整理智能停车场管理系统设计.docx
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整理智能停车场管理系统设计
智能停车场管理系统设计
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学号1109111102
毕业设计
课题智能停车场管理系统设计
学生姓名刘陈园
院部电气工程学院
专业班级11自动化专
（2）班
指导教师宋洪儒
二○一五年六月
智能停车场管理系统设计
摘要
随着经济的快速发展,最近几年我们国家生活水平快速提高，汽车数量也在快速增长,导致很多城市都出现了停车难的问题，相应的为了解决停车难的问题，出现了大量的采用不同系统的停车场。
对于城市停车中存在的问题主要有：
停车场中车位增多,比传统停车场更难管理,传统的停车场管理方法不够安全,因此,怎样改进现有的停车管理方案成为解决停车难的首要问题。
本文设计是基于三星S5PC100芯片，设计一个集成显示屏、刷卡器的全自动智能停车系统，使用方便，维护简单,无需人工操作。
对智能停车系统的整体结构，以及操作流程进行了探讨。
在设计过程中，先是对整体系统进行可行性分析，确定整体的系统框架，确定系统流程，此后再根据系统的需要，确定系统的硬件平台，根据硬件设备，编写相应的流程代码。
之后再对完成后的系统进行调试,对系统的可靠性进行测试，完善系统.
随着科技的发展,汽车数量的增多，停车管理系统也会跟着快速的发展，而采用先进的技术，使停车系统趋向智能化,使停车系统趋向简单化是未来停车系统的发展方向.
关键词:
射频；智能停车系统；刷卡器
Thedesignofintelligentparkingsystem
Abstract
Withtherapiddevelopmentofeconomy,inrecentyears,therapidincreaseoflivingstandardinourcountry，thenumberofcarsalsoinrapidgrowth,resultinginmanycitieshaveemergedintheparkingproblems,correspondingtosolvetheparkingproblem,alotofthedifferentsystemsoftheparkinglot.Forexistingintheurbanparkingproblemsaremainly：
increaseofparkingspacesintheparkinglot,thanthetraditionalparkingmoredifficulttomanage,thetraditionalparkinglotmanagementmethodsafeenough.Therefore，howtoimproveexistingparkingmanagementschemeasasolutiontostoponeofthemostimportantproblems.
ThedesignofthispaperisbasedontheSamsungS5PC100chip,designanintegrateddisplay，cardreaderautomaticintelligentparkingsystem，easytouse，maintenancesimple,nomanualoperation。
Theoverallstructureoftheintelligentparkingsystemandtheoperationflowarediscussed。
。
Inthedesignprocess,firstontheoverallsystemfeasibilityanalysis，determinetheoverallframeworkofthesystem，systemprocesswasdetermined,thenaccordingtotheneedsofthesystemdeterminedthehardwareplatformofthesystem,accordingtothehardwareequipment,preparationofthecorrespondingprocedurecode.Afterthecompletionofthesystemdebugging,thereliabilityofthesystemtotest，improvethesystem.
