基于51單片機的停車(chē)位管理系統

　　呂 芳 ¹ , 孫媛媛 ²

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

　　摘要：由于近年來(lái)汽車(chē)數量的增加，為了使司機能夠方便快捷地找到停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)位，本文設計了一個(gè)模擬停車(chē)場(chǎng)停車(chē)位管理和終端顯示系統。以STC89C52單片機為核心，采用紅外輻射開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)監控停車(chē)車(chē)輛。結合RFID射頻識別技術(shù)，構建智能停車(chē)場(chǎng)管理平臺，同時(shí)通過(guò)藍牙完成停車(chē)位信息的無(wú)線(xiàn)傳輸。本系統實(shí)現了即時(shí)計算可停放車(chē)輛數量并顯示有效停車(chē)位的功能。運行和測試后，系統運行穩定，功耗低，非常實(shí)用。

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

　　0 引言

　　隨著(zhù)近年來(lái)中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內汽車(chē)保有量急劇增加，“停車(chē)困難”成為大多數城市面臨的問(wèn)題 ^[1] 。目前，中國大部分停車(chē)場(chǎng)都是自行停車(chē)位。為了降低停車(chē)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(chē)場(chǎng)管理系統已成為停車(chē)場(chǎng)建設不可或缺的一部分。該系統的主控芯片采用STC89C52單片機實(shí)現信息集成。通過(guò)紅外輻射開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)監控停放的車(chē)輛，利用RFID射頻識別技術(shù)構建智能停車(chē)場(chǎng)管理平臺，同時(shí)，基于硬件平臺開(kāi)發(fā)功能軟件，對RFID卡進(jìn)行充值和扣除，并通過(guò)藍牙實(shí)現停車(chē)位信息的無(wú)線(xiàn)傳輸 ^[2] 。該系統設計不僅可以實(shí)時(shí)計算可以停放的車(chē)輛數量，還可以顯示有效的停車(chē)位。該設計成本低，操作簡(jiǎn)單，性能穩定，解決了傳統停車(chē)場(chǎng)人工管理模式運行效率低的問(wèn)題。同時(shí)，它消除了傳統收費管理的混亂，人工泄漏和錯誤支付的情況，實(shí)現了停車(chē)場(chǎng)的統一收費和移動(dòng)支付的結算。該系統可以有效地解決由于車(chē)輛進(jìn)不去停車(chē)場(chǎng)而導致的車(chē)輛交通秩序混亂的問(wèn)題以及由于停車(chē)場(chǎng)車(chē)位順序混亂導致車(chē)主找不到車(chē)的問(wèn)題，提高車(chē)輛管理的自動(dòng)化水平。

　　1 系統的總體結構設計

　　如圖1所示，整個(gè)停車(chē)場(chǎng)管理系統結構主要包括兩部分：發(fā)送端和接收端。發(fā)送端實(shí)現的是車(chē)位實(shí)時(shí)監測；接收端包括RFID刷卡模塊，車(chē)位剩余顯示模塊、智能門(mén)禁系統。發(fā)送端和接收端模塊之間的數據信息傳輸是利用藍牙模塊實(shí)現的。

　　在實(shí)際停車(chē)系統的停車(chē)場(chǎng)中，需進(jìn)行劃分車(chē)庫區域，對每個(gè)停車(chē)位進(jìn)行編號，并將其標記在地面上。同時(shí)給車(chē)主配備一張RFID卡，該卡錄入車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)的相關(guān)數據，建立一個(gè)關(guān)于車(chē)的小型數據庫。本系統按照實(shí)際停車(chē)場(chǎng)車(chē)位管理系統，模擬4個(gè)停車(chē)位。RFID讀卡器安裝在停車(chē)場(chǎng)的入口處，當車(chē)輛駛入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，刷卡錄入車(chē)的信息，系統自動(dòng)分配空車(chē)位，并在液晶屏上顯示出來(lái)。車(chē)主根據分配的車(chē)位駛入相應的位置。當車(chē)主回停車(chē)場(chǎng)取車(chē)時(shí)，車(chē)主刷卡查詢(xún)車(chē)停放的車(chē)位，根據液晶屏上顯示的位置直接去取車(chē)。

