| 摘 要 本文为基于单片机的收费系统是设计，本系统的主要功能是对车辆进行计数收费，并可以自由定义车辆收费金额。本毕设全文可分为收费系统方案设计、收费系统硬件平台的设计和制作、收费系统软件设计、收费系统的调试和系统的可靠性分析。本文首先提出收费系统的设计思路，根据设计思路提出可行性的设计方案，采用STC12C5A08S2芯片进行设计。收费系统从单片机的硬件平台设计开始，采用分模块设计的方法。将模块分为车辆信息的输入模块、抗干扰电路、数据显示模块、记录模拟打印模块、查询模块、电源模块、芯片内部的数据存储和AD转换模块7个模块。然后对各个模块进行设计整合。而收费系统的软件设计部分也是采用模块化是设计方法，将模块分为编程的模块有：12864数据记录显示模块，EEPROM存储模块，AD转换模块，车辆信息编程模块，数据记录查询模块这6个模块，然后进行编程整合。设计好软硬件后进行系统调试和可靠性分析，系统调试也是分模块化调试。可靠性分析就包括硬件的可靠性分析和程序可靠性分析两个部分。而本毕设主要的抗干扰技术则集中在光耦隔离上。本毕设的收费系统抗干扰能力强，系统安全、稳定、有较好的可靠性。 关键字：收费系统；STC12C5A08S2；模块设计 Abstract The paper is about toll collection system based on single-chip microcomputer designed, The paper includes charging system design, system hardware platform design and manufacture, charging system software design, system testing and system reliability analysis. This paper proposed charging system design，Then according to the design idea , proposed two feasibility schemes.A design scheme is using AT89S52 chip,external AD transform and storage circuit.But this circuit design is complex,anti-jamming is not very good.Therefore the chip adopts STC12C5A08S2 has strong advantage.This project charging system design from single chip hardware platform which using the modular design method.This includes seven modules for Vehicle information input module,Anti-interference circuit，Data display module，Record simulation printer module，The inquiry module，Power supply module，Data storage and AD conversion module.Then integrate modules.The design of the software system is also using modular design,The program module can be divided into six modules,including 12864 data record display module,EEPROM memory module,AD conversion module,Vehicle information programming module,Data record inquiry module.Then integrate modules.while finished software and hardware system designed, System testing and reliability analysis is begin.Reliability analysis will include reliability analysis of hardware and reliability analysis of program two parts.This project is mainly focused on the anti-interference technology of light-coupler isolate technology.This project charing system have strong anti-jamming capability, System security, stability and good reliability. Key words：tollcollection system；STC12C5A08S2；modular design 言 5 1 方案论证 6 1.1 系统方案的设计思路 6 1.2 系统方案的设计和原理 6 2 系统硬件的设计 7 2.1 硬件平台的组成 7 2.2 芯片选择 8 2.1.1STC12C5A08S2介绍 8 2.2.2STC12C5A08S2芯片复位电路 8 2.3.3STC12C5A08S2芯片晶振电路 9 2.3 车辆信息的输入回路 9 2.3.1车辆有无判断和信号放大电路 9 2.3.2车辆类型判断 11 2.4 抗干扰回路 11 2.5 数据显示模块 12 3.6 记录模拟打印模 15 3.7 按键模块 16 3.8 电源模块 17 3.9 芯片内部的数据存储和AD转换模块 18 3.9.1EEPROM 18 3.9.2AD转换模块 19 3 系统软件设计 19 3.1 编程环境与编程语言的选择 19 3.2 程序流程设计 20 4 电路的安装和调试 25 4.1 硬件安装调试电路 25 4.2 单片机系统的软件调试 26 5 系统可靠性设计 27 6 总结 29 谢 辞 30 参考文献 31 附 录 32 引言 高速公路越建越多，但仍然很难满足经济发展的需要，高速公路堵车现象时有发生，拥堵严重的路段可能会天天堵，有时候一堵好几天。高速公路管理手段向着越来越先进方向发展，但大部分已通车高速公路收费管理却仍停留在比较低效的人工收费阶段，这就给高速公路使用带来诸多不便。十一长假期间，为了缓解高速公路收费站带来的拥堵，一些城市开道敞开收费口、进出口，由此造成大量过路费流失。而在一些城市，高速公路收费站几乎成了高速公路的瓶颈，因为汽车在收费站排队交费造成的拥堵已经占到了城市交通堵塞的主要原因。 传统的收费管理方式主要有以下不便： (1)车辆停车排队交费等候通关的时间较长，在车流量增加时很容易造成拥堵； (2)因停车等候交费的时间较长，降低了大桥的通行能力和服务水准； (3)各收费站点的结算工作量巨大，所需工作人员较多，增加了人力使用成本； (4)存在收费漏、交钱不给票或给假票的情况时有发生； (5)不便于路况和车流信息及时交流和总计； (6)由不同投资主体修建的公路收入分配问题日益严重； (7)经过收费站时停车缴费造成的通行速度缓慢、频繁制动引起的机械磨损、油耗、噪音和由此产生的大量有害尾气等问题严重。 上述问题的存在大大降低了高速公路的通车能力和使用效率，使得高速公路方便快捷的优势难以全面发挥。因此，本毕设设计的单片机收费系统可以减少对车辆的统计和人工造成的一些问题，提高工作效率： 基于单片机设计的收费系统采用红外发射和接收技术对通过车辆进行计数，方便统计车流量。减少人工操作时间，在本毕设中用精密可调电阻代替车辆的重量，从而进行类型判断。车辆信息则通过12864进行模拟显示，方便信息显示和查询。并且车辆信息可以通过单片机的串行口进行输出。 基于单片机设计的收费系统在减少人工操作时间，避免道路阻塞。方便车流量的统计，数据显示和查询方便上有较好的优势。 1 方案论证 1.1 系统方案的设计思路 根据任务书的要求基于单片机的收费系统的设计，要满足一下要求： （1）以单片机为核心，搭建系统电路，合理编制软件程序。 （2）对本设计电路进行理论分析和方案论证；设计系统的原理图、电气接线图、编制系统软件。 （3）对系统的抗干扰性进行一定的分析。 （4）建立收费站数据库，存储收费信息，并能对信息进行查询、打印输出。 （5）系统运行稳定、安全、准确。 根据任务书要求的这些功能，本设计可以有2种较好的方案可供选择： 方案1：以AT89S52芯片为核心，对信息进行分析和处理；以24C256存储器为外围存储器件，用以建立收费数据库，存储收费信息，当进行查询和数据处理时，通过AT89S52对24C256存储器进行数据查询处理操作；对于输入部分则采用红外线发射管和红外线接收管，并进行信号放大，模拟车辆的经过，采用10K的精密可调电阻，模拟车辆的重量，然后通过AD0831进行AD转换并进行类型判断；由于光电转换会对AT89S52系统造成较大的光电干扰，因此在输入部分和单片机系统间用TLP521-4光耦合进行光电耦合；数据的显示则采用12864液晶显示，用计算机模拟打印输出。 方案2：以STC12C5A08S2芯片作为核心，对信息进行分析和处理，由于STC12C5A08S2含有AD转换通道和内部EPROM存储机构，故无须外接存储器和AD转换模块；对于输入部分则采用红外线发射管和红外线接收管，并进行信号放大，模拟车辆的经过，采用10K的精密可调电阻，模拟车辆的重量；数据显示则采用12864；计算机模拟数据打印输出。 由于方案一所采用的硬件较多，成本高，电路较方案2复杂。而方案2所用元件少，电路简单，并能实现方案1的所有功能，故本设计采用方案2。 |
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