目前,国内外开发的停车场自动化管理系统广泛采用的控制方式是集中型或集散型控制系统，在这类独享控制方案和中心控制系统中，由远程传感器向中心控制器提供反馈信号来控制传感器和执行器，需要耗费大量的时间和电缆来建立通信，而且这样的系统设计周期长、可靠性低、不易重构。新掘起的现场总线控制技术摆脱了上述技术上的不足，美国ECHELON公司以Neuron神经元芯片为基础的LonWorks技术是现场总线控制的典型代表，本车库系统利用LON技术的对等通信(peer-to-peer)、无中心控制、智能分散控制方式等优点,使系统在短时间内开发成功，而且成本低、可靠性高，易于扩展和重构。

图1　系统结构框图

图2　LON节点3与入口闸门机和1#、2#环路探测器硬件框图

图3　探测器探测原理图

　　LON节点3控制1#，2#两只环路探测器，1#探测器安装在入口外侧，检测有无车辆要求进场，2#探测器安装在闸门横杆正下方，防止轧车。LON节点3对两路探测器的方波输出信号分时采样，并采用totalcount计数(固定时间计数)。采样1#探测器时，先令2#探测器使能信号为“0”，使2#探测器停止工作，再令1#探测器使能信号为“1”，启动1#探测器，1#探测器开始输出方波，此时用totalcount计算一段时间(NiInterval)内方波正向脉冲个数，若脉冲个数大于阈值(NiThreshold1)，则有车要求进场，请求开门，否则无车进场；1#探测器采样完成后，用同样的方法采样2#探测器，以判断有无车位于横杆之下。这样分时采样1#、2#探测器，循环往复，达到探测目的。　　　　　　
2.1.3　节点软件设计
　　LON节点由网络信号收发器、Neuron神经元芯片3150和I/O接口组成，以触发事件方式处理I/O事件，操作网络通信。
　　闸门机上有如下传感器:1#限位开关(开门到位)、2#限位开关(关门到位)、开门/关门按钮，手动/自动切换开关、指示灯、1#继电器(开门)和2#继电器(关门)。节点11个I/O口定义如下:IO-0提供1#探测器使能信号；IO-1提供2#探测器使能信号；IO-2(totalcount)采样1#探测器脉冲数；IO-3(totalcount)采样2#探测器脉冲数；IO-4采样自动/手动(Auto/Manual)开关状态；IO-5采样开门/关门开关状态(OpenS/CloseS)；IO-6采样开门位置(OpenP)；IO-7采样关门位置(CloseP)；IO-8提供开门信号；IO-9提供关门信号；IO-10提供指示灯信号。设如下网络变量Ni，网络输入；No，网络输出:NiInterval设置探测器采样时间段；NiThreshold1设置1#探测器脉冲阈值；NiThreshold2设置2#探测器脉冲阈值；NiOpenR开门请求；NiOpenC强制开门；NoLoop11#探测器探测结果；NoLoop22#探测器探测结果。节点Neuron C程序结构框图如图4所示。

图4　LON节点3程序结构框图

2.2　读卡机、显示屏及其控制节点硬、软件设计
2.2.1　硬件设计
　　LON节点2、入口读卡机、1#显示屏和LON节点4、出口读卡机、2#显示屏硬件结构相同，现对LON节点2及入口读卡机、1#显示屏组成的局部控制进行分析，具体硬件连接如图5所示。

