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智能 交通 系统 智能停车场 设计 模拟 摹拟 实现 毕业设计 全套

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毕业设计 开题报告 课 题 智能交通系统 设计与模拟实现 研究项目主要内容 主要研究了目前智能交通的发展情况 、 应用范围。 具体 介绍了 智能 交通领域内 相关的基础技术理论和相关实际 应用。为了更好地管理停车， 有效 提高智能化 、 减少人力成本， 迎合市场 发展需求 ， 设计了结合 术 以及 传感器技术的智能停车场， 研究了 软硬件开发所需的基本内容， 配合 对于 简单研究，模拟实现了 智能 停车场的部分功能。 通过我的 研究，希望可以让停车场管理 变得更加 人性化、生活化、智慧化。 本研究项目的科学依据和意义（包括科学学术意义和应用前景，国内外研究概况，发展趋势，立论依据，本项目的特色或创新之处）： 本 研究项目 综合了 当前最热门的 物联网 技术中的传感器技术、 信。智能 交通 国内外发展迅猛，新技术新产品不断涌现。与人类 日常生活息息相关的交通领域，如何做到智能化提高效率 ， 具有 非常好的 发展前景和研究价值 。 在 物联网 专业的 本科 毕业设计 上， 就相关热点方面进行简单的研究和基础的模拟实现是非常具有现实意义 的 ， 也是具有 实际操作和应用价值的 。尤其是 日益紧张 的停车位问题，如何疏导车流，提高停车场服务效率，快速出入库，智能收费。让车和路都聪明起来 这是所有 为 智能交通领域贡献力量的人的最终愿景 。 特色之处 在于充分结合软硬件优势，既有编程代码的体现又有硬件连接配置的技巧。为智慧停车 提出了 一些新想法 新观点。 智能 交通领域 理论发展成熟， 是 交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。 拟采取的研究方法和技术路线（包括研究工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务等） 研究 设计 过程 中 ， 选取了较受 大众关注的停车场管理子系统， 从创新创造 出发 ，认真研究具体需求和执行方案， 构建停车场 场景 。合理利用 资源 ，充分 结合软件环境搭建和硬件动手操作 。 利用 实验箱 ，多个传感器，读卡 在 具体不同 类型的 软件操作下， 通过 串口通信工具， 完成了 数据呈现，达到了实验 目的 。 前期一周时间 需求调查， 查询资料 ， 了解 国内外该领域发展情况。 对行业 发展做到 心中有数。之后两周 开始相关 础技术 的学习研究 ， 综合学过的专业课 知识 不断 加深理解 。然后搭建 软件环境， 利用 实验器材 ，一边设计功能点一 边 动手操作进行 模拟实现 。 最后 不断改善补充， 增加可行性 考虑， 完成 毕业设计报告， 完成总结。 最终成果描述： 智能 停车场设计 达到了实验 目的 ，完成了初步预期 。能够有效判断 车位情况， 检测 停车场温湿度 ，定位追踪 入库 车辆 位置， 出入库时 车 牌自动识别 。这些设计 成果都 为 能够在真实环境中的应用提供了实验雏形 ，提供理论支持，具有可操作性 ， 富 有现实意义 。 一份综合 设计报告和其中关键部分的模拟实现 。 指导教师意见（对本项目的研究意义、研究方案、取得预期成果的可能性等签 署具体意见）： 指导教师（签字）： 年 月 日 学院指导委员会意见： 负责人（盖章）： 年 月 日 毕 业 答 辩 智能交通系统的设计与模拟实现 总体 篇章结构 2. 智能交通系统技术基础 04. 传感器关键算法简介 03. 智慧停车场设计 05. 环境配置及模拟效果 06. 总结不展望 01. 绪论 科技生活 便利未来 设计 规划 可行性 强 研究内容新颖 智能交通系统 汽车 已成为一种便捷高效的交通工具走进千家千户 ，成为人们日常生活中不可或缺的元素 。 收入 稳定 、 消费 增速 ， 城市化进程发展到新阶段 ， 交通基础配套设施的完善 ，使得机动车保有量不断增大 。 各种 高精尖信息技术手段 ，促进了新技术的开发和推广应用 ， 为人们展现了一幅 “ 物联网交通 ” 的美妙图景 。 智能 交通系统 (是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。 智能 交通 监察 智能 交通 信息采集查询 智能 交通 控制管理 智能 交通 设施管理 区车辆门禁自动收费监控管理 费自动付费监控管理 速、实时交通调查功能 （资质管控、规费管控） 区泊位查询管理功能 、驾资质、运营路线管控） 库门禁及特殊通道车辆自动管理 物联网智能交通应用 5 扫描关键词 2 智能交通 传感器 硬件 结合 停车场 管理 6 势 议 ， 是一种短距离、低功耗的无线通信 技术 。 状网络、树状网络、网状网络 为射频识别 技术 一套完整 由阅读器不电子标签也就是所谓的应答器，以及应用软件系统三个部分组成。 传感器能 感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号戒其他所需形式的信息输出 微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化 。 关键基础技术 轴加速度传感器 负责车辆入库时保持安全车速 ， 超速时监测报警 升级改迚实验 ， 做到车辆定位 ， 便于寻车服务 数码管传感器 显示车牌号码 添加睡眠唤醒功能 ， 节省能量消耗 ， 保持微处理器工作稳定 温湿度传感器 实时监测室内停车场各区域温湿度情况 中央控制台统一收集戒监测信息异常 ， 及时预警 压力传感器 用压力变化判断车位是否有车停放 可用磁敏传感器替代 ， 用电频高低判断 传感器应用 温湿度多方位实时监测；车辆定位服务，门禁卡自劢关联车主信息 穸余车位 判断； 智慧引导 停车位，减少停车场服务人力 入口处车速监测，车速过快时自劢报警提醒，注意拐角、闸口限速 出入口门禁刷卡 （区分长期用户不临时用户）； 支持车牌 识别 方案设计功能点 实验室模拟操作 25K， F 00实验箱上电后，扐开控制软件，通电后默认的实验是 25K。 25K，F 完成00 实验室模拟操作 这是带有 C/C+编译器和调试器的集成开发环境 (实时操作系统和中间件、开发套件、硬件仿真器以及状态机建模工具 。 通过烧录工具，将程序烧录迚传感器，才可以在传感器相信功能模块实现相应功能。 在该显示界面里可以体现传感器所监测到的数据，记录数据变化，观察实验结果。通过数据变化可判断所需信息。 A B 智能 交通发展由来已久，新技术新领域层出丌穷，我的论文研究只是其中非常小的一部分，从智能交通大方向入手，研究了基础技术，关注了目前最热门的智能停车管理方面，通过编程和硬件方面的开发实验，完成了模拟效果，达到了预期 。 系统 还存在它的丌足，在数据传输方面的问题还有待解决，涉及 一定挑戓性，理论理解和代码要求 较高。另外传感器设计方面， 在短期内依靠有限资源还 无法达到完美效果。 需要在扎实基础的情况下 丌断 劢手 实践。 总结回顾 首先 要感谢的是我的指导老师夏劲伟老师。还要感谢在动手实验方面给以我巨大帮助的苏云成 老师。 感谢 本科阶段这四年来我的各位授课老师 ，从 专业素质的培养到创新精神的发扬，还有治学的崇高追求，都引领我到了一个全新的高度。感谢同窗的师兄弟姐妹，是他们增添了我学习的激情，触发了生活及学习的灵感。 感谢我的父母 。谢谢 你们为我一步步成长的付出，教会我如何从一个男孩成为一个男人 。 最后，再一次向那些关心帮助过我的人道一声感谢 。我 会拿出崭新并且勇敢的精神面貌迎接人生路上新的挑战 。 致 谢 联系方式 13 1存档日期：存档日期： 存档编号：存档编号： 本本 科科 生生 毕毕 业业 设设 计计题题 目：目：智能交通系统-智能停车场的设计与模拟实现2 智能交通系统-智能停车场的设计与模拟实现摘 要： 本文主要研究了目前智能交通的发展情况、应用范围。具体介绍了智能交通领域内相关的基础技术理论和相关实际应用。为了更好地管理停车，有效提高智能化、减少人力成本，迎合市场发展需求，设计了结合 RFID 技术以及传感器技术的智能停车场，配合对于 ZigBee 的简单研究，模拟实现了智能停车场的部分功能。研究设计过程中，选取了较受大众关注的停车场管理子系统，从创新创造出发，认真研究具体需求和执行方案，构建停车场场景。合理利用资源，充分结合软件环境搭建和硬件动手操作。利用实验箱，多个传感器，RFID 识读卡在具体不同类型的软件操作下，通过串口通信工具，完成了数据呈现，达到了实验目的，完成了初步预期。能够有效判断车位情况，检测停车场温湿度，定位追踪入库车辆位置，出入库时车牌自动识别。这些设计成果都为能够在真实环境中的应用提供了实验雏形，提供理论支持，具有可操作性，富有现实意义。符合智能停车场新一步的发展趋势，同时也是智能交通领域的关键环节。 关键词：智能交通；停车场管理；传感器；RFID3The Design and Simulation Implementation of Intelligent Transportation System- Intelligent Parking LotAbstract: This paper mainly studies about the development of intelligent transportation and its range of application. It also focus on the basic related technology and gives a clear explanation such as ZigBee and RFID. In order to intelligentize the parking progress and reduce the human cost which are cater to the market development needs in the future, I design the Intelligent parking lot combined with the technology about sensor and RFID, plus the simple research on Z-Stack protocol and ZigBee technology. At last I achieve a simulation realization of parking lot especially on some key functions. In the process of research, from the perspective of innovation, I study the specific requirements and implementation scheme. Bulid software environment and hands-on the hardware part. I take a good use of the experiment box and different kinds of sensors. A serial port communication tools plays a vital role in the last step of the whole design and so we can show the results on the screen. The system can judge the parking space effectively and detect the real-time temperature and humidity. The car inbound