【《停车场控制系统的硬件和软件设计案例》5100字】

停车场控制系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u10317停车场控制系统的硬件和软件设计案例 196781.硬件的选型 1272161.1停车场控制所需元器件 1114361.2时钟模块的选型 284841.3LCD显示屏模块 239741.4红外避障传感器的选型 396511.5芯片的选型 4125781.6其他器件的选型 538781.7电路设计 7301022.软件设计 9318762.1程序运行框图 9179022.2车辆进出场程序 10266892.3计费程序 11312332.4LCD显示程序 12156872.5程序预期结果分析 131.硬件的选型在完成了整体的方案设计后，就要开始着手于实体设计部分了。在设计中，我们若将停车场看作一支部队，则其机构和职能即为指挥官，而各控制单元及线路即为指挥系统与士兵。因此，在拟定了智能停车场的基本结构和功能之后，接下来就要由要选择的控制电路和元件来完成。1.1停车场控制所需元器件在前面对停车场的大体结构及功能进行了拟定，在考虑了综合因素后，列出了大致元器件的需求如下：STC89C52芯片；DS1302时钟模块；LCD显示屏模块；红外避障传感器；51系列单片机；以上列出了本停车场设计所需的元器件，这些元器件组合起来将实现对车位是否停放有车进行判断，然后控制相应颜色的LED灯亮，车辆进出的控制，显示计费、车库剩余车位、停车时间等。1.2时钟模块的选型为实现计算车辆停车时间与停车费用，需要选择一个时钟模块来完成。在本次设计中选取的是DS1302时钟模块。DS1302内部包含一个实时时钟/日程表和31字节的静态RAM，通过简单串口与单片机进行通信。即时钟/日程表电路提供秒，分，时，日，周，月，年的信息，月数和闰年数可自动调整，并有闰年补偿功能。根据AM/PM指示，时钟操作可以决定是24小时还是12小时。DS1302与单片机可以简单地采用同步串行方式进行通信，相对并行比较节省IO接口的使用，只需设置三个接口线：(1)RST复位(2)I/O数据线(3)SCLK串行时钟。读/写时钟/RAM数据的通信方式为单字节或多达31字节的字符组。在DS1302工作时功耗很低，在数据和时钟信息保持在1mW以下的时候。。实际物品如图1.1所示。图1.1时钟模块1.3LCD显示屏模块LCD1602又称字符型LCD，是一种点阵式LCD模块，专用于显示文字、数字、符号等。该软件由一些5X7或5X11等点阵字符组成，每一个点阵字符都可以显示一个字符，每一个点间间隔，每一行间间隔，以及字符间距和行间距，因此它不能很好地显示图形(对于定制CGRAM，显示效果也很差)。它的特点是：1.3V或5V工作电压，对比度可调；包含复位电路；提供各种控制命令，例如清屏，字符闪烁，光标闪烁，显示移位等；具有80字节的数据存储DDRAM；内建有192个5X7点阵字符产生器CGROM;8个5X7字符产生器CGROM，可由用户定制。特点用途：微功耗，体积小，显示内容丰富，超薄轻巧，常用于便携式仪器及低功耗应用系统。实物如图1.2所示。图1.2LCD16021.4红外避障传感器的选型为了判断车位中是否有车辆停放，以及控制显示相应颜色的LED灯的变换，需要选择一种传感器，能够灵敏、简便地实现以上操作。对此，综合了大多数停车场系统对传感器的使用选择，在本系统中选择了一种红外测距传感器。该传感器利用电位器可调节检测距离，干扰少，装配方便，使用方便，可广泛应用于各种场合，如机器人避障、避障小车、流水线计数和黑白线循迹等。在使用改传感器时，要注意以下几个方面，即模块参数说明。在检测到前方障碍物信号时，模块在电路板上的绿色指示灯上点亮电平，同时OUT口继续输出低电平信号，模块检测到2~30cm的距离，35°的检测角度，检测距离可由电位器调节，顺时针调电位器，增加检测距离；逆时针调电位器，减少检测距离；红外主动反射探测目标，所以目标的反射率和形状对探测距离至关重要。探测距离最小的为黑色，最大的为白色；小面积的为物体距离小，大范围的；传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可，也可以直接驱动一个5V继电器；连接方式为VCC-VCC、GND-GND、OUT-IO；比较器采用LM393，使得工作稳定；可采用3-5V直流电源对模块进行供电。