智能停車系統(tǒng)設計方案.doc

智能停車系統(tǒng)設計方案目錄1.引言11.1背景11.2智能停車系統(tǒng)定義12.系統(tǒng)開發(fā)設計概述23.智能停車系統(tǒng)分析23.1系統(tǒng)設計的基本思路23.2可行性分析33.3需求分析33.4發(fā)展趨勢分析44.智能停車系統(tǒng)設計54.1單片機軟件設計54.1.1紅外傳感器檢測54.1.2無線模塊軟件設計74.2上位機顯示程序軟件設計84.2.1串行通信函數模塊84.2.2圖像顯示模塊94.2.3附加功能模塊105.結論116.參考文獻111. 引言1.1 背景隨著經濟的發(fā)展，人民生活水平的提升，汽車市場的繁榮引發(fā)了停車難題。據統(tǒng)計，“全國機動車與停車位之比例約為3：1”。經濟發(fā)達的大中城市這一比例則更高，停車場建設已成為城市發(fā)展所面臨的大問題。根據我國機動車數量與停車位之比，以及國外發(fā)達國家停車產業(yè)的發(fā)展來看，停車難問題催生出了一個巨大的智能停車場管理設備市場。新型的車位引導系統(tǒng)作為停車場管理系統(tǒng)的有力補充，從而形成了智能化更高的停車場管理系統(tǒng)。車位引導系統(tǒng)能夠對進出停車場的車輛進行有效引導和管理。本系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能是引導人們更加方便快捷地停車，使停車場車位管理更加規(guī)范、有序，并且進一步提高停車場車位利用率。 “智能停車引導系統(tǒng)”在國外已得到了廣泛應用，但是在國內只有較少大型停車場有類似的車位引導系統(tǒng)，因此本設計也有一定的實際意義。1.2 智能停車系統(tǒng)定義智能停車引導系統(tǒng)是為了對停車場車位狀態(tài)進行判斷，然后對停車場達到智能管理作用而設計的系統(tǒng)。停車場車位引導系統(tǒng)主要用于大中型停車場，其工作原理是通過一定的車位檢測技術進行檢測車位，從而判斷出車位有無停放車輛，然后將各個車位停車情況通過一定的通信方式與控制計算機相連，控制計算機經過數據處理，將引導信號傳給引導指示器，引導司機快速將汽車駛入空位。停車場車位引導系統(tǒng)不但能夠提高了停車場的使用率，使停車場管理更加便捷，還降低了大中型停車場的經營成本，大大提高了停車場的社會效益和經濟效益。從上面的信息我們可以清晰的看出：“智能停車引導系統(tǒng)”是一個應用于停車場，通過車位檢測模塊檢測數據，經過數據處理模塊處理數據，并在引導指示模塊顯示信息的智能化系統(tǒng)。2. 系統(tǒng)開發(fā)設計概述根據設計要求，可將系統(tǒng)分為車位檢測及引導顯示模塊、無線通信模塊和上位機顯示程序模塊。其中車位檢測及引導顯示模塊包括：主控制器、車位檢測模塊、引導顯示模塊；無線通信模塊包括：下位機無線通信模塊和上位機無線通信模塊。主控制器下位機無線通信模塊車位檢測模塊引導顯示模塊上位PC機顯示程序上位機無線通信模塊圖2.1：“智能停車引導系統(tǒng)”的基本模塊方框圖3. 智能停車系統(tǒng)分析3.1 系統(tǒng)設計的基本思路本設計使用單片機為停車場的核心控制器，單片機系統(tǒng)采用C語言編程，接受外部輸入信號，控制引導的顯示；采用微型計算機為顯示中心和數據處理核心中心，顯示程序采用Delphi 語言；采用無線串行通信為單片機和微型計算機的數據傳輸通道；外部信號的采集是通過紅外傳感器，將探測到的車位信息送交從單片機；人機接口方面采用LED燈，可以通過LED燈來顯示引導信息；同時為了配合上述實現(xiàn)，還需要A/D轉換器，電平標準轉換等多種元器件或者芯片。