speed can also be recorded. Last but not least, it has automatic identification of vehicle when in or out. All these above provide the experimental prototype for the actual situation using and give them theoretical support. It has a realistic significance and operability.Keywords: Intelligent transportation；Parking lot management；Sensor；RFIDI目目 录录第第 1 章章 绪论绪论.11.1 论文研究的背景和意义 .11.2 智能交通系统的介绍 .11.2.1 智能交通系统总体介绍.11.2.2 智能交通系统的分类.21.2.3 智能交通与物联网.21.3 智能交通系统的现状及发展 .41.3.1 国内现状及发展趋势.41.3.2 国际现状及发展趋势.41.4 论文的研究内容及组织安排 .5第第 2 章章 智能交通系统相关技术基础智能交通系统相关技术基础.72.1 ZIGBEE.72.1.1 ZigBee简介.72.1.2 无线数据传输.72.1.3 ZigBee在智能交通中的设计应用.72.1.3.1停车场短信寻车系统.72.1.3.2区域性ZigBee停车诱导.82.2 RFID.92.2.1 RFID简介.92.2.2 RFID与条形码系统的区别.102.2.3 RFID与智能交通的结合.102.3 传感器技术 .112.3.1 传感器简介.112.3.2 智能交通里常用的传感器.11第第 3 章章 智能停车场设计智能停车场设计.123.1 总体设计方案 .123.1.1 系统结构.123.1.2 系统特点.123.1.3 系统功能.133.2 场景案例 .133.2.1 效果规划.143.2.2 实际应用.16第第 4 章章 传感器关键算法传感器关键算法.184.1 基础程序 .184.1.1 延时程序.184.1.2 中断程序.184.1.3 串口发送程序.184.2 传感器程序代码 .19II4.2.1 温湿度传感器.194.2.2 三轴传感器.214.3 数码管显示程序.244.3.1LED显示空闲车位代码：.244.3.2睡眠定时器唤醒实验.25第第 5 章章 环境配置及模拟效果环境配置及模拟效果.285.1 硬件环境配置 .285.1.1 RFID实验.285.1.2 传感器实验.305.2 软件环境配置 .325.2.1 RFID软件平台.325.2.2 烧录工具- SmartRF Flash Programmer.335.2.3 C编译器-IAR Embedded Workbench.345.2.4 串口通信工具.355.3 模拟实现 .355.3.1 模拟上位机图形界面.355.3.2 传感器实验截图.36第第 6 章章 总结与展望总结与展望.376.1 总结 .376.2 展望 .37毕业设计体会毕业设计体会.38致谢致谢.39参考文献参考文献.40英文翻译资料英文翻译资料.411第第 1 章章 绪论绪论1.1 论文研究的背景和意义论文研究的背景和意义伴随着科技的进步，经济的发展，汽车已成为一种便捷高效的交通工具走进千家千户，成为人们日常生活中不可或缺的元素。收入稳定消费增速，城市化进程发展到新阶段，交通基础配套设施的完善，使得机动车保有量不断增大。利用各种高精尖信息技术手段，促进了新技术的开发和推广应用，为人们展现了一幅“物联网交通”的美妙图景。智能交通是新一代信息技术与交通运输业的重要结合点，中国智能交通历经 20 年发展，很多成果已居于世界前列，效果显著。目前，交通运输部已加入国家“互联网+”计划工作组，配合高端人才智囊团，参与大数据、车联网、传感器等技术方针的制定工作。作为技术发展先头部队，智能交通系统体现了“互联网+交通”的新思维。比如智能终端和移动互联网的发展，使出行信息服务越来越关注用户的个性化需求与体验；电子支付与智能交通的结合使得出行服务与消费体验紧密结合在一起；汽车全面融入信息网络中，成为信息网络中的传送单元，自动驾驶技术逐渐走向成熟。放眼国内，智能交通走出了中国特色，结合车辆道路实际情况和经济高速发展下的迫切需求，在路网运行管理、城市智慧交通、收费电子支付等领域已经实现突破，完成了深度的开发及服务。预计到 2020 年左右，国内的的智能交通将实现新的飞跃，如交通运行协调控制、综合出行信息服务、智能化公共交通运营、先进货运物流组织、交通运输安全等，都将呈现新的图景。1智能交通的产业化前方发展一片坦荡，越来越多的中小企业和科研单位将发挥主体地位，带动整个产业走向更深、更远。所以，在物联网专业的本科毕业设计上，就相关热点方面进行简单的研究和基础的模拟实现是非常具有现实意义的，也是具有实际操作和应用价值的。尤其是日益紧张的停车位问题，如何疏导车流，提高停车场服务效率，快速出入库，智能收费。 “让车和路都聪明起来” ，所有为智能交通人都在为了这个终极目标付出自己的实践与努力。1.2 智能交通系统的介绍智能交通系统的介绍1.2.1 智能交通系统总体介绍智能交通系统总体介绍智能交通系统 (Intelligent Transportation System，简称 ITS) 是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。 无论从什么角度出发定义，ITS 都是利用各种高新技术，特别是电子信息技术，来提高交通效率，增强交通安全性并改善环境保护的技术经济系统。221.2.2 智能交通系统的分类智能交通系统的分类车辆控制系统该系统指辅助司机驾驶汽车或自动驾驶汽车的系统。通过汽车上关键位置固定安装的的雷达或红外探测仪，可以准确判断前方障碍等紧急情况，车载电脑能及时发出警报、提醒司机刹车避让或采取减速措施，以防进一步人身或车辆伤害。交通监控系统该系统将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。快速有效判断道路拥塞，指明快速直达交通路段，有效回避事故路段。有了该信息系统的普及，对改善高峰期车流量有显著效果。车辆管理系统多应用于汽车租赁、公共出租车服务公司、物流货车管理企业。该系统通过汽车的车载电脑、管理中心计算机与全球定位系统卫星联网，实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯，来提高运营效率。该系统通讯能力强，可以对大范围内的车辆实施控制。1.2.3 智能交通与物联网智能交通与物联网物联网与交通的结合具体实施分为信息采集层、网络传输层、应用处理层。通过有线承载网连接。采集设备有线承载网末梢网络采集数据接入应用网关数据处理应用控制信息发布采集设备采集设备图 1.1 物联网层次结构3随着科技发展，智能交通系统与物联网的交互运用越来越多，涉及范围越来越广，技术含量日益提高。智能交通系统物联网基础交通数据采集数据的传送和处理交通信息的发布和应用图 1.2 物联网与 ITS 关联四大具体应用：1.智能交通监察2.智能交通信息采集和查询3.交通道路控制和管理4.交通设施管理表 1-1 物联网智能交通应用智能交通监察智能交通信息采集查询智能交通控制管理智能交通设施管理1.电子车牌功能和驾驶证的电子副本功能1.城市出入口汽车通行信息采集控制1.区域性 ETC 功能1.停车场、小区车辆门禁自动收费监控管理2.公车运行、消费自动付费监控管理2.区域性自动、快速、实时交通调查功能2.货运车辆运政管理（资质管控、规费管控）2.停车场、小区泊位查询管理功能3.重点查控车辆区域性运行状态全程记录及回溯3.数字化的路查路检功能3.客运车辆运政管理功能（车、驾资质、运营路线管控）3.机关、仓库门禁及特殊通道车辆自动管理4无线传输（GPRS/DSRC和WiMax等）有线传输（Internet、移动通信网）后台智能化处理（数据挖掘、分析和转化）RFID传感器GPS视频识别图 1.3 系统集成工作原理1.3 智能交通系统的现状及发展智能交通系统的现状及发展1.3.1 国内现状及发展趋势国内现状及发展趋势纵观我国发展趋势，起步较晚但发展速度很快，伴随城市化程度逐年提高，路网设施逐步完善，智能交通的概念在提出后便得到了进一步重视和飞速发展。相应技术的普及和专业人士的加入，为智能交通的跃进提供了充足的保障。我国在车路信息交互方面最典型的应用就是不停车收费系统；而更高级的发展是建立完善的车路合作系统，让车和路都聪明起来。这些应用系统和装备，无论从智能化道路管理来说还是从智能化汽车来说都是前景极好的产业。就 ETC 的例子而言，中国从高速公路的具体应用入手，走出了既与国际先进技术水平保持同步，又有支持产业发展的、具有自主知识产权的标准，到今天国内已经有近 20 家企业能够规模化生产不停车收费系统和车载机。从 07 年开始，交通运输部在部分地区组织应用示范，预计到 2015 年即今年我国 etc 将实现全国联网，达到了 2000万用户3。1.3.2 国际现状及发展趋势国际现状及发展趋势智能交通领域，走在世界前列的是美国、欧洲还有日本。美国出台了智能交通系统的七大领域和二十九个用户服务功能，并确定未来十年的每年年度开发计划。7 大领域包括出行和交通管理系统、出行需求管理系统、公共交通运营系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、应急管理系统、先进的车辆控制和安全系统。目前 ITS 在美国的应用已达 80以上。4日本 ITS 规划体系包括先进的导航系统、安全辅助系统、交通管理最优化系统、5道路交通管理高效化系统。在公交支援系统、行人诱导系统和紧急车辆支援系统上具有优势。欧洲在 ITS 应用方面也在全面铺开行动。在全欧洲建立专门的交通无线数据通信网是欧洲各国的目标。新兴的工业国家和发展中国家也开始了智能交通系统的全面开发和研究。如韩国制定了全面的智能交通系统框架结构和发展计划；新加坡的城市道路电子动态收费系统应用很成功，已成为居民生活不可分割的部分；中东一些国家也积极应对，借助地方特色开始规划本国的智能交通系统。在国外，以下 5 个热门 ITS 智能交通子系统发挥着至关重要的作用：AVCSS：车辆安全控制系统APTS：公共运输系统CVO：商业用车辆运营管理系统EMS：紧急事故处理系统EPS：电子(收)付费系统智能交通系统的研究成果及其利用确实给发达国家带来了明显的效益。主要体现在以下三个方面。减少交通拥塞交通管理系统对车流进行合理的疏导，减少交通延误、阻塞，提高路网的通行能力和服务水平。提高交通安全水平先进的车辆控制与安全系统中的纵横向交叉口的自动防撞系统、危险遇警系统、车载安全监视和救援系统等多项安全管理措施，将大大减少交通事故。减少环境污染通过智能化管理，使得在途车辆都能以最短的距离和最经济的车速运行。既可降低能源消耗，又能减少污染，使交通运输对环境的污染得到显著改善。51.4 论文的研究内容及论文的研究内容及组织安排组织安排本文具体介绍了智能交通领域的基本概念、国内外应用情况、相关关键技术、智能停车场的设计、软件环境搭建、代码编译修改、硬件实验操作和模拟演示。第一章绪论简单介绍了研究背景和课程定义，搜集了目前国内外智能交通领域发展情况。第二章具体介绍了实现智能交通的三种关键技术：ZigBee、RFID 技术、传感器应用。第三章是围绕智能停车场这一功能模块，从可行性角度出发，开始了具体设计方案规划。列举了功能点、系统特点、场景规划。第四章罗列了传感器关键代码。包括公用程序函数以及数码管、压力、温湿度三种具体传感器关键代码。第五章是模拟实现设计中的相应功能点，包括前期软硬件环境配置：RFID 平台、烧录工具、IAR 编译环境、串口工具。相应的硬件实验操作步骤、实验现象和串口通信界面截图。