基于單片機的停車場智能管理系統(tǒng)設(shè)計研究

摘 ?要：應(yīng)用停車場管理系統(tǒng)是為了更科學(xué)、智能的管理停車場的運營，有效避免車輛的擁堵。系統(tǒng)使用紅外對管收集進入停車場的車輛數(shù)量，然后將從紅外對管獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊TC89C52微控制器進行處理。處理完數(shù)據(jù)后，將其傳輸?shù)綌?shù)碼管以顯示車輛數(shù)量，指示車輛已進入停車場。當(dāng)車輛駛出時，紅外對管將采取相應(yīng)行動來收集車輛數(shù)量。最終實現(xiàn)對停車場的有效管理。

關(guān)鍵詞：STC89C52;紅外對管;數(shù)碼管

中圖分類號：TP368.1 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）15-0045-03

Abstract：Parking lot management system is a more scientific management of the operation of the parking lot，effectively avoid vehicle congestion，more intelligent management of the parking lot. The system uses the infrared tube to collect the number of vehicles entering the parking lot，and then transmits the data from the infrared tube to the STC89C52 microcontroller for processing. After processing the data，it is transmitted to the nixie tube to display the number of vehicles，indicating that the vehicles have entered the parking lot. When the vehicle drives out，the infrared lamp will take relative action to collect the number of vehicles. Finally，the effective management of the parking lot is realized.

Keywords：STC89C52;infrared tube;digital tube

0 ?引 ?言

隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展人們的生活水平顯著提高，私家車數(shù)量與日俱增。對停車場以及車庫需求增大，更科學(xué)的管理停車場運營，更智能的停車場管理，是提高車輛管理效率，緩解道路上的交通壓力，以及有效避免車輛的擁堵有效方法。

國外發(fā)展情況，智能車位管理系統(tǒng)發(fā)展緩慢，相對于智能交通管理而言已經(jīng)大大落后，智能車位系統(tǒng)最早起源于德國，它是利用光電裝置進行車位顯示，由于技術(shù)原因成本相對較高不易普及。

國內(nèi)發(fā)展情況，早期大部分停車場都采用的是人工記錄的方式，浪費人力，而且不太方便，后期逐步發(fā)展出智能車位管理系統(tǒng)，但是性能好的系統(tǒng)成本都相對較高，本文的主要目的提出一種簡單實用的車位管理系統(tǒng)，可以更科學(xué)的管理車位，能提高停車的效率。因本文的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單容易生產(chǎn)，而且成本相對較低所以更利于普及[1-5]。因該系統(tǒng)是本人項目的分課題，對于總項目的研究有較大的促進作用，待最終成品設(shè)計完成后計劃投入住房小區(qū)試用，以期對該系統(tǒng)進一步完善。

1 ?硬件系統(tǒng)設(shè)計

該系統(tǒng)用于檢測車輛是否有進入和駛出停車位。微控制器用于控制其他模塊，對車輛數(shù)量和狀態(tài)進行加法和減法運算，并顯示狀態(tài)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.1 ?芯片系統(tǒng)

STC89C52是具有8 KB系統(tǒng)可編程閃存的COMS 8位微控制器，由ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品的訂單完全兼容，程序存儲器能通過閃存芯片編程到系統(tǒng)中。STC89C52集成了8位智能CPU和具有系統(tǒng)可編程的嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)，提供靈活且有效的解決方案。本系統(tǒng)在考慮實用性和價格的基礎(chǔ)上，采用的是STC89C52微控制器，它通過采集紅外對管的信號，對車輛的進入和出行進行管理，通過芯片內(nèi)計數(shù)器運算后，顯示在數(shù)碼管上，顯示當(dāng)前的總車位數(shù)量以及剩余車位數(shù)量。

1.2 ?紅外對管

紅外對管采用的是TSOP 1738，TSOP 1738是Vishay公司發(fā)布的集成型紅外接收機。融合紅外接收和放大器，無須外置部件，適用于紅外線遙控器和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。它包含對用1 kHz的信號調(diào)制了的38 kHz的脈沖有效的紅外線過濾器，前置放大器電路，光電接收機。當(dāng)正常接收到由發(fā)射模塊產(chǎn)生的紅外信號時，在接收器的輸出端會產(chǎn)生1 kHz的矩形波。沒有信號時，輸出為+5 V DC電平。該傳感器的輸出為集電極開路型，因此需要一個外部電阻值為10 kΩ或更大的上拉電阻。由于傳感器的高精度，因此傳感器的輸出端子和接地必須連接到22 μF的電解電容器。在電源和地線之間需要一個4.7 μf的電解電容器，以最大限度地減小接收器在浮動隔室中的干擾。這樣，傳感器模塊正常接收信號后，輸出0 V（車輛不通過）。信號切斷（通過車輛）后，輸出為+5 V。它的主要功能是采集車輛的進出，把進出的車輛數(shù)量采集好后傳輸給芯片，由芯片處理后，在進行顯示。

