【正文】 ...................... 9 紅外車輛檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................... 11 限號(hào)及車位空余顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................ 12 第四章 智能停車場(chǎng)實(shí)現(xiàn) .............................................13 第五章 總結(jié) ......................................................20 結(jié)束語(yǔ) ............................................................. 21 謝辭 .............................................................. 22 參考文獻(xiàn) .......................................................... 23 基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 2 第一章 緒論 課題研究的背景和意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活的富裕，越來(lái)越多的私家車走進(jìn)家庭，隨之而來(lái)的城市交通堵塞和停車難的問題，已經(jīng)成為影響和制約城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。 我國(guó)停車場(chǎng)水平相對(duì)世界其他國(guó)家而言比較落后，大部分停車場(chǎng)都需要投入很多人力來(lái)管理運(yùn)營(yíng)，隨著社會(huì)水平的不斷提高以及人們的時(shí)間觀念的提高，車主對(duì)停車場(chǎng)的要求也越來(lái)越高，例如存 (取 )車的時(shí)間盡量縮短、入場(chǎng)無(wú)需停車、智能收費(fèi)、停車誘導(dǎo)、車位定 位以及視頻防盜系統(tǒng)等。 智能停車場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì) 智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化停車場(chǎng)車輛收費(fèi)及設(shè)備自動(dòng)化管理的統(tǒng)稱。他以感應(yīng)卡 IC卡或 ID卡 (最新技術(shù)有兩卡兼容的停車場(chǎng) )為載體，通過(guò)智能設(shè)備使感應(yīng)卡記錄車輛及持卡人進(jìn)出的相關(guān)信息，同時(shí)對(duì)其信息加以運(yùn)算、傳送并通過(guò)字符顯示、語(yǔ)音播報(bào)等人機(jī)界面轉(zhuǎn)化成人工能夠辨別和判斷的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)收費(fèi)、車輛管理等目地。靜態(tài)交通發(fā)展的落后，已經(jīng)成為了城市動(dòng)態(tài)交通的障礙，目前國(guó)內(nèi)外的專家提出了解決動(dòng)態(tài)交通要 “動(dòng)靜結(jié)合、以靜制動(dòng) ”的理論，在實(shí)踐中已經(jīng)初見成效。 智能停車場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面： 停車場(chǎng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)共享數(shù)據(jù)，打破信息孤島，建設(shè)智慧停車物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)停車誘導(dǎo)、車位預(yù)定、電子自助付費(fèi)、快速出入等功能。 無(wú)人化服務(wù)逐漸普及，由于我國(guó)的勞動(dòng)力成本快速上升，過(guò)去靠人海戰(zhàn)術(shù)管理停車場(chǎng)的方法越來(lái)越不行了，參照國(guó)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，停車場(chǎng)的自動(dòng)化程度將越來(lái)基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 3 越高，管理人員逐漸減少，直至實(shí)現(xiàn)無(wú)人化服務(wù)。 立體車庫(kù)增多，我國(guó)城市人口多、密度大，土地成本高，參照日本等國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，立體車庫(kù)具有占地少、利用率高、進(jìn)出方便等優(yōu)勢(shì)，將會(huì)快速發(fā)展。針對(duì)以上狀況，本課題著眼于解決現(xiàn)實(shí)問題，主要研究如何實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)的自動(dòng)檢測(cè)車輛，自動(dòng)引導(dǎo)車輛入庫(kù)等系統(tǒng)功能。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。它是一塊基于開放源代碼的 USB接口 Simple i/o接口板并且具有使用類似 Java,C語(yǔ)言的 IDE集成開發(fā)環(huán)境。 IDE(Integrated Development Environment)，即集成開發(fā)環(huán)境。就是集成了代碼編寫功能、分析功能、編譯功能、調(diào)試功能等一體化的開發(fā)軟件服務(wù)套。如微軟的 Visual Studio系列， Borland的 C++ Builder、Delphi系列等。脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。 閃存，用于存儲(chǔ)程序。 