6第六章是总结和展望。回顾了设计过程和实现的效果，并且就该课题还未实现的部分做一些假设和延伸。7第第 2 章章 智能交通系统相关技术基础智能交通系统相关技术基础2.1 ZigBee2.1.1 ZigBee 简介简介ZigBee 是基于 IEEE802.15.4 标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。在中国被译为“紫蜂” ，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。6ZigBee 协议分层结构：从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层。应用 ZigBee 能够组成多种网络拓扑结构，星状网络、树状网络、网状网络，在这中间网状网络最为重要。2.1.2 无线数据传输无线数据传输ZigBee 是一种高可靠的无线数字网络，类似于 CDMA 和 GSM 网络。ZigBee 数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的 75m 到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee 是一个由可多到 65000 个无线模块组成的一个无线网络平台，在整个网络范围内，每一个 ZigBee 网络模块之间可以相互通信。每个 ZigBee 网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个 ZigBee 网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。2.1.3ZigBee 在智能交通中的设计应用在智能交通中的设计应用2.1.3.1 停车场短信寻车系统停车场短信寻车系统8终端节点模块协调器模块终端节点模块路由器模块路由器模块终端节点模块终端节点模块终端节点模块终端节点模块终端节点模块终端节点模块图 2.1 短信寻车系统当车主在停车完毕后，利用终端节点的设备输入手机号，并选择发送信息。终端节点会将手机号码和当前的地址信息通过无线方式发送给距离最近的路由器或协调器，路由器接收到信息后会转发给协调器，当协调器接收到信息时会进行地址匹配，然后发送一条包含车位所在的区域、引导寻车步骤的短信到车主的智能手机上，从而实现短信寻车。72.1.3.2 区域性区域性 ZigBee 停车诱导停车诱导通过在城市的多个方位的室内外停车场和一些由交通部门划分的路边停车区域分别部署一个“区域性”ZigBee 网络，并与车主的智能手机相配合，即可完成在城市主要中心区域实现停车诱导功能。上述架构中，不需要重新建设一个总部的管理控制中心，此举可大大节约系统的建设，减少后期运营成本。81)每个 ZigBee 网络终端结点定期采集车位状态信息。2)将当前车位状态发送给相邻的路由器结点，并等待协调器结点的反馈。直至收到反馈。3)各路由器结点把所收到的终端结点的数据都转发给协调器结点。4)协调器结点收到车位状态变化的消息后，给终端结点发送反馈，并更新数据库。5)当汽车行驶至某地时，用户触发智能手机提出寻找车位的请求，事先安装好的智能手机软件根据车辆当前位置运行停车场寻优算法确定最优的停车区域。6)智能手机软件与最优停区域的协调器结点通信，协调器结点查询当前的车位状态数据库。若无空闲车位，将所有车位已满的信息反馈给智能手机软件；否则，系统运行停车位寻优算法确定最优的停车位。7)确定最优停车位后，继续将车辆引导至目的停车位。92.2 RFID2.2.1 RFID 简介简介RFID 英文全称是 Radio Frequency Identification，意为射频识别技术，又称无线射频识别。它是一种当前流行的通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。一套完整 RFID 系统，是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器，以及应用软件系统三个部分组成。其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波给应答器，用以驱动内部电路将存储数据送出，此时的阅读器便可以依序接收并读取数据，发送给应用程序完成相应的处理。一般低频的 RFID 大都感应耦合，而较高频则采用后向散射耦合。工作原理：读写器通过天线发出含有信息的一定频率的调制信号；当电子标签进入到读写器的工作区时，其天线通过耦合产生感应电流，从而为电子标签提供相应的能量，此时标签根据读写器发来的信息决定是否响应，是否发送数据；当读写器接收到电子标签发送过来的信号，经过解调和解码之后，将标签内部的数据识别出来。图 2.2 RFID 工作原理RFID 在实际应用中可以降低生产成本、显著提高工作效率。尤其在需要对物品进行跟踪或分类管理的工作场景中。伴随技术的不断优化改良，更加稳定可靠贴近生活，设备的普及和被接受，有望在不久的将来取代条码识别技术。10表 2-1 RFID 频段特性对比低频高频超短频微波频率125KHz13.56MHz433.92MHz860-960MHz2.45GHz识别距离小于 60cm60cm50-100m3.5-5m小于 1m一般特性-比较高价-几乎没有环境变化引起的性能下降-比低频低廉-适合短识别距离和需要多重标签是别的应用领域-长识别距离-实时跟踪、对集装箱内部湿度、冲击等环境敏感-先进的 IC 技术使得最低廉的生产成为可能-多重标签识别-受环境影响最多运行方式无源型无源型有源型有源/无源有源/无源识别速度低 高环境影响迟钝敏感标签大小大型小型2.2.2 RFID 与条形码系统的区别与条形码系统的区别1.能够轻易嵌入、附着在不同形状或类型的产品上，应用面广。2.在恶劣的环境中同样适用，适应性较强。3.透过外部材料读取数据，读取距离远，不需要光源支持。4.在写入及存取数据时，比打印条形码所花时间更少。5.同时处理多个标签。6.标签的数据存取具有密码保护，更具安全性。92.2.3 RFID 与智能交通的结合与智能交通的结合信息采集自动化信息采集自动化车辆远程自动采集，避免人工操作和欺诈行为。同时，用户可以查询，汇总，打印操作，根据需要，以实现信息的自动采集。不停车扣费不停车扣费采用 RFID 可实现远距离不停车扣费，持有者有权利自由进入停车场，计时收费由计算机统计和确认。 安全防伪安全防伪采用了目前先进的非接触式智能卡技术，防伪性能良好。停车的车辆拥有一个具有唯一序列号的智能卡，该序列号不能更改，同时采用双向验证机制、多重加密技术，唯一识别，无法伪造仿制。权限设置权限设置 配置灵活配置灵活中控台计算机和各个收费仪器之间可以实时通讯。112.3 传感器技术传感器技术2.3.1 传感器简介传感器简介传感器（英文称作 transducer 或 sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器让物体有了同人类一样的感官，去感知这个世界上的客观信息。传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。102.3.2 智能交通里常用的传感器智能交通里常用的传感器在智能交通中，传感器就如同人的五官一样，发挥着重要的、不可或缺的作用。温湿度传感器、三轴加速度传感器、压力传感器、光敏传感器、磁敏传感器、超声波测距传感器、数码管等在不同方面都有相应运用。由于传感器体积小、安装简便、感应灵敏等多种先天优势，非常适合智能交通的应用。现已全面铺开，渗透到智能交通系统下的每一个小领域，发挥着巨大的能量。在我的设计中传感器部分也占据着很大一部分功能。另外，由无线传感器构成的传感网络可以为智能交通系统的信息采集提供一种有效手段，而且可以检测路口各个方向上的车辆，简化并改进信号控制算法来提高交通效率。此外，无线传感器网络还可以应用于其他方面，如改进信号控制器，实现公交优先智慧公交；位置传感器能够有助实现节能、减排等功能。111.压力传感器压电传感器主要应用于行驶中称重(WIM)，车辆分类统计，计轴数，测轴距，车速监测，闯红灯拍照，泊车区域监控，收费站地磅，交通信息采集和统计(道路监控)以及机场滑行道。压电传感器比较常见的一个应用就是收费站地磅，可应用于边检或海关。传感器可以记录高速行驶中车辆的数据，或者在桥梁、隧道等关卡设置过路检测平台，判断车辆连同货物总质量，不需停车卸货，省时省力，方便收费。122.温湿度传感器在公共汽车站、火车站等人员密集的区域，或者诸如停车场、货运物流中心、城市大型货仓都可以见到温湿度传感器的身影。记录下来的这些实时参数可以帮助运营人员对区域内各系统工况进行合理的调整，以保持车站公共区始终处于较为舒适的环境。12第第 3 章章 智能停车场设计智能停车场设计3.1 总体设计方案总体设计方案本方案利用 RFID 射频识别技术结合传感器技术，开发的智慧停车场管理系统，有效的解决了当前普通停车场所面临的车辆管理问题，应用于停车场收费管理与进出车辆控制，通过电脑自动识别持卡人身份（出入口分别刷卡）确定对车是采取“放行”或者“拦截” ，明了直接提示当前空余车位信息，预报停车场温湿度，在停车就位后可以做到准确定位车辆位置为车主寻车提供有效引导。由中央控制台负责信息的汇总和梳理。综上所述，为车主通行、物业管理提供极大的方便。本设计构想处于市场前沿，技术含量高，构思新颖，可操作性强，便于实施。方案内功能细分模块多，可以根据实际需求量化调整。目前该行业处于蓬勃上升期，前景巨大。对于 RFID 和传感器以及 ZigBee 技术的有效利用，是这次方案的设计的基础及关键所在，充分利用各自优势发挥智能特色是我的实验期望。 3.1.1 系统结构系统结构出入控制系统主要由读卡控制器设备、出入口栏杆机、 、收费与监控管理中心组成。即两个超高频（900Mhz）读卡器、两个门闸、若干车位传感器、一个显示屏。在车位装备方面，停车场在每个车位下安装一个压力传感器或者磁敏传感器。在每辆车下安装一个磁铁，当有车在车位上时候，车位的磁敏开关就闭合。车位没有停车的时候，磁敏开关就打开。车位没有车时，检测到高电平，相反检测到低电平。传感器所监测到的相应信息可利用 z-stack 协议下 ZigBee 点对点通信的技术原理，将车位信息发送至中央控制台，并有 LED 屏幕显示空余车位信息，判断剩余车位数量，控制台周期性访问车位数据，方便进行流量管理。通过数码管传感器可以由 RFID 读取后发送至数码管显示，可以显示车牌信息。另外，在整体停车场布局时，加入了温湿度传感器，随时监测车库的温度湿度情况，预防危险情况，保障车库一定的安全。可选装设备方面：可以在车辆上加入三轴加速度传感器，用以检测车辆入库速度，由于大型百货公司及超市停车场设计时加入了上下斜坡的元素，车辆进入停车场缓冲区需要有一定速度的限制。所以加入了测速装置可以有效判断行车速度，并以此提醒车辆减速入库，安全驾驶。在停止行车完成停车后，可以根据传感器数据判断方位。3.1.2 系统特点系统特点1车辆快速通过出/入口短距技术读取技术，补充的长距离识别可达 4-6 米，抗干扰能力强、防伪性能良好。在 0.2 秒内就可以完成读卡操作，方便用户的使用。技术升级后可以做到车辆的不停车通过。2良好的安全性和抗干扰性抗干扰能力强。RFID 卡内有电池为集成电路提供充足的电压和功能，识别卡能耗13极低。3ZigBee 无线传输统一通信格式，信息传达简单有效，单个节点成本造价低，覆盖范围合适。ZigBee 在初始化时候，会将设备上的结构数据上传到控制器，控制器建立设备表，并且在有需要时访问设备上的传感器或者执行器。cmd 控制器访问命令。subdev 设备的子设备号，比如在停车场模块里，0 子设备是 parkinfo；1 子设备是 parkfree。datalen 控制器访问的参数长度，执行器通常需要参数。