智能停车场设计说明.docx
- 文档编号:24773354
- 上传时间:2023-06-01
- 格式:DOCX
- 页数:43
- 大小:638.32KB
智能停车场设计说明.docx
《智能停车场设计说明.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《智能停车场设计说明.docx(43页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
智能停车场设计说明
本科生毕业论文(设计)
题目:
智能停车场管理系统
专业代码:
080603
周国磊
学号:
2006201454
单位:
物理科学与信息工程学院
指导教师:
田存伟
2010年5月26日
摘要
本文将介绍基于51单片机的智能停车场管理系统设计,重点是方案论证、系统设计与优化几个方面。
整个智能停车场管理系统,分为四大模块:
ID读卡器控制模块、超声波测距控制模块、GSM短信模块和上位机综合控制模块。
超声波测距控制模块以微控制器51单片机为核心,采集各停车位车辆的信息指导车主停车并通过MAX485将信息传递给上位机;ID读卡器控制模块通过读取ID卡信息实现身份验证、计时收费、语音提示和门控等功能;上位机综合控制模块利用VB编程,实现综合处理ID读卡器模块、超声波测距控制模块传输的信息和建立良好的人机交互界面,并将停车信息写入数据库,提供IE浏览服务;通过CSM模块实现对进入停车小区的车辆提供短信形式的车位通知,特别适用于大型停车场和地下停车场。
关键词:
智能停车场管理系统;超声波测距;ID读卡;GSM;VB编程;51单片机;IE浏览服务
Abstract
Thisarticlewillintroducemicrocontroller-basedsmartparkingmanagement51systemdesign,focusingontheprogramarguesthatseveralaspectsofsystemdesignandoptimization.
Theintelligentparkingmanagementsystem,dividedintofourmodules:
IDcardreadercontrolmodules,ultrasonicrangingcontrolmodule,GSMSMSintegratedcontrolmoduleandPCmodule.Ultrasonicrangingcontrol51single-chipmicrocontrollermoduletothecore,collectedinformationontheparkingofvehiclesparkingguidanceofownersofinformationpassingthroughtheMAX485tothehostcomputer;IDcardreadercontrolmodulebyreadingtheIDcardinformationtoachieveauthentication,timecharges,voicepromptsandgatingfunctions;hostcomputerintegratedcontrolmoduleusingVBprogramming,integratedapproachtoIDcardreadermodule,ultrasonicranginginformationandtransmissioncontrolmoduletoestablishagoodinteractiveinterface,andParkingInformationwritetothedatabase,toprovideIEbrowsingservice;throughtheCSMmoduleintotheparkingdistrictonthevehicleparkingspacestoprovideSMSnotificationform,especiallyforlargeparkinglotsandundergroundparking.
KeyWords:
Smartparkingmanagementsystems;ultrasonicranging;IDreaders;GSM,;VBprogramming;51SCM;IEbrowsingservice
智能停车场管理系统
1.引言
随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高,汽车数量迅速增加,车位日益紧,给人们日常停车带来了诸多麻烦,迫切需要高级停车场和智能的停车管理系统。
然而目前大部分停车场不仅规模小且相对分散,停车管理存在以下弊端:
1、人们不能与时掌握各停车场的信息
2、在进入停车场时更不能与时找到空车位
3、人工收费,收费方式不科学
4、服务质量不高,车辆进出混乱
5、工作效率低下,人工工作量大,人工成本高
该智能停车场管理系统将会克服上述不足,设计更智能化、人性化。
不仅给车主停车和管理停车场带来了方便,更能充分利用车位资源,减少了拥堵,改善了交通秩序。
2.相关背景
随着中国现代化进程的加快,各停车场车流量日渐增多,单单依靠人工管理,其日常保安与管理工作也日渐繁重。
现代企业和政府管理部门为树立良好的形象,对所辖小区进行规的现代化管理,已广泛地采用智能停车场收费系统取代落后的人工收费,对出入车辆的进行高效管制。
2.1停车场管理系统概述
智能停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段,是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。
从用户的角度看,其服务高效、收费透明度高、准确无误;从管理者的角度看,其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度。
采用先进的单片机控制,从高标准、高可靠、高安全的设备,利用了高度自动化的机电和微机设备对停车场进行安全、有效的管理,包括收费、保安、监控、防盗等。
2.2研究意义以与前景
随着科技的进步和人类文明的发展,大型停车场在住宅小区、大厦、机关单位的应用越来越普遍。
而人们对停车场管理的要求也越来越高,智能化程度也越来越高,使用更加方便快捷,也给人类的生活带来了方便和快乐。
不仅提高了现代人类的工作效率,也大大的节约了人力物力,价低了公司的运营成本,并使得整个停车场安全可靠。
因此该智能停车场管理系统将会得到极大的推广。
3.方案论证
3.1设计要求
3.1总体论证
3.1.1设计要求
设计一款具备停车指导、智能收费、IE网络服务、短息通知服务,安全监控智能停车场管理系统。
3.1.2实现方案
为了实现以上功能从大的方面有以下三个方案可供选择:
方案一:
采用高端CPU利用Internet网络进行信息传输和远程监控。
方案二:
采用廉价51单片机对各个车位进行信息采集同时利用电力线载波通信技术或无线网络技术进行信息传输和控制,并将信息提交的主控单片机进行。
方案三:
采用廉价51单片机对各个车位进行信息采集和监控同时利用传统地总线(485、C-BUS总线)进行信息传输,并将信息提交到上位机(微型计算机)进行实时监控。
比较:
方案一该设计智能化程度高、控制相当准确,便于与网络连接;但是施工工程量很大,费用高;方案二避免了布线安装施工的困难,但成本高,网络性能一般;方案三利用RS-485进行通信不仅技术成熟、成本低廉而且通信性能高布线简单,易于实现,同时可以微型计算机相连提供更便捷的服务。
通过以上比较决定采用方案三。
3.2方案分析
3.2.1检测探头的选用
检测探头有两种选择:
一种是红外检测,另一种是超声波检测。
红外检测原理实现简单、成本低廉,但是容易受太外部条件的影响,添加滤光片可以提高其性能,但同时增加了成本;利用超声波原理检测车辆不仅抗干扰性强、检测距离远,而且可以测量距离,防止车主倒车时发生事故,提高智能化程度,故在停车位选用超声波检测,在停车场门口选用红外检测车辆出入。
3.2.2从机微处理器的选用
单片机选用宏晶的STC89C52。
此单片机与AT89C52完全兼容,而且STC89C52功能更强、更稳定,特别的一点是STC系列单片机支持串口在线编程功能,且价格与AT89C52相当,故选用STC89C52为控制核心。
3.2.3从机显示模块选择
(1)选用液晶显示器,功耗低,显示功能强大,但亮度不够,不利于车主观察相关信息。
(2)利用74HC595驱动数码管显示距离,不仅实现简单、节省单片机I/O资源,而且亮度高,适合车观察。
故选用此方案。
3.2.4上位机的选用
上位机选用两种方案:
(1)单片机。
(2)微型计算机。
这两种方法都易于实现,然而微型计算机已经深入到我的的生活,操作使用成为日常通用工具。
用其作为上位机(VB编写管理界面)功能更强大(如语音提示)、人机界面更友好,同时可与Internet连接提供更多服务,故选此方案。
3.2.5上位机软件编程语言选择
VisualBasic是Windows平台上一个强大的开发工具,是真正的面向对象的编程。
无论是初学者还是专业人员都可以方便的使用它进行程序设计。
开发人员只需要少量的代码就可以编制出具有Windows风格的程序,代码维护非常方便。
并且具有高效的串口控件(MSComm),适合本系统的开发。
3.2.6数据库选择
