届基于单片机的自动停车收费系统毕业设计.docx
《届基于单片机的自动停车收费系统毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届基于单片机的自动停车收费系统毕业设计.docx（75页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
届基于单片机的自动停车收费系统毕业设计
摘要
随着经济的高速增长，汽车的社会拥有量不断增加，越来越多的人加入了购车行列，私家车的数量越来越大，汽车停车场的数量将随之增加，规模不断扩大，这给停车场的车辆管理系统（停车效率、停车安全）提出了新的挑战。
汽车数量的剧增和停车场地的相对短缺，使得停车场的管理收费问题凸现。
特别是大型超市的临时停车场管理收费更加困难。
该停车收费系统操作简单，价格低廉，安装调试方便，很好地解决了临时停车场的管理和收费问题。
传统的停车计费方式存在着一些不足，针对这些不足，设计了一个采用单片机计费方式的自动停车收费管理系统，为临时停车场提供了一个操作简便、价格低廉，而且行之有效的管理办法。
本系统的实际开发使用将大大节省临时停车场的管理费用及人手，提高临时停车场的利用效率。
系统采用的检测计费方式，可以实现自动开启关闭大门功能、自动计费功能、显示功能（显示停车场状况）、查询功能，而且收费方式可以调节，使系统更具灵活性。
整个自动停车收费管理系统操作简单、价格低廉、安装调试方便，能够满足管理临时停车场的要求。
本系统的实际开发使用将大大节省临时停车场的管理费用及人手，提高临时停车场的利用效率。
关键词：
单片机，停车场，自动停车收费系统，LCD，显示
ABSTRACT
ThemanagementsystemintroducingthatonemoneyparkinglotautomationmotorstoppageofmonolithicmachinechargesowingtoAT89C51,inquiryfunctionopeningautomaticallyclosingtheentrancedoorfunction,theautomationmeterfeefunction,showing,andchargewayisnotbadadjust,makeflexibilityhavemoresystematically.Thatautomationmotorstoppagechargessystematicallyhandlingasimplicity,priceischeap,theinstallationdebugginggoestothelavatory,problemhavingresolvedchargeforprovisionalparkinglotadministrationverygood.Chargeforentireautomationmotorstoppagemanagesthesystemoperationsimplicity,priceischeap,assemblesadebuggingtogotothelavatory.Beabletosatisfythecallformanagingprovisionalparkinglot's.Originallysystematicrealitydevelopsadministrationcostandhandbeingputintousewilleconomizeprovisionalparkinglotgreatly,improvesprovisionalparkinglotutilizationratio.
Key Words：
Monolithicmachine，Parkinglot，Chargeforautomationmotorstoppageissystematic，LCD，Display
第一章前言
1.1项目研究背景
停车场收费系统是伴随着公用收费停车场这一新生事物而诞生的。
它的出现克服了原始的人工收费方式存在的收费过程繁琐，通行效率低下以及票款流失等难以解决的问题。
随着经济的发展以及技术的进步，种类繁多的停车场管理系统竞相出现。
许多现代控制领域及智能交通领域的前沿技术在停车场管理系统中得到广泛应用，使当今停车场管理系统越来越具有智能化的特点。
目前，国外停车场管理系统经过多年的发展，已基本进入智能无人化收费的阶段。
其使用的收费介质已由传统接触读写类型收费介质转变为非接触的新型收费介质。
国外停车场收费系统一般采用高度智能化专用设备，可以实现收费系统的无人化操作。
设备制造工艺精良，系统稳定性和产品技术水平达到较高水平。
值得注意的是国外停车场管理系统在采用大量先进技术的同时，带来的负面性影响是系统的造价非常高昂，技术实现难度大，维护成本高。
国内停车场管理系统是伴随着国内公用停车场的大量出现而出现的。
最初的国内停车场管理系统是引进和消化吸收国外同类系统的基础上研发成功的。
