智能停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、-可編輯修改 -1. 引言1.1背景目錄1.2 智能停車系統(tǒng)定義 12. 系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)概述 23. 智能停車系統(tǒng)分析 33.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路 33.2 可行性分析 33.3 需求分析 33.4 發(fā)展趨勢分析 54. 智能停車系統(tǒng)設(shè)計(jì) 64.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) 64.1.1 紅外傳感器檢測 64.1.2 無線模塊軟件設(shè)計(jì) 84.2 上位機(jī)顯示程序軟件設(shè)計(jì) 94.2.1串行通信函數(shù)模塊 1.0.4.2.2 圖像顯示模塊 1.1.4.2.3 附加功能模塊 1.2.5. 結(jié)論 1.36. 參考文獻(xiàn) 1.41. 引言1.1背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提升，汽車市場的繁榮引發(fā)了停車難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)

2、，“全國機(jī)動(dòng)車與停車位之比例約為 3: 1”經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大中城市這一比 例則更高，停車場建設(shè)已成為城市發(fā)展所面臨的大問題。 根據(jù)我國機(jī)動(dòng)車數(shù)量與 停車位之比，以及國外發(fā)達(dá)國家停車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看， 停車難問題催生出了一個(gè) 巨大的智能停車場管理設(shè)備市場。新型的車位引導(dǎo)系統(tǒng)作為停車場管理系統(tǒng)的有力補(bǔ)充，從而形成了智能化更高的停車場管理系統(tǒng)。車位引導(dǎo)系統(tǒng)能夠?qū)M(jìn)出停車場的車輛進(jìn)行有效引導(dǎo)和管 理。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能是引導(dǎo)人們更加方便快捷地停車，使停車場車位管理更加規(guī)范、有序，并且進(jìn)一步提高停車場車位利用率。“智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)”在國外已得到了廣泛應(yīng)用，但是在國內(nèi)只有較少大型停車場有類似的車位引導(dǎo)系統(tǒng)，因

3、此本設(shè)計(jì)也有一定的實(shí)際意義。1.2智能停車系統(tǒng)定義智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)是為了對停車場車位狀態(tài)進(jìn)行判斷，然后對停車場達(dá)到智 能管理作用而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)主要用于大中型停車場，其工作 原理是通過一定1的車位檢測技術(shù)進(jìn)行檢測車位，從而判斷出車位有無停放車輛， 然后將各個(gè)車位停車情況通過一定的通信方式與控制計(jì)算機(jī)相連，控制計(jì)算機(jī)經(jīng) 過數(shù)據(jù)處理，將引導(dǎo)信號(hào)傳給引導(dǎo)指示器，引導(dǎo)司機(jī)快速將汽車駛?cè)肟瘴?。停?場車位引導(dǎo)系統(tǒng)不但能夠提高了停車場的使用率， 使停車場管理更加便捷，還降 低了大中型停車場的經(jīng)營成本，大大提高了停車場的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。從上面的信息我們可以清晰的看出：“智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)”

4、是一個(gè)應(yīng)用于停 車場，通過車位檢測模塊檢測數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)，并在引導(dǎo)指示 模塊顯示信息的智能化系統(tǒng)。2. 系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)概述根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可將系統(tǒng)分為車位檢測及引導(dǎo)顯示模塊、無線通信模塊和上 位機(jī)顯示程序模塊。其中車位檢測及引導(dǎo)顯示模塊包括：主控制器、車位檢測模 塊、引導(dǎo)顯示模塊；無線通信模塊包括：下位機(jī)無線通信模塊和上位機(jī)無線通信 模塊。圖2.1 : “智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)”的基本模塊方框圖-可編輯修改-3. 智 能停車系統(tǒng)分析3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)為停車場的核心控制器，單片機(jī)系統(tǒng)采用 C 語言編程， 接受外部輸入信號(hào)， 控制引導(dǎo)的顯示； 采用微型計(jì)算機(jī)為顯示中心

