【基于单片机的智慧停车场系统设计9200字】

1基于单片机的智慧停车场系统设计摘要随着科学技术的蓬勃发展，带动着电子行业的地位逐渐提高，电子产品在社会的任何场景都随处可见。同时，国内汽车行业飞速发展，汽车保有量逐年增加，停本设计是基于STC89C51单片机车库管理系统，采用RC522读卡器对ID卡进行采集，通过刷卡后进行停车，通过LCD12864实时更新显示人机交互界面，在停车退卡时能根据停车时长进行计算收费，系统加入了DS1302时钟芯片用于计时，并加入按键进行校准时间。同时搭建单独的蓝牙模块，可以与停车场管理者的手机APP相连接，停车场管理者可以实时的了解到停车场中的情况。关键词：STC89C51;车库管理系统；蓝牙模块；手机APP 21.1选题来源及研究意义 2 31.3论文结构设计 32.1功能需求介绍 42.2各模块元器件选择 42.2.1主控单元芯片的选择 42.2.2射频卡的选择与论证 62.2.3显示器件的选择 62.2.4通讯模块选择 72.2.5时钟器件的选择 72.2.6数据存储芯片的选择 33.1总体硬件设计 63.2LCD12864液晶显示电路设计 63.3STC89C51最小系统模块电路设计 723.4DS1302时钟电路设计 83.5AT24C02的介绍 93.5.1AT24C02的概述 93.6蜂鸣器电路的设计 93.7独立按键电路的设计 3.8BT06蓝牙电路设计 4系统软件设计 4.1软件开发环境介绍 4.2系统软件流程图 4.3LCD12864显示函数的设计 4.4匹配IC卡程序设计 4.5DS1302读时函数的设计 5.1实物硬件展示 5.2手机APP展示 20 1.1选题来源及研究意义汽车行业的飞速发展，使得我国汽车数量快速增长。停车成为不可忽视的一部分。我们希望能够更加快速便捷地处理停车问题，从而节省成本并提高安全性。根据停车费用的不同，车主所分配到的号码也不尽相同。管理员可以选择一个操作系统并且根据情况去配置管理系统，同时选择一个效率高的管理系统。为了解决这个我国停车乱象由两个方面导致：一方面由于我国的汽车数量猛增，但是相应的城市道路和一些基础配套设施的建设有些落后。另一方面市民缺乏对汽车文化和交通意识的认知了解，而且国内的中小城市也缺乏交通管理经验，管理制度也不完规律“停放”或无计划寻找“占路”停车位，只会减慢和降低道路上车辆的速度和容量，造成交通堵塞或拥堵，导致静态停车和动态交通干扰的恶性循环，严重影响到范围内城市居民的工作和日常生活。城市综合智慧停车管理系统基于多渠道信息3流提供停车信息，另一方面，它改变了当前的混乱局面，减少了车辆在道路上行驶的时间；另一方面，通过有效引导，可以逐步提高设施停车的比例而不断降低路面目前，我国新型的智能停车场系统还处在应用的初级阶段，而且是在不断引进国外的同类系统的基础上发展起来的，中间的关键设备很多在国内还是无法生产在大规模停车时代，直观的停车管理系统可以更轻松，安全地知道汽车的搜索、计费、编号和显示功能，从而省去了大量的人力资源，既省钱又提高了服务效本设计主要从三个方面入手来解决停车场的自动抬杆问题、车位数量监管问题以及停车不规范纠正问题，本设计以STC89C51单卡靠近自动停车系统的接收器时停车场的起落杆将自动抬起将车辆放行，并且会同时计数进入的车辆，在LED显示屏上显示停车场目前的剩余车位，以免车辆进入停车场后没有车位可以停放车辆，同时对于车辆不规范停车进行检测，并将不规范停车的信息发送至停车场管理员的手机上，以便及时进行车辆的调整。同时记录车1.2国内外研究现状国内现有部分停车场系统存在设计不规范，部分停车场也有使用新型智能停车场系统去实现无人收费管理的工作方式的想法，但是无法克服一些设计问题，例如中间的车牌磨损和安装位置不规范造成的车牌无法识别，从而系统间断性停顿，因此还要专门去配备相关管理人员去实时监测管理。