停车场车位数动态显示器的设计与实现文档格式.doc
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指导教师：
起止日期：
2011年9月—2012年5月
2012年05月2日
目录
摘要 I
关键字 I
ABSTRACT I
KEYWORDS II
1前言 1
1.1停车场车位数动态显示系统的设计背景 1
1.2停车场车位数动态显示系统的设计意义 2
2设计任务与方案论证 3
2.1设计任务 3
2.2方案论证 3
2.2.1单片机模块 4
2.2.2车辆检测模块 4
2.2.3显示模块 6
3硬件设计 7
3.1供电电路 7
3.2单片机系统 8
3.2.1时钟电路 9
3.2.2复位及复位电路 9
3.3红外车辆检测 10
3.4LED数码管显示 11
3.5按键输入模块 12
3.6报警模块 12
4软件设计 13
4.1设计流程图 13
4.2系统初始化程序 13
4.3系统主程序 14
4.4报警程序 16
5测试与分析 16
6总结 17
参考文献 18
致谢 19
附录A主程序 20
附录B系统硬件电路图 26
停车场车位数动态显示器的设计与实现
摘要
车辆已经步入人们的生活，停车难也随之成了日显突出的问题。
停车场车位动态显示系统主要用于对车辆进行停车引导、指示工作，以方便车辆快速、准确地寻找到停车位，是一个集传感器技术、微处理器技术、显示技术为一体的现场实时管理系统。
本设计以STC89C52单片机为主控芯片，采用红外传感器检测车辆出入情况，通过七段数码显示管显示剩余车位数，实现了停车场车位的动态显示。
模拟使用表明，该停车场车位数显示器电路简单，操作方便，经济实用，稍加改动便可在大、中型地下停车场，政府办公楼、火车站和购物中心等公共停车场使用，具有一定的推广价值。
关键字
STC89C52单片机;
红外传感器;
车位显示;
停车位
TheDesignandImplementationoftheDynamicDisplayfortheNumberofCarParkingSpace
Abstract
Thevehicleshasenteredourlife,andParkingisbecomingaprominentproblem.TheDynamicDisplaySystemofparkingspacesisusedtoconductanddotheinstructionsworktoparking,soastohelpcarstofindtheparkingspacesrapidlyandaccurately,itisareal-timemanagementsystemwhichincludingSensortechnology,MicroprocessortechnologyandDisplaytechnology.ThisdesignisusingSTC89C52single-chipmicrocomputerasthemasterchip,usinginfraredsensorstodetectvehicleaccessconditions,throughtheseven-digital-displaytubetoshowtheremainingnumbersofparkingspaces,itrealizethedynamicdisplayofparkingspaces.Simulationshowsthatthemonitorofparkingspaceshasasimplecircuit,easytooperate,economicalandpractical,itcanbeusedinlargeandmedium-sizedundergroundparking,governmentofficebuildings,railwaystations,shoppingcentersandotherpublicparkingswithalittlechange,ithassomepromotionalvalue
.
Keywords
STC89C52microcontroller;
Infraredsensor;
Displayedofparkingspaces;
Parkingspaces
II
1前言
1.1停车场车位数动态显示系统的设计背景
随着城市化建设的加快，城市框架逐步加大，以及制造业的快速发展，汽车价格的快速下降，私人购车量大幅提高，轿车已逐步成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。
近年来，各类车辆特别是私家车的快速增长已是一个不争的事实，庞大的车辆系统给我们日常生活带来很多问题。
相比之下，停车位显得有些供不应求，大型商场、医院、公司这些都是车辆的主要聚集地。
因此，我们首先要面对的就是车辆停置的有效管理。
在停车场管理中，停车场的土地资源是有限的，这就使停车场土地资源的有效利用显得相当重要[1]。
近几年,我国停车场管理技术不断成熟,停车场管理系统逐步向大型化、复杂化和高科技化方向发展[2]。