5、和數(shù)據(jù)處理核 心中心，顯示程序采用 Delphi 語言； 采用無線串行通信為單片機(jī)和微型計(jì)算機(jī) 的數(shù)據(jù)傳輸通道； 外部信號(hào)的采集是通過紅外傳感器， 將探測到的車位信息送交 從單片機(jī)；人機(jī)接口方面采用 LED燈，可以通過LED燈來顯示引導(dǎo)信息；同時(shí) 為了配合上述實(shí)現(xiàn)， 還需要 A/D 轉(zhuǎn)換器， 電平標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換等多種元器件或者芯片。3.2 可行性分析近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步， 人們的生活水平與方式都發(fā)生了翻天覆 地的變化， 智能停車場管理系統(tǒng)作為一個(gè)高度網(wǎng)絡(luò)化、 智能化、 信息化小區(qū)的一 個(gè)重要組成部分，已經(jīng)成為現(xiàn)代人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸的一套智能化管理系 統(tǒng)。對停車場管理信息系統(tǒng)所需要的當(dāng)前

6、軟硬件技術(shù)能夠得到滿足， 而且還有一 大批高技術(shù)、高水平的研發(fā)隊(duì)伍， 這就對知識(shí)以及技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的保障， 此外，領(lǐng)導(dǎo)還給我們提供了良好的外部力量進(jìn)行開發(fā)， 使我們開發(fā)停車場管理信 息系統(tǒng)成功率大大的提高。3.3 需求分析在巨大的市場需求推動(dòng)下，停車場管理系統(tǒng)行業(yè)取得了快速的發(fā)展。根據(jù) 2006 年-2014 年中國出入口控制與管理系統(tǒng)細(xì)分市場研究及重點(diǎn)企業(yè)競爭力 深度調(diào)研報(bào)告數(shù)據(jù)，2009 年國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)的市場規(guī)模達(dá)到了 11.5 億元， 2010 年國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)市場需求達(dá)到 14.5 億元 ;2011 年國內(nèi)停車場管理系 統(tǒng)市場規(guī)模約可以達(dá)到 18 億元。據(jù)數(shù)據(jù)初步估算，

7、 2014 年，停車場市場需求 將可能超過 37 億元。根據(jù)國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)一套價(jià)格平均在 3-6 萬元之間，據(jù)此推算，2014 年國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)需求量約為 8 萬套左右。由此可見，停車場市場潛力較大， 行業(yè)前景較好。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示， 目前國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)市場三分天下： 國產(chǎn)的、 組裝 的、純國外的，價(jià)格也分為三等。市場占有率方面，大致是國產(chǎn)占市場份額的一 半，另外兩份占一半 ;或者說，國產(chǎn)和組裝的加起來占市場份額的 80% ，純國外 的占 20% 。目前一般的小區(qū)、中低檔寫字樓基本用國產(chǎn)，而機(jī)場、會(huì)展中心等 則多用進(jìn)口設(shè)備。 盡管各種類型的停車場都需要出入口控制系統(tǒng)， 但是不同類型

8、的停車場面對的用戶有所差異， 所以停車場管理系統(tǒng)系統(tǒng)需求也稍有不同。 比如， 小區(qū)與機(jī)場停車場的區(qū)別在于， 小區(qū)進(jìn)出的車輛多為業(yè)主的車輛， 多數(shù)屬于長期 停車用戶，車輛進(jìn)出時(shí)間集中在早晚上下班時(shí)間，其他時(shí)間進(jìn)出的車輛不多;而機(jī)場停車場除員工車輛外，多為乘客的臨時(shí)車輛，一整天都有大量的車輛進(jìn)出。 所以，停車場管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)多考慮到這些因素， 根據(jù)應(yīng)用場所特點(diǎn)來配置設(shè) 備。在停車場管理系統(tǒng)應(yīng)用方面，停車場出入口控制系統(tǒng)的普及程度還不錯(cuò)。 在一個(gè)中等城市， 我們就經(jīng)常會(huì)看到小區(qū)、 機(jī)關(guān)、寫字樓的出入口安防這種設(shè)備。-可編輯修改 -據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前深圳的普及率是全國最高，大約在在90%左右。因?yàn)?/p>

