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【精品】基于单片机的道闸控制(本科毕业设计).doc

【精品】基于单片机的道闸控制(本科毕业设计)

zhang远旺
2017-11-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《【精品】基于单片机的道闸控制(本科毕业设计)doc》,可适用于高等教育领域

【精品】基于单片机的道闸控制(本科毕业设计)基于单片机的道闸控制目录前言第章概述第节引言第节研究背景道闸使用基本情况步进电机串口通信第章智能道闸控制器第节智能道闸控制系统设计的背景第节智能道闸控制系统实现功能固定用户车辆刷卡出入停车场临时车辆的引导功能临时车辆自动计费图像对比功能语音对讲功能电子显示功能第章基于射频通信技术的道闸控制系统第节停车库智能管理系统简介第节硬件部分的实现硬件结构车载模块的功能第节软件部分的实现车载模块的软件流程无线传输通信协议第节结束语第章实验部分第节硬件设计STCC单片机步进电机驱动第节软件设计流程图VisualC串口通信编程本系统采用MSComm控件编程系统设计通信协议VC单片机通信的实现第章结论参考文献致谢附录附录项目实施费用附录部分源程序基于单片机的道闸控制摘要本文的研究设计是根据道闸的实际需求以及国内道闸系统自动化程度应用不高的现状而进行的研究设计在原道闸系统的基础上进行通过研究设计实现道闸的自动化本系统以道闸为控制对象以超声波测距仪为主要检测手段辅以LED闪烁和蜂鸣器提示实现道闸的自动化控制系统采用单片机做主控器PCPersonalComputer做上位监控机通过上位机VCVisualC编制程序实现人机互动最后把执行部分检测部分控制部分通信部分及其他部分有机组合起来实现系统的智能化控制研究设计完成后的系统具有一定的自动化可靠性好操作简单等优点虽然从硬件软件和通信等方面对道闸系统进行了研究设计但是由于各方面的原因系统有待进一步完善关键词道闸单片机步进电ABSTRACTThisstudydesignisbasedontheactualneedsofBarrierGateautomaticbarriersystemanddomesticautomationapplicationsarenotcarriedoutahighstatusThedesignwasbasedontheBarrierGatesystemthroughresearchanddesigntoachieveBarrierGateautomationSystemautomaticbarriertocontroltheobjecttoultrasonicrangefinderasthemaindetectionmethodsaccompaniedbyflashingLEDandbuzzerpromptstoachieveautomaticbarrierautomaticcontrolSystemusesthemicrocontrollertodomasterPCPersonalComputermonitorthemachinetodotheupperWeusetheVCVisualCprogrammingonthePCtoachievehumancomputerinteractionAtlastwetakepartoftheimplementationtestingthecontrolsectioncommunicationsectionandotherpartsoftheorganiccompositionandtorealizetheintelligentcontrolsystemUponcompletionofthedesignautomationsystemhasagoodreliabilityandeasyoperationAlthoughhardwaresoftwareandcommunicationstheresearchontheautomaticbarriersystemdesignbutduetovariousreasonsthesystemneedstobeimprovedKeywordsBarrierGateSCMsteppingmotor前言网络技术和传感器技术的迅猛发展带来了