0517多少华智能倒车测距系统的设计.docx
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0517多少华智能倒车测距系统的设计
哈尔滨剑桥学院
毕业设计
论文题目:
基于单片机的智能停车场引导系统
学生:
多少华
指导教师:
潘启明
专业:
电信及移动通信
班级:
09移动通信
2013年5月
哈尔滨剑桥学院
毕业设计任务书
题目名称:
基于单片机的智能停车场引导系统
立题意义:
智能停车场引导系统选用目前运用较多且价格较便宜的无线射频通信模块来实现各个设备间的无线数据传输,验证车主身份、存储和发送停车所需的必要信息、接收停车场诱导信息、接收停车场引导信息,提高大型停车场的管理效率。
技术条件与要求:
系统主控核心是STC51系列单片机,外加无线射频通信模块PT2262/PT2272模块、LCD液晶显示屏、矩阵键盘以及蜂鸣器,智能停车场的主控中心和数据库都使用PC机,实现智能引导系统。
任务内容(包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求)
(1)任务内容:
熟悉STC51系列单片机原理、无线射频通信模块PT2262/PT2272模块的原理,分析智能停车场引导系统所应具备的基本功能,进行智能停车场引导系统总体设计,实现一种以无线射频通信模块PT2262/PT2272模块为接口部件,应用单片机技术进行信息采集、传输和处理,实现验证车主身份、存储和发送停车所需的必要信息、接收停车场诱导信息、接收停车场引导信息等功能。
(2)时间安排
2012年11月26日~~2013年4月7日选题、撰写阶段
2013年4月8日~~5月12日中期检查阶段
5月13日~~5月24日整理、答辩阶段
5月25日毕业论文(设计)答辩
(3)完成工作量与水平具体要求
在毕业设计环节中,要保证按照系里安排,毕业设计质量要符合学院毕业设计要求规范的要求,工作量要达到以下标准:
参考文献篇数:
20篇以上(其中外文文献3篇以上);说明书字数:
10000字以上。
专业负责人意见
签名:
年月日
智能停车场引导系统设计
摘要
经济的飞速发展,带动了人们生活水平的普遍提高,尤其从近几年我们国家在经济、科研等领域所取得的成就可以看出,在建设中国特色社会主义的道路上,我们国家的大众人民真正的过上了越来越好的富裕生活,最具说服力的无外乎私家车的不断普及了。
但是,由于我国人口众多的基本国情,私家车的普及虽然在一定程度上方便了个人,可同时也给国家和社会带来了新的不容忽视的问题,交通堵塞、交通事故以及停车问题正在日渐严重的影响着人们的工作和生活。
本课题主要针对私家车不断增多对停车场规模及管理等要求的不断提高所做的改进设计。
面对私家车的不断增加,传统的停车场人工管理方式逐渐显露出各种弊端,不仅管理困难、停车耗费时间长、停车场利用效率不高,而且停车厂规模也急需进一步加大。
本课题针对智能停车场引导系统做的改进设计,受基于RFID的智能停车场管理系统的启发,以计算机为控制平台,以单片机为各个外围子模块的控制核心,通过在车辆上安装客户终端,以无线射频通信方式实现客户终端和各模块的数据交互、不停车登记、自动结账等操作,客户终端的引入主要是提高停车场的人性化管理,同时也为智能化汽车的实现提供一种设计理念,并在总结部分提出了进一步研究的主要内容和展望。
关键词:
智能停车场;引导系统;无线射频通信;客户终端
Designofintelligentparkingguidancesystem
Abstract
Therapiddevelopmentofeconomy,thepeoplelivingstandardrisegenerally,especiallyinrecentyears,ourcountryintheeconomic,scientificresearchachievementscanbeseen,intheconstructionofsocialismwithChinesecharacteristicsontheroad,ourcountrythemassesofthepeopletrulylivearichlifeisgettingbetterandbetter,themostconvincingoutsidenottinghaveprivatecarspopularity.However,duetothebasicnationalconditionsofChina'slargepopulation,thepopularityofprivatecarshastosomeextentconvenientperson,mayalsobringproblemscannotbeignoredthenewtothecountryandsociety,trafficcongestion,trafficaccidentsandtheparkingproblemisbecomingaseriousimpactonpeople'sworkandlife.