9、諸多停車場生產(chǎn)企業(yè)都集中在深圳，已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化。其次是北京、上海，普及率 在50%左右，其他地區(qū)則更少一些。3.4發(fā)展趨勢分析傳統(tǒng)的停車場管理系統(tǒng)只解決了出入口控制的問題 ，對于停車場內(nèi)部的停車 引導(dǎo)、找車、快速進(jìn)出等功能則鞭長莫及，并且在收費(fèi)這個(gè)環(huán)節(jié)上也存在繳費(fèi)方 式單一、人工管理效率低下、存在收費(fèi)漏洞等問題，更別說進(jìn)行停車場整體的系統(tǒng)整合及資源優(yōu)化配置了。全視頻智慧停車場綜合解決方案在集成停車場系統(tǒng)資 源方面有著卓越的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)從車輛快速進(jìn)場、快速停車，到車主返回車場時(shí)快速 找車、快速繳費(fèi)等一系列完整的、全自動(dòng)化的功能，從而有效解決包括商場、機(jī)場等公共場所在內(nèi)的停車場由于車流量大造成的停車

10、慢、繳費(fèi)慢、停車難、找車難等社會(huì)問題，將停車場的資源充分化和數(shù)字化，這是功能單一、系統(tǒng)協(xié)作性差的 傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)所遠(yuǎn)不能及的。-可編輯修改 -144. 智能停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要采用 C 語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。 程序設(shè)計(jì)環(huán)境：PC機(jī)，Windows XP ；程序設(shè)計(jì)軟件： Keil Vision 軟件及星研仿真軟件。程序功能：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)通過紅外傳感器對車位的檢測、對信息發(fā)送與接收以 及 LED 燈按信息顯示等功能。4.1.1 紅外傳感器檢測實(shí)現(xiàn)停車場智能引導(dǎo)的前提是如何準(zhǔn)確的把車位信息通過有效的方式檢測 出來。在本設(shè)計(jì)中采用了紅外傳感器進(jìn)行

11、車位的檢測。根據(jù)上面電路原理，紅外傳感器檢測主要通過檢測反射紅外線的強(qiáng)弱，輸出 相應(yīng)的電壓，通過 A/D 轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號(hào)，從而進(jìn)行判斷。-可編輯修改 -圖4.1 :紅外檢測流程圖紅外傳感器電壓數(shù)據(jù)的采集是通過 AD轉(zhuǎn)換器TLC549來完成的。每次要采集A/D上元件的電壓值時(shí)，先選中TLC549的片選信號(hào)線，使其進(jìn)行轉(zhuǎn)換工作, 然后進(jìn)過一定的延時(shí)后，依照TLC549的數(shù)據(jù)手冊上的時(shí)序圖，從數(shù)據(jù)口讀取數(shù)據(jù)。是否迭通?圖 4.2 :數(shù)據(jù)采集流程圖TIC549的時(shí)序操作根據(jù)下圖可知，先將 CS拉低選中A/D轉(zhuǎn)換器，再給CL0CK8個(gè)下跳沿用于數(shù)據(jù)采集，之后拉高CS放棄選中，再拉低CS，之后的8個(gè)CL

12、OCK下跳沿后就可以讀出該次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)operating sequenceCLMK tLi*熬宀沁且一z“一l七冷Ui(Ci)C/cl B4Sa mole-佔(zhàn)鈕H艷曲 r-*! r 皿|CycItCC5DATAOUT*Wl|CS) *Ha-ZState鬧一I 切 Previous Conrversi-Dn Cats A詩II USELSBIM甜|11 MSBjT|皆IHrzailear、ZCofiwrscm data ELSB MSB-可編輯修改 -NO7ES;A. Tie學(xué)已 wh-ch Tcpres 30 nt&TOltemdocic ptTois (17 raxiur i. is ini