1.3 ?電源模塊

整個系統(tǒng)的電源模塊主要提供穩(wěn)定的電壓，改善系統(tǒng)技術(shù)指標和反干擾，3端子電壓調(diào)節(jié)器是一種標準化系統(tǒng)的一般線性電壓調(diào)節(jié)器集成電路。在線性集成電壓調(diào)節(jié)器中，3端子電壓調(diào)節(jié)器只有3個輸出端子，因此外置部件很少，使用方便，具有穩(wěn)定的性能和低價格的優(yōu)點，所以被廣泛使用。3端子電壓調(diào)節(jié)器可決定穩(wěn)定電源的輸出電壓和最大輸出電流。用于穩(wěn)定控制盤電路的電壓，防止電路因高電壓而燒損。這個設(shè)計使用LM 7805電壓調(diào)節(jié)器。為了形成LM 7805穩(wěn)定電源，3端子電壓調(diào)節(jié)器需要盡可能少的周邊組件。電路內(nèi)有過電流、過熱、調(diào)節(jié)器保護電路，安全性高。其工作原理是當(dāng)對電路施加220 V AC電壓時，AC高電壓經(jīng)由變壓器轉(zhuǎn)換為AC低電壓，AC低電壓由橋接整流器整流和濾波器濾波，3端子用于調(diào)節(jié)電壓的不穩(wěn)定性，通過電壓調(diào)節(jié)器電壓穩(wěn)定化和高精度的輸出電壓的濾波后，在輸出端產(chǎn)生穩(wěn)定電源。

1.4 ?顯示模塊

顯示系統(tǒng)包含數(shù)碼管和兩個二極管，通過7448譯碼器控制數(shù)碼管的顯示停車位的數(shù)量，7448譯碼器工作原理是當(dāng)菜單中輸入代碼0000時，對于其他輸入代碼，需要LT=1，LT和RBI同時等于1。此時，解碼器的各A-G段的輸出等級由輸入BCD碼決定，用來滿足實際字體要求，另外通過使用芯片輸入輸出口連接到二極管。紅色亮起表示停車場已滿，沒有停車位。綠色亮起時，表示停車場未滿，有足夠的停車位。

2 ?軟件系統(tǒng)設(shè)計

整個軟件系統(tǒng)程序流程如圖2所示，紅外對管采集是否有車進出，收集進入停車場的車輛數(shù)量，然后將從紅外對管獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊TC89C52微控制器進行處理。處理完數(shù)據(jù)后，將其傳輸?shù)揭壕烈燥@示車輛數(shù)量。同時會發(fā)出聲音提示，提示可以進入停車場。當(dāng)車輛駛出時，通過紅外對管收集車輛駛出的數(shù)量傳輸給芯片系統(tǒng)。最終實現(xiàn)對停車場的有效管理。

軟件設(shè)計是將硬件的特定功能要求轉(zhuǎn)換成軟件的特定設(shè)計方案（模塊結(jié)構(gòu)）的過程。模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計是將整個系統(tǒng)的功能根據(jù)硬件設(shè)計要求和結(jié)構(gòu)劃分成幾個小功能模塊，并根據(jù)這些小功能模塊進行程序設(shè)計。通過這樣的設(shè)計手法，系統(tǒng)整體的功能和各部分的具體功能變得容易理解。如果系統(tǒng)有問題可通過功能設(shè)置追蹤問題的根本原因，盡早解決問題。此外，在整個設(shè)計過程中，軟件設(shè)計必須與硬件設(shè)計緊密結(jié)合。本設(shè)計是在Keil C環(huán)境中開發(fā)的，Keil C軟件支持C編程和調(diào)試，C語言泛用性高，一般情況下院設(shè)計師都會采用C語言進行開發(fā)。在開始完整的系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮很多的鏈接，所有的硬件直接焊接，系統(tǒng)不能正常運轉(zhuǎn)的情況下，確認非常煩瑣。因此，調(diào)試系統(tǒng)時，使用模塊化和階段性的模式來實現(xiàn)每個模塊的功能，然后進行組裝，聯(lián)合調(diào)試，有效減少了調(diào)試所需時間。

創(chuàng)建程序時，不要一次創(chuàng)建整個程序，因為當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤時，你要發(fā)現(xiàn)錯誤的部分是很困難的。你必須逐段程序的查找，非常的繁瑣。因此，模塊化編程的想法非常重要。它的本質(zhì)是簡化復(fù)雜的問題，把大的整體分解成幾個獨立的比較容易解決的問題，把問題更快、更高效地解決，在更短的時間內(nèi)解決更復(fù)雜的問題。本設(shè)計的程序是編譯各模塊的程序，并進行驗證和調(diào)試，確認數(shù)據(jù)無誤后，組合各模塊。

3 ?顯示模塊設(shè)計

數(shù)碼管顯示程序包含顯示數(shù)字、顯示字母符號、小數(shù)點等，其他程序傳輸?shù)斤@示程序的數(shù)據(jù)可以是二進制、BCD碼等。為了顯示的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)每秒要顯示50次以上。顯示模塊的流程圖如圖3所示，其工作原理是首先初始化顯示緩沖區(qū)首地址，顯示計數(shù)器，然后通過傳輸位碼確定數(shù)碼管顯示哪一位，再把要顯示的數(shù)字轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制段碼，最后進行顯示，當(dāng)數(shù)據(jù)顯示完后，返回開始，沒顯示完就繼續(xù)顯示。

4 ?結(jié) ?論

本文是基于STC89C52微控制器車位管理系統(tǒng)設(shè)計，提出一種簡單實用的車位管理系統(tǒng)，通過車位管理系統(tǒng)更科學(xué)的管理停車場的運營，更智能地對停車場進行管理。有效避免車輛的擁堵，最終實現(xiàn)對停車場的有效管理。因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單容易生產(chǎn)，而且成本相對較低所以更利于普及。

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作者簡介：滕軍（1981—），男，漢族，四川南充人，講師，碩士研究生，研究方向：單片機、嵌入式系統(tǒng)。