基于51單片機(jī)的停車位管理系統(tǒng)

　　呂 芳 ¹ , 孫媛媛 ²

　　(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051;2. 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

　　摘要：由于近年來汽車數(shù)量的增加，為了使司機(jī)能夠方便快捷地找到停車場(chǎng)的停車位，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬停車場(chǎng)停車位管理和終端顯示系統(tǒng)。以STC89C52單片機(jī)為核心，采用紅外輻射開關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)控停車車輛。結(jié)合RFID射頻識(shí)別技術(shù)，構(gòu)建智能停車場(chǎng)管理平臺(tái)，同時(shí)通過藍(lán)牙完成停車位信息的無線傳輸。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了即時(shí)計(jì)算可停放車輛數(shù)量并顯示有效停車位的功能。運(yùn)行和測(cè)試后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，功耗低，非常實(shí)用。

　　關(guān)鍵詞：STC89C52；紅外檢測(cè)；RFID；停車位管理系統(tǒng)

　　0 引言

　　隨著近年來中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)汽車保有量急劇增加，“停車?yán)щy”成為大多數(shù)城市面臨的問題 ^[1] 。目前，中國大部分停車場(chǎng)都是自行停車位。為了降低停車場(chǎng)管理人員的工作難度，提高管理效率，采用成熟，完善，智能的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)已成為停車場(chǎng)建設(shè)不可或缺的一部分。該系統(tǒng)的主控芯片采用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信息集成。通過紅外輻射開關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)控停放的車輛，利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)構(gòu)建智能停車場(chǎng)管理平臺(tái)，同時(shí)，基于硬件平臺(tái)開發(fā)功能軟件，對(duì)RFID卡進(jìn)行充值和扣除，并通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)停車位信息的無線傳輸 ^[2] 。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅可以實(shí)時(shí)計(jì)算可以停放的車輛數(shù)量，還可以顯示有效的停車位。該設(shè)計(jì)成本低，操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，解決了傳統(tǒng)停車場(chǎng)人工管理模式運(yùn)行效率低的問題。同時(shí)，它消除了傳統(tǒng)收費(fèi)管理的混亂，人工泄漏和錯(cuò)誤支付的情況，實(shí)現(xiàn)了停車場(chǎng)的統(tǒng)一收費(fèi)和移動(dòng)支付的結(jié)算。該系統(tǒng)可以有效地解決由于車輛進(jìn)不去停車場(chǎng)而導(dǎo)致的車輛交通秩序混亂的問題以及由于停車場(chǎng)車位順序混亂導(dǎo)致車主找不到車的問題，提高車輛管理的自動(dòng)化水平。

　　1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，整個(gè)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括兩部分：發(fā)送端和接收端。發(fā)送端實(shí)現(xiàn)的是車位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；接收端包括RFID刷卡模塊，車位剩余顯示模塊、智能門禁系統(tǒng)。發(fā)送端和接收端模塊之間的數(shù)據(jù)信息傳輸是利用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)的。

　　在實(shí)際停車系統(tǒng)的停車場(chǎng)中，需進(jìn)行劃分車庫區(qū)域，對(duì)每個(gè)停車位進(jìn)行編號(hào)，并將其標(biāo)記在地面上。同時(shí)給車主配備一張RFID卡，該卡錄入車輛進(jìn)入停車場(chǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)關(guān)于車的小型數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)按照實(shí)際停車場(chǎng)車位管理系統(tǒng)，模擬4個(gè)停車位。RFID讀卡器安裝在停車場(chǎng)的入口處，當(dāng)車輛駛?cè)胪＼噲?chǎng)時(shí)，刷卡錄入車的信息，系統(tǒng)自動(dòng)分配空車位，并在液晶屏上顯示出來。車主根據(jù)分配的車位駛?cè)胂鄳?yīng)的位置。當(dāng)車主回停車場(chǎng)取車時(shí)，車主刷卡查詢車停放的車位，根據(jù)液晶屏上顯示的位置直接去取車。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　2.1 主控模塊

　　主控制器是整個(gè)智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的核心，需要高穩(wěn)定性和可靠性，快速的運(yùn)算速度，以及高精度，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)多功能多任務(wù)操作。為此，本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為主控器CPU。同時(shí)它體積小、成本低、功能強(qiáng)大易于開發(fā)。主控制器的最小系統(tǒng)由電源、濾波、晶振和復(fù)位電路組成。如圖2所示。

　　2.2 數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置

　　如圖3，當(dāng)車輛出入檢測(cè)按鍵被觸發(fā)后，系統(tǒng)進(jìn)入狀態(tài)指示燈響應(yīng)，點(diǎn)亮或者關(guān)閉相應(yīng)的狀態(tài)指示燈。然后調(diào)用藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，并將車位信息發(fā)送給信息顯示模塊進(jìn)行顯示。

　　2.3 數(shù)據(jù)接收裝置

　　LCD顯示屏幕轉(zhuǎn)換在開機(jī)或復(fù)位后自動(dòng)開啟。采集藍(lán)牙信息，并在LCD復(fù)位或者開機(jī)之后設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行初始化操作，運(yùn)行程序。數(shù)據(jù)處理子程序完成對(duì)停車位信息的采集處理。并通過邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)LC的控制，并將車位信息、時(shí)間、停車價(jià)格顯示在液晶屏幕上。

　　RFID是自動(dòng)識(shí)別技術(shù) AEI 在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展，其基本原理是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別的目的，并交換數(shù)據(jù)。主系統(tǒng)依邏輯運(yùn)算判斷卡的合法性，針對(duì)不同設(shè)置做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制致動(dòng)器的動(dòng)作 ^[3-5] 。