由于有许多关键设备国内没有生产，系统采用了较多国外产品，因此这一阶段国内停车场管理系统带有较多“集成”的意味。
近年来，随着国内停车产业的发展壮大，国内停车场管理系统厂商的技术实力得到迅速增强。
国内停车场管理系统也由单纯的引进和仿制转向真正意义上的技术研发阶段。
一些国际先进的停车场管理技术和理念都可以在新型管理系统中得到迅速应用。
许多停车系统关键设备已经可以在国内研发制造。
停车场管理系统使用的一些核心技术如远距离读卡技术等仍是国外厂商的技术专利。
如何提高停车管理系统核心技术研发水平，如何提高停车管理系统设备制造水平，是目前国内停车管理系统厂商普遍面临的两个问题。
国内停车场管理系统目前正面临着老式管理系统向新型管理系统升级换代的高峰时期，落后的以传统接触读写收费介质为特征的管理系统正在被逐渐淘汰。
新型的以非接触式IC卡、远距离射频电子标识、车牌图像识别技术等非接触类型收费介质为特征的新型停车场管理系统正在迅速走向成熟，也正在逐步为人们所接收。
一个好的停车场管理系统，它的价值不仅仅体现在是否使用了最前沿的先进技术，也不仅仅体现在价格有多低廉，更为重要的是能否真正在实际应用中充分发挥系统应有的管理功能，真正为用户提供一套关于停车管理的全面解决方法，从而为用户创造最大的经济和社会效益。
1.2项目发展趋势
收费介质是停车场管理系统用来标识车辆的唯一标志，是管理系统的重要技术特征。
通过使用何种收费介质可以反映其系统的技术先进程度。
以停车场管理系统使用的收费介质为比较特征，停车场收费系统经历了磁卡、纸质磁卡、条形码以及非接触类型收费介质几个发展阶段。
每个阶段的停车场管理系统克服了其上一代系在收费介质上的缺陷，进一步提高了收费系统的工作效率和准确性，并丰富了管理系统的服务功能。
目前使用以非接触式IC卡、射频电子标识、车牌图像识别技术为代表的非接触类型收费介质已经成为停车场管理系统最明显的技术发展方向。
在使用更为先进的收费介质的同时，停车场管理系统的另一个技术发展方向是智能化管理。
以智能化设备取代人的劳动，实现停车场车辆出入、场内监控以及收费等所有过程的完全无人化，是停车场管理系统智能化的最终目标。
对用户而言，停车场管理系统技术进步的明显特征是停车交易支付手段的多样化特点。
先进的停车场收费系统不再以现金作为停车交易的唯一支付手段。
用户可以选择在离开停车场时用信用卡、手机等E化货币支付自己的停车费用，也可以通过互联网预支费用或进行结算。
停车场管理系统的一个显著特点是停车交易支付手段的电子化程度非常高，基本上不存在现金交易的现象。
许多国外管理系统配备停车车位引导系统、停车车位查询系统等智能化设备，使停车场管理系统的功能更加丰富。
一些国外停车设备厂商正在研究能够实现‘网络化存车’的停车场管理系统。
这种收费系统依靠INTERNET网络连接，能够实现在一个相对广阔的地域内（例如一座城市甚至一个国家）的多个停车场的随意停车。
管理系统会统一调度车位资源，统一进行交易结算。
停车用户在家中通过网络就可以预定停车车位，交纳停车费用，查询出行目的地的各类停车信息。
这种新型停车场管理方式适应了INTERNET网络在人们日常生活中越来越重要的现状，使停车场管理系统的作用范围和功能得到了极大的扩展和延伸。
1.3项目研究的目的和意义
随着城市化的发展和车辆的普及,汽车拥有量不断增加,城市停车难成为当今世界各国面临的共同难题,无论是发达国家还是发展中国家,都毫无例外地承受着停车场容量与汽车拥有量严重不对称的现实,致使有车无处停,以及停车场设备科技含量低的困扰。
特别是商业区、城市旅游景点的停车比例仅为1：
10。
停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。
数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。
停车设施建设严重落后于车辆的增长情况,导致停车矛盾愈加严重,停车难、乱停车的恶性循环成为城市交通管理的难点,也直接导致交通堵塞、擦车追尾等交通事故,不同程度阻碍了城市经济的发展。
尤其在景区的旅游旺季,举办大型展览,会议及大型社会活动时,人多车多,停车更是一件非常不易之事,因此解决停车难就成了所有开发商首先要考虑的一个问题。
根据这一现状，提出了一种以MCS-51系列单片机（89C51）为核心的停车场自动收费管理系统。
该系统具有设置、移动简便,操作简单，价格低廉，能够满足管理临时停车场的要求等特点。
同时能够大大节省停车场的管理费用及人手，提高停车场的利用效率。
特别适用于旅游旺季、大型活动等所增设的各种停车场的现代化停车管理收费,同时可大大缓解因停车难而造成的停车场附近道路交通拥堵等相关问题。
第二章系统方案设计
2.1总体介绍
本设计是一个以办公室环境为对象的停车收费系统，系统能进行各种停车场计费管理系统操作演示、出入口控制器的设置、仿真模型车辆的仿真出入控制、停车场计费管理软件的仿真。
根据设计要求，设计了一个采用单片机计费方式的自动停车收费管理系统，为临时停车场提供了一个操作简便、价格低廉，而且行之有效的管理办法。