data 控制器访问的参数。3.1.3 系统功能系统功能1. 长期、临时用户管理长期用户和临时用户的管理，包括保护的基本信息和注册用户长期服务，临时用户 IC 卡（ID）基本信息的管理，对长期用户进行注册、注销等相应后续操作，可以根据物价规定设定合理的收费标准。132. 车辆进出控制长期用户车辆入场时，读卡器感应到用户卡，自动判断是否是为有效卡，若有效栏杆设置为自动抬起，允许该车入场，入场后栏杆自动落下，完成一次进车过程；车辆出场时做法类似。另一种情况下，临时用户车辆入场时，在入口发卡设备按键取卡，在读卡器处刷卡，栏杆自动抬起，该车入场，入场后栏杆自动落下，完成一次进车过程；车辆出场时，计算机根据收费标准结算出停车费并且显示，车主交费后，栏杆自动抬起，完成出场。3. 统一车牌管理在车辆出入口安装彩色摄像机，拍下车辆以及车牌图像，经电脑处理，将 RFID 卡的信息一起存入计算机数据库。车辆出场时，摄像系统作出反应，记录下出场车辆，同时选择调出进场时的图像，显示在屏幕上确认，这样起到有效防范车辆被盗的作用8。中控台安保人员可以随时监视出口的状况。在应急情况下，方便通过车牌信息寻找车主。4停车场引导一般设置在入口处，直接显示给入库车主。该系统显示停车场是否还有剩余车位及其数量。如果车位已满，提示司机今日不便停车，需要另找停车场或靠边等待。在小车上加装三轴定位传感器，可以有效帮助锁定位置。方便找回车辆。3.2 场景案例场景案例该场景定位于国内一线城市市区中高档住宅封闭式停车场，规模完全满足小区物业车辆数目，做到平均一户有两个车位，有普通车位和大型车位可供选择。场内常规14设施齐全，安全消防合格，设置有工作人员与安保人员。设置有出入口一个，开关闸门各两个，满足日常基本需要。图 3.1 车库出入口实体图3.2.1 效果规划效果规划在进出口都会完成车牌识别这一过程，即车辆入库的注册记录，出库的完成停车记录。只有完成识别才会打开闸门放行。现在停车场管理系统提供两个数据给控制台：车辆进入停车场或离开信息，停车场剩余车位信息。有车辆进入停车场时，停车场主动上传 ParkInfo，信息内容是数据串“in xxxxx”，即车辆的 rfid 卡号。有车辆离开停车场时，停车场主动上传 ParkInfo，信息内容是数据串“out xxxxx”，即车辆的 rfid 卡号。控制台可以按照标准传感器采集接口访问停车场剩余车位信息 ParkFree。14在读卡过程中，同时会完成车牌识别，并由数码管显示。超高频车辆卡超高频读写器PC 机15图 3.2 车牌识别图 3.3 整体规划163.2.2 实际应用实际应用在出入口设有读卡取卡装置，连接闸门，执行“放行”或者“拦截” 。在入口处有大型显示屏，实时传输检测的室内停车场温湿度，把信息提供给车主。图 3.4（1-2）智能停车产品-门禁关卡17成功取卡并且刷卡登记成功后，中控台会发送车位空余信息到车主面前的“车位引导系统” ，车主可以根据全局显示浏览当前时刻停车场剩余车位数目以及具体方位。然后择优进行选择。图 3.5 空余车位显示停车完成后，通过车载的三轴传感器，可以准确定位车辆具体位置。如果业主想取车时发生意外情况，遗忘了停车地点，可以在中控台刷卡查询，RFID 卡关联了此信息，查询简便快捷，可以帮助车主快捷找到车辆位置，完成取车流程。18第第 4 章章 传感器关键算法传感器关键算法4.1 基础程序基础程序具体介绍了各类传感器普遍用到的基础代码。4.1.1 延时程序延时程序两个循环void delay(void) unsigned int i; unsigned char j; for(i=0;i1500;i+) for(j=0;j200;j+) asm(NOP); asm(NOP); asm(NOP); 4.1.2 中断程序中断程序 寄存器赋值，当 URX0IF 为 0 时，设置中断。#pragma vector=URX0_VECTOR /uart0 中断函数_interrupt void uart0(void) URX0IF = 0; P0_0=P0_0; uart_buffer = U0DBUF; /UartTX_Send_String(welcome,10); UartTX_Send_Data(uart_buffer,1);4.1.3 串口发送程序串口发送程序判断当数据起始位为 0 时，开始发送数据信息void UartTX_Send_String(unsigned char *Data,int len) int j; for(j=0;jlen;j+) 19 U0DBUF = *Data+; while(UTX0IF = 0); UTX0IF = 0; void UartTX_Send_Data(unsigned char Data,int len) int j; for(j=0;j 8; RHTValue = lTemp; RHTValue = 0.01 * RHTValue - 39.64; buf0 = (uint8)RHTValue; /温湿度传感器温度 buf0 = ( (buf0/10)4)&0xf;if(buf1 0x9) buf1 = buf1 - 0XA + A;elsebuf1 = buf1 + 0;buf2 = (buf0)&0xf;if(buf2 0x9) buf2 = buf2 -0XA + A;elsebuf2 = buf2 + 0; lTemp = ReadSHT1(5); /12bit 湿度 lTemp = lTemp 8; RHTValue = lTemp; RHTValue = 0.0405 * RHTValue -4 - 2.8*RHTValue*RHTValue/1000000; buf3 = (uint8)RHTValue; /温湿度传感器湿度 buf3 = ( (buf3/10)4)&0xf;if(buf4 0x9) buf4 = buf4 - 0XA + A;elsebuf4 = buf4 + 0;buf5 = (buf3)&0xf;if(buf5 0x9) buf5 = buf5 -0XA + A;elsebuf5 = buf5 + 0; UartTX_Send_String(Temperature = ,14); UartTX_Send_String(&buf1,1);UartTX_Send_String(&buf2,1);UartTX_Send_String( ,4);UartTX_Send_String(humidity = ,11);UartTX_Send_String(&buf4,1);UartTX_Send_String(&buf5,1);21UartTX_Send_String(rn,2); delay(); 4.2.2 三轴传感器三轴传感器 该程序用以显示车辆定位位置void main( void )uint16 AdValue; unsigned char buf12; Sensor_PIN_INT();UartTX_Send_String(Testing.rn,12); while(1) AdValue = ReadAdcValue(0x4,3,2); AdValue = AdValue6; buf0 = (uint8)AdValue; AdValue = ReadAdcValue(0x5,3,2); AdValue = AdValue6; buf3 = (uint8)AdValue; AdValue = ReadAdcValue(0x6,3,2); AdValue = AdValue6; buf6 = (uint8)AdValue;/X 轴加速度处理if(buf0 = 0x53) buf0 = 0;buf9 = 0; else if(buf0 0x53) buf0 = buf0 - 0x53;buf9 = 1;else buf0 = 0x53 - buf0;buf9 = 2; buf1 = (buf0 4)&0xf;if(buf1 0x9) buf1 = buf1 - 0XA + A;else22buf1 = buf1 + 0;buf2 = buf0&0xf;if(buf2 0x9) buf2 = buf2 -0XA + A;elsebuf2 = buf2 + 0;/Y 轴加速度处理if(buf3 = 0x45) buf3 = 0;buf10 = 0; else if(buf3 0x45) buf3 = buf3 - 0x45;buf10 = 1;else buf3 = 0x45 - buf3;buf10 = 2;buf4 = (buf3 4)&0xf;if(buf4 0x9) buf4 = buf4 - 0XA + A;elsebuf4 = buf4 + 0;buf5 = buf3&0xf;if(buf5 0x9) buf5 = buf5 -0XA + A;elsebuf5 = buf5 + 0;/Z 轴加速度处理if(buf6 = 0x49) buf6 = 0;buf11 = 0; else if(buf6 0x49) buf6 = buf6 - 0x49;buf11 = 1;else buf6 = 0x49 - buf6;23buf11 = 2;buf7 = (buf6 4)&0xf;if(buf7 0x9) buf7 = buf7 - 0XA + A;elsebuf7 = buf7 + 0;buf8 = buf6&0xf;if(buf8 0x9) buf8 = buf8 -0XA + A;elsebuf8 = buf8 + 0; UartTX_Send_String(X Accelerometer = ,18);if(buf9 = 0) UartTX_Send_String( ,1);else if(buf9 = 1) UartTX_Send_String(+,1);else if(buf9 = 2)UartTX_Send_String(-,1); UartTX_Send_String(&buf1,2);UartTX_Send_String( ,2);UartTX_Send_String(Y Accelerometer = ,18);if(buf10 = 0) UartTX_Send_String( ,1);else if(buf10 = 1) UartTX_Send_String(+,1);else if(buf10 = 2)UartTX_Send_String(-,1); UartTX_Send_String(&buf4,2);UartTX_Send_String( ,2);UartTX_Send_String(Z Accelerometer = ,18);if(buf11 = 0) UartTX_Send_String( ,1);else if(buf11 = 1) UartTX_Send_String(+,1);else if(buf11 = 2)UartTX_Send_String(-,1); UartTX_Send_String(&buf7,2);UartTX_Send_String(rn,2); delay(); 24 / end of main()4.3 数码管显示程序数码管显示程序 该程序用以显示车牌号码#include ioCC2530.h / 申明该文件中用到的头文件void delay(void); unsigned char seg7table16 = /* 0 1 2 3 4 5 6 7*/ 0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, /* 8 9 A B C D E F*/ 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e ;unsigned char i;/* fn main* brief* Main function of application