基于PLC的智能停車場的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)樣本

摘要本項(xiàng)目運(yùn)用可編程邏輯控制器(PLC),運(yùn)用逐級引導(dǎo)方式解決了大型停車場停車難問題。為解決大型停車場停車難、取車難問題提供了一套可行解決方案。本系統(tǒng)涵蓋車輛進(jìn)出管理，車位智能引導(dǎo)，車位查詢，應(yīng)急事態(tài)控制等模塊，保障停車場管理者實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。本系統(tǒng)運(yùn)用紅外探測技術(shù)，可靠獲取車位停車信息和車輛動態(tài)監(jiān)測信息。信息將反饋給信息采集器，建立動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，再由基于PLC控制中心進(jìn)行計(jì)算分析，可自動或人工對信息做出反饋產(chǎn)生引導(dǎo)信息，并將引導(dǎo)信息傳給批示器，由批示器引導(dǎo)車主泊車及取車。從而提高停車場車位使用效率，使得停車秩序得到優(yōu)化，以便了車主泊車及取車。核心詞：逐級引導(dǎo)；可編程邏輯控制器（PLC）；停車取車引導(dǎo)AbstractThisprojectusesprogrammablelogiccontroller(PLC)，theuseofstepbystepguidetoresolvetheproblemofparkingdifficultyinlargecarpark.Tosolvelarge-scaleparkinglotsparkingdifficult，difficulttogetvehicletoprovideamethod.

Vehiclescoveredbythesystemmanagement，intelligentparkingguidanceandparkinginformation，emergencysituationcontrolmodule，securitymanagersreal-timecontrol.Thesystemwillusethecompositevehicledetectiontechnology，reliableinformationaccesstoparkingspacesandvehicledynamicmonitoringinformation.Informationwillbefedbacktothecollectorofinformation，theestablishmentofdynamicinformationarray，andthenbythePLC-basedcontrolcentertocarryoutcalculationandanalysis，canbeautomaticallyormanuallygeneratedfeedbackinformationtoguidetheinformation，andguidetheinformationtotheindicator，theindicatorguidecarparkingandaccessowners.Soastoenhanceefficiencyintheuseoftheparkingspaces，parkingorderhasbeenoptimizedtofacilitatetheownersofvehiclesparkingandadmission.

Keywords：layer-by-layerhierarchical；ProgrammableLogicController（PLC）；Parkingguide目錄前言 31、總體設(shè)計(jì)方案 32、軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 42.1軟件總體設(shè)計(jì)思想 42.2停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 52.2.1引導(dǎo)某些 52.2.2停車場坐標(biāo)模型建立 62.2.3目的車位擬定 72.2.4引導(dǎo)途徑生成 82.2.5車位信息掃描 92.3人機(jī)界面程序 112.3.1主界面 112.3.2引導(dǎo)界面 132.3.3查詢界面 142.3.4管理員入口 152.3.5停車場趨勢界面 162.4單片機(jī)程序 162.4.1道路交叉口點(diǎn)陣批示器程序 162.4.2出入口16x16點(diǎn)陣程序設(shè)計(jì) 183、 硬件實(shí)現(xiàn)方案 183.1控制系統(tǒng)構(gòu)成 183.2電路模塊 183.3停車場模型設(shè)計(jì)與制作 194、設(shè)計(jì)意義 205、局限性與此后研究方向 206、感謝 21附件目錄 21前言近年來，全國機(jī)動車保有量以每年10%～15%速度增長，都市私人小汽車每年增長速度更是高達(dá)20%～30%，預(yù)測全國每年要新建約300萬個停車位，才干逐漸解決停車需求與供應(yīng)矛盾?