Access是微软公司推出的基于Windows的桌面关系数据库管理系统(RDBMS),是Office系列应用软件之一。
Access适合作单机版的,小型的,单用户的程序,优点是,不用安装,体积小,便于发
SQLServer数据引擎是本企业数据管理解决方案的核心。
此外SQLServer结合了分析、报表、集成和通知功能。
可以构建和部署经济有效的BI解决方案,通过记分卡、Dashboard、Webservices和移动设备将数据应用推向业务的各个领域。
考虑到访问量和访问效率,选择SQLServer。
3.2.7服务器脚本语言C#.NET
C#从C,C++和Java发展而来,它采用了这三种语言最优秀的特点,并加入了它自己的特性。
C#是事件的驱动的,完全面向对象的可视化编程语言,我们可以使用集成开发环境来编写C#程序。
使用IDE,程序员可以方便的建立,运行,测试和调试C#程序,这就将开发一个可用程序的时间减少到不用IDE开发时所用时间的一小部分。
使用IDE迅速建立一个应用程序的过程称为快速反映开发。
而且具有优秀的网络服务功能。
3.3解决方案
通过以上分析就基本上确定了本设计的硬件系统和上位机软件系统。
该智能停车场管理系统的解决方案为:
以STC89C52单片机为控制核的心超声波模块从机组,采集各车位超声波探头检测的信息,通过数码管静态显示距离和蜂鸣器报警指导停车;以STC89C52单片机为控制核心的ID读卡器模块从机,采集ID读卡器刷卡信息和红外探头的车辆信息;移动小区基站对进入停车场小区的移动台进行测;最后各从机通过RS-485接口将信息传输到上位机(微型计算机),上位机综合处理各从机传输的信息,合理作出相应并将控制信息传输到各从机。
当有车辆进入时提示取卡刷卡,刷卡后开门并计时、计费;车辆倒车发生危险时报警提示,车辆开车时刷卡结算费用;携带手机的车辆进入小区后,通过GSM模块发送车位信息。
上位机利用VB编程实现车位状态查看、计费和修改单价、控制开关门、语音提示、更新数据库。
4.系统设计
4.1硬件设计
4.1.1系统模型
图1系统整体模型图
上位机与Internet网络服务器相连,将采集的各停车场信息储存的服务器数据库中便于客户(包括手机联网用户)查询访问。
使相对分散的停车场形成一个统一的整体,便于调度和协调。
停车场部自成独立的系统适用于小型停车场和独立停车场,扩大了适用围,此外本系统具有良好的扩展性,便于和监控系统的对接,使其更具有推广应用价值。
4.1.2停车场部系统构架
ID读卡器控制模块
语音、灯光提示和门控模块
显示、灯光提示和蜂鸣报警模块
IE网络服务功能模块
上位机综合控制模块(VB编程)
超声波距离检测控制模块组
移动台(手机)
GSM短信模块
无线用户进入小区检测模块
图2停车场部系统整体构架图
4.1.3硬件简介
(1)单片机STC89C52
STC89C52单片机是宏晶科技代理美国一家高科技公司的产品,它具有无法解密、超低功耗、高速高可靠、抗静电抗干扰的众多优点。
而且STC89C52向下完全兼容ATMEL公司的AT89C52,其中STC89C52支持串口在线编程的功能给实验者带来了很大的方便。
置8K的FLASH程序存储器更是能够反复擦鞋10000次,使实验者不必担心FLASH存储器的老化。
下面是STC89C52的引脚定义:
图3
(2)RS485电平与TTL电平转换芯片MAX485
RS-485工作于半双工方式,采用一对平衡差分信号线。
RS-485是一种多发器件标准,在通信线路上最多可以使用32对差分驱动器/接收器。
其最大传输距离为1200m,最高传输速率为10Mbit/s。
下面是MAX485的引脚定义:
图4MAX485的引脚定义
①RO:
接收器输出
②RE:
接收器输出使能,引脚为“0”,允许接收器,引脚为为“1”,接收器输出被禁止。
③DE:
驱动器输出使能,引脚为“1”,允许驱动器工作,引脚为“0”,驱动器工作被禁止。
④DI:
驱动器输入
⑤GND:
接地端
⑥A:
接收器非反相输入和驱动器非反相输出端
⑦B:
接收器反相输入和驱动器反相输出端
⑧VCC:
电源端(4.75~5.25)
下面是MAX485接口电路:
图5MAX485接口电路
(3)ID读卡器模块
N-K01系列的125KHz非接触式ID卡专用模块是采用先进的射频接收线路设计与嵌入式微控制器,结合高效解码算法,完成对64bitsRead-OnlyEM4100兼容式ID卡的接收,具有接收灵敏度高,工作电流小,单直流电源供电,低价位高性能等特点,适用于门禁,考勤,收费,巡更等各种射频应用领域。
有效距离10cm以上,在有效距离数据接收时间小于100ms,单直流电源+5V供电,工作电流小于70mA。
接口描述:
图6ID读卡器接口定义
表1ID读卡器管脚定义与功能描述
引脚号
名称
输入或输出I/O
