论文总字数：20000字

摘 要

道闸是用以管理机动车辆进出通道的控制设备。随着社会现代文明的进步，它越来越多地用于公路收费站、停车场、小区、企事业单位等场所，对它研究有着积极的应用意义。

道闸系统可分为硬件和软件两大控制部分，本文设计了道闸系统的硬件控制部分。介绍了课题的研究背景、意义及功能要求；设计了系统的结构框架以及各模块的电路，对各模块的工作进行了仿真；论文提出了系统工作的流程，完成了硬件与软件的联调。

经过实验的验证，此次设计的系统工作正常，符合设计的功能要求。

关键词 道闸系统 硬件控制 模块仿真 软硬联调

The Design of the Barrier Gate System (the Hardware Control Part)

Abstract

The Barrier Gate System is a control equipment to manage motor vehicle to go through a motorway. With the progress of modern civilization society, it is increasingly used in highway toll stations, parking lots, communities, enterprises and institutions and other places. Doing research on it is of a active applied significance.

The Barrier Gate System can be divided into two major control part, hardware and software. This paper designs the hardware control part of the Barrier Gate System. It introduces the research background, significance and the function requirements of the topic; Then it devises the framework of system and accomplishes the circuitry of each module and the simulation of module; This paper puts forward the workflow of the system and completes the software and hardware debugging.

Through experiment verification, the system works well and reaches the functional requirements of the design.

Key words: The Barrier Gate System; Hardware control; Simulation of module; Software and hardware debugging

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.1.1 道闸系统的优点 1

1.1.2 道闸系统的一般结构 1

1.2 国内外的研究现状和发展趋势 2

1.2.1 国内的发展现状 2

1.2.2 国外的发展现状 4

1.2.3 发展趋势 5

1.3本课题的研究工作 6

第二章 道闸系统的功能 7

2.1 小区用户车辆刷卡进出小区 7

2.2 人工控制到闸杆的起落 7

2.3 读卡和红外对射控制道闸杆的起落 7

2.4 无线遥控道闸杆的起落 8

2.5 显示屏显示停车场的剩余车位 8

第三章 系统设计 9

3.1 系统结构 9

3.2 系统工作流程 10

3.3 元器件介绍 12

3.3.1 STC89C52单片机 12

3.3.2 步进电机 14

3.3.3 非接触式IC卡读卡 15

第四章 硬件设计 18

4.1 单片机最小系统 18

4.1.1 最小系统时钟电路 18

4.1.2 最小系统复位电路 19

4.2 系统其它功能模块设计 20

4.2.1 LCD显示模块 20

4.2.2 步进电机模块 21

4.2.3 无线遥控模块 23

4.2.4 红外对射模块 25

4.2.5 读卡模块 26

4.3 主要程序介绍 27

4.3.1 显示屏 27

4.3.2 步进电机运转 28

4.3.3 读卡程序 29

4.3.4 无线遥控、手动和读卡控制 30

4.3.5 红外对射 30

4.4 电路仿真 31

4.4.1 LCD模块仿真 31

4.4.2 步进电机模块仿真 31

4.5 软硬件联调 32

4.5.1 烧录软件介绍 32

4.5.2 软硬件联调 34

第五章 故障处理与分析 35

5.1 电路仿真 35

5.2 模块调试 36

5.3 系统调试 37

总结 38

参考文献 39

致谢 40

附录一 硬件系统电路原理图 41

附录二 模块PCB板图 42

附录三 系统实物图 45

附录四 系统设计器件清单 46

第一章 绪论

道闸在我们的日常生活中较为常见，小区门口、公路收费站、学校等等许多公共场所都有安装这类设备。经过若干年的发展，我国道闸系统已经有了很大的改进，但是与国外道闸系统的水平还是有很大的差距。本章节就国内外道闸的发展情况做了详细的介绍，说明了本课题设计的道闸系统硬件控制部分的工作。

1.1 课题研究背景

道闸系统的优点

道闸是用来管理机动车辆行驶通道出口、入口控制的设备。如今，该系统设备广泛用于公路收费站、社区、停车场、企事业单位门口等许多公共场所，来控制和管理车辆的进出。电动道闸可以单独遥控闸杆的起落，也可以用停车场管理系统即IC卡刷卡管理系统实现自动管理^[1]。

一般来说，道闸系统有如下的几个优点：

1、传动结构特殊，转动不需要齿轮、不需要皮带；

2、使用很稳定，无需保养，寿命长久；

3、平衡结构特殊，能够使闸杆慢起动，快运转，慢停止；

4、道闸不会因道闸杆的运行而抖动；

5、道闸只能90度运转，不会因360度运转而产生意外；

6、驱动部分具备智能过热保护系统，当系统处于频繁地使用时，会控制马达的温度，避免马达因温度过高而烧坏。

1.1.2 道闸系统的一般结构

道闸系统的基本组成一般包括箱体、拦阻体、机芯、控制模块和辅助模块^[2]。图1-1表示的是道闸系统的外景示意图。

机箱

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