智能停车场管理系统提供了一种高效率的管理方式,为用户提供更方便、更有效的服务。
而现代化的智能住宅小区需要为用户提供安全便捷的智能化车辆管理服务，一个高效、安全、方便的停车场管理服务将给用户以很好的印象[3]。
现代停车场技术发展趋势是多功能化、自动化。
现代停车场未来向大型化、复杂化、智能化、高技术方向发展,系统管理更开放、更灵活,整个管理系统实现控制与管理一体化,系统操作简便,功能强大,与此同时车辆管理系统向更开放与更灵活的方向发展[4]。
而停车场车位数动态显示系统又是智能停车场中必不可或缺的一个部分，它可以用于检测出入车辆，然后通过显示屏显示停车场内剩余停车位数或车位已满等信息。
1.2停车场车位数动态显示系统的设计意义
现代停车场未来向大型化、复杂化、智能花、高技术方向发展，系统管理更开放、更灵活，整个停车场管理系统将实现控制与管理一体化，系统操作更简便，功能更强大[5]。
智能停车场能够规范停车，提高各停车泊位使用率，从而使车辆运行更为通畅，同时也能提高停车管理人员的工作效率，减轻工作人员的劳动强度.能满足现代停车场的需要[3]。
而在智能停车场中，停车场车位数动态显示系统是一个重要的组成部分，它安装在停车场的入口，并能将停车场内车位数的情况实时地显示在显示屏上，用于提醒车主，以方便车主选择正确的停车场所。
停车场车位数动态显示系统的安装和使用，在很大程度上节约了停车时间，并且管理方便、灵活，提高了停车场的工作效率。
现如今，停车场车位数动态显示系统安装在各类停车场中，包括大、中型商场、办公楼、以及各类型的楼宇中，作为自动化系统的一个组成部分。
本设计为基于单片机的停车场车位数动态显示系统设计，其系统主要包括：
传感器的选用、STC89C52单片机芯片[6]的选定和系统功能程序的设计等。
其中传感器是用来检测进出车辆，STC89C52单片机芯片是对传感器测量数据进行分析。
系统通过一对远红外传感器[7]探测汽车出入产生的不同信号，经过方向的鉴别，然后通过处理芯片对信号进行分析处理，最后在显示屏上实时地显示出停车场内的车位数信息。
该系统安装简单，管理也方便，适于在各类停车场中安装和使用。
2设计任务与方案论证
2.1设计任务
设计一个停车场车位数动态显示器，当有车辆经过时自动检测车辆进出状况并计算停车场剩余车位数，通过显示器显示剩余车位数。
（1）单片机控制，两位数码管显示当前停车位数量;
（2）键盘输入停车位初始值，设置+1，-1键；
（3）当车位还剩下5个及5个以下时，发出报警信号；
（4）车辆出入防错误识别。
2.2方案论证
停车场车位动态显示系统主要包括：
单片机模块，车辆检测模块，电源模块，键盘模块，显示模块和报警模块。
其设计方框图如图2.1。
显示器
车辆检测
单片机
报警器
键盘
电源
图2.1系统框图
根据系统框图，可得出本次设计的方案。
此方案中，车辆检测模块用于检测车辆的进出，并把检测到的信号传输给单片机。
然后单片机对传输过来的信息进行处理分析，再把处理过后的信息传输到显示器上显示。
当显示器上的车位数还剩5个及5个以下时，单片机又能发出信息给报警器进行报警，用于提醒停车场管理员或车主。
以下是模块的选择。
2.2.1单片机模块
本系统采用STC89C52单片机。
STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
实际工作频率可达48MHz,用户应用程序空间为8K字节ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，共3个16位定时器/计数器。
还可用定时器软件实现多个UART[8]。
2.2.2车辆检测模块
车辆检测分为地上检测和地下检测。
地上检测包括超声波车辆检测和红外传感器车辆检测，而地下检测为电感线圈式车辆检测，由此，可以得出三种不同的方案。
方案一：
超声波车辆检测
超声波车辆检测器是根据声波的传播和反射原理，通过对发射波和反射波的时差测量实现位移测量的设备[9]。
超声波车辆检测器的工作原理是：
由超声波发生器（探头）发射一束超声波，然后接收从车辆或地面的反射波，根据反射波返回时间的差别，来判断有无车辆通过。
由于探头与地面的距离是一定的，所以探头发出超声波并接收反射波的时间也是固定的。
当有车辆通过时，由于车辆本身的高度，使探头接收到反射波的时间缩短，就表明有车辆通过或存在。
如图2.2所示：
图2.2超声波车辆检测
若超声波探头距地面高度为H，车辆高度为h，声速为v，发自探头超声波脉冲的反射波从路面和车辆返回时间分别为t和t'
，则：
t=2H/v（2.1）
t'
=2（H-h）/v（2.2）
可见时间t'
与车辆高度h存在函数关系。
根据这个特点，超声波车辆检测器即可以检测车辆的存在和通过。
方案二：
电感线圈式车辆检测
环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈（一般为2m*1.5m）。
当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化
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