　　2 系統硬件設計及實(shí)現

　　2.1 主控模塊

　　主控制器是整個(gè)智能停車(chē)場(chǎng)管理系統的核心，需要高穩定性和可靠性，快速的運算速度，以及高精度，同時(shí)能夠實(shí)現多功能多任務(wù)操作。為此，本系統采用STC89C52單片機作為主控器CPU。同時(shí)它體積小、成本低、功能強大易于開(kāi)發(fā)。主控制器的最小系統由電源、濾波、晶振和復位電路組成。如圖2所示。

　　2.2 數據采集發(fā)送裝置

　　如圖3，當車(chē)輛出入檢測按鍵被觸發(fā)后，系統進(jìn)入狀態(tài)指示燈響應，點(diǎn)亮或者關(guān)閉相應的狀態(tài)指示燈。然后調用藍牙數據發(fā)送模塊，并將車(chē)位信息發(fā)送給信息顯示模塊進(jìn)行顯示。

　　2.3 數據接收裝置

　　LCD顯示屏幕轉換在開(kāi)機或復位后自動(dòng)開(kāi)啟。采集藍牙信息，并在LCD復位或者開(kāi)機之后設備自動(dòng)進(jìn)行初始化操作，運行程序。數據處理子程序完成對停車(chē)位信息的采集處理。并通過(guò)邏輯運算實(shí)現對LC的控制，并將車(chē)位信息、時(shí)間、停車(chē)價(jià)格顯示在液晶屏幕上。

　　RFID是自動(dòng)識別技術(shù) AEI 在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)方面的具體應用與發(fā)展，其基本原理是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達到識別的目的，并交換數據。主系統依邏輯運算判斷卡的合法性，針對不同設置做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制致動(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(xiàn)以及8位數據總線(xiàn)即可。采用藍牙的無(wú)線(xiàn)通信方式進(jìn)行數據通信，傳輸速度可達1MBps。通信IC采用的是TI公司出品的CC2550。另外CC2540內嵌了藍牙通信協(xié)議，對于單片機來(lái)說(shuō)，其引出了TCD和RXD兩個(gè)端口來(lái)實(shí)現驅動(dòng) ^[6] 。

　　3 軟件設計與測試

　　3.1 軟件設計功能

　　3.1.1 車(chē)輛入口裝置主程序：

　　首先對串口設置進(jìn)行初始化，然后對系統變量進(jìn)行初始化，系統進(jìn)入循環(huán)檢測，當車(chē)輛出入檢測按鍵被觸發(fā)后，系統進(jìn)入狀態(tài)指示燈響應函數，點(diǎn)亮或者關(guān)閉相應的狀態(tài)指示燈。然后調用藍牙數據發(fā)送模塊，藍牙模塊自動(dòng)進(jìn)行匹配。配對成功前，LCD顯示內容：“CONNECT??”，配對成功之后，將已經(jīng)?？康能?chē)輛總數以及空余車(chē)位信息發(fā)送給信息顯示模塊進(jìn)行顯示。系統電源打開(kāi)，車(chē)輛?？恐甘緹羧珳纾ㄏ喈斢跊](méi)有車(chē)輛?？浚?，觸發(fā)任意一個(gè)車(chē)位的出入檢測裝置一次，模仿有車(chē)進(jìn)入，單片機得到指令向藍牙模塊輸出指令，發(fā)送車(chē)位信息內容。對應的指示燈亮，表示對應車(chē)位已被車(chē)輛占用。如圖6所示。