新的控制方式和管理方式的变革随着汽车更广泛的普及使用对车辆的安全停放和管理提出了更高的要求引进先进的控制技术和管理方式实现对大型停车场系统的集中化网络化和智能化的安全性管理控制已经成为大规模停车服务管理的必然趋势针对现有的停车系统由于地域局限操作单一数据库管理安全性级别低下网络配置效率低下等原因所造成的网络化管理效率低数据传输管理和控制安全性低管理方式原始等不利于兼容和自动化的设计缺陷从深度和广度上对网络管理传感器设计数据库设计和管理接口设计等方面进行安全性重新定位和设计从而实现停车场系统在网络环境下的安全配置和人性化操作更具网络化和智能化有系统以停车服务管理公司的内部网络为依托采用先进的科学的合理的设计方法建立一套基于多点网络的车辆停放管理使得客户在停放汽车时比原来更加方便快捷安全性设计能使得客户更加放心停放自己的车辆早期停车库大多采用人工收费和管理方式缺少客观的衡量标准仅依靠人的主观判断就难免存在弊端如车辆停放不合理库位利用率低车辆进出不便捷等给管理人员和客户停车带来不便自年以来全球掀起了一场射频射通信技术的应用热潮许多企业积极推动着射频技术在制造物流管理等行业的应用它被公认为是本世纪最具发展潜力的技术之一我们基于现有车库停车难及射频通信技术的发展设计了停车库智能管理系统它具有以下优势本系统应用蓝牙射频通信技术在停车库和车载模块之间进行非接触的双向数据传输以进行车辆识别和数据交换与传统的条型码磁卡及IC卡相比该系统具有非接触读取速度快无磨损不受环境影响使用寿命长年以上可同时处理多辆车进出的防冲突功能等特点同时系统采用模块化设计和开放性的通信协议并预留有足够的存储空间易于系统的功能扩展该系统还通过数据库对客户停车信息进行有效管理具备智能化功能可大大提高管理效率概述引言道闸又称挡车器BarrierGate最初从国外引进是专门用于道路上限制机动车行驶的通道设备现广泛应用于停车场小区企事业单位门口来管理车辆的出入电动道闸可单独通过遥控实现起落杆也可以通过停车场管理系统即IC刷卡管理系统实行自动管理状态根据道闸的使用场所其闸杆可分为直杆度曲杆度折杆及栅栏等道闸由减速箱电机或者采用液压传动机构平衡装置机箱闸杆支架闸杆等部分组成目前道闸已越来越向高科技方面发展自动化成为显著的特征自动道闸在智能停车场管理系统建筑区的大门出入口公路收费口铁路公路交叉口道口都已得到应用尤其停车场和公路收费口得以普及但最新技术多用在智能小区的门禁系统中在这些系统中许多新技术应用在道闸控制上如计算机技术短距离射频技术和通讯技术远距离射频识别技术电磁感应技术红外检测技术等其中采用目前国际先进的MIFARE卡技术和电脑技术由出入口道闸地感能感应金属的传感器控制器读卡机等组成应用于停车场的收费和车辆进出管制该系统实用性强管理功能强大实现了网络化自动化程度高安全稳定可靠性高由计算机进行控制和管理具有出入场控制及收费功能脱机功能显示功能语音提示功能图像对比功能车牌自动识别功能对讲功能等图道闸基本外观研究背景道闸使用基本情况随着汽车工业的不断发展及汽车数量的日益剧增对道闸的需求量也越来越大对道闸的性能也提出了更高的要求如道闸一体化机芯离合装置智能防抬功能遇阻返回装置升温功能确保在零下度环境下使用抽风降温系统及时降低电机温度自动离合装置防撞脱杆装置等杆的起落速度从秒到秒不等步进电机本论文所做实验选择步进电机模拟实现道闸的基本功能步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件具有快速起动和停止的特点其驱动速度和指令脉冲能严格同步具有较高的重复定位精度并能实现正反转和平滑速度调节它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响因而被广泛应用于数模转换速度控制和位置控制系统步进电机是可将离散的电脉冲信号转化成相应的角位移或线位移的电磁机械装置它输出的角位移与输入的脉冲数成正比转速与脉冲频率成正比因而是一种输出与输入脉冲相对应的增量驱动元件步进电机是由定子和转子组成当电流流过定子绕组时定子绕组产生一矢量磁场该矢量场会带动转子旋转一角度使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一致定子绕组矢量磁场每旋转一个角度转子也随着该磁场旋转一个角度因此控