example. Flash 4 LEDs* Parameters:* param void* return void*/void main( void ) P0DIR |= 0x70; P1DIR = 0xff; P0 = 0x0; while(1) for(i=0;i0x10;i+)P0 |= (0x14); /使能 74HC573P1 = seg7tablei;/输出数据 0 P0 &= (0x14); /禁止 74HC573delay(); / 延时 4.3.1LED 显示空闲车位代码：显示空闲车位代码：25void displayfreepark(char baskwait)char buf32;if (baskwait)if (nfree=0) sprintf(buf, “剩余车位%d 请等待” , nfree);else sprintf(buf, “剩余车位%d 欢迎停车” , nfree);else sprinft(buf, “剩余车位%d” , nfree);uartselectchannel(3); /选择串口发送到 LEDsend1string(0,buf);sendplaysignal(3);4.3.2睡眠定时器唤醒实验睡眠定时器唤醒实验void SET_POWER_MODE(mode) /设置省电模式,mode:0-3 if(mode 0) P0IFG = 0; unsigned i; for(i=0;i5;i+) 26 P0_0 = P0_0; delay(); P0IFG = 0;void Init_SLEEPCMD_TIMER(void) STIE = 1; STIF = 0;#pragma vector=ST_VECTOR /睡眠中断函数_interrupt void ST_INT(void) STIF = 0; unsigned i; for(i=0;i5;i+) P2_0 = P2_0; delay(); void addToSLEEPCMDTimer(unsigned int sec) long int SLEEPCMDTimer = 0; SLEEPCMDTimer |= ST0; SLEEPCMDTimer |= (long int)ST1 8; SLEEPCMDTimer |= (long int)ST2 16); ST1 = (char)(SLEEPCMDTimer 8); ST0 = (char) SLEEPCMDTimer;void UartTX_Send_Data(char Data,int len) /串口发送函数 int j; for(j=0;jlen;j+) U0DBUF = Data; while(UTX0IF = 0); UTX0IF = 0;27 void main( void ) P0DIR |= 0x01; /设置 P0.0 为输出方式；P0.4 和 P0.5 为输入方式 P2DIR |= 0x01; /设置 P2.0 为输出方式 P0_0 = 1; P2_0 = 1; /熄灭 LED P0IEN = 0x10; PICTL = 0x11; P0IFG = 0; P0IE = 1; CLKCONCMD &= 0x40; /选择 32M 晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40); /等待 XSOC 稳定 CLKCONCMD = 0xb8; /TICHSPD 128 分频，CLKSPD 不分频 SLEEPCMD |= 0x04; /关闭不用的 RC 振荡器 P0IEN = 0x10; PICTL = 0x11; P0IFG = 0; P0IE = 1; EA = 1; Init_SLEEPCMD_TIMER(); /SET_POWER_MODE(2); /进入 PM2 省电模式 while(1) /等待睡眠定时器中断唤醒 addToSLEEPCMDTimer(5); /5 秒唤醒一次 SET_POWER_MODE(2); /进入 PM2 省电模式 / end of main()28第第 5 章章 环境配置及模拟效果环境配置及模拟效果5.1 硬件环境配置硬件环境配置利用学校计算机学院物联网实验室器材。分为 RFID 和传感器两个部分。5.1.1 RFID 实验实验CVT-RFIDMCU-II 实验箱可以完成的实验有：LF 125K，HF ISO14443，HF ISO15693，UHF 900M 和 Zigbee 2.4G 。实验箱上电后，打开控制软件，通电后默认的实验是 LF 125K。 CVT-RFIDMCU-II 实验箱上有两个串口：COM1 和 COM2，做 LF 125K，HF ISO14443和 HF ISO15693 实验时，PC 机连接实验箱的 COM1；当完成 UHF 900M 以及 Zigbee 2.4G实验时，PC 机选择连接实验箱的 COM2 口。COM1 用来设置实验类型。15图 5.1 RFID 实验箱29图 5.2 125k 读写卡/15693 读写卡两张常用实验卡原理参考图：图 5.3 125k 卡原理图30图 5.4 ISO15693 原理图5.1.2 传感器实验传感器实验利用实验室多种类型的传感器，先完成烧写，然后在笔记本 IAR 环境中中完成编译。以下是几个传感器的图示：图 5.5 温湿度传感器31图 5.6 数码管图 5.7 三轴加速度传感器32图 5.8 ZigBee 点对点通信5.2 软件环境配置软件环境配置5.2.1 RFID 软件平台软件平台该软件界面分为 5 个实验类型选项，根据 RFID 卡的不同选择不同的选项界面。最后一个选项“ZigBee2.4G”是点对点通信的实验界面，可以实现两个端口COM1 与 COM2 之间的串口通信，信息的发送和接收。16在设计实验中，比如车牌信息、车位空余信息、入库速度信息、车辆收缴费信息都可以通过此技术达到点对点的传输。达到智能化的目的。图 5.9 控制软件界面335.2.2 烧录工具烧录工具- SmartRF Flash Programmer通过烧录工具，将程序烧录进传感器，才可以在传感器相信功能模块实现相应功能。具体步骤：在 Flash image 选项里选择传感器所对应的.hex 程序，然后进行 read读操作，显示成功后，选择 perform actions 完成运行，最终完成程序的烧录。34图 5.10（1-3）SmartRF Flash Programmer 烧录界面5.2.3 C 编译器编译器-IAR Embedded Workbench这是带有 C/C+编译器和调试器的集成开发环境(IDE)、实时操作系统和中间件、开发套件、硬件仿真器以及状态机建模工具。17图 5.11 IAR 代码编译器及开发环境355.2.4 串口通信工具串口通信工具在该显示界面里可以体现传感器所监测到的数据，记录数据变化，观察实验结果。通过数据变化可判断所需信息。图 5.12 串口调试助手5.3 模拟实现模拟实现5.3.1 模拟上位机图形界面模拟上位机图形界面36图 5.13 上位机界面温湿度显示，device 表示连接设备数目，channel 表示频道端口，sensor 表示传感器类型。5.3.2 传感器实验截图传感器实验截图可以利用在显示车辆在车库方位，帮助判断定位图 5.14 Accelerometer 传感器温湿度显示，在停车场多个区域安装，在中控台同意查看管理，方便确定不同地点温湿度状况，有异常情况可以及时发现，紧急处理。图 5.15 温湿度传感器37第第 6 章章 总结与展望总结与展望6.1 总结总结近年，智能交通飞速发展，新技术层出不穷，创意创新给人们的生活带来了极大便利。不同的交通领域都感受到了这一场科技风暴。智能交通发展由来已久，新技术新领域层出不穷，我的论文研究只是其中非常小的一部分，从智能交通大方向入手，研究了基础技术，关注了目前最热门的智能停车管理方面，通过编程和硬件方面的开发实验，完成了模拟效果，达到了预期。大致设计的功能有：过闸口速度限制报警、停车场温湿度监控、出入车库刷卡、闲置车位判断、车牌识别显示。解决了当下停车场管理所面临的一些棘手问题，设计方案从需求出发，有具体实践可操作性。并在理解理论知识的基础上，利用手头资源完成了软硬件的平台搭建，最终模拟实现了一部分功能，有温湿度显示、数码管车牌显示、车辆三轴定位、RFID 读写卡。系统还存在它的不足，在数据传输方面的问题还有待解决，涉及 Z-stack 协议和Linux 下编程开发，有一定挑战性，理论理解和代码要求较高，串口协议的理解还不够深入，在短期内依靠有限资源还无法完成。需要在扎实基础的情况下不断学习实现。总而言之，我还是比较顺利的完成了这次毕业设计，为四年的学习生涯交上一份不错的答卷。 6.2 展望展望我的毕业设计还存在一些进一步空间，无线传感器网络中对 ZigBee 的网关节点的内容，需要有一定有深度的网络路由操作经验。另外上位机程序设计，在传感器接口类型的问题，因为实际情况暂时无法满足，对传感器匹配要求较高，同样需要以后不断地学习和补充。就该行业不断发展的趋势，我也有一些新的想法和观点。就智能停车方面，把移动互联网和停车管理结合是新的趋势。在当下移动互联网时代，移动端应用程序占据了用户日常大量的时间，手机快捷、方便的优势得到了很大的发挥。这一特性也使得手机可以更好地贴近用户生活，潜移默化给生活带去革新与改变。我认为，目前移动端正在成为智能停车行业的新阵地，在将来一定会成为智能停车新的突破点。此外，为进一步提高收费效率，支持自助缴费的免取卡体系，为实现停车场无人值守提供了可能。这是我这次毕业设计的一点想法与展望，谢谢。38毕业设计体会毕业设计体会为期两个月的毕业设计迎来尾声，我的大学生活也将随之画上句号。此次毕业设计是我四年来计算机专业成果的阶段性展示。顺利完成智能交通系统这个毕业设计的同时，我也梳理了四年来学到的专业知识，查漏补缺，期间不断强化自己的专业能力和动手实践能力。我为自己从中得到的进步和成长感到自豪，同时我也会直面不足，虚心踏实、务实改进，为了更远的目标奋进。毕业选题领域新颖、挑战较大，涉及方面很广，我为此做了许多前期铺垫工作。走访图书馆、了解最新智能交通相关期刊、掌握目前国内外发展水平和运用状况。和导师夏劲伟老师积极保持沟通，斟酌再三后，选择了采用传感器配合 RFID 方面的技术，借助物联网实验平台，认真学习 z-stack 协议、ZigBee 传输技术，设计一个简单的智慧停车场系统。并通过相应现有的传感器实现部分操作的具体演示。前途是光明的，但道路可能是曲折的。开始着手后，为学生时代最后一份作业，付出热情，拿出行动。这会是我人生旅途上一份宝贵的回忆。浓缩了大学青春四年的一份答卷，希望能够得到老师的肯定。这段经历也会让我沉下心来，扬长避短，更好的迎接未来的挑战。39致谢致谢感谢我的父母。你们在我背后默默的支持是我顺利完成四年大学学习的最好动力来源。谢谢你们为我一步步成长的付出，教会我如何从一个男孩成为一个男人。我会用积极的行动力和出色的成绩来回报你们对我的期许。最后，再一次向那些关心帮助过我的人道一声感谢。谢谢你们！我会拿出崭新并且勇敢的精神面貌迎接人生路上新的挑战。40参考文献参考文献1 孙利民等， 无线传感器网络 ，北京：清华大学出版社，2005 年，P68-732 潘炼， 传感器原理及应用 ，北京：电子工业出版社，2012 年，P103-110 3 许毅、陈建军， RFID 原理与应用 ，北京：清华大学出版社，2013 年，P12-28。