，F(xiàn)今大某些停車場老舊管理模式和落后環(huán)境設(shè)施已經(jīng)無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L需求。既有停車場普遍存在管理混亂、車位運(yùn)用率低問題。與此同步由于受到都市市容、都市土地等因素影響，此后停車場建設(shè)將朝著規(guī)?；⒎謱踊?、大型化方向發(fā)展。當(dāng)前例如廣州、上海、青島等大都市都相繼建設(shè)車位數(shù)超過500大型停車場。然而大型停車場規(guī)模過大，且停車場內(nèi)環(huán)境單一相似容易導(dǎo)致混淆，如果再加上缺少有關(guān)引導(dǎo)設(shè)施，那么車主將很難迅速地找到相應(yīng)最佳停車車位并給車主取車導(dǎo)致困難。此外由于有些空閑車位由于地理位置因素，不能及時被車主發(fā)現(xiàn)。致使停車場車位運(yùn)用率減少，在都市車位緊張狀況下，浮現(xiàn)車位資源閑置揮霍。為解決停車場管理混亂、車位運(yùn)用率低、停車取車難問題，本文提出了一種基于可編程邏輯控制器（PLC）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。1、總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)方案重要由三個子系統(tǒng)構(gòu)成，即停車場車位導(dǎo)引系統(tǒng)、停車場車輛查詢系統(tǒng)、停車場車輛收費(fèi)管理系統(tǒng)。在停車場車位導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，本設(shè)計(jì)方案重要是運(yùn)用逐級導(dǎo)引方式進(jìn)行車位導(dǎo)引。即通過停車場外圍空車位信息批示牌、停車場入口處停車途徑批示屏和停車場內(nèi)交叉路口行車方向批示牌三級導(dǎo)引，逐漸逐級引導(dǎo)車主到達(dá)最佳停車車位。為車主節(jié)約寶貴時間。在停車場車輛信息查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，通過停車場入口處獲取車輛信息，例如車牌號或是IC卡號等，將其作為車輛辨認(rèn)信息。車主可以通過查詢界面對自己車輛停放位置進(jìn)行有關(guān)查詢，而管理員可以查詢所有車輛信息。此外通過停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)與停車場車輛信息查詢系統(tǒng)連接，可實(shí)現(xiàn)停車場取車引導(dǎo)。在停車場車輛收費(fèi)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，本設(shè)計(jì)方案運(yùn)用車輛進(jìn)入停車場時記錄辨認(rèn)信息，建立唯一相應(yīng)賬戶，記錄該車輛停車時間、停車費(fèi)用、賬戶余額等信息。通過管理員界面還可以對停車場會員帳戶進(jìn)行充值。2、軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1軟件總體設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)軟件采用了分層設(shè)計(jì)思想，分為應(yīng)用層，控制層和物理層。每一層使用下層提供服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)。（1）應(yīng)用層本軟件最高層，程序?qū)崿F(xiàn)功能邏輯轉(zhuǎn)換。重要實(shí)現(xiàn)途徑生成、查詢系統(tǒng)、管理員界面應(yīng)用功能底層設(shè)計(jì)，其中最重要是途徑生成某些，其重要環(huán)節(jié)有：1.掃描所有車位，找到近來空車位，將其作為目的車位。2.采用分區(qū)域方式擬定引導(dǎo)途徑前半某些。3.目的車位和途徑上點(diǎn)陣顯示屏物理坐標(biāo)做比較，得到后半某些完整引導(dǎo)途徑。4.將途徑信息發(fā)往控制層，并向下層發(fā)送服務(wù)祈求，實(shí)現(xiàn)硬件顯示引導(dǎo)途徑。（2）控制層接受應(yīng)用層發(fā)來服務(wù)祈求，從軟件上為物理層產(chǎn)生控制信號。其中客戶賬戶計(jì)費(fèi)、充值、查詢系統(tǒng)為重點(diǎn)，對賬戶信息采用數(shù)組方式來實(shí)現(xiàn)存儲，涵蓋了賬戶停車時間、停車費(fèi)用、余額以及登陸密碼等信息。其中停車時間和費(fèi)用是對顧客停車時間合計(jì)及依照價格水平計(jì)算出金額?？