网络型停车场控制系统硬件电路设计与实现

作者：时间：2009-07-06 来源：网络

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2．1 门禁控制机主电路
控制机控制芯片采用美国Atmel公司生产的低功耗、高性能CMOS 8位单片机AT89S51，片内含4 KB的指令系统，不仅应用于许多高性价比的电路中，也可灵活用于各种控制领域，所以其控制核心选用AT89S51芯片。控制机主电路工作原理如图3所示。

控制主机的外部时钟，系统使用串口通信，将通信的波特率定为9 600 b／s，选用11．059 2 MHz的石英晶振，再连接两个20～30 pF之间的微调电容，即构成时钟源。单片机有效复位电路采用的是单片机上电复位和单片机手动电平复位两种方法，通过查询AT89S51资料得知，其复位时间为RST引脚出现两个机器周期以上高电平而使单片机复位。选用11．059 2 MHz的晶振可以确定其机器周期小于1μs，因此选用电容容量为22μF，电阻为1 kΩ的上电复位电路，使用手动电平复位选用200 Ω的电阻。在P0口使用阻值为10 kΩ的排阻作上拉电阻。液晶LCD显示器用P0口；输入键盘使用P1口；P2口一部分给液晶显示器输出的控制脚使用，剩余的用作连接门禁控制电动机驱动信号或报警信号驱动端；P3口一部分用于时钟和数据存储芯片的I2C引脚通过电阻上拉，一部分连接TTL－RS 485电路用于通信，一部分用于中断，多余的用于输出控制使用。

由于门禁控制机部分连接有时钟电路和信息储存电路，因此该电路的另外一个重要用途就是用于作为上位机(PC机)短时间故障恢复时提供临时的应急控制用的热备份机(热备机)。
2．2 门禁控制机信息储存电路
如果设备运行于停车高峰时间，可能使系统出现所有下位设备同时访问上位机的情形，这样会造成系统网络通信堵塞而引起系统监控失灵等现象。因此门禁控制机中加入信息存储电路，可以有效缓冲通信压力，避免通信堵塞现象。同时信息存储部分又可作为临时的上位机和热备份机，即使上位机短时间失效停机，系统的监控运作依然正常。这样的小冗余度设计可使上下位机互补运行，软硬件互补运行。
门禁系统分为前／后门禁模块。前／后门禁模块电路的设计相同，但是用途和程序不同，系统存储的信息也不同。前门禁主要是存储车位信息和使用情况，后门禁存储车位密码、停车时间、金额等信息。综合信息的存储密度使用AT24C08A或者AT24C16A为存储单元。设计中地址线可以根据需要进行调整，该设计是将地址线接地。写允许接地有效。
2．3 门禁控制机信息显示电路
门禁控制机的信息输出可以通过两种途径，控制机显示输出和上位机主屏幕输出。控制机输出可作为上位机故障的备份显示屏，供临时使用，设计中使用LCD液晶显示模块进行输出。一般的液晶显示模块都有8个数据传输引脚和5～8个控制引脚，剩余的就是液晶背景电源和显示屏亮度调节引脚，只需要进行连接就可以。该设计中采用RTl2032点阵液晶显示。
2．4 门禁控制机信息输入设备电路
出入门禁信息的输入使用的是门禁识别系统，如无线射频识别模块、红外线条码识别模块。但是，也可以输入密码形式，这样既可以提供多于一套的验证系统，又可以灵活使用。信息输入设备使用4×4矩阵扫描型键盘，12个按键作为输入数字，确认和重新输入使用，4个按键与控制机中断连接作功能键使用。譬如存车、取车、报警、故障等，并使用二极管隔离，以防止干扰。
2．5 门禁控制机通信接口电平转换电路
设计中涉及RS 485工业总线的单元都要进行电平转换，主要指TTL―RS 485电平转换和RS 232一RS 485电平转换。其中，RS 232一RS 485电平转换分成RS 232一TTL，TTL―RS 485两个转换部分。
应用MAX232设计RS 232一TTL电平的转换电路，电路中的电源使用了串口取电技术，电路中用发光二极管作为电源和通信指示灯。
TTL一RS 485电平转换电路采用具有符合RS 485通信电平标准的MAX 485系列集成电路进行设计，其电路如图4所示。
当发送数据时，数据流流入TXD端口，经MAX 485进行电平转换后，通过J6输出RS 485高或低的差分电平信号；当接收数据时，RS 485高或低的差分电平信号通过J6进入MAX 485进行电平转换后，通过RXD端口流出TTL电平信号。只要程序能保证不同时进行接收和发送的操作，即保证是半双工传送数据，程序不必用指令控制 DE／RE进行接收和发送的转换，转换由硬件电路本身完成。
2．6 门禁控制机执行电路设计
用门禁控制机的I／O口控制驱动信号电平。门禁控制机执行机构接收门禁控制信号，驱动电机动作，控制门禁开启与关闭和控制车辆进出门禁。用MOSFET连接成H型桥路驱动直流电机动作，在MOSFET两端并联二极管作为序流二极管，以有效保护MOSFET，延长器件寿命。