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theincreaseinthenumberofcars,parkingmanagementsystemwillquicklyfollowedthedevelopment，whiletheuseofadvancedtechnology,tomakethetrendofintelligentparkingsystem，parkingsystemtendstobesimpleisthefuturedirectionofdevelopmentoftheparkingsystem。
Keywords：
radiofrequency;intelligentparkingsystem；cardreader
第一章绪论
1。
1课题研究的背景
最近几年，我国的私家车保有量极速增长，很多城市都出现了停车难的问题，导致许多人把车停在了道路两边，一方面会堵塞道路，产生安全问题；另一方面停在路边容易被破坏,车内物品也容易被偷盗.而且,现在城市中停车场的规模在增大，随着停车场内车流量的加大，传统的人工管理的停车场已经不能满足需求，此时,使用刷卡器，门禁系统等方法的智能停车管理方法逐渐出现。
智能停车场管理系统从2001年兴起,到目前功能越来越全面，系统也日渐完善,系统的操作也更加人性化。
现在国内的停车场智能管理系统已经进入了一个全新的阶段，不在一味的模仿国外的产品，拥有了自己的创新技术。
现在我国有超过400家企业涉及到智能停车产业，其中完全由国产的停车管理系统占有80%,而国外的只占有20％。
目前在国外,一些国家的停车管理系统经过长时间的发展,系统相对来说非常完善。
而我们国家的停车管理产业还刚刚起步，汽车保有量也远远没有达到一个稳定期，在不久的将来汽车数量快速增加,停车的需求也会增长，可见,只要调控得当，停车产业将会成为一个发展潜力巨大的新型产业。
1。
2系统研究现状与发展趋势
智能停车管理系统是现代化自动收费停车以及设备自动化的统称.是完全由计算机来管理的高科技的全自动化产品。
该系统可以感应IC卡或者是ID卡，通过对卡片的感应和识别来记录车辆信息，以及持卡人的信息,进行相关的停车操作,同时再对各种信息进行处理,并加入显示设备,语音播报等交互方式来完成停车收费的过程。
中国的智能停车管理系统起步比较晚,远远落后于其它发达国家,而且更落后于动态交通的智能化。
在过去的很长一段时间，发展的中心一直放在动态的行车交通上,使得静态交通发展缓慢，导致至今我国的静态交通各项指标都没有一个统一的评价指标。
静态交通的发展缓慢，已经成为城市交通的一大阻碍，目前，已经有人提出了解决城市的交通状况就要“动静结合、以静制动”的理论，而且在实践中已经见到很好的效果。
在未来的交通发展中，智能化的静态交通应该和动态交通同等看待，才能使得城市交通状况健康发展,由此可见，往后发展智能化静态交通前景广阔。
（1）目前我国的智能停车系统市场的所遇到的问题
①从业公司小，有上千家智能停车系统相关的公司,合计占有的市场份额只有不到20亿，没有领导型的企业,这也是每个市场发展都要经历的初期状态。
②企业投入研发的资金小，同质化竞争，没有核心技术，导致企业发展动力不足.
③小型企业寿命不长，几年就被市场淘汰，这是同质化竞争的结果，不重视品牌和信誉，没有核心技术，盲目的打价格战，打乱了市场的秩序，导致竞争激烈，企业寿命短。
而国外却很少有这种状况，很多国外企业重视技术的研发，产品质量好,可靠性高，具有自己的竞争力，能够保证企业的长期利润，很多公司都从业几十年，这也是我国企业可以借鉴的地方。
（2）国外产品对国内市场的影响
①国外的产品质量好、可靠性高且技术成熟,但是我国的停车环境和国外有一定差别，很多国外的产品到国内后不一定能适应国内的停车环境,比如说国内的人口密度大，路况复杂，安全性也要得到充分的保证,所以要求系统能够在完成防盗功能的同时引导车辆、车牌对比，同时还要保证车辆的进出效率，以及多种收费模式等。
②国内的产品价格低廉,相反国外的很多产品价格昂贵，所以相比国内的产品，虽然国外产品性能比较好，但相比之下，竞争力并不强。
在国内的发展空间并不大。
③国外的产品进入我国，会给我国带来很多先进的技术和管理经验,能够促进我国智能停车管理系统的发展。
（3）智能停车场的发展趋势
①将各个停车场联网管理，共享数据，形成一个以城市为单位的大型的停车平台。
②停车诱导，停车时有自动的车位引导系统，因为现在停车场越来越大，有的停车场有几千个车位，这样的停车场如果没有引导系统会引起停车场的混乱，停车效率底下。
③无人化服务普及，由于劳动力成本的提高，以前用人来管理的方法行不通了，借鉴国外的发展经验，停车场会越来越趋于自动化，无人化。
④服务入口扩展至手机，用户可以在手机上实现停车付费，车位预定，自动停车，以及停车引导等功能。
智能手机的普及以及移动互联网的快速发展，目前我国的移动互联网用户已经超过了宽带用户，利用手机来弯沉各种服务将会成为常态。
⑤立体车库增多。
我国人口众多，城市人口密集，地价昂贵，所以，参照日本等土地资源紧缺的国家的发展经验，所以停车场将会向立体车库发展,立体车库占地面积小，进出方便，将会成为未来停车场的首选.