13、rt ttghti LCdocis. pulserail ng mcgm ater ZS壇貞 fac：he chanreladr-ess essir menniary a: the tiirs.EL 6芒rrost &gnrtcanbt |A71 i&auioTialcal-|JacmtiheDflCTA OUT bus alter CS 咅broaghtlDw. The ren,= rg se陽仃?ils(A8-A0) are 曰心電吧 gix erfrsl seven /0 言bdifnMrg eiges. B7-D 2 falawii in the sarwe Tanrer.15圖 4.

14、3 : TLC549 時(shí)序圖“轉(zhuǎn)換結(jié)果（OUT ）采集到的電壓（IN）基準(zhǔn)電壓（REF）28 ”15公式4.1 : TLC549（8位ADC）讀取數(shù)值的轉(zhuǎn)換公式4.1.2無線模塊軟件設(shè)計(jì)為保證單片機(jī)與上位機(jī)之間串行通信的準(zhǔn)確率，需要雙方約定一定的協(xié)議，但 考慮到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀比較小而且傳輸?shù)木嚯x不遠(yuǎn)，因此采用較為簡單的數(shù)據(jù)檢錯(cuò)格 式。雙方傳輸?shù)囊粋€(gè)數(shù)據(jù)幀為兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為信息字節(jié)，即所有信息都包 含在這以一字節(jié)內(nèi)。第二個(gè)字節(jié)為檢錯(cuò)字節(jié)，檢錯(cuò)的方法是：兩個(gè)字節(jié)相加為 0XFF（十進(jìn)制255）為準(zhǔn)確信息，其它為錯(cuò)誤信息。程序開始時(shí)雙方的握手信號(hào)為 0XFF，0XFF。單片機(jī)使用定時(shí)器1作為波特

15、率發(fā)生器，串行發(fā)送使用查詢方式,接收使用終端方式，具體流程圖如下:/圖4.4 :單片機(jī)串行通信流程圖4.2上位機(jī)顯示程序軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)顯示程序系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用 Delphi編程語言，主要是對PC機(jī)串口 編程與圖像的顯示。程序設(shè)計(jì)環(huán)境：PC機(jī)，Windows XP ；程序設(shè)計(jì)軟件：Delphi 7.0 。程序功能：通過串口接收下位機(jī)傳送的車位，進(jìn)行實(shí)時(shí)的現(xiàn)實(shí)停車場所有車位狀況，并且依照引導(dǎo)方式計(jì)算引導(dǎo)路徑顯示路徑， 并把路徑信息轉(zhuǎn)換后傳輸給 單片機(jī)。程序主要分三個(gè)模塊：串行通信函數(shù)模塊、圖像顯示模塊和附加功能模421串行通信函數(shù)模塊上位機(jī)串行通信的協(xié)議與單片機(jī)串行協(xié)議相同。具體通信流程如下:開

16、妬打幵串n圖4.5 :上位機(jī)串行通信流程圖Spcomm串口通信控件的基本屬性、方法和事件說明如下：CommName 屬性：計(jì)算機(jī)串口端口號(hào)的名字，COM1、COM2等，在打開串口前，必須填寫好此值。Parity 屬性：校驗(yàn)位 None、Odd、Even、Mark、Space 等。BaudRate :設(shè)定支持串口通信用的波特率9600 , 4800等，根據(jù)實(shí)際需要來定，在串口打開后也可更改波特率，實(shí)際波特率隨之更改。ByteSize 屬性：表示一個(gè)字節(jié)中，使用多少個(gè)數(shù)據(jù)位收發(fā)數(shù)據(jù)，根據(jù)具體情 況設(shè)定 5、6、7、8等。StopBits 屬性：表示一個(gè)字節(jié)中，使用停止位的位數(shù)，根據(jù)具體情況設(shè)定1、