刂茖犹峁┝擞锌诹畋Ｗo(hù)管理員賬戶后臺入口，可以實(shí)現(xiàn)對價格水平調(diào)節(jié)，對整個停車場宏觀調(diào)度，以及對顧客賬戶充值等服務(wù)，貼近現(xiàn)實(shí)，實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)。（3）物理層（驅(qū)動層）軟件底層與硬件電路相連接，重要實(shí)現(xiàn)采集上層服務(wù)信息，對硬件產(chǎn)生響應(yīng)驅(qū)動信號，實(shí)現(xiàn)由軟件到硬件信息轉(zhuǎn)化。采用51單片機(jī)作為下位機(jī)，對硬件進(jìn)行信息串并行轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)了底層點(diǎn)陣顯示屏動態(tài)掃描，大大減少了線路數(shù)量，增長了可靠傳播距離。編寫PLC上位機(jī)物理層程序?qū)LC解決后上層信息，轉(zhuǎn)化為電平信號，通過底層光電耦合器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和物理隔離，發(fā)送給單片機(jī)解決，驅(qū)動硬件顯示，實(shí)現(xiàn)完整功能。2.2停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該某些對以ControlLogix5561為核心可編程邏輯控制器進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，在RSLogix5000開發(fā)環(huán)境下，使用PLC梯形圖編程語言，實(shí)現(xiàn)了所有功能邏輯編程和對硬件控制。2.2.1引導(dǎo)某些引導(dǎo)某些重要分為停車引導(dǎo)和取車引導(dǎo)兩個某些。其流程如下：引導(dǎo)某些流程圖如圖2.1：圖（2.1）2.2.2停車場坐標(biāo)模型建立一方面咱們將整個停車場建立成一種直角坐標(biāo)系，擬定每個車位在此坐標(biāo)系內(nèi)坐標(biāo)。每個車位在物理上事實(shí)上是一種長方形，但從引導(dǎo)問題實(shí)質(zhì)出發(fā)，咱們將每個車位抽象成一種點(diǎn)。如下圖2.2所示車位，由于汽車只能從上方進(jìn)出，因此該長方形車位上邊沿是汽車進(jìn)出核心，咱們?nèi)∩线呇刂悬c(diǎn)作為代表該車位特性點(diǎn)，取該點(diǎn)坐標(biāo)作為車位坐標(biāo)。（圖2.2）然后對每個車位特性點(diǎn)坐標(biāo)和停車場入口坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到入口處到每個車位坐標(biāo)點(diǎn)距離，依照距離按照升序?qū)γ總€車位進(jìn)行了編號。即車號越小距離入口處越近。停車場一層編號狀況如圖2.3：（圖2.3）由于每一種道路交叉口處要進(jìn)行方向引導(dǎo)，咱們對每個交叉口也進(jìn)行了坐標(biāo)化解決，由于每個交叉口是一種4x4正方形，咱們將交叉口中心點(diǎn)作為特性點(diǎn)對其坐標(biāo)賦值。這種合理坐標(biāo)確立和編號方式給日后引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)帶來了很大以便。2.2.3目的車位擬定咱們在建立車位坐標(biāo)時候，對車位按距離入口處遠(yuǎn)近進(jìn)行了編號，這樣咱們只需對車位按編號進(jìn)行掃描即可找到目的車位。其流程如下圖2.4（圖2.4）取車引導(dǎo)某些針對顧客汽車已經(jīng)停在停車場內(nèi)狀況。顧客在停車時候程序中已經(jīng)存儲了顧客汽車所在車位編號，因此無需對車位進(jìn)掃描。過程如下：一方面顧客輸入自己車號（可以通過刷卡實(shí)現(xiàn)），然后程序找到數(shù)據(jù)中存儲顧客汽車所在車位編號，最后將這個車位坐標(biāo)賦值給目的車位。2.2.4引導(dǎo)途徑生成引導(dǎo)過程是在已知目的車位基本上擬定每個交叉口處批示方向過程，分為兩個環(huán)節(jié)：（1）按照區(qū)域引導(dǎo)咱們將停車場內(nèi)車位提成了幾種區(qū)域，分區(qū)域原則是同一種區(qū)域在引導(dǎo)過程中前半某些途徑是相似，后半某些途徑和目的車位在一條直線上（水平直線或豎直直線，不涉及斜線）。引導(dǎo)過程要擬定目的車位所在區(qū)域，這通過目的車位坐標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)，由分區(qū)域原則可知，擬定了目的區(qū)域，引導(dǎo)途徑前半某些便擬定了。