本系统的实际开发使用将大大节省临时停车场的管理费用及人手，提高临时停车场的利用效率。
系统可以实现自动开启关闭大门功能、自动计费功能、显示功能（显示停车场状况）、查询功能，而且收费方式、时钟显示均可调节，使系统更具灵活性。
设计中采用单片机来控制系统，因此要有时钟电路，键盘电路，LCD显示电路，报警电路等几个部分。
要实现系统的设计要用到的知识点有单片机的原理及其应用，LCD的原理和应用，及键盘和时钟电路的设计等。
2.1系统框架
图2-1停车场自动停车收费系统框图
（1）出入模块：
安装在停车场入口和出口，用于检测汽车驶入停车场大门、驶出停车场大门，并进行相应计费。
送单片机作相应处理。
（2）大门控制模块：
在单片机的控制下与出入模块协同作业，自动感应执行停车场大门的升闸降闸。
保证了停车场的安全，减少了因抢占停车位发生意外的可能性。
（3）单片机控制中心：
采用MCS-51系列单片机系统，它是本系统的核心部分。
主要功能是：
车辆出入信息记录与显示；停车收费并进行信息记录与存储；监控键盘状态,处理键盘输入的操作信息；监控停车场状态，控制大门升闸降闸；有汽车驶入停车位后车位数减一，当空车位数为零时，红灯亮，不再让汽车进入停车场。
汽车驶出停车位后停车位数加一，大门开启，让其离开；将停车的数量换算为停车场的总费用信息；控制显示器，按要求显示各种信息；如有非正常情况发生，触发声光报警。
（4）停车厂场状态显示模块：
显示停车场状态信号其中不仅包括每停一辆车的价格还包括显示实时时间，现在停了几辆车，还有几个空车位可以使用。
这时大门的绿灯表示有车正在进入空车位，还可以停车；红灯表示场内车位全满，不允许汽车进入。
不仅方便了驾驶人，还便于管理者查看停车场的各种情况，可以及时的调整收费标准和经营策略。
（5）LCD显示模块：
显示停车场的各种信息，包括北京时间、停车位、空停车位数、停车的费用、收费标准和操作提示等内容。
（6）操作键盘模块：
通过键盘进行多种人工操作，包括显示、切换、查询各类信息，修改收费标准，修改北京时间（北京时间可以精确到秒）等显示内容。
2.2工作流程
当汽车进入或驶出停车场时，模块将通知单片机有汽车驶入或驶出停车场，单片机再根据停车场的当时的状态控制停车场大门的开启或关闭，根据设置好的停车费用，及时间，做相应处理。
停车场未满，车入库时，驾驶人员按下SB2键，取卡，大门打开，车位减一，车入库，并送相应单元存储数据。
车出库时，处理人工键盘的操作，进行数据调用，显示相应卡号，结算相应花费，然后按下SB4键，大门打开，车出库，车位数加一。
停车收费标准可以调节，方便停车场运营，系统初始值设为3元/时。
可以停车时交费也可以离开时交费经营者可以根据自己的情况来定。
系统能够自动统计停车场总收入，并显示。
该系统还可以充当时钟来使用，时间的小时与分钟都可以调节。
用程序来说就是检测有没有空车位，有空位则允许车进入，没则不打开大门。
如果有车进来，等待汽车通过传感器，打开进车大门，已停车位数加1，停车总量加1，延时一段时间，让汽车通过进车门，关闭进车门；没空位时，不打开大门，即红灯亮。
检测有没车出去，有则等待汽车通过出车门传感器，打开出大门，已停车位数减1，经过一段时间，让汽车通过出车门，关闭出车门。
第三章系统硬件设计
3.1单片机简介
3.1.1单片机的选择
美国Intel公司1980年推出了MCS-51系列高档8位单片机。
提高了芯片的集成度，性能上大为提高，增加了多种片内硬件功能，并扩展了功能单元的种类和数量。
MCS-51单片机硬件结构及其一些主要特点：
1.内部程序存储器和内部数据存储器
2.输入/输出口
MCS-51单片机内的I/O口的数量和种类较多且齐全，尤其是它有一个全双工的串行口。
3.外部程序存储器和外部数据存储器寻址空间
MCS-51可对64KB的外部数据存储器寻址且不受该系列中各种芯片型号的影响，而对程序存储器是内外总空间为64KB.
4.中断与堆栈
MCS-51有5个中断源，分为2个优先级，每个中断源的优先级是可编程的，它的堆栈位置也是可编程的，堆栈深度可达128字节。
MCS-51子系列有2个16位的定时/计数器，通过编程可以实现四种工作模式。
MCS-52子系列有3个16位的定时/计数器。
MCS-51在内部RAM中开设了四个通用工作寄存器区，共32个通用寄存器，以适应多种中断或子程序嵌套的要求。
6.指令系统
MCS-51是一个功能很强的指令系统，主要表现在MCS-51的指令系统中增添了减法、乘法、除法、比较、堆栈操作和多种位操作指令。
[5]当振荡器频率接最高12MHZ时，大部分指令执行时间为1µs，少部分为2µs，乘除指令的执行时间也只有4µs。
7.布尔处理器
特别值得一提的是MCS-51的布尔处理器。
它实际上是一个完整的一个微计算机，这个一位的微机有自己的CPU,位寄存器、I/O口和指令集。
把八位微机和一位微机结合在一起，是微机技术上的一个突破。