停车位的数量不匹配愈发严重。虽然智能停车系统是趋势并且逐渐应用，但是国内停车位不够的问题显得异常突对比国内而言，国外的停车场情况目前分为两种，一种是路内和路外。首先是颜色划分区域，其次是靠停车场指示牌。在一些大型商场景点大多采用无人值守方式。国外非常重视停车场在建设，特别是新建城区的规划和管理，车辆通行和最大客流的空间，以及预留的疏散路线和救援空间考虑在内。智能充电主要在海外普许多大型停车场都配备了车位管理系统、车位请求系统、倒车寻车系统，进一步增强了停车管理系统。该系统可以平均分配车位资源并结算交易。用户可以在家里预订一个停车位并付费。还可以请求停车信息，例如付费停车和旅游景点。然《2020年智慧停车行业研究报告》主要包括智慧停车行业发展现状及趋势、相关政策、标准及规划，主要城市智慧停车布局情况以及立体车库、智慧停车云平4台、无感支付、停车大数据、AVP智慧停车服务等细分市场发展情况研究。智车主要是指通过无线通信、传感器、视频采集传输、智能识别、物联网、移动终端、定位、地图和无感支付等多种技术综合应用于城市停车位的信息采集、管理、查询、预订与导航等服务，实现停车位资源利用率的最大化、停车场利润的最大化和车主停车服务体验的最优化12。根据信息化及技术等发展程度，智慧停车发展可分为三个阶段：1.0无感支付和无人运营阶段；2.合的自主代客泊车阶段。伴随中国汽车行业进程，目前，中国智慧停车发展正处于从1.0向2.0快速发展的阶段。当前，中国智慧停车建设主要是通过对原有停车场升级改造来实现，如新增车牌识别、地磁、高低视频桩、传感器、无感支付等系统设备，实现单一停车场数据信息收集、构建停车管理平台，开发停车APP、公众号和小程序等。此阶段停车数目前，智慧停车无感支付方式主要有三种：一是扫码支付；二是E支付宝、云闪付、微信、银行等通过车牌识别+开通免密的方式。其中因扫码支付的实现和操作相对简单，是当前中国停车场无感支付最常见的一种方式。微信、支付宝、银联及多家企业停车APP等均有所布局。而ETC停车场作为ETC智慧城市的拓展模式之一，2020年，北京、上海、广东、南京、成都、太原等多个省市均已开始陆续布局。如北京市至2020年底已有300个停车场(共计停车位约15万个)实现ETC缴费，覆盖全市24家医院、23个枢纽场站、95家商业综合体、66个居住社区、20个景区公园等。已实现ETC支付的停车场中，每月ETC交易量超200万辆次。2021年北京计划全市所有道路停车位将逐步支持ETC电子缴费。通过对国内外文献关于停车行为选择的讨论，取得了良好的成果。不管是针对停车行为选择，亦或是对驾驶人员行为选择判断的建模均开展了相应的研究讨论。在已有的研究中涉及对共享停车问题的研究较少，因此，停车价格、停车后步行距离、停车场空余停车位数量等因素对区域共享停车选择的影响，共享停车资源配置本文是基于单片机的智慧停车场系统设计，主要实现了对进入车辆的自动检测、计费、统计、显示等功能，大大节省了人力资源，提高了工作效率。同时通过WiFi技术以及单片机技术将数据实时传送到使用者的手机APP中，本文的架构如第一章绪论。介绍了本设计的选题背景以及课题研究的意义，同时对目前国内外智能停车场的研究现状进行了阐述。描述了国内外停车存在的问题，对比了国内5第二章介绍智慧停车场系统的原理，分析该设计的可行性以及对元器件进行分析及选择。最终选取了STC89C51系列单器蓝牙串□模块BT06。第三章智慧停车场系统的硬件设计介绍，多方位介绍了智慧停车场系统各个模块所使用的的芯片以及其实现的功能，构建硬件框架图详细介绍整个电路的设计、第四章智慧停车场系统的软件设计介绍，主要介绍了各个模块的软件编程实现思路以及数据获取以及上送的逻辑。采用的是Keil5MDK开发平台，利用C语言编第五章软件程序由Keil软件编写。