Thistopicmainlyaimsattheprivatecarsincreasingimprovementdesignontheparkingrequirementsscaleandmanagementcontinuetoimprove.Thefaceofprivatecarsincreasing,thetraditionalmanualmanagementofparkinggraduallyrevealedshortcomings,notonlydifficulttomanage,parkingistimeconsuming,parkingutilizationefficiencyisnothigh,butalsoneedtofurtherincreasetheparkingscale.
Thetopicfortheimproveddesignoftheintelligentparkingguidancesystem,inspiredbytheparkingmanagementsystembasedonRFIDintelligent,computercontrol,single-chipmicrocomputertocontrolthecoreofeachperipheralmodule,throughtheinstallationofclientterminalinvehicle,thewirelessradiofrequencycommunicationmodetorealizethedatainteraction,theclientterminalandthenoparkingregistrationmodule,automaticclosingoperation,theintroductionofcustomerterminalismainlytoimprovethehumanizedmanagementofparking,butalsoprovidesadesignconceptfortherealizationofintelligentvehicle,andinthispartofthemaincontentandtheprospectsforfurtherresearch.
Keyword:
Intelligentparkingguidancesystem,wirelesscommunication;theclientterminal
AbstractⅡ
1绪论1
1.1引言1
1.2智能停车场的现状势1
2系统总体方案的设计2
2.1车场车位引导系统2
2.1.1车场车位引导系统概述2
2.1.2工作原理2
2.1.3系统结构4
2.1.4主要设备介绍5
2.1.5数据集中器6
2.1.6密码输入器7
2.1.7防盗报警7
2.1.8闭路监控、图像对比子系统7
2.1.9路障机7
2.2现代停车场的特点8
2.3系统的基本功能及特点8
2.4设计目标及原则9
2.4.1目标9
2.4.2原则9
2.5管理体制9
2.6收费体制及标准10
3系统硬件的选择11
3.1硬件组成11
3.2无线射频通信模块的选择11
3.3空余车位检测传感器模块的选择11
3.3.1基于红外检测的空车位检测模块11
3.3.2基于压力检测的空余车位检测模块12
3.3.3基于超声波测距的空余车位检测模块12
3.4地感线圈、配套电感检测装置及其他主要硬件选择13
4软件系统14
4.1无线收发模块硬件电路设计14
4.2客户终端硬件电路设计15
4.3无线射频登记结账子模块硬件电路设计16
4.4空余车位检测模块硬件电路设计17
4.5停车场引导电子屏子模块硬件电路设计17
5可选系统部件19
5.1自定义无线射频通信协议19
5.2客户终端软件部分设计20
5.3管理终端软件部分设计23
5.3.1数据库设计23
5.3.2数据库管理软件设计24
5.4无线射频登记结账子模块软件部分设计25
6软件系统28
6.1图像识别系统简述28
6.2图像识别系统主要功能28
6.3图像识别系统构成28
6.4图像识别系统的工作环境28
6.5图像抓拍系统28
6.6图像对比系统组成29
结论30
致谢31
参考文献32
附录1系统电路图33