3.2 可行性分析 近年來，隨著科學技術的不斷進步，人們的生活水平與方式都發(fā)生了翻天覆地的變化，智能停車場管理系統(tǒng)作為一個高度網絡化、智能化、信息化小區(qū)的一個重要組成部分，已經成為現(xiàn)代人們日常生活中經常接觸的一套智能化管理系統(tǒng)。對停車場管理信息系統(tǒng)所需要的當前軟硬件技術能夠得到滿足，而且還有一大批高技術、高水平的研發(fā)隊伍，這就對知識以及技術的應用提供了良好的保障，此外，領導還給我們提供了良好的外部力量進行開發(fā)，使我們開發(fā)停車場管理信息系統(tǒng)成功率大大的提高。3.3 需求分析在巨大的市場需求推動下，停車場管理系統(tǒng)行業(yè)取得了快速的發(fā)展。根據2006年-2014年中國出入口控制與管理系統(tǒng)細分市場研究及重點企業(yè)競爭力深度調研報告數據，2009年國內停車場管理系統(tǒng)的市場規(guī)模達到了11.5億元，2010年國內停車場管理系統(tǒng)市場需求達到14.5億元;2011年國內停車場管理系統(tǒng)市場規(guī)模約可以達到18億元。據數據初步估算，2014年，停車場市場需求將可能超過37億元。根據國內停車場管理系統(tǒng)一套價格平均在3-6萬元之間，據此推算，2014年國內停車場管理系統(tǒng)需求量約為8萬套左右。由此可見，停車場市場潛力較大，行業(yè)前景較好。據調查數據顯示，目前國內停車場管理系統(tǒng)市場三分天下：國產的、組裝的、純國外的，價格也分為三等。市場占有率方面，大致是國產占市場份額的一半，另外兩份占一半;或者說，國產和組裝的加起來占市場份額的80%，純國外的占20%。目前一般的小區(qū)、中低檔寫字樓基本用國產，而機場、會展中心等則多用進口設備。盡管各種類型的停車場都需要出入口控制系統(tǒng)，但是不同類型的停車場面對的用戶有所差異，所以停車場管理系統(tǒng)系統(tǒng)需求也稍有不同。比如，小區(qū)與機場停車場的區(qū)別在于，小區(qū)進出的車輛多為業(yè)主的車輛，多數屬于長期停車用戶，車輛進出時間集中在早晚上下班時間，其他時間進出的車輛不多;而機場停車場除員工車輛外，多為乘客的臨時車輛，一整天都有大量的車輛進出。所以，停車場管理系統(tǒng)在設計時多考慮到這些因素，根據應用場所特點來配置設備。在停車場管理系統(tǒng)應用方面，停車場出入口控制系統(tǒng)的普及程度還不錯。在一個中等城市，我們就經常會看到小區(qū)、機關、寫字樓的出入口安防這種設備。據調查數據顯示，目前深圳的普及率是全國最高，大約在在90%左右。因為諸多停車場生產企業(yè)都集中在深圳，已經形成產業(yè)化。其次是北京、上海，普及率在50%左右，其他地區(qū)則更少一些。3.4 發(fā)展趨勢分析傳統(tǒng)的停車場管理系統(tǒng)只解決了出入口控制的問題,對于停車場內部的停車引導、找車、快速進出等功能則鞭長莫及,并且在收費這個環(huán)節(jié)上也存在繳費方式單一、人工管理效率低下、存在收費漏洞等問題,更別說進行停車場整體的系統(tǒng)整合及資源優(yōu)化配置了。全視頻智慧停車場綜合解決方案在集成停車場系統(tǒng)資源方面有著卓越的優(yōu)勢,實現(xiàn)從車輛快速進場、快速停車,到車主返回車場時快速找車、快速繳費等一系列完整的、全自動化的功能,從而有效解決包括商場、機場等公共場所在內的停車場由于車流量大造成的停車慢、繳費慢、停車難、找車難等社會問題,將停車場的資源充分化和數字化,這是功能單一、系統(tǒng)協(xié)作性差的傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)所遠不能及的。