将HEX文件下载好后，用PL2303下载器下载到单片机系统调试，通过电路分析，焊接硬件调试，总结调试过中出现的问题，62.总体方案设计2.1功能需求介绍2.实现根据车辆进场的时间以及出场的时间，做到停车时间的统计并进行费用3.可以通过WiFi模块与停车场管理者的手机APP相连接，并能实时上送数该单片机是目前51系列单片机中最经典的一款产品，也是目前嵌入式初学者的入门级的芯片，该芯片拥有很多的资源接口，但是却只有为数不多的寄存器。但些改变使得该芯片在调试的时候方便了许多。同时该芯片拥有低功耗、体积小、易图2-1芯片实物图市场上有很多类型的RF卡，如条形码，智能卡，非CIC卡等。免费条和磁卡通常在银行，医院和商店中使用。在过去的7到8年中，BataIC已广泛用于公用电话中。由于芯片裸露在外，非通信IC很容易损坏，S50的无线IC卡上覆盖了芯片和线圈，比较难损坏，而且在今天非常流行且可靠，因此，在比较了上述无线卡的优缺之后，选择了最流行，最可靠和最便宜的S50无线卡。本设计选择LCD12864液晶显示器作为显示模块。在中文字库中，128X64是2线或3线串行接□的4位/8位类似特征，显示分辨率为128x64,819216*16和12816*8嵌入汉字。灵活的界面模式和简单易用的模块化应用程序，让使用者可以创7建全部兼容中文和计算机的图形界面。可显示16*16点阵，8*4汉字行，可显示全图。LCD12864液晶显示器相对来说功能强大，但内部显示器太大，以至于损坏了显示区域并增加了液晶的价格。2.2.4通讯模块选择本次设计可以实现与手机APP通信，本设计选择蓝牙串□透传模块BT06,该模块是一款透传模块，串口通信方式，可变波特率。该模块分为指令模式和工作模式，指令模式下可对模块进行指令操作，工作模式下可正常使用模块。数据透传，对代码编写非常简单，常用于短距离的通信设备中。2.2.5时钟器件的选择本设计选择DS1302时钟芯片来检测时钟。DS1302是由美国DALLAS开发，具有性能高，功耗低的特点。RAM构建的实时电路，如年，月，日，周，小时，分钟等。可以与片上微型计算机进行通信，并且大多数RAM数据都可以在一次闪存中发送。DS1302具有31*8RAM用于数据的存储。其主要功能是利用串行数据传输，为具有断电保护功能的电源提供可编程的充电功能，并禁用充电功能。使用传统的32.768kHz晶振作为参考时钟。2.2.6数据存储芯片的选择本设计的数据存储模块采用芯片AT24C02。AT24C02是一个2Kbit串行CMOSE2PROM,内部含有256个8bit字节。器件功耗的减少，得益于CATALYST公司的先进CMOS技术。AT24C02包含16bit缓冲器，该缓冲器通过IC总线接口来接并工作，并具有数据保存功能。83硬件系统设计根据上述各个模块的介绍，本设计选择了STC89C51作为本次实物设计的主控芯片，采用LCD12864显示实时人机交互信息，采用RC522停车卡读卡器和DS1302时钟芯片。通过阅读资料，选择关于三个用作输入设备以输入当前日期、校准时间和时间信息并设置充电标准。本设计具体的系统方案，如下图3-1所示：单片机LCD12864液晶特点是低电压和低功耗。相比于类型的图形点阵液晶模组，无论仪表盘或显示系统的状态如何，该液晶显示时间和效果都较短，并且成本稍低于同类点阵模组。如图3-2所示：9为了使LCD点位置信息和存储地址之间的连接更加智能，将64*64水晶水幕从上到下分为8个展示台，每个块为8*60线彩色字宫。每列中的八行点矩阵成一3.3STC89C51最小系统模块电路设计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行通信。空闲状态下，率35MHz,6T/12T可选。如图±DS1302电源为2.5V至5.5V。引导模式可用于一次将多个电池传输到字信号或RAM数据。DS1302中有31x8RAM存储器用于数据存储。