当电源接通时，红色电源指示灯点亮；具有3mm的螺丝孔，便于固定、安装；电路板尺寸：1.2CM*1.4CM每个模块在发货已经将阈值比较电压通过电位器调节好，非特殊情况，请勿随意调节电位器。红外避障模块实物如图1.3所示。图1.3红外避障模块1.5芯片的选型本次选用51系列单片机作为主控芯片，51单片机一般用的都是stc89c系列，本次选用STC89C52芯片。STC89C52单片机相较于51单片机，拥有更大的存储器和RAM，采用MCS-51内核用于高强度计算，32个I/O口可以连接更多的外设和传感器，8K字节的FLASH存储器可以进行更多的计算缓存，521字节的RAM大大提高的反应速度。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。STC89C52单片机的烧录也非常简单，通过TX和RX口，采用对应的编译器就可以将程序烧录进去。是一款便宜、简单和高性能的单片机。本系列采用STC89C52芯片，STC89C52具有8k字节Flash、512字节RAM、32位I/O口线、看门狗定时器、内置4KBEEPROM、MAX810复位电路、3个16位定时器/计数器、4个外部中断、7向量4级中断结构(与传统的5向量2级中断结构相兼容)、全双工串行接口。此外STC89C52还可以降低到0Hz的静态逻辑操作，支持2个软件选择省电模式。闲置状态下，CPU停止工作，使RAM，定时器/计数器，串口，中断继续工作。断开电源保护，存储内容保存RAM，振荡器冻结，单片机全部工作停止，直到下一次中断或硬件复位。最大运行频率为35MHz,6T/12T可选。其实物如图1.4所示。图1.4STC89C52单片机1.6其他器件的选型前面已经选定了控制系统的硬件部件，接下来的一段时间就是其他配套设备的选型，由于目前市场上已有成熟的成型设备，所以接下来就是直接选择这些硬件部件。通过对市场上产品的调研，本文选择了红门智能科技股份有限公司的产品——T16高清网络汽车牌照识别系统进行停车场进出口管理。利用T16高清网络汽车牌照识别系统作为停车场进出口信息输入，管理，显示的设备。该设备采用高清车牌识别摄像机对进入停车场的车辆进行车牌识别、图像抓拍，将车牌信息传输给控制器，再上传给电脑、引导车辆进入，并保存记录;在停车场出口通过高清车牌识别摄像机对驶出的车辆进行车牌识别、图像抓拍，在线状态通过计算机判断,对固定车自动放行，脱机状态有停车场控制器判断，对固定车辆放行，并保存记录，如果系统中有语音和显示屏，会驱动其播报和显示车辆信息。对于临时车根据停车时间进行管理，实现车辆的进出监控和管理。系统优势（1）、月租车实现脱机进出，系统更可靠采用技术，让月租车不受脱机的影响，正常进出,语音显示屏人性化友好提示，进出记录保存至控制器。计算机恢复

工作后，自动上传，改变了目前市场上月租车只能开闸，没有进出记录和友好提示的囧境，同时改变了软识别在脱机状态下，系统瘫痪的局面。、纯车牌识别系统中临时车辆可脱机收费，系统更快捷不管是多台电脑、单台电脑或者服务器不在I作状态，临时车可以继续进场，出场可以脱机收费，收费不受电脑和服务器的工作状态影响，即使是网络突然发生故障而瘫瘓，也能上场内的临时车可以继续计费出场，保障了系统在突发状态下能正常收费。、无论是服务器还是计算机出现故障，显示屏和语音均能正常工作，提示更周到在系统脱机状态下，语音,显示屏正常工作，进场车辆记录保存在出入口控制器中，待恢复后，数据自动上传至数据库，改变了目前市场上脱机状态下，显示屏和语音不工作,系统处于瘫痪或半瘫痪的状态。APP识别进出场，不用担心摄像机故障和岗亭收费压力，应急措施更完善摄像机出现故障时，可以用“掌上停车”APP识别车辆入场，出场识别车牌后计算收费，播报停车费用，收费后开闸放行出场。遇车辆出场高峰期时，可以通过“掌