1。
3系统设计概述
根据设计要求，系统可以分为：
主控模块、显示模块、刷卡模块、环境监测模块、计时模块.主控模块用于对各个其他模块的信息综合处理；其中显示模块为TFT液晶显示屏,用于显示剩余车位、温湿度信息、实时时间、刷卡后卡号信息、以及收费金额；刷卡模块用于读取用户的刷卡动作及卡号;环境监测模块用于检测停车场内温度和湿度；计时模块用于计算停车时间。
第二章系统设计
2。
1系统环境
主要硬件平台：
基于S5PC100的开发板、射频刷卡机、LCD显示屏;
软件平台:
eclipse、超级终端;
主要操作以及显示界面:
●待机状态:
显示当前温度、湿度、时间以及剩余车位。
●车辆进入：
刷卡后判断卡号，打开门禁,计时。
●车辆驶出：
刷卡后判断卡号，打开门禁,显示收费金额。
基本流程如下：
待机时在显示频幕上显示当前的温度、湿度、实时时间和剩余的车位。
当有剩余空位时,如有用户持卡进行刷卡操作，则读取卡号进行判断,若该卡号没有停车，则打开门禁同时开始计时，并且剩余车位减少一位，而且把该卡号的状态设置为已停车。
当该卡号再次进行刷卡操作时，则根据卡号停车时的时间和当前时间，计算停车时长,计算收费金额，完成收费，然后剩余车位加一。
2。
2系统总体设计
该系统共分为一下几个部分：
1.刷卡系统模块:
识别卡号并将卡号通过UART发送到主控芯片。
2.计时模块：
使用主芯片中的RTC记录停车时间。
3.环境检测模块：
采集当前的温度、湿度、实时时间。
4.LCD显示模块：
通过控制LCD显示屏向用户展示各种信息。
系统的各个模块之间的关系如图所示：
图2-1系统各模块关系图
第三章硬件设计
3.1硬件结构简介
在系统的设计中，包含了刷卡器模块,环境信息采集模块、计时模块以及LCD显示模块。
刷卡器通过串口连接到开发板上的UART1，环境采集模块使用的是开发板中集成的温度芯片LM75，计时模块采用的是S5PC100中的实时时钟RTC,LCD显示模块使用的是一块3.2寸的液晶显示屏。
3.2主控模块
主控芯片采用的是三星S5PC100，它使用的是65nm制作工艺，频率最高可以达到667MHz.该芯片采用的是ARM公司所提供的Cortex—A8架构，相比以前的ARM11架构,流水线增加了5级，从8级流水线提高到13级流水线,并且流水线在同一时间能够执行两条指令.
不仅如此，Cortex-A8相比之前的ARM11架构在浮点运算的基础上又添加了双精度的浮点寄存器。
使得处理器性能有了明显的提升，而在图形处理方面也比之前的芯片有了大幅度的提高，支持更多中模式的视频播放。
通过丰富的容易使用的各种图形支持，它能够完成各种各样可定制的用户界面,开发出各种产品,该芯片有一个强大和灵活运用的应用体系结构，支持的外围设备丰富,能够降低系统的总成本，提高系统整体的性能和效率。
3.3刷卡系统模块
3。
1.1RFID技术
RFID技术又称为射频识别技术。
是一种通过对射频信号的处理，对目标进行识别,同时获取目标信息，够适用于各种环境。
RFID技术可以同时识别多个目标.他被应用于短距离识别的射频产品，可以在充满灰尘,油污等环境下准确的进行识别。
3.1.2串口通信
刷卡器通过串口（UART）与开发板进行连接,当刷卡时触发中断，主控芯片对刷卡器传来的数据进行读取，提取出卡号信息，进行相应的操作。
图3—1UART电路图
UART又称为通用异步收发器。
它由两部分组成，一部分是将串行数据转换成并行数据的接收器（Rx），另一部分是将并行的数据转换为串行数据的发送器（Tx）。
还有一些状态管脚，可以用于识别接收器是否已满，或者用于识别发送器是否为空。
串口间通信时，采用了串行通信协议来保证所传输数据的准确性。
起始位：
‘0’代表起始位,是一个数据传输的开始。
数据位：
可以在5-8位之间，一般我们采用的是8位，代表一个字节。
奇偶校验位:
用来验证数据的准确性,可以设置为‘1’或者设置为‘0’。
停止位：
表示一个字节的数据传输结束，可以用一位表示，也可以用两位来表示。
空闲位:
当空闲位为‘1’时表示目前没有数据正在传输。
波特率：
表示的是每秒钟传输的二进制位数.