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场每来一个脉冲电压转子就旋转一个步距角称为一步根据电压脉冲的分配方式步进电机各相绕组的电流轮流切换在供给连续脉冲时就能一步一步地连续转动从而使电机旋转步进电机大体上可以分为类反应式步进电机VR永磁式步进电机PM和混合式步进电机HB等步进电机的结构两相单极性永磁式步进电机和混合式步进电机的结构相似如图所示它一般具有根或根连在一起引出线引出端和分别位于两个绕组的中央绕组和引出端在步进电机中的连接如图所示应用中引出端和一般连接电源的正极而其他四根引出线根据驱动顺序加载正负电压图两相单极性永磁式步进电机或混合式步进电机的结构两相双极性永磁式步进电机和混合式步进电机的结构也相似如图所示与单极性相比它去掉了两个绕组中央的引出端这两个绕组和引出端在步进电机中的连接如图c所示应用中与单极性相比双极性步进电机的驱动电路就要稍复杂一些这是因为没有了两个绕组中央的引出端所以需要驱动电路来实现两相绕组的正反向电压的施加两相双极性步进电机的驱动和控制方法后面还要介绍图两相双极性永磁式步进电机或混合式步进电机的结构步进电机主要参数步进角它表示步进电机每接收到一个脉冲信号电机所转动的角度这个步进角也叫步进电机的固有步进角它不一定是步进电机实际工作时的真正步进角真正的步进角与控制方法和驱动器有关相数相数是指电机内部的线圈组数常用的有二相三相四相五相步进电机电机相数不同其步进角也不同一般二相混合式步进电机的步进角为三相的为五相的为等保持转矩保持转矩是指步进电机通电但没有转动时定子锁住转子的力矩它是步进电机最重要的参数之一通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减输出功率也随速度的增大而变化所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一比如当人们说Nm的步进电机在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为Nm的步进电机静态转矩静态转矩是指步进电机没有通电时定子锁住转子的力显然反应式步进电机的静态转矩是零精度一般混合式步进电机的步进角具有,的精度且没有累计误差最大允许温度永磁式和混合式步进电机的温度不能太高比如在左右永磁体就会退磁所以永磁式和混合式步进电机的最高工作温度一般为以下两相步进电机的控制设计无论是单极性两相步进电机还是双极性两相步进电机也不管是永磁式的还是混合式的它们都可以用相同的控制方法来控制控制的方法有种单相控制双相控制和单双相混合控制这种控制方法的示意图如图,图所示图单相控制示意图图双向控制示意图图混合控制示意图下面以双极性两相步进电机的单相控制为例来说明两相步进电机的工作原理起初转子停在任意位置当AB端施加正电压时假设在A端产生S磁极B端产生N磁极这时转子由于磁场作用就会旋转至图a的位置停下来这时如果不改变电压转子就会停在此处而当CD端施加正电压时假设在C端产生S磁极D端产生N磁极这时转子由于磁场作用就会旋转至图b的位置停下来当AB端施加负电压时在A端产生N磁极B端产生S磁极这时转子就会旋转至图c的位置停下来接下来当CD端施加负电压时在C端产生S磁极D端产生N磁极这时转子就会旋转至如图d的位置停下来如果再在AB端施加正电压时在A端产生S磁极B端产生N磁极这时转子就会旋转至图a的位置停下来如此就完成了一个旋转周期不停地按此时序加在步进电机的两组线圈上步进电机就会不停地旋转起来改变时序的周期步进电机旋转的速度也会改变而逆序施加以上时序步进电机就会反转由以上不难推出双极性两相步进电机的单相控制双相控制和单双相混合控制的正反向控制时序逻辑如图所示图双极性两相步进电机的单相控制双相控制和单双相混合控制的正反向控制时序逻辑以上是双极性两相步进电机的三种控制时序逻辑对于单极性两相步进电机当不使用两组线圈的中心端时也是这样的控制时序逻辑但是如果使用两组线圈的中心端时上面的整组线圈导通变成了半组线圈导通所以实质上还是一样的参考图当两组线圈的中心端都接到电源正极时单极性两相步进电机的三种控制时序逻辑如图所示仔细观察不难发现它与双极性的三种控制方法实质上是一样的图单极性两相步进电机的单相控制双相控制和单双相混合控制的正反向控制时序逻辑串口通信串行口是计算机的一种标准接口PC机一般至少有两个串行口COM