上停车”APP对车辆收费，缓解岗亭收费员的收费压力，同时也大大提示物业的管理水平。电子支付的应用，临时车自助缴费，月租车自助延期，缴费方式更灵活多样支持临时车自助缴费，月租车自助延期、自助寻车等，支付宝和银联多种电子支付并存。不用担心找零，提高车辆通行速度，同时降低了停车场人工管理成本，从而提高车场车位运转能力和收入。视频流识别和地感触发识别可选，识别更科学采用视频流识别还是地感触发识别哪个更具有优势，一直在行业中有争论，实际在不同的环境下，两种识别方式各自有其优势,本系统可以根据不同的现场环境，选择视频流还是地感触发，更显方便和科学性。特殊环境下，可以采用双摄像机识别，识别更准确在弯道和多个方向来车，单通道路面较宽等复杂的环境下,可以选择采用双摄像机识别，识别率大大提高。模糊计算的应用，进-步提高系统的识别率,配合人性化的操作，系统更方便成熟稳定的车牌模糊识别技术，对车牌区域定位和字符识别处理更准确，保证了车牌识别的准确率。系统功能：电脑或服务器出现故障，月租车正常进出，临时车正常进出并收费，脱机状态显示屏和语音都能正常工作，视频流和地感触发可自由选择，支持多种收费模式(比如岗亭收费模式、收费模式和自助缴费模式)，车牌模糊对比，提高系统识别率，多方向来车、车道过宽等复杂情况，可采用双摄像机识别提高识别率，支持多种收费打折模式(如优惠卷打折，酒店打折，车牌打折)，多车位多车功能，管理一个车主,

多辆车对应多个月租车位的情况，完善的无牌车处理机制和污损车牌处理机制，支持手动触发识别和手动修改车牌，名单功能，让停车场更安全，管理更全面产品。如图1.5所示。图1.5T16高清网络车牌识别系统1.7电路设计接下来本设计说明书根据所选择的实验器材以及控制的需求，我画出了系统电路原理图。本次设计的电路原理图主要分为以下几个部分，主控芯片、车位模块、显示模块、摄像头串口。接下来我将详细介绍这些组成单元以及电路图。主控芯片主控芯片选择STC89C52芯片作为主控芯片，此图为芯片的系统电路图，包括电源电路、晶振电路、复位电路，如图1.6所示。图1.6主控芯片车位模块车位模块电路采用测距传感器检测车位上是否停放有车辆，如果车停在车位上时显示红灯亮，未停在车位上时显示绿灯亮，如图1.7所示。图1.7车位模块显示模块显示模块通过LCD1602显示屏对总车位数、剩余车位数、停车场时间、停车费用等进行显示。如图1.8所示。图1.8显示模块摄像头串口摄像模块通过摄像头串口外接摄像头，内接单片机，进行拍照、车牌处理功能。如图1.9所示。图1.9摄像头串口2.软件设计2.1程序运行框图本文首先介绍了智能停车场控制系统的功能特点，并对实现这些功能所需的元器件进行了介绍。但要使一个完整的系统只有硬件这些是远远不够的，还需要一个关键的部分，就像人体的神经系统，把身体各部分连接起来，由他对数据进行处理和控制，即控制程序，下面我们先来看看这个智能停车场控制系统的程序的完整运行过程，如图2.1程序运行图。图2.1程序运行图2.2车辆进出场程序本设计采用HD摄像机作为车辆进出场的信息输入模块，车辆进出场时，摄像机拍下照片，读取相关信息并记录，车辆进出场时注意减速，车位上的红外线传感器在一定时间内接收车辆进出场信息。首先，当车辆进入停车场时，摄像机摄取信息，并上传处理器，判断是否为未入停车场，如果是，记录信息和当前时间，即开始入场；反之，记录当前时间，车辆出库，计算相应的停车费用和停车用时。如图2.2所示。图2.2进出场程序最终，在车辆出入口处，程序实现的功能不仅仅是对整个停车场剩余车辆进行记录，还通过控制马达使出入口开启和关闭。实现了停车场车辆进出时车位数量的实时更新和更新。2.3计费程序停车场都会涉及收费问题，所以本设计也有计时计费程序。由于系统需要对系统各区域的剩余车位进行统计，以及系统整体的剩余车位进行统计，所以这个程序需要进行计数。因为系统计算的方式是入口进车使停车场管理系统的剩余车位数减少1，出口出车使管理系统的剩余车位数增加1。由于系统需要计算停车时间和停车费用，所以在本程序中需要编写计数程序，如图2.3所示。图2.3计费程序图在本次设计中，我们设定，停车15min内不收取通车费用，停车时间超过15min的每一个小时收取1元停车费，以此类推。并在串口输出、LCD显示屏上显示出"T:""money:"语句，即停车时间、停车费。2.4LCD显示程序停车场内的数据实时变化，我们需要将实时得到的数据用LCD显示出来，这样车主才能了解到汽车修理厂的现状，能准确快速地找到停车地点，所以这里有一个LC