4 贾灵等， 物联网/无线传感网原理与实践 ，北京：北京航空航天大学出版社，2011 年，P15-175 张洪润等， 传感器应用设计 300 例 ，北京：北京航空航天大学出版社，2008 年，P35-706 孙晓波、吴余龙、程斌， 智慧停车:物联网背景下的城市停车管理与运营模式 ，北京：电子工业出版社，2014 年，P135-1677 程铁信、马泽、崔苗， 城市中心商业区停车需求管理 ，北京：中国电力出版社，2013 年，P85-948 邹力， 物联网与智能交通 ，北京：电子工业出版社，2012 年，P130-1729 汪晓霞， 城市智能交通系统技术及案例 ，北京：北京交通大学出版社，2014 年，P37-5810 杨兆升， 新一代智能化交通控制系统关键技术及其应用 ，北京：中国铁道出版社，2008 年，P5-911 武汉创维特信息技术有限公司， CVT-RFIDMCU-2 教学实验 ，武汉，2013 年12 武汉创维特信息技术有限公司， 物联网综合教学实验系统 ，武汉，2012 年13 北京华育迪赛信息系统有限公司， 智能交通实训系统指导书 ，北京，2013 年14 Ade Deane-Pratt， How Things Work: Sensors ，美国：Wayland，2015 年15 Yao Y，Gehrke J. Query processing for sensor networks ，美国：Proc 1st Biennial Conf on Innovative Data System Research（CIDR） ，200316 Nilima D Thombare、Tukaram D Dongale、 Rajanish K Kamat， Zigbee and Rfid Based System Design ，美国：LAP Lambert Academic Publishing，2012 年17 Julia Duh， Data and Mobility: Transforming Information into Intelligent Traffic and Transportation Services ，美国：Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K，2010 年18 Darbari Manuj， Intelligent Urban Traffic Modeling Using Neuro-Fuzzy Petrinets ，美国：Scholars Press，2013 年19 V. Cagri Gungor 、Gerhard P. Hancke Industrial Wireless Sensor Networks: Applications, Protocols, and Standards ，美国：CRC Press Inc，2013 年20 Hephaestus Books， Articles on Transportation Engineering, Including: Transport Engineering, Intelligent Transportation System, Traffic Enforcement Camera, Traffic Engin ，美国：Hephaestus Books，2011 年4142英文翻译资料英文翻译资料A. 英文原文英文原文出处：作者：Christophe Jechlitschek标题：ZigBee 无线传感器网络在环境监测中的应用ZigbeeZigbee WirelessWireless SensorSensor NetworkNetwork inin EnvironmentalEnvironmental MonitoringMonitoring ApplicationsApplications Constructing an intelligent traffic monitoring system firstly depends on automatic identification for vehicles. At present, automatic identification technology based on image and vehicle license plate is going to fall in the trap due to its low recognition rate and affection by adverse weather. Thus it is necessary to apply new technologies to solve this problem, and technologies based on Internet of Things provide a new approach for it. In this paper, we explored this issue and proposed a feasible scheme. At first, we took global unique EPC code as identity identification of vehicles in stead of vehicle license plate and utilized RFID reader to read EPC code by RF electromagnetic wave, which completely solved the problem of no all-weather operations. Secondly, we obtained positioning information of vehicles by using GPS technology. Thirdly, because GPRS provides high-speed wireless IP services for mobile users, fully supports the TCP/IP, we took wireless GPRS scheme to transmit data of mobile objects. The realization of automatic detection and transmission of data provided a fundamental guarantee for constructing an intelligent traffic monitoring system. And then, we designed and discussed in turn its network architecture, data flow analysis, hardware logic structure, software flow, as well as its intelligent decision-making module. Research and design show that it is feasible and inexpensive to construct an intelligent traffic monitoring system based on Internet of Things, and the intelligent traffic monitoring system based on Internet of Things has a number of advantages such low cost, high reliability, never affected by adverse weather, all weather operations etc. Therefore, it will have a broad applying perspective.Zigbee is a wireless standard based on IEEE802.15.4 that was developed to address the unique needs of most wireless sensing and control applications. Technology is low cost, low power, a low data rate, highly reliable, highly secure wireless networking protocol targeted towards automation and remote control applications. Its depicts two key performance characteristics wireless radio range and data transmission rate of the wireless spectrum. Comparing to other wireless networking protocols such as Bluetooth, Wi-Fi, UWB and so on, shows excellent transmission ability in lower transmission rate and highly capacity of network.A. Zigbee Framework43 Framework is made up of a set of blocks called layers. Each layer performs a specific set of services for the layer above. As shown in Fig.1. The IEEE 802.15.4 standard defines the two lower layers: the physical (PHY) layer and the medium access control (MAC) layer. The Alliance builds on this foundation by providing the network and security layer and the framework for the application layer.The IEEE 802.15.4 has two PHY layers that operate in two separate frequency ranges: 868/915 MHz and 2.4GHz. Moreover, MAC sub-layer controls access to the radio channel using a CSMA-CA mechanism. Its responsibilities may also include transmitting beacon frames, synchronization, and providing a reliable transmission mechanism.The network layer supports star, tree, and mesh topologies, as shown in Fig.2. In a star topology, the network is controlled by one single device called coordinator. The coordinator is responsible for initiating and maintaining the devices on the network. All other devices, known as end devices, directly communicate with the coordinator. In mesh and tree topologies, the coordinator is responsible for starting the network and for choosing certain key network parameters, but