图5　LON节点2、入口读卡机、1#显示屏硬件连结图

　　① LON节点2硬件设计。LON节点2控制器由收发器(TPT/XF-78)、Neuron3150、memory(AT29C256)、I/O接口、光电隔离、二选一电路、RS232接收/发送器MAX202组成。由于Neuron3150只有一个串行口IO-8(RXD)、IO-10(TXD)，而读卡机和显示屏都是利用串行口同节点数据通信，因此通过二选一电路，让读卡机和显示屏分时工作。
　　② 入口读卡机硬件设计。本车库自动控制系统采用智能加密型IC卡进行收费，用户数据信息存储在IC卡上的AT88SC102(1024位的E²PROM，片内采用硬件逻辑保密)中。2051的串行口经MAX202同LON节点2的串行口连接，完成数据通信。
　　③ 显示屏硬件设计。显示屏采用32行×64列等离子体图形显示模块，工作时只需外设提供+5　V电源，18根控制线:8根地址线，1根控制脉冲线和1根开、关屏显信号线。
2.2.2　软件设计
　　由读卡机、显示屏和控制节点组成的局部控制需3个驱动程序：
　　① 入口读卡机软件设计。本程序固化在读卡机2051中,用于驱动IC卡。它由密码确认、读卡、写卡、存储区擦除4个功能中断服务子程序组成，由LON节点2采用串行口中断方式选择调用。该程序的核心(中断服务程序)功能说明如下:
　　select case
　　　　case: 密码确认{转密码确认子程序;送确认结果到上位机}
　　　　case: 读卡{密码确认;转读卡子程序;送所读信息到上位机内存}
　　　　case: 写卡{密码确认;从上位机接收数据;转写卡子程序}
　　　　case: 存储区擦除{密码确认;擦除匙确认;转存储区擦除子程序}
　　end case
　　② 显示屏软件设计。本程序固化在显示屏2051中,用于操作显示。程序将50个字符信息固化在2051中(因系统所需提示信息用不同的50个字符足已表示)，字符的显示处理在2051中断服务程序中完成，通过串行口中断方式由节点发送所需显示字符的标号，中断服务程序功能说明如下:
　　若需要显示→接收显示字符的标号→清屏→计算显示字符相应地址→取字符→显示 。
　　③ LON节点2软件设计。本程序固化在memory中,用于处理I/O事件和操作网络通信。固化在LON节点中的Neuron C程序结构简单，事件功能说明如下:
　　when(有车入场){提示插卡}
　　when(卡已插好){从上位机接收密码并送到下位机;发送密码确认命令;接收确认结果并送到上位机}
　　when(密码正确){判断卡的类型;
　　　　if(通用卡)then 请求开门;
　　　　if(月租卡)then{当前时间超期?;if(是)then{提示交钱;修改时间;请求开门};if(否)then{请求开门}};
　　　　if(临时卡)then{钱足够?;if(是)then{请求开门};if(否)then{提示交钱;修改钱数;请求开门}}}
2.3　IC卡发行器设计
　　IC卡发行器硬件结构与读卡机相同，其串行口直接与计算机串行口连接，IC卡的发行由计算机操作。
2.4　自动出票机及LON节点1
　　LON节点1通过串行口I/O方式与自动出票机连接，当IO-0接收到出票请求时，节点通过输入网络变量确认是否有车在1#线圈上，若有则输出打印命令。
2.5　建立智能分散网络
　　整个系统由上述5个LON节点加上1个非Neuron节点上位收费计算机MONITOR(经由串行LonTalk适配器SLTA/2与LON连接)经由LON组成一个智能分散式局域网。5个Neuron节点分别控制入口处自动出票机（ENTRYBAR）、读卡机（ENTRYIC）、入口闸门机和1#显示屏（ENTRYGATE），以及出口处验卡机（EXITIC）、出口闸门机和2#显示屏（EXITGATE）。上位机通过网络输出变量noTime与ENTRYBAR、ENTRYIC、EXITIC中的网络输入变量niTime连接提供日历时钟，用于汽车进场时间记录、条码打印。系统网络变量连接如图6所示。

图6　系统网络变量连接图

参考文献

　[1]Neuro Chip Data Book ECHELON,1995
　[2]VACOM.Smart I/O 节点.1996
　[3]李晓青编著．单片机原理及接口技术．北京航空航天大学出版社，1994

收稿日期：1998-07