附录2C语言程序33
智能停车场引导系统设计
1绪论
1.1引言
改革不断的深入,经济蓬勃发展,物质日益丰富,机动车辆的数量也是飞速上升。
据国家“十五”汽车工业发展计划,2005年,我国汽车保有量将达到2465---2545万辆。
而据部门的不完全统计,全国城市每4.84辆机动车才有一个合法的停车位,有的城市每31辆车才有一个停车位。
机动车保有辆迅速增长与城市停车场建设滞后的矛盾十分突出,而传统的人工停车场,已经越来越不适应日夜激增的车辆管理问题。
因此大型智能停车场随之而生并且发展势头迅猛,所作为现代大型智能停车场的灵魂——停车场智能管理系统也是日新月异,尤其是近几年随着电子产品及系统软件越来越快的更新周期。
1.2智能停车场的现状
随着科技的进步,电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种收费领域渗透,当今的停车场收费系统已经向智能型的方向转变。
先进可靠的停车场收费系统在停车场管理系统中的作用越来越大。
非接触式IC卡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;从投资者角度看,彻底杜绝失误及任何形式的作弊,防止停车费用流失,使投资者的回报有了可靠的保证。
系统以非接触式IC卡为信息载体,通过IC卡记录车辆进出信息,利用计算机管理手段确定停车计费金额,结合工业自动化控制技术控制机电一体化外围设备,从而控制进出停车场的各种车辆。
系统从一九九六年开发成功后已经有近千个工程实例,可以说每个工程的功能特点都不相同,因为每个用户的管理方式、对系统的要求均不一样,但是系统的本质都一样。
通过四年的改进完善,结合不同用户在实际使用中所遇到的各种情况,目前的停车场管理系统已经形成一套完整完善的产品,系统进入商品化阶段。
同国内外同样系统相比,本系统具有以下优势:
(1)市场占有率高:
将近90%;
(2)量体裁衣:
具有独立知识产权,掌握关键产品的底层技术,能够满足用户的各种需求,从硬件及软件上均可以按照用户的需求来开发生产安装;
(3)符合国情:
中国大陆的车辆类别的分类、收费方式、各种特许车辆的处理等等,与其他国家和地区不同,国外的同类产品均是由大陆地区的代理商或安装公司负责,他们只能进行设备不同型号的搭配组合,不具备软硬件的底层开发设计,更重要的是国外产品并非是按照中国大陆的国情来开发设计,其系统的管理模式与使用模式无法满足国人的需要;
(4)功能完善:
近千个不同应用场合的工程范例,已经使得系统能够满足各种用户的使用需求;
(5)型号齐全、配套完善:
从控制主机、快速道闸、数字车辆检测器、车位引导、视频捕获图像对比、交通车流控制等等,产品种类繁多,可根据需求,进行灵活组合。
2系统总体方案的整体设计
2.1车场车位引导系统
2.1.1车场车位引导系统概述
停车场管理系统中有一块国际先进的车位引导系统,利用超声波感应器对车场内的车位进行24小时监控,可以时时给管理者及业主提供图形、语音提示,同时,主控电脑和每一个入口电脑可以随时将车场中的车位情况直观的反映在显示器上面,如果车位已满,每个入口读卡机则不会受理入场,并在电子显示屏上显示中文“车位已满”等字样[1]。
停车场车位管理系统的主要功能是远距离监测停车场各个车位占用情况,并将有关信息反馈到控制中心,对车位的空闲状况作出相应的指示。
通过相关配置,实现车位检索和车位使用引导;车位监控、时间设定、报表输出;设置密码,防盗报警等主要功能,用户可选择其中的一项或多项配置。
停车场车位显示屏模拟实际布局状态,放置于相应区域位置,用LED显示车位状态。
当车位空置时,对应车位无显示;当有车辆停泊时,对应车位LED发光,对行驶车位进行相应的引导。
用户进入后,观察车位显示屏,根据分区指示的路标,寻找指定的空置车位,并指导车辆驶往该处停泊。
本系统是一项集传感技术,自动控制,数据处理,数据传输,局部网络连接等多种技术于一体的产品,各部件具有安装简便易行,使用两线制半双工串行通讯方式,连线少,管理容量大(目前可同时管理多达512个车位的大型停车场),设定密码可防止车辆被盗,具有声光显示,用户操作简便直观等特点,是为物业管理提供的另一种停车场管理模式。