描述
1
保留
2
5V
Input
3
D1
Output
对应Wiegand之DATA1
对应ABA之CLK
4
D0
Output
对应Wiegand之DATA0
对应ABA之DAT
对应TTL232之TX
5
MANCHESTER
Output
曼彻斯特码输出
6
DLS
Output
对应ABA之DLS(卡到位)
7
SLE1
Input
选择输出方式
SLE1,SLE2=00TTL232=01W34=10ABA=11WG26
8
SLE2
Input
9
GND
Input
10
ANT1
Input
联接线圈
11
ANT2
Input
12
LED
Output
LED输出
(4)DYP-ME007超声波测距模块
主要技术参数:
1:
使用电压:
DC5V2:
静态电流:
小于2mA
3:
电平输出:
高5V4:
电平输出:
底0V
5:
感应角度:
不大于15度6:
探测距离:
2cm-500cm
7:
高精度:
可达0.3cm
板上接线方式,VCC、trig(控制端)、echo(接收端)、out(空脚)、GND
①采用IO触发测距,给至少10us的高电平信号;
②模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回;
③有信号返回,通过IO输出一高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;
引脚时序图:
图7DYP-ME007超声波测距模块时序图
(5)数码管驱动芯片74HC595
74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器,三态输出功能。
移位寄存器和存储器是分别的时钟。
数据在SCHcp的上升沿输入,在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。
如果两个时钟连在一起,则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。
移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。
8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器,具有高阻关断状态。
74HC595引脚图:
图8595引脚分布图
引脚说明:
表2595管脚定义与功能描述
符号
引脚
描述
Q0…Q7
15,1,7
并行数据输出
GND
8
地
Q7’
9
串行数据输出
MR
10
主复位(低电平)
SHCP
11
移位寄存器时钟输入
STCP
12
存储寄存器时钟输入
OE
13
输出有效(低电平)
DS
14
串行数据输入
VCC
16
电源
表3595具体功能表
输入
输出
功能
HCP
STCP
OE
MR
DS
Q7’
Qn
×
×
L
↓
×
L
NC
MR为低电平时紧紧影响移位寄存器
×
↑
L
L
×
L
L
空移位寄存器到输出寄存器
×
×
H
L
×
L
Z
清空移位寄存器,并行输出为高阻状态
↑
×
L
H
H
Q6’
NC
逻辑高电平移入移位寄存器状态0,包含所有的移位寄存器状态移入
×
↑
L
H
×
NC
Qn’
移位寄存器的容到达保持寄存器并从并口输出
↑
↑
L
H
×
Q6’
Qn’
移位寄存器容移入,先前的移位寄存器的容到达保持寄存器并输出。
(6)编码解码芯片PT2262/PT2272
PT2262/2272是普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。
PT2262详细说明:
图9PT2262管脚定义
表4PT2262管脚与功能说明
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,“0”,“1”,“f”(悬空)
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端,有一个为“1”即有编码发出
Vcc
18
电源正端(+)
Vss
9
电源负端(-)
TE
14
编码启动端,用于多数据的编码发射,低电平有效;
OSC1
16
振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率;
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端;
Dout
17
编码输出端(正常时为低电平)
与此同时,PT2272解码芯片有不同的后缀,表示不同的功能,有L4/M4/L6/M6之分,其中L表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态,直到下次遥控数据发生变化时改变。