　　從圖5中可以看出，LCD1602接口較為簡(jiǎn)單，僅需要 3 根控制線以及8位數(shù)據(jù)總線即可。采用藍(lán)牙的無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，傳輸速度可達(dá)1MBps。通信IC采用的是TI公司出品的CC2550。另外CC2540內(nèi)嵌了藍(lán)牙通信協(xié)議，對(duì)于單片機(jī)來說，其引出了TCD和RXD兩個(gè)端口來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng) ^[6] 。

　　3 軟件設(shè)計(jì)與測(cè)試

　　3.1 軟件設(shè)計(jì)功能

　　3.1.1 車輛入口裝置主程序：

　　首先對(duì)串口設(shè)置進(jìn)行初始化，然后對(duì)系統(tǒng)變量進(jìn)行初始化，系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)檢測(cè)，當(dāng)車輛出入檢測(cè)按鍵被觸發(fā)后，系統(tǒng)進(jìn)入狀態(tài)指示燈響應(yīng)函數(shù)，點(diǎn)亮或者關(guān)閉相應(yīng)的狀態(tài)指示燈。然后調(diào)用藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，藍(lán)牙模塊自動(dòng)進(jìn)行匹配。配對(duì)成功前，LCD顯示內(nèi)容：“CONNECT??”，配對(duì)成功之后，將已經(jīng)停靠的車輛總數(shù)以及空余車位信息發(fā)送給信息顯示模塊進(jìn)行顯示。系統(tǒng)電源打開，車輛?？恐甘緹羧珳纾ㄏ喈?dāng)于沒有車輛?？浚?，觸發(fā)任意一個(gè)車位的出入檢測(cè)裝置一次，模仿有車進(jìn)入，單片機(jī)得到指令向藍(lán)牙模塊輸出指令，發(fā)送車位信息內(nèi)容。對(duì)應(yīng)的指示燈亮，表示對(duì)應(yīng)車位已被車輛占用。如圖6所示。

　　3.1.2 車輛出口主程序

　　車離開的步驟，是再次出發(fā)車位的出入檢測(cè)裝置一次，車離開停車位，指示燈滅，表示車輛離開停車位，發(fā)送模塊進(jìn)行循環(huán)采集車位信息并發(fā)送，接收模塊進(jìn)行循環(huán)接收車位信息并通過LCD顯示。首先LCD顯示屏幕轉(zhuǎn)換在開機(jī)或復(fù)位后自動(dòng)開啟。然后采集藍(lán)牙信息，并在LCD復(fù)位或者開機(jī)之后設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行初始化操作，運(yùn)行程序。最后驅(qū)動(dòng)LCD顯示停車位等信息。數(shù)據(jù)處理子程序完成對(duì)停車位信息的采集處理。并通過邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)LC的控制，并將車位信息顯示在液晶屏幕上。如圖7所示。

　　3.2 測(cè)試

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是為了提升智能停車場(chǎng)的響應(yīng)速度、以及提高服務(wù)質(zhì)量，通過對(duì)智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)各個(gè)模塊硬件的搭建、軟件的編寫以及軟硬件的測(cè)試聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的整個(gè)功能，如圖8。

　　根據(jù)最終的測(cè)試和運(yùn)行，設(shè)計(jì)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)可以完成 RFID 卡的辨別，并識(shí)別卡中ID信息值以進(jìn)行身份匹配，實(shí)現(xiàn)多種靈活的計(jì)費(fèi)模式及充值模式，如圖9和圖10所示。同時(shí)，系統(tǒng)可以進(jìn)行車位的檢測(cè)，提高停車場(chǎng)的使用率，方便停車場(chǎng)工作人員管理，同時(shí)可以對(duì)車主取車時(shí)提供車位信息，如圖10所示。RFID 卡可讀取響應(yīng)距離大約在30cm左右，響應(yīng)時(shí)間小于1s，讀取率可達(dá)到 99%，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的初衷，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，取得了很好的應(yīng)用效果。

　　4 結(jié)論

　　本文研究的基于 RFID 技術(shù)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，采用單片機(jī)技術(shù)、RFID 技術(shù)和藍(lán)牙傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛進(jìn)出的科學(xué)有效管理。本系統(tǒng)經(jīng)過不斷調(diào)試達(dá)到靈敏可靠、性能好、操作簡(jiǎn)易的要求，并且具有標(biāo)準(zhǔn)接口，經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善，能獨(dú)立運(yùn)行，也可平滑升級(jí)與其它智能化系統(tǒng)集成，后續(xù)可以擴(kuò)展停車位監(jiān)控、自動(dòng)泊車引導(dǎo)、車位共享等功能，具有良好的可擴(kuò)展性和兼容性。該方案節(jié)約人力，降低管理成本，有效的節(jié)約了停車場(chǎng)的資源，造價(jià)成本相對(duì)低廉，可以廣泛的應(yīng)用于各類商場(chǎng)、住宅小區(qū)、學(xué)校等停車場(chǎng)，極大地方便了管理和收費(fèi)，提高了停車場(chǎng)管理的自動(dòng)化水平，具有現(xiàn)實(shí)可行的意義。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者簡(jiǎn)介

　　第一作者姓名 呂芳（1964-），性別 女，學(xué)歷 碩士，職稱 教授，主要研究方向：GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GIS的MIS系統(tǒng)研究、數(shù)字圖像處理技術(shù)研究。

　　第二作者姓名 孫媛媛 （1991-），性別 女，學(xué)歷 碩士，職稱 ，主要研究方向：數(shù)字圖像處理技術(shù)研究、Linux嵌入式系統(tǒng)編程研究。

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第7期第50頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處