　　3.1.2 車(chē)輛出口主程序

　　車(chē)離開(kāi)的步驟，是再次出發(fā)車(chē)位的出入檢測裝置一次，車(chē)離開(kāi)停車(chē)位，指示燈滅，表示車(chē)輛離開(kāi)停車(chē)位，發(fā)送模塊進(jìn)行循環(huán)采集車(chē)位信息并發(fā)送，接收模塊進(jìn)行循環(huán)接收車(chē)位信息并通過(guò)LCD顯示。首先LCD顯示屏幕轉換在開(kāi)機或復位后自動(dòng)開(kāi)啟。然后采集藍牙信息，并在LCD復位或者開(kāi)機之后設備自動(dòng)進(jìn)行初始化操作，運行程序。最后驅動(dòng)LCD顯示停車(chē)位等信息。數據處理子程序完成對停車(chē)位信息的采集處理。并通過(guò)邏輯運算實(shí)現對LC的控制，并將車(chē)位信息顯示在液晶屏幕上。如圖7所示。

　　3.2 測試

　　本系統設計主要是為了提升智能停車(chē)場(chǎng)的響應速度、以及提高服務(wù)質(zhì)量，通過(guò)對智能停車(chē)場(chǎng)管理系統各個(gè)模塊硬件的搭建、軟件的編寫(xiě)以及軟硬件的測試聯(lián)調，實(shí)現了停車(chē)場(chǎng)管理系統的整個(gè)功能，如圖8。

　　根據最終的測試和運行，設計的停車(chē)場(chǎng)管理系統可以完成 RFID 卡的辨別，并識別卡中ID信息值以進(jìn)行身份匹配，實(shí)現多種靈活的計費模式及充值模式，如圖9和圖10所示。同時(shí)，系統可以進(jìn)行車(chē)位的檢測，提高停車(chē)場(chǎng)的使用率，方便停車(chē)場(chǎng)工作人員管理，同時(shí)可以對車(chē)主取車(chē)時(shí)提供車(chē)位信息，如圖10所示。RFID 卡可讀取響應距離大約在30cm左右，響應時(shí)間小于1s，讀取率可達到 99%，基本達到了設計的初衷，系統運行穩定可靠，取得了很好的應用效果。

　　4 結論

　　本文研究的基于 RFID 技術(shù)的停車(chē)場(chǎng)管理系統，采用單片機技術(shù)、RFID 技術(shù)和藍牙傳輸技術(shù)，實(shí)現對車(chē)輛進(jìn)出的科學(xué)有效管理。本系統經(jīng)過(guò)不斷調試達到靈敏可靠、性能好、操作簡(jiǎn)易的要求，并且具有標準接口，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和完善，能獨立運行，也可平滑升級與其它智能化系統集成，后續可以擴展停車(chē)位監控、自動(dòng)泊車(chē)引導、車(chē)位共享等功能，具有良好的可擴展性和兼容性。該方案節約人力，降低管理成本，有效的節約了停車(chē)場(chǎng)的資源，造價(jià)成本相對低廉，可以廣泛的應用于各類(lèi)商場(chǎng)、住宅小區、學(xué)校等停車(chē)場(chǎng)，極大地方便了管理和收費，提高了停車(chē)場(chǎng)管理的自動(dòng)化水平，具有現實(shí)可行的意義。

　　參考文獻

　　[1].劉文利.國內停車(chē)場(chǎng)管理系統的現狀與發(fā)展趨勢[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(1):20

　　[2]. Robin Heydon.低功耗藍牙開(kāi)發(fā)權威指南.北京：機械工業(yè)出版社，2014，6.

　　[3].郭穩濤,何怡剛.基于 RFID 的智能停車(chē)場(chǎng)管理系統的研究與設計[J].自動(dòng)化技術(shù)與應用. 2010 (6)

　　[4].馬伏花.基于 RFID 的車(chē)輛自動(dòng)識別系統信息采集基站的研究與設計[D].長(cháng)沙:湖南大學(xué),2007.

　　[5].王竹萍.基于 RFID 技術(shù)的智能停車(chē)場(chǎng)研究與開(kāi)發(fā)[J].杭州師范學(xué)院學(xué)報:（自然科學(xué)版）,2007,6(1):61-65[6].Wireless Sensor Networks.Pedro Jose Marron，KaminWhitehouse.Springer-Verlag BerlinandHeidelberg GmbH & Co.K.6，April，2011.

　　作者簡(jiǎn)介

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

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

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