和COM串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去这样虽然速度会慢一些但传送距离较并行口更长因此长距离的通信应使用串行口通常COM使用的是针D形连接器而COM有些使用的老式的DB针连接器由于CPU与接口之间按并行方式传输接口与外设之间按串行方式传输因此在串行接口中要由接收移位寄存器把串行方式转换成并行方式由发送移位寄存器把并行方式转换成串行方式完成这种转换功能的电路叫做通用异步收发器UART串行通信接口标准经过使用和发展目前已经有RSRS与RS等几种不同的标准智能道闸控制器智能道闸控制系统设计的背景随着社会的发展生活水平的提高越来越多的机动非机动车辆涌入城市中造成交通的拥挤以及停车需求的大幅度增加随之而来的对停车场设备和停车环境的要求也越来越高如果采用人工管理的办法管理工作难度大车辆的通行率和安全性差无法统计车辆的出入数据其次车主也无法了解车位相关信息花许多时间寻找空车位造成停车难停车时间长等一系列问题因此迫切的需要一种现代的合理的高效的管理方式智能停车场管理系统就是在这种环境下应运而生的它解决了车辆有序出入安全收费引导的一系列问题所以越来越受到管理人员的青睐智能道闸控制系统实现功能固定用户车辆刷卡出入停车场智能停车场管理系统是一个以非接触式智能IC卡为车辆出入停车场凭证用以对停车场车道入口及出口管理设备实行自动控制的系统在停车场出入口都设有控制车辆进出的智能道闸在道闸旁边设有出入口控制机对于停车场的长期固定用户进出停车场的时候可在此处刷卡系统自动判别卡片的有效性判断是否给出通行指令如果卡片有效系统会自动开启智能道闸让车辆通行车辆过后系统探测车辆已经离开自动关闭挡车道闸临时车辆的引导功能停车场车位引导系统应以科学规划为指导以提高效益为目的以实际需求为导向加强统筹协调注重实效充分考虑停车场现状统一规划提高停车场设施泊位利用率促进设施利用均衡化减少驾驶员寻找车位的时间消耗降低车辆长时间行驶所引起的尾气排放噪声等污染从而改善环境提高停车效率这种系统是在停车场停车泊位地下铺设电子线圈当车辆在泊位上停放时感应系统会将占位的信息传到中央计算机上在停车场出口的计算机和大屏幕上就会显示出有多少车位可用驾驶员会在大屏幕上清楚地看到场内是否还有车位和具体位置很方便系统建立资料完整信息共享管理科学的停车信息管理环境自动识别车辆避免人为因素带来的安全失误实现停车场自动识别车位占用功能自动引导车辆出入缩短车辆进出时间临时车辆自动计费对于临时泊车的用户系统还会提供自动计费功能临时用户将车驶到停车场入口值班人员通过键盘输入车牌号司机按动位于入口控制机盘面的出卡按钮取卡道闸卷帘门开启司机开车入场进场后道闸卷帘门自动关闭在临时车辆出场的时候司机将卡交给值班人员值班员将卡在收费器的感应区晃动收费电脑根据收费程序自动计费计费结果自动显示在电脑显示屏上司机付款后值班人员按电脑确认键电脑自动记录收款金额同时道闸卷帘门开启车辆出场出场后道闸卷帘门关闭在收费体制方面用户可以自由设置收费体制一般来说有以下几种按月租用有效期内无限次出入预付款享受优惠按停车时间扣费现金收费按停车时间停车次数缴费出场图像对比功能为确保车辆的安全在车辆出入场的时候系统还具有图像对比功能彩色摄像机安装在进出停车场道口车辆进场读卡时摄下车辆图像经电脑处理将车主所持卡的信息一并存入电脑数据库当车辆出场时摄像系统再次工作摄下出场车辆调出进场时的图像同时显示在计算机屏幕上有效防止车辆被盗语音对讲功能在出入口控制机中设有对讲机如果车主想和车库管理中心联系可按下控制机上的对讲按钮便可直接与管理中心对讲电子显示功能在出入口控制机中设有LED中文显示屏在车主刷卡时会显示欢迎入场一路顺风等字样如车主不能顺利出场显示屏在刷卡时会显示原因如卡内余额不足卡片已过有效期等便于车主判断不能顺利出场的原因基于射频通信技术的道闸控制系统本章主要介绍射频技术在道闸中的应用早期停车库大多采用人工收费和管理方式缺少客观的衡量标准仅依靠人的主观判断就难免存在弊端如车辆停放不合理库位利用率低车辆进出不便捷等给管理人员和客户停车带来不便自年以来全球掀起了一场射频射通信技术的应用热潮许多企业积极推动着射频技术在制造物流管理等行业的应用它被公认为是本世纪最具发展潜力的技术之一停车库智能管理系统简介本系统主要由车载模块地感检测装置和信息管理部分等组成如图所示图系统结构框