M表示非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应,可以用于类似点动的控制。
后缀的6和4表示有几路并行的控制通道,当采用4路并行数据时(PT2272-M4),对应的地址编码应该是8位,如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6),对应的地址编码应该是6位。
(7)无线收发模块
SP数据发射模块的工作频率为315M,采用声表谐振器SAW稳频,频率稳定度极高。
工作电压围3~12V,当电压5V时发射距离约100~200米。
电路原理图:
图10无线收发电路原理图
(8)GMS短信模块
TC35i新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块;TC35i由供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。
作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端的语音和数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。
TC35i模块有40个引脚,通过一个ZIF(ZeroInsertionForce,零阻力插座)连接器引出。
这40个引脚可以划分为5类,即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。
其中18脚RXD、19脚TXD为TTL的串口通讯脚,需要和单片机或者PC通讯。
4.1.4电路原理图设计
电路设计思路:
本电路部分可进行模块化设计,可分为超声波测距控制模块(包括超声波测距模块、主控模块、通信接口模块、显示模块、声光报警模块)、ID读卡器控制模块(ID读卡器模块、主控模块、门控模块、遥控模块、通信接口模块、声光提示模块)、GSM短信模块。
各个模块有独自的功能,既相互独立又是紧密联系的一个整体。
软件的选用:
ProtelDXP2004中文版是目前较先进的电路设计软件,与Protel99SE相比具有功能更完善、更易于操作、具有更新的功能等等,本设计的电路原理图使用ProtelDXP2004中文版进行设计。
显示模块
主控模块
原理图如下:
通信接口
图11超声波控制模块
图12电源和电机模块
图13遥控模块
主控模块
通信接口
声光指示
图14ID读卡控制模块(部分)
4.2软件设计
软件设计思路:
软件程序也进行模块化设计,可分为上位机VB程序模块、超声波控制从机组程序模块、ID读卡器程序模块、IE服务程序模块、GSM短信服务程序模块
各模块详细介绍:
4.2.1超声波控制从机组程序模块
该程序模块主要完成:
超声波产生、回波检测、时间间隔测量、距离计算、数据处理判断、声光指示、信息传输等功能。
程序流程图如下:
数码管显示距离
将信息传输到上位机
是
是否小于10cm
是否小于5cm
报警且标志置为2
停车标志置为0
计算出距离
超声波产生
程序初始化
开T0中断计时
是否检测到回波
读取时间间隔
停车标志置为1
否
结束
图15超声波控制从机程序流程图
4.2.2ID读卡器程序模块
该模块主要完成:
ID磁卡识别、车辆进出检测、开关门、声光指示、信息传输等功能。
程序流程图如下:
关门命令
开门命令
否
否
是
是
提示取卡
开始
程序初始化
是否有刷卡
是否检测到车辆
是否接收到上位机命令
将信息传输到上机班位机不可失
判断命令
语音提示
开门
关门
返回完成信息处
图16ID读卡器模块程序流程图
4.2.3上位机VB程序模块
图17通信部分流程图
5.结论
本设计利用微型计算机作上位机提供友好的人机界面、语音服务、网络服务,对停车场的管理和监控更加人性化、智能化、合理化,真正实现了对停车场的综合控制管理。
而且本系统利用性能可靠、价格廉价的51单片机作从机微处理器降低了系统成本,便于普通小区普与应用。
系统参数:
工作电压:
220V,50Hz
RS485通信有效距离1200m
无线遥控距离:
100m
无线发射频率:
315MHz
磁卡有效距离:
10cm
参考文献
[1]王兴昆.家庭智能控制器技术与应用.工程设计CAD与智能建筑,2002:
46~55.
[2]市计算机学会单片机分会.全国单片机与嵌入式系统学术年会论文集.:
航空航天大学,2003:
56.
[3]迎新,杜晓平,樊桂花.单片
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 智能停车场 设计 说明