内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
1234567891011121314151617181920P1.0/TP1.1/TP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7VccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221AT89S51RST/VPDP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1Gnd
图3.1AT89S51单片机引脚图
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
本课题之所以选用ATMEL89系列单片机是因为该系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器，因此在系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，同时在系统工作的过程中，能有效的保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。AT89S51具有4KB的Flash存储器，在车库中，处理器负责车库调度、信号处理并把该车库的状态信息传送给上位机中，程序体积不超过4Kb，可以把程序都存放在其中，省略了外部程序寄存器，节省了费用，简化了程序。
C内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 3.1.2 单片机振荡电路 单片机虽然与内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接附加电路。AT89S51单片机的时钟产生方法有两种：内部时钟方式和外部时钟方式。 当使用片内振荡电路时，XTAL1、XTAL2与晶体振荡器及电容C1、C2按图3.1所示方式连接。晶振、电容C1、C2及片内与非门构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容C1、C2的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在0~33MHz之间，电容C1、C2取值范围在5~30pF之间。 C1B30pFY112MHzC2XTAL2XTAL130pF 图3.2振荡电路 本系统采用内部时钟方式，C1和C2采用0.03uF，C1和C2用来稳定时钟频率，振荡晶体频率为12MHz。 3.1.3 单片机复位电路 当AT89S51系列单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。 A 12内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
VCCS3R4270ΩC310uFRSTR58.2kΩD3DIODE 图3.3单片机复位电路
由图3.3可知，复位电路采用的是上电和手动复位组合方式。按下复位按钮时，电容通过R4放电，当电容C放电结束后，RST引脚由R4和R5的分压比决定。由于R5>>R4，因此RST引脚为高电平，CPU进入复位状态。松开复位按钮后，电容充电，RST引脚电位下降，使CPU脱离复位状态。R4的作用在于限制复位按钮按下瞬间电容的放电电流，避免产生火花，以保护按钮的触点。 3.1.4 单片机控制电路的连接
控制系统各部分都与单片机直接相连，从而完成对系统的自动控制，单片机的连接电路见附录A。8个光电开关检测到的开关量发送到单片机的P0口，单片机通过P2.6和P2.7发送给LED显示电路，以显示当前的空位数。IC卡的SCL和SDA通过卡座与单片机的P1.0和P1.1相接，用来存取数据，而IC卡的电源选通信号接单片机的P1.3口。单片机的P2.4和P2.5和动力控制电路相接，用来控制电机的正反转。而到位检测的光电开关接入单片机的外中断，用来经过内部计算，记录车位移动的数目。
3.2 系统检测部分设计
作为一个大型的系统，检测装置是不能或缺的。在立体车库中，车位的检测都是通
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
过传感器来实现的，本设计也不例外。 3.2.1 空车位检测
在系统的车位检测设计中，应用的是8个光电开关，通过光电开关来检测车位是否为空。光电开关分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。
由于在车位的检测中，由于车位的长度达到3—5米，所以采用对射式光电开关来进行检测。同时不需要测量物体的密度或其他性质，只需要检测停车位上是否有车，所以功能最简单的光电开关就可以实现，在费用上降到最低。
VCCVCCR11220ΩOPTOISO1U5R121kΩP0.0
图3.4光电开关连接电路
功能简单的光电开关传输的是开关量，向单片机传输的信号为高电平或低电平，由图3.4可知，当车位上有车存放时，光电开关的接收端不能接受来自发射端的信号，三极管不能导通，所以单片机接收到的是高电平。同理，当车位为空时，三极管导通，单片机的端口置低电平。由此可以检测出车位上是否有车。由于车库有8个车位，所以需要8个光电开关来进行检测。 3.2.2 到位检测
所谓到位检测就是判断车位是不是到达了预定位置。因为系统只能控制电机的启动、停止与转向，而不能设定其转过多少角度，所以要加一个检测装置，当车位到达目的位
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
置后，把检测信息传给单片机，然后单片机使电机停止转动。
到位检测的装置和空车位检测装置一样，只需要一个光电开关就可以实现。将光电开关的发射端固定在最后一个传动轮的圆盘上，选择合适的传动装置，使最后一个传动轮与链条保持这样的关系：传动轮每转过一圈，对应的车位就移动一个位置。光电开关每变化一次，单片机内部存储单元加1，根据累加值就可以检测出旋转了几个车位，当达到所要旋转的车位数时，单片机控制电机停止转动。
3.3 IC卡接口电路设计
在立体车库平时的应用中，在车主存储过程中需要存储用户的一些信息，在取车时候需要出示个人凭证，这是立体车库正常使用的基本要求。因此要存储这些信息，这就需要EEPROM。与EPROM不同，EEPROM在工作电压下就可以进行数据的读和写，这样，就可以在把一些必要信息存放到里面。
在设计中，选择了24C02卡（如图3.5所示），非常适合于各类仪器仪表和控制装置的参数保存，其芯片24C02的管脚图如图3.6所示。
1234A0VccA1WPA2SCLGNDSDA8765
图3.5 24C02空卡 图3.6 24C02管脚图
24C02各引脚的功能如下： A0,A1,A2引脚，是芯片地址引脚。
SCL引脚，串行时钟输入端。在时钟的正跳沿即上升沿时把数据写入EEPROM；在时钟的负跳沿即下降沿时把数据写从EEPROM读出来。
SDA引脚，串行数据I/O端，用于输入和输出串行数据。