图车载模块的核心部件是选用射频通信芯片nRFL用于停车库的单片机读头与车载模块之间实现无线通信读头通过天线发送一定频率的射频信号当车载模块进人发射信号的工作区域时将产生感应电流使车载上的射频电路获得能量而被激活此时车载模块就自动将自身编码通过内置天线发送出去读头接收到来自车载模块的载波信号后将进行解调和解码然后通过总线把车辆信息传送到主控电路进行识别及其它处理地感检测装置用于对车辆的出人情况进行检测控制道闸开启或关闭和打印收费票据以及对车辆进行进出登记等车辆的进出信息同样通过总线传送到主控电路主控电路根据读头信息地感信息以及管理信息进行逻辑运算以判断车辆的合法性并针对不同的设定做出相应的处理和控制包括发出指令控制执行机构动作以及与管理中心交换信息信息管理部分由管理中心停车库收费厅和主控电路等构成主要用于对车辆信息车库信息与管理信息进行快速交换然后通过液晶的数码显示或语音提示引导车辆停放到指定的车库和车位并对车辆进出信息进行统计和存储硬件部分的实现硬件结构图为本系统读头部分的硬件结构主要由STCCRD单片机芯片和射频通信芯片nRFLO组成读头通过无线通信方式读取车载模块上的车辆编码信息以及对车辆进行身份验证等然后通过芯片及总线与系统主控电路上层模块进行通信并执行系统软件发来的命令读头部分也可以通过RS串行口与停车库收费厅的计算机进行通信在系统调试时经常用到把车辆信息直接传送到车库管理中心图读头的硬件结构图为系统车载模块的硬件结构车载模块的MCU使用TI公司的单片机MSPFA和低功耗的短距离射频通信芯片nRFLO并预留有JTAG接口用于程序包括车辆识别信息下载和调试图车载模块的硬件结构车载模块的功能射频通信电路选用GHz通信芯片nRFLO传输速率Mbits或Mbits个频点功耗很低种工作模式并集成了链路层协议可与单片机的SPI接口通信以提高数据的传输速度但本系统选用的单片机自身都不带SPI接口只能采用单片机的O端口来模拟SPI接口进行通信由于选用的单片机具有很好的兼容性所以在通信过程中无需复杂的编码而且所需要的外围器件也很少使用简便软件部分的实现车载模块的软件流程该系统软件主要包括系统控制软件和系统管理软件两大部分系统控制软件主要包括车载模块的通信程序读头的单片机朴理程序其中车载模块的软件流程图如图所示图车载模块软件流程图由停车库发送一个激活信息使车载模块被唤醒而进入初始化程序然后由车载模块发送一个简单的试通信数据检测读头是否收到确认包以确定是否需要建立通信即车辆需要出人站车载模块发送试通信数据的延时时间由车辆的进出行驶速度确定车载模块与读头的有效通信距离为m车速一般限定在ms以内那么延时时间最长为s通信结束后的延时时间为两部车辆进出站口间隔的最短时间无线传输通信协议本系统是一种单点对多机的通信所以通信协议分为三层第一层为物理层由nRFL模块的硬件实现第二层为数据链路层第三层为应用层数据链路层的功能是提供可靠的无线数据传输发送数据时将应用层发送较长的数据帧拆分为短的数据帧并加上包头和校验位重新打包后发送出去接收数据时将接收到的数据解包并重新组合成完整的长数据移交给应用层数据链路层由nRFL和单片机共同完成由于协议是分层设计相邻层之间的联系只需要调用发送或接收函数来完成所以各层通信的实现相对独立可提高系统的灵活性结束语将射频技术应用到停车库智能管理系统是一种新的尝试它在智能小区大型停车库管理中具有良好的应用前景已得到推广使用如果将它推广应用到交通管理系统可使车辆被自动识别和完成交费的同时大大提高行车速度和效率从而避免车辆拥堵解决交通瓶颈问题实验部分在工业控制中经常要组成微机为上位机而单片机为下位机的控制网络两者一般通过RS或RS串行接口进行通信这样既满足实时控制要求又使得控制操作简单易行由于实际条件的限制实验只对道闸进行模拟实现具体思路如下本实验采用的主体部分是一块RF的单片机学习板开发板使用STCCRC单片机为主控器控制步进电机的运转假定道闸初始状态为关闭这时按下关闭道闸时系统做出不处理的反应按下升起道闸时道闸升起到达指定位置停止并通过串口和PC进行双向通信上位机上采用VisualC编写程序可以利用上位机强大的数据处理能力对相关数据进行处理也方便以后的系统升级硬件设计STCC单片机本实验采用的单片机STCC具有如下特性与MCS产品指令和引脚完全兼容KB可重擦写Flash闪速存储器次擦写周期全静态操作HzMHz三级加密程序