流程圖如圖4-3所示。開(kāi)始開(kāi)始初始化配置SP1口初始化配置SP1口發(fā)送無(wú)線識(shí)別碼發(fā)送無(wú)線識(shí)別碼否接受無(wú)線識(shí)別碼否接受無(wú)線識(shí)別碼判斷無(wú)線識(shí)別代碼是否匹配？判斷無(wú)線識(shí)別代碼是否匹配？是是無(wú)線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)無(wú)線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)接受無(wú)線模塊數(shù)據(jù)接受無(wú)線模塊數(shù)據(jù)圖4-3無(wú)線模塊子程序流程圖4.3液晶屏顯示子程序流程圖開(kāi)始液晶屏顯示程序流程圖如圖4-3所示，本次機(jī)動(dòng)車輛收費(fèi)監(jiān)察管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用的是LCD12864液晶屏，支持中文文字顯示。液晶屏顯示電子標(biāo)簽插入識(shí)別成功，提示正常。液晶屏的顯示流程是初始化配置液晶屏的數(shù)據(jù)接口模式為串行傳輸，打開(kāi)片選CS,調(diào)節(jié)液晶對(duì)比度為中度，然后是置高LCD_RS，選擇命令模式，發(fā)送顯示命令，比如顯示的格點(diǎn)位置，再配置LCD_EN為低，輸入顯示數(shù)據(jù)，寫數(shù)據(jù)的格式是按照中文字庫(kù)點(diǎn)陣模式寫入，由液晶屏字庫(kù)芯片自動(dòng)搜索到中文漢字。本次設(shè)計(jì)，當(dāng)車輛OBU設(shè)備插卡正常時(shí)，會(huì)在液晶屏顯示記賬卡信息，液晶顯示子程序流程圖如圖4-4所示。開(kāi)始液晶初始化液晶初始化寫命令控制寫命令控制待顯示數(shù)據(jù)格式預(yù)處理待顯示數(shù)據(jù)格式預(yù)處理寫入顯示數(shù)據(jù)寫入顯示數(shù)據(jù)結(jié)束結(jié)束圖4-4液晶屏顯示子程序流程圖4.4欄桿驅(qū)動(dòng)子程序流程圖欄桿模塊上電的過(guò)程中，程序初始化，欄桿模塊默認(rèn)關(guān)閉電機(jī)電源。下圖4-4為欄桿驅(qū)動(dòng)子程序流程圖。本次設(shè)計(jì)欄桿是為了攔截高速路口通信車輛，便于收費(fèi)管理，只有繳費(fèi)成功的車輛才可以通行，否則不予放行。自動(dòng)化控制欄桿設(shè)備是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而電機(jī)只需要電源供電即可運(yùn)行。所以本次欄桿的驅(qū)動(dòng)基本思路是控制電機(jī)的電源開(kāi)關(guān)。而電源開(kāi)關(guān)直接通過(guò)繼電器控制，繼電器又通過(guò)單片機(jī)的IO口直接控制，默認(rèn)IO口為高電平，繼電器常開(kāi)，電源不導(dǎo)通。當(dāng)收到開(kāi)啟欄桿的命令后，IO口輸出低電平，繼電器閉合，電源導(dǎo)通，欄桿啟動(dòng)，車輛放行，欄桿驅(qū)動(dòng)電路子程序流程圖如圖4-5所示。開(kāi)始開(kāi)始初始化初始化I/O口默認(rèn)高電平I/O口默認(rèn)高電平否否判斷是否有開(kāi)啟欄桿的請(qǐng)求命令？判斷是否有開(kāi)啟欄桿的請(qǐng)求命令？是是I/O口置低電平I/O口置低電平抬高欄桿抬高欄桿結(jié)束結(jié)束圖4-5欄桿驅(qū)動(dòng)子程序流程圖4.5串口通信PC機(jī)通過(guò)串口助手與單片機(jī)連接，在串口助手上設(shè)置后通信格式以及波特率后，實(shí)現(xiàn)串口通信，不斷掃描接受和發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳送，設(shè)計(jì)的串口流程圖如圖4-6所示。開(kāi)始開(kāi)始串口初始化串口初始化串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)否判斷串口發(fā)送是否完成？否判斷串口發(fā)送是否完成？是是發(fā)送標(biāo)志位清零發(fā)送標(biāo)志位清零串口接受數(shù)據(jù)串口接受數(shù)據(jù)否判斷串口發(fā)送是否成功？否判斷串口發(fā)送是否成功？是是進(jìn)入中斷，清除接受標(biāo)志位進(jìn)入中斷，清除接受標(biāo)志位保存接收數(shù)據(jù)保存接收數(shù)據(jù)圖4-6串口流程圖本章小結(jié)本章介紹了各部分的流程圖，用流程圖來(lái)描述OBU和ETC之間的操作過(guò)程，其次介紹了關(guān)于串口通信以及液晶屏顯示的流程，描述系統(tǒng)的各個(gè)部分是如何工作的。第5章系統(tǒng)功能調(diào)試5.1電路調(diào)試對(duì)機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)的實(shí)物焊接，在實(shí)際焊接中，有必要使連接盡可能簡(jiǎn)單方便。電路在接集成的電路芯片時(shí)不可以使用跨接的形式，應(yīng)當(dāng)使用繞接的方式進(jìn)行。