智能停车系统设计方案.doc

智能停车系统设计方案目录1.引言11.1背景11.2智能停车系统定义12.系统开发设计概述23.智能停车系统分析23.1系统设计的基本思路23.2可行性分析33.3需求分析33.4发展趋势分析44.智能停车系统设计54.1单片机软件设计54.1.1红外传感器检测54.1.2无线模块软件设计74.2上位机显示程序软件设计84.2.1串行通信函数模块84.2.2图像显示模块94.2.3附加功能模块105.结论116.参考文献111. 引言1.1 背景随着经济的发展，人民生活水平的提升，汽车市场的繁荣引发了停车难题。据统计，“全国机动车与停车位之比例约为3：1”。经济发达的大中城市这一比例则更高，停车场建设已成为城市发展所面临的大问题。根据我国机动车数量与停车位之比，以及国外发达国家停车产业的发展来看，停车难问题催生出了一个巨大的智能停车场管理设备市场。新型的车位引导系统作为停车场管理系统的有力补充，从而形成了智能化更高的停车场管理系统。车位引导系统能够对进出停车场的车辆进行有效引导和管理。本系统实现的主要功能是引导人们更加方便快捷地停车，使停车场车位管理更加规范、有序，并且进一步提高停车场车位利用率。 “智能停车引导系统”在国外已得到了广泛应用，但是在国内只有较少大型停车场有类似的车位引导系统，因此本设计也有一定的实际意义。1.2 智能停车系统定义智能停车引导系统是为了对停车场车位状态进行判断，然后对停车场达到智能管理作用而设计的系统。停车场车位引导系统主要用于大中型停车场，其工作原理是通过一定的车位检测技术进行检测车位，从而判断出车位有无停放车辆，然后将各个车位停车情况通过一定的通信方式与控制计算机相连，控制计算机经过数据处理，将引导信号传给引导指示器，引导司机快速将汽车驶入空位。停车场车位引导系统不但能够提高了停车场的使用率，使停车场管理更加便捷，还降低了大中型停车场的经营成本，大大提高了停车场的社会效益和经济效益。从上面的信息我们可以清晰的看出：“智能停车引导系统”是一个应用于停车场，通过车位检测模块检测数据，经过数据处理模块处理数据，并在引导指示模块显示信息的智能化系统。2. 系统开发设计概述根据设计要求，可将系统分为车位检测及引导显示模块、无线通信模块和上位机显示程序模块。其中车位检测及引导显示模块包括：主控制器、车位检测模块、引导显示模块；无线通信模块包括：下位机无线通信模块和上位机无线通信模块。主控制器下位机无线通信模块车位检测模块引导显示模块上位PC机显示程序上位机无线通信模块图2.1：“智能停车引导系统”的基本模块方框图3. 智能停车系统分析3.1 系统设计的基本思路本设计使用单片机为停车场的核心控制器，单片机系统采用C语言编程，接受外部输入信号，控制引导的显示；采用微型计算机为显示中心和数据处理核心中心，显示程序采用Delphi 语言；采用无线串行通信为单片机和微型计算机的数据传输通道；外部信号的采集是通过红外传感器，将探测到的车位信息送交从单片机；人机接口方面采用LED灯，可以通过LED灯来显示引导信息；同时为了配合上述实现，还需要A/D转换器，电平标准转换等多种元器件或者芯片。3.2 可行性分析 近年来，随着科学技术的不断进步，人们的生活水平与方式都发生了翻天覆地的变化，智能停车场管理系统作为一个高度网络化、智能化、信息化小区的一个重要组成部分，已经成为现代人们日常生活中经常接触的一套智能化管理系统。对停车场管理信息系统所需要的当前软硬件技术能够得到满足，而且还有一大批高技术、高水平的研发队伍，这就对知识以及技术的应用提供了良好的保障，此外，领导还给我们提供了良好的外部力量进行开发，使我们开发停车场管理信息系统成功率大大的提高。3.3 需求分析在巨大的市场需求推动下，停车场管理系统行业取得了快速的发展。根据2006年-2014年中国出入口控制与管理系统细分市场研究及重点企业竞争力深度调研报告数据，2009年国内停车场管理系统的市场规模达到了11.5亿元，2010年国内停车场管理系统市场需求达到14.5亿元;2011年国内停车场管理系统市场规模约可以达到18亿元。据数据初步估算，2014年，停车场市场需求将可能超过37亿元。根据国内停车场管理系统一套价格平均在3-6万元之间，据此推算，2014年国内停车场管理系统需求量约为8万套左右。由此可见，停车场市场潜力较大，行业前景较好。据调查数据显示，目前国内停车场管理系统市场三分天下：国产的、组装的、纯国外的，价格也分为三等。