存储器×字节内部RAM个可编程IO口线个位定时计数器个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式STCC引脚图见图图STCC引脚图STCC功能特性说明STCC提供以下标准功能K字节Flash闪速存储器字节内部RAM个IO口线个位定时计数器一个向量两极中断结构一个全双工串行通信口片内振荡器及时钟点路同时STCC可降至Hz的静态逻辑操作并支持两种软件可选的节电工作模式空闲方式停止CPU的工作但允许RAM定时计数器串行通信口及中断系统继续工作掉电方式保存RAM中的内容但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位下图图为本系统采用的开发板RF板上的资源很丰富本实验只利用了其中的LED显示屏两个开关S和S由于开发笔记本没有串口采用了板子上面自带的USB转串口下载程序使用上和串口没有区别图实验所用单片机开发板编程环境为KeiluVision采用C语言编程下图图为KeiluVision程序运行界面图KeiluVision程序运行截图KeiluVision编译成功的hex文件通过STCISP程序烧写到单片机中如下图图STCISP烧写程序界面步进电机驱动在这里选用了一个小功率的步进电机图这样可以使得硬件设计得以简化同时使硬件的驱动方法变得灵活为此本实验系统采用了BYJA型带减速器的小功率单极性两相混合步进电机它的外形如下图所示主要参数如下表所示图BYJA型步进电机的外观电压V相电阻Ω步进角减速比启动转矩mNm启动频率Hz表BYJA型步进电机的主要参数步进电机使用驱动芯片ULN图图步进电机驱动芯片ULN驱动芯片步进电机驱动电路图图单片机按键接口电路图单片机与步进电机连接图步进电机单四拍控制方法步进电机按单四拍方式工作时按ABCD方式总是只有一相励磁表当电机绕组通电时序为ABCD时为正转通电时序为DCBA时为反转表一相励磁STEPABCD步进电机正转ucharcodetableMOTORFxxxx步进电机反转ucharcodetableMOTORRxxxx点阵管显示模块显示模块电路图图图LED显示模块DigitDisplayLEDCodeucharcodetableLEDxfexfdxfbxfxefxdfxbfxfucharcodetableLEDDIGITxxxxxxxxxxxcxxxcxxxxexxxxxexxffxxxxxxxff使用电子管需用跳线帽短接J的左端即插到ON那端不用时需插到OFF端通过并入并出芯片HC来放大电流驱动点阵管利用了P口驱动能力最强的特点行信号接到P口列信号接到P口当P口输出高电平P口输出低电平时点阵管被点亮软件设计流程图主控制器的软件主要是采用循环方式不断地扫描开关状态当开关状态发生变化时即调用相关的函数进行处理如果道闸是关闭状态当按下打开按钮时道闸升起定时器打开道闸到达垂直位置时停止当道闸是打开状态当按下关闭按钮时道闸下降定时器打开道闸平行时道闸停止图道闸流程图VisualC串口通信编程为了实现系统的智能化本系统特地加入单片机和上位机的串口通信这一部分并且为将来的系统扩展设计做好准备本系统采用MSComm控件编程串口通信作为一种非常基础而又灵活的通信方式被广泛地应用于PC间的通信以及PC和单片机之间的通信中提到串口通信编程人们往往立刻想到C汇编等对系统底层操作支持较好的编程语言以及大串繁琐的代码实际上借助相关ActiveX控件的帮助VisualC一样能够实现串口通信甚至其实现方法和C汇编相比更加快捷方便MSComm控件在串口编程时非常方便程序员不必花费时间去了解较为复杂的API函数而且在VisualCVisualBasic及Delphi等语言中均可使用MicrosoftCommunicationsControl以下简称MSComm是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件它为应用程序提供了通过串行口接发数据的简便方法系统设计这里设计的系统实现了微机与单片机的串行通信其中单片机组成的下位机可实时地控制步进电机的运行状态LED灯显示以及将步进电机的运动状态反馈给上位机上位机通过串行口得到系统的工作情况后通过用户界面反映出来同时根据设置的参数指示下位机作出相应的反应控制步进电机按预定的程序运转微机与单片机控制系统通