124. 智能停車系統(tǒng)設計4.1 單片機軟件設計單片機系統(tǒng)的軟件設計主要采用C語言，對單片機進行編程實現(xiàn)各項功能。14程序設計環(huán)境：PC機，Windows XP；程序設計軟件：Keil Vision軟件及星研仿真軟件。程序功能：實現(xiàn)單片機通過紅外傳感器對車位的檢測、對信息發(fā)送與接收以及LED燈按信息顯示等功能。4.1.1 紅外傳感器檢測實現(xiàn)停車場智能引導的前提是如何準確的把車位信息通過有效的方式檢測出來。在本設計中采用了紅外傳感器進行車位的檢測。根據上面電路原理，紅外傳感器檢測主要通過檢測反射紅外線的強弱，輸出相應的電壓，通過A/D轉換輸出數字信號，從而進行判斷。圖4.1： 紅外檢測流程圖紅外傳感器電壓數據的采集是通過AD轉換器TLC549來完成的。每次要采集A/D上元件的電壓值時，先選中TLC549的片選信號線，使其進行轉換工作，然后進過一定的延時后，依照TLC549的數據手冊上的時序圖，從數據口讀取數據。圖4.2： 數據采集流程圖TlC549的時序操作根據下圖可知，先將CS拉低選中A/D轉換器，再給CLOCK8個下跳沿用于數據采集，之后拉高CS放棄選中，再拉低CS，之后的8個CLOCK下跳沿后就可以讀出該次轉換的數據。15圖4.3：TLC549時序圖 “” 15公式4.1：TLC549(8位ADC)讀取數值的轉換公式4.1.2 無線模塊軟件設計 為保證單片機與上位機之間串行通信的準確率，需要雙方約定一定的協(xié)議，但考慮到傳輸的數據幀比較小而且傳輸的距離不遠，因此采用較為簡單的數據檢錯格式。雙方傳輸的一個數據幀為兩個字節(jié)，第一個字節(jié)為信息字節(jié)，即所有信息都包含在這以一字節(jié)內。第二個字節(jié)為檢錯字節(jié)，檢錯的方法是：兩個字節(jié)相加為0XFF(十進制255)為準確信息，其它為錯誤信息。程序開始時雙方的握手信號為0XFF，0XFF。單片機使用定時器1作為波特率發(fā)生器，串行發(fā)送使用查詢方式，接收使用終端方式，具體流程圖如下：圖4.4：單片機串行通信流程圖4.2 上位機顯示程序軟件設計上位機顯示程序系統(tǒng)的軟件設計采用Delphi編程語言，主要是對PC機串口編程與圖像的顯示。程序設計環(huán)境：PC機，Windows XP；程序設計軟件：Delphi 7.0。程序功能：通過串口接收下位機傳送的車位，進行實時的現(xiàn)實停車場所有車位狀況，并且依照引導方式計算引導路徑顯示路徑，并把路徑信息轉換后傳輸給單片機。程序主要分三個模塊：串行通信函數模塊、圖像顯示模塊和附加功能模塊。4.2.1 串行通信函數模塊上位機串行通信的協(xié)議與單片機串行協(xié)議相同。具體通信流程如下：圖4.5：上位機串行通信流程圖Spcomm串口通信控件的基本屬性、方法和事件說明如下： CommName屬性：計算機串口端口號的名字，COM1、COM2等，在打開串口前，必須填寫好此值。Parity屬性：校驗位 None、Odd、Even、Mark、Space等。BaudRate：設定支持串口通信用的波特率9600，4800等，根據實際需要來定，在串口打開后也可更改波特率，實際波特率隨之更改。ByteSize屬性：表示一個字節(jié)中，使用多少個數據位收發(fā)數據，根據具體情況設定5、6、7、8等。StopBits屬性：表示一個字節(jié)中，使用停止位的位數，根據具體情況設定1、1.5、2等。