17、1.5、2等。SendDataEmpty 屬性：布爾屬性，為 True 時(shí)表示發(fā)送緩存為空，或者發(fā)送 隊(duì)列里沒有信息；為False時(shí)表示表示發(fā)送緩存不為空，或者發(fā)送隊(duì)列里有信息。StartComm 方法：用來打開通信串口，開始通信。如果失敗，則會(huì)導(dǎo)致串 行口錯(cuò)誤。 錯(cuò)誤類型大致分為串行口己處于打開狀態(tài)， 所以不能打開串行口， 不 能創(chuàng)建讀寫進(jìn)程，不能建立串行口緩沖區(qū)等。StopComm 方法：用來停止通信串行口的所有進(jìn)程，關(guān)閉串口。WriteCommData(pDataToWrite:PChar;dwSizeofDataToWrite:Word) 方法是帶有布爾型返回值的函數(shù)， 其中參量 ps

18、zStr-ingToWrite 是要寫入串行口 的字符串， DwSizeaf- DataToWrite 是要寫入的字符串的長度。該函數(shù)通過一 個(gè)寫線程向串行口輸出緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)。 發(fā)送操作將在后臺(tái)默認(rèn)執(zhí)行。 如果寫線 程 PostMessage 成功，則返回值是 True ，若寫線程失敗，返回值是 False。OnReceiveData(Buffer:Pointer;BufferLength:Word) ，其中 Buffer 是指向 輸入緩沖區(qū)的指針。 BufferLength 是從緩沖區(qū)收到的數(shù)據(jù)長度。當(dāng)輸入緩沖區(qū) 收到數(shù)據(jù)時(shí)， 該事件被觸發(fā)。 當(dāng)輸入緩存有數(shù)據(jù)時(shí)將觸發(fā)該事件， 對從串口收到

19、 的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。4.2.2 圖像顯示模塊圖像顯示主要的功能是： 1.根據(jù)車位信息顯示停車場總體狀況；2.依據(jù)計(jì)算-可編輯修改 -的引導(dǎo)路徑顯示路徑/開始圖4.6 :圖像顯示流程圖-可編輯修改 -4.2.3附加功能模塊附加功能模塊主要是vip的設(shè)定，當(dāng)然這只是一個(gè)簡單的VIP設(shè)定，并沒有 連接數(shù)據(jù)庫，因此只能在程序運(yùn)行時(shí)作一個(gè)簡單的演示，一旦程序關(guān)閉將不能保存VIP信息。設(shè)定VIP車位之后，在此車位顯示不能?？?，在車位引導(dǎo)時(shí)不作 為空車位引導(dǎo)。附加功能模塊還包括幫助模塊和關(guān)于我們模塊，這兩模塊不做實(shí)際作用5. 結(jié)論本系統(tǒng)以單片機(jī) AT89S52 為核心部件，以上位機(jī)為顯示中心，利用紅外檢 測技術(shù)和無線傳輸技術(shù)綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模擬停車場引導(dǎo)功能。 因?yàn)闀r(shí)間及各條件因 素，該系統(tǒng)需要改進(jìn)的地方很多，包括通信協(xié)議、系統(tǒng)穩(wěn)定及 bug 修正、缺乏 實(shí)際效用等等。縱觀整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大體可以分為如下幾個(gè)步驟： 提出問題，并分析“智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)”的原理及應(yīng)用條件。對原理進(jìn)行功能上的分解，把 “智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)”按功能劃分模塊，提 出可行的方案并初步?jīng)Q定最合適的方案；選取各個(gè)方案所要求的硬件設(shè)備，并編寫軟件代碼對各個(gè)