该系统具备以下功能:
(1)物体识别——监测
(2)信息收集——通讯
(3)状态显示——输出
同时该系统满足以下要求:
(1)正确识别各种形状、大小的汽车
(2)可靠地工作在具有各种光照强度、电磁干扰、废气、烟尘侵蚀的停车场。
工程采用常规安装方法,无需特别的工具,由普通的工程人员即可完成安装
2.1.2工作原理
给每一探测器定义地址码,通过总线制将信号传输给信号集中器,信号集中器处理后,将处理信号传输给控制器,控制器进行系统数量统计和运算处理,并把信息处理结果传输给监控工作站和各显示牌,动态更改显示牌已停车或空余车位情况,同时,动态控制各显示牌的红色禁入或绿色通行信号。
车辆入场驶至区域入口处,察看区域显示牌,空余车位一目了然,引导司机按指示路标寻找指定的车位口。
(如图所2-1示)
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B0
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
D9
D0
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8
E9
E0
(黑体字号表示已占用车位,普通字号表示可用车位)
图2-1系统整体结构框图
2.1.3系统功能
通过对车辆出入库整个过程的详细分析,以及智能停车场的各个管理环节功能的配合关系的综合考虑,这个智能化停车场应该具备以下基本功能:
(1)停车场数据库管理:
整个停车场配备有一个数据库管理系统,数据库可以安装在一台服务器上,另外设置多个管理终端,用以监控和管理数据库、进行新用户信息注册、老用户续费、自动登记停车、驶离时自动结账扣费以及打印各种报表日志等功能[1]。
(2)停车场的整体控制:
可以使用一台计算机作为整个停车场的主控中心,用以监视、协调和控制各个子模块的运行状态和功能。
(3)出入口控制终端:
可以通过终端设备与客户终端设备之间的无线射频通信,获取车辆车牌、车型以及用户身份等信息,并上传主控机,主控机将信息与数据库中的注册数据作比对,验证通过,进行停车登记,并分配合适车位,将车位信息下传出入口登记结账子模块和各个停车引导子模块,出入口登记结账子模块将车位信息发送给客户终端。
(4)视频监控子模块:
在适当地方安装摄像头,可以配合出入口控制子模块进行车牌验证,另外,主要负责停车场内各个停车位车辆状况以及出入人员进行监控,为车辆刮伤、被砸或失窃等突发事件提供解决方案。
(5)停车引导子模块:
在距离停车场较近的各个交叉路口设置电子显示屏,可以通过接收主控机发出的射频信息动态指示停车场位置以及使用情况,另外还可以与客户终端直接进行无线射频通信,在客户端显示屏上显示停车场位置以及使用情况;在停车场内部的各个交叉路口也同样设置电子显示屏,动态显示已分配的车位的位置,方便车主寻找车位,同样也可以与客户终端直接进行无线射频通信,在客户端显示屏上显示分配给车主的车位所在[9]。
(6)空余车位检测子模块:
主要负责空余车位的检测。
当车辆驶入或离开车位时,该模块都会向主控中心发送相应的信息。
(7)客户终端子模块:
停车场在对车主信息进行注册之后,车主需安装一台客户终端,用以实现无线射频远程不停车登记,客户终端还兼有验证车主身份、接受停车引导子模块的信息并显示等功能。
2.1.4总体工作流程
图2-2车位引导系统构成示意图
各个模块的硬件配置说明如下:
(1)停车场数据库主机:
最好选用一台性能稳定的服务器,要求硬盘足够大,通过安装数据库管理软件,主要实现客户注册信息的存储,主要包括车牌号码、车辆大小、颜色、车主姓名、车主身份证号码、账户余额等信息。
(2)停车场主控管理主机:
最好选用一台信息处理能力强、速度快、性能稳定的电脑或服务器,主要实现对整个系统的综合管理控制。
(3)停车场视频监控管理终端:
选用一台硬盘空间足够大的电脑或服务器,主要负责对摄像头录像信息的存储,可借助其他软件实现视频文件的分类存储,方便以后快速检索。
(4)停车场注册、续费管理终端:
普通PC机即可,通过相应的数据库管理软件,可以访问和修改停车场数据库主机里存储的信息,方便工作人员为客户开户注册和账户续费。
(5)停车场出入口监控管理终端:
普通PC机即可,主要对车辆进入时的自动登记和离开时的自动结账扣费操作进行实时人工监测,遇到突发事件方便手动人工处理。
对未配备客户终端的车辆进行人工登记。
(6)无线射频登记结账子模块:
由单片机作为主控核心,外接无线射频通信模块、报警装置、LED指示灯等构成。
主要与客户终端无线射频通信,获取车辆相关信息,然后发送给停车场出入口监控管理终端,然后接收反馈信息,控制道闸的升降。
(7)外围引导电子屏子模块:
由单片机作为主控核心,外接无线射频通信模块、电子显示屏、LED指示灯等构成。
主要负责停车场位置指示,显示车位使用情况。
还可以与客户终端通信,将停车场使用情况发送客户终端显示。
(8)内部引导电子屏子模块:
由单片机作为主控核心,外接无线射频通信模块、电子显示屏、LED指示灯等构成。
主要负责已分配的停车位的位置指示,还可以与客户终端通信,发送系统分配给该车辆的车位所在位置的引导信息。
(9)空余车位检测子模块:
由单片机作为主控核心,外接无线射频通信模块、超声波测距模块、LED指示灯等构成。
通过超声波测距获得有无车辆信息,该信息发生改变时向主控中心发送相应信息,并改变LED灯的指示信息。
(10)客户终端:
由单片机作为主控核心,外接无线射频通信模块、LCD显示屏、矩阵键盘、LED指示灯、蜂鸣器等构成,主要负责停车自动登记和获取停车场和停车引导相应信息并显示。
注:
如果条件有限,停车场的停车场数据库主机、停车场主控管理主机和停车场监控管理终端可以选用一台性能足够强大的计算机,本设计将其三者分开,主要是出于安全角度考虑,功能的分散化可以增加系统的稳定性,系统崩溃的可能性大大减小,另外一旦某个环节发生故障,也不会造成类似整个系统崩溃的巨大损失。
2.1.5数据集中器
数据集中器主要完成数据的采集存储和通讯,由单片微控制器完成,并将通讯为16路485串行口按主控电脑命令进行分时服务,形成一个网络结构。
技术指标如下:
(1)外壳:
采用20号镓的冷轧钢制成,其尺寸为
350mm(长)×300mm(宽)×120mm(高)
(2)温度:
工作环境温度:
0℃~+40℃
储存环境温度:
-20℃~+58℃
(3)电源:
输入电源:
220V50Hz
输入电流:
200Ma
2.1.6密码输入器
密码输入器有独立的处理功能,带时间显示,当车辆停泊时可设定一个6位数密码,当开走车时必须核对密码,否则报警,并可向中控室输出报警标志,电脑在监控状态时可获知该信号,报警信号直到密码核对正确或者通过电脑清除为止,如果停入该车位时不输入密码,密码输入器只监控停泊状态,无防盗报警功能,以方便短时间停车的用户。
停车场管理系统中有一块国际先进的车位引导系统,利用超声波感应器对车场内的车位进行24小时监控,可以时时给管理者及业主提供图形、语音提示,同时,主控电脑和每一个入口电脑可以随时将车场中的车位情况直观的反映在显示器上面,如果车位已满,每个入口读卡机则不会受理入场,并在电子显示屏上显示中文“车位已满”等字样。
2.1.7防盗报警
对于固定车主的泊车位,加设一套高码位遥控器与检测器并行工作,检测器同时具有守车功效,车主泊车上码、取车解码,防盗电子栓如同一条无形的铁链将车栓住。
若无解码取车,则报警系统即时开动工作,有效的防止了车辆被盗。
整个防盗操作过程简单、快捷。
2.1.8闭路监控、图像对比子系统
该系统主要配置于进出道口,主要设备有摄像机、闪光灯、抓拍控制系统、图像处理机。
车辆进场读卡,控制系统工作时摄下带有车牌号码的图像,经计算机处理,提取号码于车主所持卡的信息一并存入系统数据库内,出场读卡时,摄像系统再次拍摄出场车辆号码并于进场信息核对,是同一车辆则放行,否则不予出场。
该系统亦可配置人工监视器,监视车辆通行。
2.1.9路障机
路障机主要是用于一些关键场所如:
公路、桥梁、关口等,停车场配置路障机和道闸同步使用,可有效防止冲闸。
立方路障机有气动、电动、液压启动多种形式,起降平稳、迅速、承载力强(可承载100吨),能有效防止盗车、不交费冲岗等现象。
适用于重要的停车场管理道口。
(1)具有双向自锁功能;电动挡车器在开、关到位时
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