市场占有率方面，大致是国产占市场份额的一半，另外两份占一半;或者说，国产和组装的加起来占市场份额的80%，纯国外的占20%。目前一般的小区、中低档写字楼基本用国产，而机场、会展中心等则多用进口设备。尽管各种类型的停车场都需要出入口控制系统，但是不同类型的停车场面对的用户有所差异，所以停车场管理系统系统需求也稍有不同。比如，小区与机场停车场的区别在于，小区进出的车辆多为业主的车辆，多数属于长期停车用户，车辆进出时间集中在早晚上下班时间，其他时间进出的车辆不多;而机场停车场除员工车辆外，多为乘客的临时车辆，一整天都有大量的车辆进出。所以，停车场管理系统在设计时多考虑到这些因素，根据应用场所特点来配置设备。在停车场管理系统应用方面，停车场出入口控制系统的普及程度还不错。在一个中等城市，我们就经常会看到小区、机关、写字楼的出入口安防这种设备。据调查数据显示，目前深圳的普及率是全国最高，大约在在90%左右。因为诸多停车场生产企业都集中在深圳，已经形成产业化。其次是北京、上海，普及率在50%左右，其他地区则更少一些。3.4 发展趋势分析传统的停车场管理系统只解决了出入口控制的问题,对于停车场内部的停车引导、找车、快速进出等功能则鞭长莫及,并且在收费这个环节上也存在缴费方式单一、人工管理效率低下、存在收费漏洞等问题,更别说进行停车场整体的系统整合及资源优化配置了。全视频智慧停车场综合解决方案在集成停车场系统资源方面有着卓越的优势,实现从车辆快速进场、快速停车,到车主返回车场时快速找车、快速缴费等一系列完整的、全自动化的功能,从而有效解决包括商场、机场等公共场所在内的停车场由于车流量大造成的停车慢、缴费慢、停车难、找车难等社会问题,将停车场的资源充分化和数字化,这是功能单一、系统协作性差的传统停车场管理系统所远不能及的。4. 智能停车系统设计4.1 单片机软件设计单片机系统的软件设计主要采用C语言，对单片机进行编程实现各项功能。14程序设计环境：PC机，Windows XP；程序设计软件：Keil Vision软件及星研仿真软件。程序功能：实现单片机通过红外传感器对车位的检测、对信息发送与接收以及LED灯按信息显示等功能。4.1.1 红外传感器检测实现停车场智能引导的前提是如何准确的把车位信息通过有效的方式检测出来。在本设计中采用了红外传感器进行车位的检测。根据上面电路原理，红外传感器检测主要通过检测反射红外线的强弱，输出相应的电压，通过A/D转换输出数字信号，从而进行判断。图4.1： 红外检测流程图红外传感器电压数据的采集是通过AD转换器TLC549来完成的。每次要采集A/D上元件的电压值时，先选中TLC549的片选信号线，使其进行转换工作，然后进过一定的延时后，依照TLC549的数据手册上的时序图，从数据口读取数据。图4.2： 数据采集流程图TlC549的时序操作根据下图可知，先将CS拉低选中A/D转换器，再给CLOCK8个下跳沿用于数据采集，之后拉高CS放弃选中，再拉低CS，之后的8个CLOCK下跳沿后就可以读出该次转换的数据。15图4.3：TLC549时序图 “” 15公式4.1：TLC549(8位ADC)读取数值的转换公式4.1.2 无线模块软件设计 为保证单片机与上位机之间串行通信的准确率，需要双方约定一定的协议，但考虑到传输的数据帧比较小而且传输的距离不远，因此采用较为简单的数据检错格式。双方传输的一个数据帧为两个字节，第一个字节为信息字节，即所有信息都包含在这以一字节内。第二个字节为检错字节，检错的方法是：两个字节相加为0XFF(十进制255)为准确信息，其它为错误信息。程序开始时双方的握手信号为0XFF，0XFF。单片机使用定时器1作为波特率发生器，串行发送使用查询方式，接收使用终端方式，具体流程图如下：图4.4：单片机串行通信流程图4.2 上位机显示程序软件设计上位机显示程序系统的软件设计采用Delphi编程语言，主要是对PC机串口编程与图像的显示。程序设计环境：PC机，Windows XP；程序设计软件：Delphi 7.0。程序功能：通过串口接收下位机传送的车位，进行实时的现实停车场所有车位状况，并且依照引导方式计算引导路径显示路径，并把路径信息转换后传输给单片机。程序主要分三个模块：串行通信函数模块、图像显示模块和附加功能模块。4.2.1 串行通信函数模块上位机串行通信的协议与单片机串行协议相同。