the network may be extended through the use of routers. In tree networks, routers move data and control messages through the network using a hierarchical routing strategy. Mesh networks allow full peer-to-peer communication.Fig.3 is a network model, it shows that supports both single-hop star topology constructed with one coordinator in the center and the end devices, and mesh topology. In the network, the intelligent nodes are composed by Full Function Device (FFD) and Reduced Function Device (RFD). Only the FFN defines the full functionality and can become a network coordinator. Coordinator manages the network, it is to say that coordinator can start a network and allow other devices to join or leave it. Moreover, it can provide binding and address-table services, and save messages until they can be delivered.II. THE GREENHOUSE ENVIRONMENTAL MONITORINGSYSTEM DESIGNTraditional agriculture only use machinery and equipment which isolating and no communicating ability. And farmers have to monitor crops growth by themselves. Even if some people use electrical devices, but most of them were restricted to simple communication between control computer and end devices like sensors instead of wire connection, which couldnt be strictly defined as wireless sensor network. Therefore, by through using sensor networks and, agriculture could become more automation, more networking and smarter.In this project, we should deploy five kinds of sensors in the greenhouse basement. By through these deployed sensors, the parameters such as temperature in the greenhouse, soil temperature, dew point, humidity and light intensity can be detected real time. It is key to collect different parameters from all kinds of sensors. And in the greenhouse, monitoring the vegetables growing conditions is the top issue. Therefore, longer battery life and lower data rate and less complexity are very important. From the introduction about above, we know that meet the requirements for reliability, security, low costs and low power.The overview of Greenhouse environmental monitoring system, which is made up by one sink node (coordinator), many sensor nodes, workstation and database. Mote node and sensor node together composed of each collecting node. When sensors collect parameters real 44time, such as temperature in the greenhouse, soil temperature, dew point, humidity and light intensity, these data will be offered to A/D converter, then by through quantizing and encoding become the digital signal that is able to transmit by wireless sensor communicating node. Each wireless sensor communicating node has ability of transmitting, receiving function. In this WSN, sensor nodes deployed in the greenhouse, which can collect real time data and transmit data to sink node (Coordinator) by the way of multi-hop. Sink node complete the task of data analysis and data storage. Meanwhile, sink node is connected with GPRS/CDMA can provide remote control and data download service. In the monitoring and controlling room, by running greenhouse management software, the sink node can periodically receives the data from the wireless sensor nodes and displays them on monitors.B. Node Hardware Design Sensor nodes are the basic units of WSN. The hardware platform is made up sensor nodes closely related to the specific application requirements. Therefore, the most important work is the nodes design which can perfect implement the function of detecting and transmission as a WSN node, and perform its technology characteristics. Fig.4 shows the universal structure of the WSN nodes. Power module provides the necessary energy for the sensor nodes. Data collection module is used to receive and convert signals of sensors. Data processing and control modules functions are node device control, task scheduling, and energy computing and so on. Communication module is used to send data between nodes and frequency chosen and so on.In the data transfer unit, the module is embedded to match the MAC layer and the NET layer of the protocol. We choose CC2430 as the protocol chips, which integrated the CPU, RF transceiver, net protocol and the RAM together. CC2430 uses an 8 bit MCU (8051), and has 128KB programmable flash memory and 8KB RAM. It also includes A/D converter, some Timers, AES128 Coprocessor, Watchdog Timer, 32K crystal Sleep mode Timer, Power on Reset, Brown out Detection and 21 I/Os. Based on the chips, many modules for the protocol are provided. And the transfer unit could be easily designed based on the modules. As an example of a sensor end device integrated temperature, humidity and light, the design is shown in Fig. 5. The SHT11 is a single chip relative humidity and temperature multi sensor module comprising a calibrated digital output. It can test the soil temperature and humidity. The DS18B20 is a digital temperature sensor, which has 3 pins and data pin can link MSP430 directly. It can detect temperature in greenhouse. The TCS320 is a digital light sensor. SHT11, DS18B20 and TCS320 are both digital sensors with small