一位机在开关决策、逻辑电路仿真和实时测控方面非常有效，而八位机在运算处理、智能仪表常用的数据采集方面有明显的长处。
在MCS-51系列单片机中八位机和一位机（布尔处理器）的硬件资源是复合在一起的，二者相辅相成，这是MCS-51在设计上的精美之处，也是一般微机所不具备的。
[1]
3.1.289C51的引脚介绍
图3-1单片机引脚图
掌握MCS-51单片机，应首先了解MCS-51的引脚，熟悉并牢记各引脚的功能。
MCS-51系列中各种芯片的移交是互相兼容的。
制造工艺为HMOS的MCS-51的单片机都采用40只引脚的双列直插封装（DIP方式，如图所示。
目前大多树为此类封装方式。
制造工艺为CHMOS的8031/89C51/87C51除采用DIP封装方式以外，还采用方行封装方式，为44只引脚（其中4只是无用的引脚）如图上图所示。
40只引脚按其功能来分，可分为如下3类：
1.电源及时钟引脚：
Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2。
2.控制引脚：
/PSEN、ALE、/EA、RESET
3.I/O口引脚；P0、P1、P2、P3、为4个8位I/O口的外部引脚。
下面来介绍各引脚的功能。
电源及时钟引脚
1电源引脚
电源引脚接入单片机的工作电源
（1）Vcc（40引脚）：
接+5V电源。
（2）Vss（20引脚）：
接地
2时钟引脚
2个时钟引脚XTAL1，XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了1个振荡器，它为单片机提供了时钟信号。
2个时钟引脚也可以外接独立的晶体振荡器。
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。
内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。
[8]晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。
电容取30PF左右。
型号同样为AT89C51的芯片，在其后面还有频率编号，有12,16,20,24MHz可选。
大家在购买和选用时要注意了。
如AT89C5124PC就是最高振荡频率为24MHz,40P6封装的普通商用芯片。
根据综上分析，此次设计中的最小系统的设计采用89C51芯片作为最小系统芯片是最佳选择。
[1]
（1）XTAL1（19引脚）：
接外部晶体1个引脚。
该引脚内部是1个反相放大器的输入端。
这个反相放大器构成了片内振荡器/如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。
（2）XTAL2（18引脚）：
接外部晶体的另一端，在该引脚内部接至内部反相放大器的输出端。
若采用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
2控制引脚
此类引脚提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。
（1）RST/Vpd（9引脚）：
RST（RESET）是复位信号输入断，高电平有效。
当单片机运行时，在此引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平时候，就可以完成复位操作。
在单片机正常工作时，此引脚应为≦0.5V低电平。
Vpd为本引脚的第二功能，即备用电源的输入断。
当主电源Vcc发生故障，降低到某一规定值的低电平时，将+5V电源自动接入RST端，为内部RAM提供备用电源，以保证片内RAM中的信息不丢失，从而使单片机在复位后能继续正常运行。
ALE引脚输出为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工作后，ALE引脚不断输出正脉冲信号。
当单片机访问外部存储器时，ALE输出信号的负跳沿用于单片机发出的低8位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号。
即使不访问外部锁存器，ALE端仍有正脉冲号输出，此频率为时钟振荡频率的1/6。
如果有脉冲信号输出，则单片机基本上是完好的。
应该注意的是，每当MCS-51访问外部数据存储器时，在2个机器周期中ALE只出现1次，即丢失1个ALE脉冲。
因此，严格来说，用户不宜用ALE做精确的时钟源或定时信号。
ALE端可以驱动8个LS型TTL负载。
/PROG为本引脚的第二功能。
在对片内EPROM型单片机编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端
（3）/PSEN：
程序存储器允许输出控制端。
在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。
此引脚外接部程序存储器的/OE端。