SRAM(Static RAM)，是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存，不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片。程序?qū)懙?arduino里之后只要有電就可以基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 5 獨(dú)立運(yùn)行。此模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度為 10bit，即能讀取 1024(2^10=1024)個(gè)狀態(tài)，模擬輸入電壓 0~5V，所以 arduino能感知的最小電壓變化為 (5V/1024=)。 數(shù)碼管是設(shè)備的簡(jiǎn)易顯示常用電子元器件，下面將介紹它的性能特點(diǎn)，簡(jiǎn)單檢測(cè)方法及應(yīng)用注意事項(xiàng)等內(nèi)容。 (2)發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短 (0． 1μs)，高頻特性好，單色性好，亮度高。 (4)壽命長(zhǎng)，使用壽命在 10萬(wàn)小時(shí)以上，甚至可達(dá) 100萬(wàn)小時(shí)。 因此它被廣泛用作數(shù)字儀器儀表、數(shù)控裝置、計(jì)算機(jī)的數(shù)顯器件 [2]。 本課題使用共陽(yáng)傳感器來(lái)顯示當(dāng)前剩余空車位，以及用來(lái)顯示當(dāng)日的限號(hào)信息。 本課題使用漫反射式避障傳感器模塊，該傳感器模塊對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，其具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)比較器電路處理之后，綠色指示燈會(huì)亮起，同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)低電 平信號(hào)），可通過(guò)電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測(cè)距離，有效距離范圍 2～ 30cm，工作電壓為 。 原理圖如下所示： 車位顯示及停車引導(dǎo)系統(tǒng)概述 車位顯示和停車引導(dǎo)系統(tǒng)是該停車場(chǎng)的核心系統(tǒng)。停車引導(dǎo)系統(tǒng)是為了能夠及時(shí)將車輛引導(dǎo)進(jìn)入目標(biāo)停車位，減少車輛在大的停車場(chǎng)尋找和等待的時(shí)間。 [1]參考自 陳海宴 .51單片機(jī)原理及應(yīng)用 [2]參考 李增國(guó) .傳感器與檢測(cè)技術(shù) 基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 7 對(duì)于停車引導(dǎo)系統(tǒng)，本課題使用 led 串聯(lián)的地?zé)舴侄巫鲆龑?dǎo)。 第三章 智能停車場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 智能停車場(chǎng)系統(tǒng)框圖 智能停車場(chǎng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在智能上，所謂智能就是不需要人工干預(yù)，能自動(dòng)設(shè)別是否有車輛即將進(jìn)入停車場(chǎng)來(lái)泊車，為了能讓車輛順利?？?，在門口的大屏幕上需要提示出當(dāng)前停車場(chǎng)內(nèi)是否有可用的停車位，避免出現(xiàn)車輛已經(jīng)進(jìn)入停車場(chǎng)，但是發(fā)現(xiàn)根本沒有車位的情況，同時(shí)為了使車輛快速的進(jìn)入車位，本課題采用地?zé)粢龑?dǎo)系統(tǒng)來(lái)引導(dǎo)車輛，當(dāng)車輛進(jìn)入車位或者在進(jìn)入車位的途中，需要做好計(jì)數(shù)問題，因?yàn)樵撥囄灰呀?jīng)被預(yù)定或者占用，需要及時(shí)的更新顯示屏的數(shù)字。 圖 311 智能停車場(chǎng)系統(tǒng)框架 入口設(shè)計(jì) 停車場(chǎng)系統(tǒng)是以車輛駛?cè)腭偝鰹榉?wù)基礎(chǔ)的。本課題使用紅外傳基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 8 感器來(lái)實(shí)時(shí)的檢測(cè)門口的變化，傳感器的原理如前面所闡述。設(shè)定 2秒可以巧妙的將車和人等區(qū)分開。 為了解決這個(gè)問題，本課題采用了及時(shí)更新系統(tǒng) LED 數(shù)目管顯示的頻率，平行處理進(jìn)入的車輛，當(dāng)有一輛車進(jìn)來(lái)時(shí)，為它分配一個(gè)停車位，同時(shí)標(biāo)記該停車位為預(yù)定狀態(tài)，然后更新顯示屏的顯示數(shù)目（減一）。 一個(gè)完成的入口系統(tǒng)的框架圖如下所示： 基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 9 圖 321 入口檢測(cè)系統(tǒng)流程 車位引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 現(xiàn)在的汽車大多數(shù)都裝載了 GPS 導(dǎo)航，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有一些成熟的車位誘導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)車載的 gps 將車引導(dǎo)至目的地。將誘導(dǎo)裝置安裝在車內(nèi)，通過(guò)車和數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛方向的引導(dǎo)稱為車內(nèi)誘導(dǎo)系統(tǒng)。目前發(fā)達(dá)國(guó)家采用的是這種系統(tǒng)，但是這種系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)設(shè)施和信息傳輸技術(shù)要求比較高，造價(jià)相對(duì)昂貴。