具体通信流程如下：图4.5：上位机串行通信流程图Spcomm串口通信控件的基本属性、方法和事件说明如下： CommName属性：计算机串口端口号的名字，COM1、COM2等，在打开串口前，必须填写好此值。Parity属性：校验位 None、Odd、Even、Mark、Space等。BaudRate：设定支持串口通信用的波特率9600，4800等，根据实际需要来定，在串口打开后也可更改波特率，实际波特率随之更改。ByteSize属性：表示一个字节中，使用多少个数据位收发数据，根据具体情况设定5、6、7、8等。StopBits属性：表示一个字节中，使用停止位的位数，根据具体情况设定1、1.5、2等。SendDataEmpty属性：布尔属性，为True时表示发送缓存为空，或者发送队列里没有信息；为False时表示表示发送缓存不为空，或者发送队列里有信息。StartComm方法：用来打开通信串口，开始通信。如果失败，则会导致串行口错误。错误类型大致分为串行口己处于打开状态，所以不能打开串行口，不能创建读写进程，不能建立串行口缓冲区等。StopComm方法：用来停止通信串行口的所有进程，关闭串口。WriteCommData(pDataToWrite:PChar;dwSizeofDataToWrite:Word)方法是带有布尔型返回值的函数，其中参量pszStr-ingToWrite是要写入串行口的字符串，DwSizeaf- DataToWrite是要写入的字符串的长度。该函数通过一个写线程向串行口输出缓冲区发送数据。发送操作将在后台默认执行。如果写线程PostMessage成功，则返回值是True，若写线程失败，返回值是False。OnReceiveData(Buffer:Pointer;BufferLength:Word)，其中Buffer是指向输入缓冲区的指针。BufferLength是从缓冲区收到的数据长度。当输入缓冲区收到数据时，该事件被触发。当输入缓存有数据时将触发该事件，对从串口收到的数据进行处理。4.2.2 图像显示模块图像显示主要的功能是：1.根据车位信息显示停车场总体状况；2.依据计算的引导路径显示路径。图4.6：图像显示流程图4.2.3 附加功能模块附加功能模块主要是VIP的设定，当然这只是一个简单的VIP设定，并没有连接数据库，因此只能在程序运行时作一个简单的演示，一旦程序关闭将不能保存VIP信息。设定VIP车位之后，在此车位显示不能停靠，在车位引导时不作为空车位引导。附加功能模块还包括帮助模块和关于我们模块，这两模块不做实际作用。5. 结论本系统以单片机AT89S52为核心部件，以上位机为显示中心，利用红外检测技术和无线传输技术综合设计实现模拟停车场引导功能。因为时间及各条件因素，该系统需要改进的地方很多，包括通信协议、系统稳定及bug修正、缺乏实际效用等等。纵观整个系统的设计，大体可以分为如下几个步骤：提出问题，并分析“智能停车引导系统”的原理及应用条件。对原理进行功能上的分解，把 “智能停车引导系统”按功能划分模块，提出可行的方案并初步决定最合适的方案；选取各个方案所要求的硬件设备，并编写软件代码对各个模块进行初步调试，确定各个方案的可行性；连接各个模块的硬件及软件，进行调试；仔细结合系统设计要求，进行系统测试，对于不完善的方面，微调硬件及软件以符合系统要求。在“智能停车引导系统”技术方面，最困难和最重要的是红外检测的可靠性和无线串行传输的正确性及稳定性。红外检测在实验室条件下能够准确的检测出车位信息，但是在实际应用中红外检测受到的环境影响最大。无线串行传输在距离较近时能够准确实现，但是一旦距离较远误码率增加时，本系统所使用的协议就不是非常可靠，而且无线串行模块的信号强弱也起着至关重要的作用。6. 参考文献1. 陈秋玲：停车场车位引导系统探析，智能建筑，2006年07期；2. 张丹、贺西平：基于单片机的超声波测距系统的设计，纺织高校基础科学学报3. 高旭东、曹姗姗：超声波车位检测器系统设计，黑龙江科技信息，2008年03期；4. 王安敏、张凯：89C52单片机的超声波测距系统，仪表技术与传感器2006年第6期；5. 王树欣、伍湘彬：地感线圈在交通控制领域中的应用，电子世界。2005年8期；6. 蒋大林、邓红丽、平或、韦燕凤：基于视频图像的多特征车位检测算法，北京工业大学学报2006年10期；7. 杜梅、贾辉然：基于VC 的PC 机与单片机无线串行通信的实现，电脑知识与技术 , 2006年 20期；8. 李想：软件无线电技术在卫星通信中的应用，技术与应用，2008年3月；