（2）按照坐標(biāo)引導(dǎo)完畢了按區(qū)域引導(dǎo)后，引導(dǎo)途徑后半某些就同目的車位在一條直線上了，若同在水平直線上，則可比較目的車位和交叉口橫坐標(biāo)來擬定交叉口批示方向。若同在豎直直線上，則可以判斷縱坐標(biāo)來擬定方向。坐標(biāo)引導(dǎo)源程序：最后將途徑相應(yīng)交叉口顯示屏信息發(fā)送給底層硬件，則實(shí)現(xiàn)了途徑引導(dǎo)。2.2.5車位信息掃描實(shí)時精確地對停車場內(nèi)所有車位進(jìn)行掃描，擬定被占有車位數(shù)和空閑車位數(shù)是車輛引導(dǎo)系統(tǒng)和信息查詢系統(tǒng)基本。其設(shè)計(jì)流程如下圖2.5：（圖2.5）重要PLC梯形圖程序如下：2.3人機(jī)界面程序人機(jī)界面由RsViewStudio軟件制作，通過PLC內(nèi)程序與硬件進(jìn)行連接，可以在人機(jī)界面內(nèi)對PLC梯形圖程序中標(biāo)志位進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)對程序功能操作。此外可以很容易將人機(jī)界面程序移植到Rockwell公司工業(yè)觸摸屏上，以便實(shí)現(xiàn)由開發(fā)到實(shí)用過程。2.3.1主界面（圖2.6）主界面包括了停車場最基本信息顯示和重要功能入口。1.“刷卡”按鍵：由于設(shè)備限制，咱們采用了模仿刷卡，點(diǎn)擊按鈕則會浮現(xiàn)下面界面：（圖2.7）然后顧客可以輸入車號，按回車鍵后，程序?qū)㈩櫩洼斎胲囂枌LC程序中當(dāng)前車號變量賦值，為后來操作作準(zhǔn)備。2.“進(jìn)入”、“查詢”、“管理員入口”按鍵：采用GoToDisplayButton，即點(diǎn)擊之后，程序會跳到相應(yīng)界面，便于顧客進(jìn)行更詳細(xì)功能操作。3.剩余車位顯示：采用了醒目顏色，對顧客最關(guān)懷停車場內(nèi)與否有剩余車位狀況進(jìn)行展示。相應(yīng)了PLC程序中車位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值，每隔500ms對車位進(jìn)行一次刷新計(jì)數(shù)，可以實(shí)時顯示當(dāng)前剩余車位狀況。4.剩余車位柱形圖顯示：同樣相應(yīng)PLC程序中車位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值，柱形圖總高度相應(yīng)了停車場內(nèi)總共177個車位，填充綠色某些顯示了當(dāng)前空閑車位狀況，用更加直觀方式展示。實(shí)時刷新。2.3.2引導(dǎo)界面（圖2.8）每一種車位采用了兩狀態(tài)按鈕表達(dá),相應(yīng)了PLC程序中車位標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為1，即有車時，按鈕顯示紅色，無車時顯示灰色。每個車位可以依照實(shí)際車位中傳感器狀況來反映停車場停車狀況，一目了然。此外，車位按鈕支持對虛擬車位模仿，點(diǎn)擊某個車位，可以從程序中更改車位標(biāo)志位狀況，模仿該車位空閑或者有車狀況。每一種道路交叉口顯示屏用多狀態(tài)批示器來表達(dá)，總共有五個狀態(tài)，相應(yīng)了上、下、左、右、停五種批示狀況。連接了PLC程序中存儲交叉口點(diǎn)陣顯示屏狀態(tài)數(shù)組?！巴＼囈龑?dǎo)”和“取車引導(dǎo)”按鈕：相應(yīng)了PLC程序中啟動引導(dǎo)流程標(biāo)志位，按下將啟動PLC程序中相應(yīng)流程，從而刷新交叉口顯示屏數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)功能。2.3.3查詢界面（圖2.9）咱們將顧客各種數(shù)據(jù)存入一種數(shù)組中，改數(shù)組不同位包括了顧客車號、查詢密碼、停車次數(shù)、停車費(fèi)用、賬戶余額等信息。顧客輸入車號（或刷卡），然后在查詢界面處輸入查詢密碼，點(diǎn)擊“查詢”按鍵，程序?qū)︻櫩洼斎朊艽a（保存在密碼緩存中）和數(shù)組中存儲相應(yīng)車號密碼做比較，若密碼一致則相應(yīng)輸出顧客數(shù)組中存儲一系列信息，否則祈求顧客重新輸入密碼。2.3.4管理員入口（圖2.10）管理員某些一方面規(guī)定輸入管理員口令，按下“確認(rèn)口令”按鍵后，程序一方面對顧客輸入口令與程序內(nèi)存儲對的口令做比較，口令一致則啟動管理員所有功能，否則不能使用管理員功能。充值某些：輸入充值車號和充值金額，然后按下“確認(rèn)充值”按鍵，程序會找到顧客數(shù)組內(nèi)當(dāng)前車號相應(yīng)顧客，對數(shù)組中表達(dá)賬戶余額位增長相應(yīng)充值金額。