DS1302时钟芯片实物图如图3-5所示。实际上，DS1302的数据引脚是双向的，而35芯片的微处理器引脚的强度不足以上拉，如果不添加10K上拉电阻，则某些通道的上拉能力会很弱。和SCLK是单向的，但可以拉出或扩展，但禁止通信。在该设计中，向这三个端口添加了一个10K上拉电阻。如图3-6所示：3.5AT24C02的介绍3.5.1AT24C02概述AT24C02是一个2K位串行CMOSE2PROM,内部有256个8位字节，先进的CMOSCATALYST技术显着降低了器件功耗。AT24C02有一个8字节的页写缓冲区。该器件通过IC总线接口运行并具有特殊的写保护。如图3-7所示：因为本设计只运用了一个AT24C02芯片，A0、A1、A2这三个引脚直接接引脚，具体的电路图如图3-8所示。蜂鸣器使用5伏电源蜂鸣器。由于蜂鸣器的性能通常很高，因此不可能直接控制芯片微型计算机的I/O端口，因此有必要通过电路开关对其进行控制。此处选择的8550三极管是PNP型三极管。如果一个1K电阻接入该基极，则它连接到微控制器的I/O通道。当I/O□生成接地电平时，三极管打开并且蜂鸣器响起。当I/O站产生高电平时，三极管将关闭，并且蜂鸣器将停止。如下3-9所示：在这个设计中，安装了一个按钮电路，利用几个互相独立的按钮进行人机交互。加密狗通过单独接地点连接到单片机的I/O端口。这种设计是基于单片机不使具体电路如图3-10所示。第二个按键：设置时，对应参数加1。第三个按键：设置时，对应参数减1。3.8BT06蓝牙电路设计本次设计采用BT06蓝牙模块实现单片机与手机APP的数据通信，利用该模块串口通信将数据发送至手机APP。BT06是一款串口透传模块，无需任何软件控制有三组串行接口，利用串□一与BT06蓝牙模块数据接口连接。STC89C51单片机的串□二为PA10(RXD)、PA9(TXD)分别接BT06模块的TXD、RXD,数据脚交叉连接。如下图3-11为BT06蓝牙模块的电路设计图。图中P3是蓝牙模块接口，电源接VCC5V电源。BT06蓝牙模块12344.1软件开发环境介绍本次设计采用的是Keil5MDK开发平台，利用C语言编程规范实现对本次设计软件，该平台是单片机主流开发平台，其界面美观，是单片机硬件开发者的首选。首先安装好Keil5MDK平台后，新建工程、移植库函数文件、添加头文件、创建子程序、编译、仿真、下载到电路中等步骤，联合调试到最终的结果，完成最后的测试。如下图4-1为KEIL5MDK软件调试图：//体温//显示状态标志0:显示传感器数据1:显示日期时间//延时函数初始化PriorityGroup_27/设置中断优先级分组为组2:2位抢占优先级，2位响应优先级//初始化与挖制设备连接的硬件接口“10BTIReEep.ea:”00:0ro5r(s),OWarning(s)。NVICPriorityGroupConfLED_Init)3始工作时，我们经常验证使用前需要启动的微控制器和其他外部设备，并提供其他供应商。开始后，输入无限腰。如果您不适合“无限西部”计划，那么此程序将一次性运行。设计大型程序时，必须注意不要在主事件中包含太多代码。具体流程图如图4-2所示：开始LCD12864初始化复位RC522读卡器配置读卡器工作方式定时器初始化按键检测并处理判断是否为设置模否读取时间读取RC522判断是否为有刷卡停车?是显示停车信息是一显示设置界面否显示正常界面4.3LCD12864显示函数的设计LC512864显示器必须根据制造商有关完成显示器的时间的要求精心设计。液晶显示器LCD12864必须首先通过命令记录要显示区域的地址，然后顺序记录数据。仅在您写完地址然后查看原始内容之后，该地址才被添加。函数名称为LCD12864_display_string(ucharx,uchary,uchar*s),参数为x,y,*s。