信示意图如下图所示通信协议所谓通信协议是指通信双方的一种约定约定包括对数据格式同步方式传送速率传送步骤检纠错方式以及控制字符定义等问题作出统一规定通信双方必须共同遵守因此也叫做通信控制规程或传输控制规程它属于ISO七层参考模型中的数据链路层在本系统中上位机和下位机均采用查询方式发送控制字符和数据采用中断方式接收控制字符和数据帧格式为n每次微机向单片机发数据时先发送握手信号下位单片机收到握手信号则发应答信号至微机上位微机收到应答信号后判断是目标从机即发数据同样当单片机要向微机发数据时也先向微机发握手信号微机收到握手信号后发应答信号单片机收到应答信号后则发数据VC单片机通信的实现界面设计在道闸监控系统主要使用VisualC提供的串行通信控件MSComm来实现微机和单片机之间的通信设计道闸监控系统的主要步骤如下创建一个基于对话框的工程如下图图所示图基于对话框的工程在对话框中加入通信控件其方法是选择Project菜单下的AddtoProject命令打开ComponentsandControls对话框选择RegisteredActiveXControls来注册MSComm此时只需将该控件从工具箱中拖到对话框中即可图为上位机运行界面图上位机运行界面结论设计的系统虽然和实际应用还有一定的距离但是通过这个过程的实践我学到了很多东西可以考虑一下将来的系统可以充分利用了网络环境下系统配置的灵活性有效的通过外设硬件的辅助实现了多功能多用途停车场的设计与管理整个系统可以具有网络化智能化处理速度快配置灵活低维护操作管理方便操作平台优秀等一系列的优点能够完全按照设计的要求稳定快速安全的运行于大中型停车场系统中并改变了传统停车场管理中出现的装置原始劳动强度大登记数据不利于集中查询和安全管理等缺点将会非常有广阔的推广空间和适用价值对于整个市场经济的发展具有重大意义参考文献贡亚丽王鑫SMA单片机在步进电机控制中的应用J厦门大学学报自然科学版第卷第期杨滁光徐德好步进电机的单片机控制方法探讨J科技创新导报学术论坛徐进强基于STC单片机的经济型步进电机控制系统J成都信息工程学院学报第卷第期陈兴文刘燕基于单片机的步进电机细分驱动器设计M第一版电子工业出版社刘奇串口通信编程实践M第一版电子工业出版社郭天祥新概念单片机C语言教程M第一版电子工业出版社致谢感谢我的导师他严谨细致一丝不苟的作风一直是我工作学习中的榜样他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪附录附录项目实施费用RF开发板元步进电机模块元书郭天祥《十天学会单片机编程》元材料费元总计元附录部分源程序单片机程序核心代码sbitkeyFP电机正转按键sbitkeyRP电机反转按键uintflagTime电机转动时间中断标志uintflagLEDF点阵管中断标志道闸上升uintflagLEDR点阵管中断标志道闸下降uintflag按键按过标志如果再次按此键则不允许uintabuintnumucharrintout串口通信标志位bitrfulltemptyMotorForewarducharcodetableMOTORFxxxxMotorReverseucharcodetableMOTORRxxxxDigitDisplayLEDCodeucharcodetableLEDxfexfdxfbxfxefxdfxbfxfucharcodetableLEDDIGITxxxxxxxxxxxcxxxcxxxxexxxxxexxffxxxxxxxff键盘扫描voidkeyscanuintmifkeyFdelayifkeyFflagTR启动定时器flagTimeflagLEDFflagLEDRbflagwhileflagTimeformmmPtableMOTORFmdisplaybifbbifkeyRdelayifkeyRflagTR启动定时器flagTimeflagflagLEDRflagLEDFbwhileflagTimeformmmPtableMOTORRmdisplaybifbbLED显示函数voiddisplay点阵管ifflagLEDFforaaaPtableLEDaPtableLEDDIGITbadelaydelayifflagLEDRforaaaPtableLEDaPtableLEDDIGITbadelaydelay上位机部分核心代码初始化窗口