模仿某些：重要對車位進(jìn)行循環(huán)賦值，停車場一層相應(yīng)車號是0到117號，二層車號118到176號，若模仿全滿，則對相應(yīng)范疇內(nèi)車位所有置為1即可。若清空則置0即可。2.3.5停車場趨勢界面圖（2.11）該界面形象直觀地顯示了停車場車位使用狀況。同步，還可以查看一定期間段內(nèi)停車場車流量狀況，以便運(yùn)營商對停車場運(yùn)營狀況進(jìn)行詳盡理解，利于做出有關(guān)服務(wù)調(diào)節(jié)。2.4單片機(jī)程序2.4.1道路交叉口點(diǎn)陣批示器程序此某些程序?qū)崿F(xiàn)接受從PLC控制器中發(fā)送來信號并將該信號轉(zhuǎn)化成為點(diǎn)陣顯示屏驅(qū)動信號作用（詳細(xì)程序見附件151單片機(jī)程序）。路口采用紅色8x8點(diǎn)陣顯示屏。驅(qū)動流程如下：（圖2.12）2.4.2出入口16x16點(diǎn)陣程序設(shè)計(jì)此某些程序與路口點(diǎn)陣某些類似，只是將列掃描某些用兩片74HC138譯碼器進(jìn)行16列逐次掃描，每列數(shù)據(jù)通過兩片74HC595級聯(lián)，每次送入兩個字節(jié)數(shù)據(jù)顯示。通過程序控制，實(shí)現(xiàn)了跳變顯示、向左滾動、向上滾動、層次飛入飛出等效果。詳情見附件4。硬件實(shí)現(xiàn)方案本設(shè)計(jì)中硬件實(shí)現(xiàn)方案總體框圖如圖3.1圖3.13.1控制系統(tǒng)構(gòu)成本項(xiàng)目創(chuàng)造性地將羅克韋爾公司PLC和AT89S52單片機(jī)有機(jī)結(jié)合起來，盡兩者所長，使系統(tǒng)各部模塊化，從而以便了系統(tǒng)安裝、檢修與維護(hù)。一方面提高了咱們設(shè)計(jì)實(shí)際適應(yīng)性，另一方面減少了實(shí)際應(yīng)用成本。3.2電路模塊批示牌，是咱們整個設(shè)計(jì)過程核心導(dǎo)引設(shè)施。距離批示牌一定距離紅外傳感器檢測到車輛時，批示牌就會滾動顯示車輛編號和車輛行駛方向，引導(dǎo)司機(jī)精確迅速到達(dá)最優(yōu)空閑車位。設(shè)計(jì)模型中使用8*8LED點(diǎn)陣作為批示牌。為了節(jié)約單片機(jī)有限I/O口，和保證每個LED亮度，咱們使用8位輸出鎖存移位寄存器74LS595、3-8譯碼器74LS138和三極管來驅(qū)動8*8LED點(diǎn)陣。紅外傳感器安裝在每個車位下方，當(dāng)車輛進(jìn)入空閑車位時，紅外傳感器就會檢測到遮擋物，將該車位被運(yùn)用信號轉(zhuǎn)遞給單片機(jī)。但在實(shí)際應(yīng)用過程中安裝在車位上方超聲波傳感器更為合用。光耦某些：該某些成功將單片機(jī)與PLC結(jié)合起來。將24V電壓轉(zhuǎn)換成單片機(jī)合用電壓5V。同步可避免高電平對單片機(jī)電路沖擊，提高單片機(jī)系統(tǒng)壽命和穩(wěn)定性。（詳見附件3硬件設(shè)計(jì)方案）3.3停車場模型設(shè)計(jì)與制作為了使設(shè)計(jì)更加接近現(xiàn)實(shí)生活狀況，為軟件設(shè)計(jì)提供模仿現(xiàn)場，增進(jìn)方案優(yōu)化，咱們搭建了大型停車場局部模型。模型搭建超過了咱們預(yù)期難度，在選材、購買、制作、美化等方方面面耗費(fèi)了大量精力。停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)針對就是大型停車場找空車位難和管理難問題，因此模型設(shè)計(jì)不能從老式角度去簡化。最后停車場設(shè)計(jì)成Γ形，兩層錯分式構(gòu)造。停車場平面設(shè)計(jì)如圖3.2：（停車場模型平面設(shè)計(jì)圖3.2）圖3.1中紅色小點(diǎn)表達(dá)安裝在車位下紅外對管，綠色方塊表達(dá)安裝在交叉入口8*8LED批示點(diǎn)陣。第一層共設(shè)計(jì)有117個車位，8個三向及四向路口。第二層設(shè)計(jì)有59個車位三個三向及四向路口。車位分布呈分區(qū)狀，在內(nèi)部形成幾種獨(dú)立車位島。正門設(shè)計(jì)在第一層正下方中位置，設(shè)計(jì)為進(jìn)出雙車道。第二層入口位于第一層有方正中位置，上樓斜坡長35cm。4、設(shè)計(jì)意義停車場內(nèi)停車難、取車難問題是普遍存在，并且通過實(shí)地調(diào)查咱們發(fā)現(xiàn)，該問題嚴(yán)重限度將越來越突出。此外，通過有關(guān)征詢和調(diào)研報告查閱發(fā)現(xiàn)，顧客普遍但愿停車場管理商可以引入有關(guān)技術(shù)設(shè)備來解決這一問題。在調(diào)查中，咱們還發(fā)現(xiàn)，停車場服務(wù)水平高低會對車主選取消費(fèi)場合產(chǎn)生影響