其中开始判断是否第1行否判断是否第2行否否根据在第几列显示计算地址add=0x80+x;根据在第几列显示计算地址add=0x90+x;根据在第几列显示计根据在第几列显示计算地址add=0x98+x;写入显示地址判断是否显示未完成*s!='\O'?是写入显示内容*s否显示内容指针加1否返回图4-3显示子函数流程图所需的工作，并且故障可能严重威胁系统安全。步骤如下：选择IC卡并执行基于密码的操作或比较卡数以成功。比较失败后将被处决或他将回来。流程图如图4-4所示：判断是否成功?判断是否成功?开始寻找IC卡判断足否成功?选定IC卡判断是否成功匹配密码匹配密码?等待IC卡离开天线返回4.5DS1302读时函数的设计DS1302共有31个RAM寄存器。在此配置中，最常使用的是年注册，月注册，日注册，小时注册，分钟注册，秒注册和周注册。这很重要，只能靠它自己完成。要从DS1302读取数据，必须首先发送注册地址，然后读取起始和最后一个小的8位数据。发送数据时，先发送，然后发送位。其中，下拉菜单在您输入数据时起作用，并且在读取数据时将应用顶部边缘。要操作DS1302时钟芯片，请小心地遵循时间拨号，并指向数据手册中的命令字。具体DS1302读时函数流程图如图4-5设置发送八位地址判断地址是否是号号，完成数据传输剩余地址位数减1拉高时钟信号将BCD码转换成十进制时钟数据返回数据设置读取八位数据判断数据是否未读取完成i>02是平拉高时钟信号将数据右移一位拉低时钟信号否剩余数据位数减15实物测试通过对本次课题设计的系统设计对硬件电路设计，最终做出电路板，将电路各个模块进行焊接。在焊接时应该注意先后顺序，先焊接电路模块，将电路接□和电源开关焊接好后，接通电源。接下来利用万用表测试各个电源点是否正常，测试正常后进入下一步的焊接。焊接顺序按照先焊接电源和主控制单片机部分，先焊接小元件再焊接大元件的方式，最终焊接完成图样如下图5-1所示：停车场停车场管理系统在系统板在开机后，正常运行时，OLED第一行会显示“停车位管理系统”。第二行显示“总共车位数”车位数量实时更新，第二行显示“剩余车位”车位数量5.2手机APP展示打开手机APP后，界面显示如图5-2所示，手机APP中显示“停车收费系统”同时显示停车场的剩余车位和车位综述，数量与硬件OLED屏幕的数量一致，并且实时进行数据更新，方便停车场管理人员的使用。同时点击设备搜索按钮可以进行5.3系统软件测试测试时所用到的的工具：Keil软件，系统硬件，PL2303下载器等。该系统的软件由Keil软件编写。将HEX文件下载好后，通过PL2303下载器下载到单片机。通过检查整个系统的速度并重复进行系统检查和调整，最终可以制定出完整的计划。以下问题主要发生在软件开发系统中。(1)LCD12864指示屏幕模糊。解决方案：此设计使用LCD12864字体显示器和图形显示器。最初，我认为只要能看到字体显示和图形显示的内容，其中的一个就会突然清除。结果看起来不是这样。显示字体内容。如果尚未卸下屏幕，则抽屉内部将对齐，并且屏幕将消失。当我看液晶显示器手册时，看起来好像显示了字体，但是显示却有所不同。如果以后更新程序，则显示设计将在字体显示中突出显示。反之亦然。还原程序后，没有(2)您可以通过移动来计算时间，但是即使输入校准时间也无法更改时间。解决方案：通过测试程序，使用DS1302时似乎未解锁DS1302。DS1302的数测试系统硬件电路的主要目的是确定电路是否丢失环，小电路，开路，错误的检测附着力或不合格物体损失的一种方法是将物理电路板与PBB机器的电路进行比较，以查看每个组件和字符串是否看起来像物理物体。如果有字符串丢失或发使用数字万用表进行短路，断路和虚拟旋转。若将数字万用表切换到二极管位置，然后将红色和黑色测试导线连在一起，则万用表将发出蜂鸣声警告。根据此原理，它可用于检测短路，断路和特定的焊