代码BOOLCCommDlgOnInitDialogCDialogOnInitDialogAdd"About"menuitemtosystemmenuIDMABOUTBOXmustbeinthesystemcommandrangeASSERTIDMABOUTBOXxFFFIDMABOUTBOXASSERTIDMABOUTBOXxFCMenupSysMenuGetSystemMenuFALSEifpSysMenuCStringstrAboutMenustrAboutMenuLoadStringIDSABOUTBOXifstrAboutMenuIsEmptypSysMenuAppendMenuMFSEPARATORpSysMenuAppendMenuMFSTRINGIDMABOUTBOXstrAboutMenuSettheiconforthisdialogTheframeworkdoesthisautomaticallywhentheapplicationsmainwindowisnotadialogSetIconmhIconTRUESetbigiconSetIconmhIconFALSESetsmalliconTODOAddextrainitializationhere下面是我的代码ifmctrlCommGetPortOpenmctrlCommSetPortOpenFALSEmctrlCommSetCommPort选择com在此处可以修改串口号ifmctrlCommGetPortOpenmctrlCommSetPortOpenTRUE打开串口elseAfxMessageBox"Cannotopenserialport"mctrlCommSetSettings"n"波特率无校验个数据位个停止位mctrlCommSetInputMode以二进制方式检取数据mctrlCommSetRThreshold参数表示每当串口接收缓冲区中有多于或等于个字符时将引发一个接收数据的OnComm事件mctrlCommSetInputLen设置读取方式为读取缓冲区的全部内容mctrlCommGetInput先预读缓冲区以清除残留数据returnTRUEreturnTRUEunlessyousetthefocustoacontrol串口通信voidCCommDlgOnOnCommMscommTODOAddyourcontrolnotificationhandlercodehereVARIANTvariantinpCOleSafeArraysafearrayinpLONGlenkBYTErxdata设置BYTE数组AnbitintegerthatisnotsignedCStringstrtempifmctrlCommGetCommEvent事件值为表示接收缓冲区内有字符variantinpmctrlCommGetInput读缓冲区safearrayinpvariantinpVARIANT型变量转换为COleSafeArray型变量lensafearrayinpGetOneDimSize得到有效数据长度mTestlenforkklenksafearrayinpGetElementkrxdatak转换为BYTE型数组forkklenk将数组转换为Cstring型变量BYTEbtcharrxdatak字符型strtempFormat"c"bt将字符送入临时变量strtemp存放mstrRDatastrtemp加入接收编辑框对应字符串UpdateDataFALSE更新编辑框内容第页共页苏州大学本科生毕业设计论文第页共页总线喇叭总线地感检测装置STCCRDNRFL系统主控电路LED显示模块步进电机单片机上位机初始化开始打开定时器中断时间到道闸停止LED等停止闪烁NRFLMSPFAJTAG仿真器YN延时延时发送式通信信号初始化程序通信结束交换并保存数据地感确认试通性成功Y打开定时器中断时间到道闸停止LED灯停止闪烁升起计算机N关闭保持关闭状态显示LED闪烁关闭道闸升起关闭升起道闸显示LED闪烁保持原状态道闸状态道闸状态S道闸下降S道闸升起扫描键盘IO端口串行口预留IO端口车载模块主控电路停车库计费厅计算机停车库管理中心车载模块读头道闸票箱液晶显示装置

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