/PSEN端可以驱动8个LS型TTL负载。
如果检查一个MCS-51单片机应用系统上电后，CPU能否正常到外部程序存储器读取指令码，可用示波器查/PSEN端有无脉冲输出。
（4）/EA/Vpp（EnableAddress/VoltagePulseofPrograming,31脚）：
/EA功能为内外程序存储器选择控制端。
当/EA引脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH时，即超出片内程序存储器的4KB地址范围，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
当/EA引脚为低电平时，单片机则只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。
对于8031来说，因其无内部程序存储器，所以该引脚必须接地，这样只能选择外部程序存储器。
Vpp为本引脚的第二功能。
在对EPROM型单片机8751内EPROM固化编程时，用于施加叫高的编程电压。
[10]对于89C51，则加在Vpp引脚的编程电压为+12V或+5V。
I/O口引脚
（1）P0口：
双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。
（2）P1口：
8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。
（3）P2口：
8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。
（4）P3口：
8位准双星I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。
这里要特别注意准双向与双向三态口的差别。
P3口的第二功能
RST:
复位输入。
晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。
特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。
DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/PROG：
地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。
在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。
然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。
如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。
这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。
否则，ALE将被微弱拉高。
这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN:
外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。
当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP:
访问外部程序存储器控制信号。
为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。
为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。
P1口，P2口，P3口是3个8位双向的I/O口，各口线在片内均有固定的上拉电阻。
当这3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写1，另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态，故称为双向三态I/O口。
[6]
3.1.389C51单片机的存储器
MCS-51单片机的存储器分为：
1）程序存储器（最大空间64K）
2）片内数据存储器（00H-1FH:
工作寄存器，只有R0、R1可作为指针使用、20H-2FH：
位寻址区、30H-7FH：
数据缓冲区）
3）特殊功能寄存器（21个）
4）位寻址空间（211位）
5）外部数据寄存器（最大空间64K）
但在逻辑上，即从用户的角度上，8051单片机有三个存储空间：
1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOVC）
2、256B的片内数据存储器的地址空间（MOV）
3、以及64K片外数据存储器的地址空间（MOVX）
在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令（具体我们在后面的指令系统
升级会员 