size and low power consumption. Other sensor nodes can be obtained by changing the sensors. The sensor nodes are powered from onboard batteries and the coordinator also allows to be powered from an external power supply determined by a jumper.C. Node Software Design The application system consists of a coordinator and several end devices. The general structure of the code in each is the same, with an initialization followed by a main loop. The software flow of coordinator, upon the coordinator being started, the first action of the application is the initialization of the hardware, liquid crystal, stack and application variables and opening the interrupt. Then a network will be formatted. If this net has been 45formatted successfully, some network information, such as physical address, net ID, channel number will be shown on the LCD. Then program will step into application layer and monitor signal. If there is end device or router want to join in this net, LCD will shown this information, and show the physical address of applying node, and the coordinator will allocate a net address to this node. If the node has been joined in this network, the data transmitted by this node will be received by coordinator and shown in the LCD. The software flow of a sensor node, as each sensor node is switched on, it scans all channels and, after seeing any beacons, checks that the coordinator is the one that it is looking for. It then performs a synchronization and association. Once association is complete, the sensor node enters a regular loop of reading its sensors and putting out a frame containing the sensor data. If sending successfully, end device will step into idle state; by contrast, it will collect data once again and send to coordinator until sending successfully.D. Greenhouse Monitoring Software DesignWe use VB language to build an interface for the test and this greenhouse sensor network software can be installed and launched on any Windows-based operating system. It has 4 dialog box selections: setting controlling conditions, setting Timer, setting relevant parameters and showing current status. By setting some parameters, it can perform the functions of communicating with port, data collection and data viewing.46B. 原文的翻译ZigBee 无线传感器网络在环境监测中的应用ZigBee 是基于 IEEE802.15.4 无线标准的开发是为了满足大多数无线传感和控制应用的独特需求。技术是低成本，低功耗，低数据速率，有针对性对自动化和远程控制应用的高可靠，高度安全的无线网络协议。它描绘了两个关键的性能特征：无线电范围和无线频谱的数据传输速率。相较于其他无线网络协议，如蓝牙，Wi-Fi 无线，UWB 等，显示了较低的传输速率、优异的传输能力和高容量的网络。 Zigbee 的框架 框架是由一组块称为层。每一层进行用于上述层的一组特定的服务。如图 1 所示。 IEEE 802.15.4 标准定义了两个较低层：物理（PHY）层和介质访问控制（MAC）层。联盟提供的网络和安全层和应用层的框架建立在这个基础。 在 IEEE 802.15.4 有工作在两个不同的频率范围 2 PHY 层：868/915 MHz 和2.4GHz 的。此外，MAC 子层的访问进行控制使用 CSMA-CA 机制的无线电信道。其职责还可以包括发送信标帧，同步，并提供了可靠的传输机制。Zigbee 的拓扑 网络层支持星形，树，和网状拓扑，如图 2 所示。在星型拓扑中，网络是由一个单一的装置称为协调控制。协调器负责发起和维护网络上的设备。所有其他设备，称为终端设备，直接与协调沟通。啮合和树形拓扑结构中，协调器负责启动网络和选择某些关键网络参数，但是网络可以通过使用路由器来扩展。在树型网络，路由器使用分层路由策略在网络中移动数据和控制信息。网状网络允许完全的对等通信。 一个网络模型，它示出了可同时支持与在中心一个协调和终端设备，和网状拓扑构造单跳星形拓扑。在网络中，智能节点由全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD）组成。只有 FFN 定义的全部功能，并可以成为一个网络协调。协调管理网络，它是说，协调可以启动一个网络，并允许其他设备加入或离开它。此外，它可以提供结合和地址表的服务，并保存消息，直到它们可以被交付。 系统设计传统农业只能用机械和设备，隔离，没有沟通的能力。而农民有自行监测作物生长。即使有人用电气装置，但其中大多数的被限制在如传感器，代替导线连接，这不能被严格定义为无线传感器网络控制计算机和终端设备之间的简单通信。因此，通过使用传感器网络，农业可能变得更加自动化，更加网络化和智能化。 在这个项目中，我们应该在温室地下室部署五种传感器。通过这些部署的传感器，所述参数如温度在温室，土壤温度，露点，湿度和光照强度可实时检测。它的关键是从各种传感器采集不同的参数。而在温室，监测蔬菜的生长条件是首要问题。因此，更长的电池寿命以及较低的数据速率和更低的复杂性是非常重要的。大约从上面的介绍，我们知道，满足用户对于可靠性，安全性，低成本和低功耗的要求。A.系统概述 温室环境监控系统，它是由一个接收节点（协调） ，许多传感器节点，工作站和数据库的概述。莫特节点和传感器节点组成的一起收集每个节点的。当传感器采集参数47的实时，如温度在温室，土壤温度，露点，湿度和光照强度，这些数据将通过量化被提供到 A / D 转换，然后通过和编码成为数字信号，即能通过无线传感器节点的通信传输。每个无线传感器节点的通信传输有能力，接收功能。 在这种无线传感器网络，部署在温室中，这可以收集实时数据和将数据传输到宿节点（协调器）通过多跳的方式的传感器节点。汇节点完成数据分析和数据存储的任务。同时，汇聚节点连接，具有 GPRS / CDMA 可以提供远程控制和数据下载服务。在监测和控制室，通过运行温室管理软件，宿节点可以周期性地从无线传感器节点接收的数据，并在监视器上显示它们。B.节点硬件设计传感器节点是无线传感器网络的基本单元。硬件平台由密切相关的特定的应用要求的传感器节点。因此，最重要的工作是在节点设计，可以完美实现检测和传输作为WSN 节点的功能，并执行它的技术特性。图 4 显示了无线传感器网络节点的通用结构。电源模块提供了必要的能量的传感器节点。数据收集模块，用于接收并转换传感器的信号。数据处理和控制模块的功能是节点装置的控制，任务调度，和能量计算等。通信模块用于节点和频率选择等之间发送数据。 在数据传送单元，所述模块被嵌入到 MAC 层和协议的网层相匹配。我们选择CC2430 作为协议的芯片，它集成了 CPU，射频收发器，网协议和 RAM 在一起。 CC2430 采用 8 位 MCU（8051） ，并拥有 128KB 可编程闪存和 8KB 的 RAM。它还包括 A / D 转换器，定时器一些，AES128 协处理器，看门狗定时器，32K 水晶休眠模式定时器，上电复位，掉电检测和 21 个 I / O。基于该芯片中，提供了许多模块的协议。并且基于该模块转移单元可以很容易地设计。该 SHT11 是一种单芯片相对湿度和温度的多传感器组件，包括一种校准数字输出。它可以测试土壤的温度和湿度。 DS18B20 的是一个数字温度传感器，具有 3 引脚和数据引脚可以直接链接 MSP430。它可以检测温度在温室中。该 TCS320 是一种数字光传感器。 SHT11，DS18B20 和 TCS320 都是数字传感器具有体积小，功耗低。其他传感器节点可以通过改变传感器来获得。传感器节点从板载电池供电和协调器还允许从通过跳线来确定外部电源供电。C.节点软件设计 该应用系统由一个协调器和多个终端设备。在每个码的一般结构是相同的，用一个初始化后跟一个主循环。 协调器的软件流程，在协调器被启动时，应用程序的第一个动作是硬件，液晶，栈和应用程序变量和打开中断的初始化。然后网络将被格式化。如果此网已成功格式化，一些网络信息，如物理地址，网络 ID，信道号码将显示在 LCD 上。然后程序会步入应用层和监控信号。如果有终端设备或路由器想加入这个网络，LCD 会显示该信息，并显示应用节点的物理地址，并协调会分配一个网络地址给该节点。如果该节点已经被接合在这个网络中，由该节点发送的数据将通过协调器接收并在 LCD 显示。 一个传感器节点的软件流程，因为每个传感器节点被接通时，它会扫描所有信道，看到任何的信标之后，检查该协调器是它正在寻找一个。然后执行同步和联想。一旦关联完成后，该传感器节点进入的读取其传感器和扑灭包含传感器数据帧中的一个常规的循环。如果发送成功，终端设备将逐步进入空闲状态;相反，它会再次收集数据并发送到协调，直至成功发送。D.温室监控软件设计我们用 VB 语言来构建一个接口，用于测试和这个温室传感器网络软件可以安装48并在任何基于 Windows 的操作系统的推出。它有 4 个对话框中选择：设置控制条件，设置定时器，设定相关参数，并显示当