SendDataEmpty屬性：布爾屬性，為True時表示發(fā)送緩存為空，或者發(fā)送隊列里沒有信息；為False時表示表示發(fā)送緩存不為空，或者發(fā)送隊列里有信息。StartComm方法：用來打開通信串口，開始通信。如果失敗，則會導致串行口錯誤。錯誤類型大致分為串行口己處于打開狀態(tài)，所以不能打開串行口，不能創(chuàng)建讀寫進程，不能建立串行口緩沖區(qū)等。StopComm方法：用來停止通信串行口的所有進程，關閉串口。WriteCommData(pDataToWrite:PChar;dwSizeofDataToWrite:Word)方法是帶有布爾型返回值的函數，其中參量pszStr-ingToWrite是要寫入串行口的字符串，DwSizeaf- DataToWrite是要寫入的字符串的長度。該函數通過一個寫線程向串行口輸出緩沖區(qū)發(fā)送數據。發(fā)送操作將在后臺默認執(zhí)行。如果寫線程PostMessage成功，則返回值是True，若寫線程失敗，返回值是False。OnReceiveData(Buffer:Pointer;BufferLength:Word)，其中Buffer是指向輸入緩沖區(qū)的指針。BufferLength是從緩沖區(qū)收到的數據長度。當輸入緩沖區(qū)收到數據時，該事件被觸發(fā)。當輸入緩存有數據時將觸發(fā)該事件，對從串口收到的數據進行處理。4.2.2 圖像顯示模塊圖像顯示主要的功能是：1.根據車位信息顯示停車場總體狀況；2.依據計算的引導路徑顯示路徑。圖4.6：圖像顯示流程圖4.2.3 附加功能模塊附加功能模塊主要是VIP的設定，當然這只是一個簡單的VIP設定，并沒有連接數據庫，因此只能在程序運行時作一個簡單的演示，一旦程序關閉將不能保存VIP信息。設定VIP車位之后，在此車位顯示不能?？?，在車位引導時不作為空車位引導。附加功能模塊還包括幫助模塊和關于我們模塊，這兩模塊不做實際作用。5. 結論本系統(tǒng)以單片機AT89S52為核心部件，以上位機為顯示中心，利用紅外檢測技術和無線傳輸技術綜合設計實現(xiàn)模擬停車場引導功能。因為時間及各條件因素，該系統(tǒng)需要改進的地方很多，包括通信協(xié)議、系統(tǒng)穩(wěn)定及bug修正、缺乏實際效用等等?？v觀整個系統(tǒng)的設計，大體可以分為如下幾個步驟：提出問題，并分析“智能停車引導系統(tǒng)”的原理及應用條件。對原理進行功能上的分解，把 “智能停車引導系統(tǒng)”按功能劃分模塊，提出可行的方案并初步決定最合適的方案；選取各個方案所要求的硬件設備，并編寫軟件代碼對各個模塊進行初步調試，確定各個方案的可行性；連接各個模塊的硬件及軟件，進行調試；仔細結合系統(tǒng)設計要求，進行系統(tǒng)測試，對于不完善的方面，微調硬件及軟件以符合系統(tǒng)要求。在“智能停車引導系統(tǒng)”技術方面，最困難和最重要的是紅外檢測的可靠性和無線串行傳輸的正確性及穩(wěn)定性。紅外檢測在實驗室條件下能夠準確的檢測出車位信息，但是在實際應用中紅外檢測受到的環(huán)境影響最大。無線串行傳輸在距離較近時能夠準確實現(xiàn)，但是一旦距離較遠誤碼率增加時，本系統(tǒng)所使用的協(xié)議就不是非常可靠，而且無線串行模塊的信號強弱也起著至關重要的作用。6. 參考文獻1. 陳秋玲：停車場車位引導系統(tǒng)探析，智能建筑，2006年07期；2. 張丹、賀西平：基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)