但是這種方法的劣勢(shì)是司機(jī)需要不斷的觀察顯示屏上自己所在的位置，邊駕駛邊觀察路線，顯而易見這對(duì)駕駛安全是極為不利的，很有可能增加車輛碰撞、追尾等事故。在停車場(chǎng)入口到各個(gè)車位上都有一條地?zé)艟€路，當(dāng)入口檢測(cè)器檢測(cè)到有車輛進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)遍歷所有的停車位，尋找可用的停車位，當(dāng)尋找到一條可用的停車位時(shí)，一方面在系統(tǒng)中標(biāo)記該車位為預(yù)定狀態(tài)，同事將該條線路的地?zé)酎c(diǎn)亮，車輛尋這點(diǎn)亮的路燈將很容易到 達(dá)目標(biāo)車位。 為了解決這個(gè)問題，本研究采用分段控制地?zé)舻姆椒?，即將路線分成若干段，每一段單獨(dú)控制。 基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 11 圖 331 地?zé)粝到y(tǒng)控制流程 紅外車輛檢測(cè)設(shè)計(jì) 紅外檢測(cè)模塊主要有兩個(gè)用途，一個(gè)如前面所述，作為停車場(chǎng)入口的檢測(cè)是否有車輛進(jìn)入停車場(chǎng)； 另一個(gè)功能是檢測(cè)是否有車離開停車場(chǎng)。本設(shè)計(jì)中只需要捕捉檢測(cè)到的信號(hào)。 限號(hào)及車位剩余顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 剩余車位顯示是本系統(tǒng)的另外一個(gè)很重要的功能，試想，如果沒有了該功能的提示，車主不知道當(dāng)前該停車場(chǎng)剩余多少個(gè)停車位，那么勢(shì)必會(huì)造成混亂的情況：基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 12 所有的車都開進(jìn) 停車場(chǎng)，但是停車場(chǎng)內(nèi)早已經(jīng)占滿了。 本系統(tǒng)中車位有三種狀態(tài)：占用、預(yù)定、空閑，對(duì)應(yīng)這當(dāng)前有車輛停在車位上，該車為不可被其他車輛使用，預(yù)定表明當(dāng)前沒有車停在車位上，但是該車位已經(jīng)被分配出去了，例如有一輛車已經(jīng)進(jìn)入停車場(chǎng)，但是還沒有到達(dá)停車位，那么停車位是預(yù)定的狀態(tài)。 因?yàn)轱@示系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)顯示空閑車位的數(shù)量，當(dāng)有車位被預(yù)定，有車位被占用，或者有車駛出停車位的時(shí)候，都需要及時(shí)的更新 停車位的個(gè)數(shù)顯示。顯示模塊在程序的每一個(gè) loop都被執(zhí)行，當(dāng)檢測(cè)到某一個(gè)車位被預(yù)定是，計(jì)數(shù)顯示立刻減 1，表示當(dāng)前有一個(gè)車位不可用基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 13 了。 限號(hào)顯示相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要獲取當(dāng)前星期，然后將對(duì)應(yīng)的數(shù)字顯示在數(shù)碼管上即可。各個(gè)模塊的交互如圖所示，系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，單片機(jī)首先檢測(cè)入口是不是有車輛進(jìn)入，如果檢測(cè)到有車輛進(jìn)入則尋找可用車位，啟動(dòng)地?zé)粢龑?dǎo)、同時(shí)更新顯示系統(tǒng)的顯示個(gè)數(shù)。傳感器系統(tǒng)主要是用來(lái)檢測(cè)車位上的車輛的狀態(tài)，根據(jù)車輛狀態(tài)來(lái)更新顯示系統(tǒng)以便及時(shí)提醒停車場(chǎng)外的車輛當(dāng)前是否有車輛可用。 [1] 參考 秦 龍 .MSP430單片機(jī)常用模塊與綜合系統(tǒng)實(shí)例精講 基于單片機(jī)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng) 15 下面將逐個(gè)介紹每個(gè)子系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方法。傳統(tǒng)的停車場(chǎng)在入口都會(huì)有一個(gè)管理員，當(dāng)有車輛需要將進(jìn)入車場(chǎng)時(shí)，管理員檢車有多少個(gè)車位可用，是否允許車輛進(jìn)入，然后放行。具體實(shí)現(xiàn)如下： void entrance_stat_check() { //delay(2021)。 for(int i = 0。 i++) { tmp += digitalRead(enter_port)。 } } 上面代碼的意思是，每隔 100ms 讀取一次傳感器的值，連續(xù)讀取十次。 本課題使用的傳感器如下圖所示，如果檢測(cè)到有障礙物那么從單片機(jī)響應(yīng)管腳 讀取到的為 1. 如果連續(xù)讀取十次都是 0，則 tmp=0，那么表明有車。在入口，將輸出接在 Arduino 的enter_port（ 48）管腳上，通過(guò) digitalRead（）可以讀取管腳的值，也就可以讀取傳感器的信號(hào)。 i 8 。 break。 在程序里， park_stat[8]， avail 都是全局變量，前者用來(lái)標(biāo)記每一個(gè)車位（共 8 個(gè)車位）的狀態(tài)， 1 表示不可用， 0 表示可用。顯示的實(shí)現(xiàn)代碼比較簡(jiǎn)單，如下 int stat = digitalRead(park_port[i])。amp。 } myDisplay 方法首先會(huì)遍歷 8個(gè)車位，讀取響應(yīng)車位的傳感器，如果傳感器讀取到的值為 1（沒有車輛），并且全局的該車位的停車狀態(tài)為 0（可用），則可用的車位數(shù)加 1（每次村換開始的時(shí)候， avail初始化為 0）。x=low_ledEnd。 z