同時(shí)，連線應(yīng)該盡量不重疊不跨越電路中的元件。為了使得電路穩(wěn)定的工作以及測(cè)試電路，應(yīng)當(dāng)將接地線連接構(gòu)成參考地，當(dāng)使用正確的方式進(jìn)行裝配以及合理化的進(jìn)行布局電路，可以使得電路在外觀上較為整潔和美觀，也可使得電路在后期檢測(cè)和故障調(diào)試方面較為方便，若在裝配電路時(shí)，應(yīng)該首先繪制需要電路圖，其次對(duì)其進(jìn)行裝配，使用這樣的裝配過(guò)程，不但會(huì)提高裝配速度，而且不易發(fā)生錯(cuò)誤。本次設(shè)計(jì)的PCB圖如圖5-1所示，采用AltiumDesiger設(shè)計(jì)的布局，布線方式，可以提高電路調(diào)試效率，并且能夠保證連線正確。圖5-1PCB圖5.2程序下載調(diào)試對(duì)機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)的OBU設(shè)備和ETC設(shè)備進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，最終需要將執(zhí)行文件.HEX燒寫到單片機(jī)芯片內(nèi)部ROM空間，程序下載調(diào)試如圖5-2所示。選擇單片機(jī)型號(hào)為STC89C52RC，波特率為2400-115200之間。打開(kāi)程序文件，選擇工程文件夾下的hex文件，然后點(diǎn)擊下載完成程序燒寫。5-2程序下載調(diào)試圖上述兩組程序執(zhí)行文件對(duì)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛管理收費(fèi)功能進(jìn)行驗(yàn)證，無(wú)線通信成功后，上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示車輛信息，車輛號(hào)碼以及卡余額等信息，繼電器工作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)桿；同時(shí)上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示車輛信息等，滿足預(yù)期功能。本章小結(jié)本章描述了在實(shí)際操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及制作方法，由PCB圖和程序燒寫截圖的監(jiān)控系統(tǒng)圖組成。結(jié)論本文實(shí)現(xiàn)一款機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)電子標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛信息、卡余額信息的讀取識(shí)別，通過(guò)短距離無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)OBU設(shè)備和ETC設(shè)備之間的信息互通。同時(shí)還設(shè)計(jì)有顯示模塊，上位機(jī)監(jiān)控，本文主要完成的工作主要包括，機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)有技術(shù)現(xiàn)狀分析，機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)功能分析與框圖設(shè)計(jì)，機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)模塊特性選擇分析，最后對(duì)機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)的電路、程序以及實(shí)物進(jìn)行焊接與測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)的預(yù)期功能。雖然實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)的主要功能，該機(jī)動(dòng)車輛管理系統(tǒng)還有非常大的完善空間，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功能豐富和增加，比如增加語(yǔ)音播報(bào)功能，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)費(fèi)用功能等。同時(shí)可以考慮增加物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)時(shí)收費(fèi)系統(tǒng)的無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程連接與發(fā)送。致謝在本論文的寫作過(guò)程中，我的導(dǎo)師傾注了大量的心血，從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍的指出稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，