S5PC100有四个独立的通信接口，每个接口都有两种工作模式，中断模式或者是DMA模式。
即UART控制器可以在CPU中产生中断或者是DMA请求传输数据。
在连接系统时钟时，UART控制器有两个端口支持最高波特率是115.2kbps，还有两个接口支持的波特率最高是3Mbps。
每一个UART接口都有两个64字节的接收和发送的缓存.
每个UART控制器都分为接收和发送两个部分，如果把UART设置为FIFO模式,在发送器中会有一个64个字节的缓冲区,在传输数据时，CPU会先把数据存到缓冲区,然后再进行发送，如果不把UART设置为FIFO模式，就不会用到缓冲区，只会用到缓冲区中最低的一个字节来存放数据.
3。
4计时模块
3。
4。
1实时时钟RTC
在嵌入式系统中,有一个专门用于提供时间的专用模块RTC,而且在系统关机的情况下还能够正常工作,因为它有一个专门的纽扣电池用于供电。
如下图所示：
图3-2RTC电路图
3.4.2RTC控制器
RTC模块有单独的电池供电系统，当系统断电时，也能够继续工作很长时间。
RTC将一些8位的BCD码发送到CPU。
通过这些BCD码可以将RTC记录的当前的时间告诉CPU。
同时RTC还具有中断功能,当到达设置的时间时可以执行中断。
时钟数据采用BCD编码。
能够对闰年的年月日进行自动处理。
具有告警功能，当系统处于关机状态时,能产生告警中断。
具有独立的电源输入。
提供毫秒级时钟中断,该中断可用于作为嵌入式操作系统的内核时钟.
3。
5环境采集模块
在停车场中需要采集的信息有很多，设计系统时由于没有相应的硬件设备，所以采用了一个温度传感器来采集温度和一个电压转换器来模拟湿度信息。
3.5.1温度采集
温度传感器采用的是LM75。
图3—3LM75
从图中可以看到温度传感器上的两个管脚SDA和SCL连接到了主芯片的I2C上，并且还连接了一个外部的中断.
要先设置模式才能获取温度，LM75的从机地址是0x90，先发送地址,然后配置LM75的工作模式，LM75芯片一共有4种模式,温度模式（只读）、配置模式（读/写）、T（HYST读/写）、T（OS读/写）。
我们要获取器温度值,所以选择第一种温度模式,所以要发送0x0,然后再发送一次从机的地址，然后等待芯片发送回温度数据,LM75会向主机发送两次数据，第一次发送整数部分，第二次发送小数部分，精确度最高为0.5，每一次发送数据的时候都要进行应答，只有这样才能保证数据的准确。
3。
5。
2湿度的采集
湿度采用的是用读取电位计输出的电压来模拟.在进行模数转换时模拟信号不能发生变化，不然就会导致转化结果不准确，如果信号不稳定，而信号频率有很高,所造成的转换误差是很大的。
要消除这种误差，就要在模数转换时保持输入信号的稳定。
3。
6LCD显示模块
3.6。
1S5PC100LCD控制器功能简述及LCD接线图
S5PC100中集成的LCD控制器包含一个纯属图像的裸机模块，还有一个图形处理单元。
这些模块通过总线连接到外部的LCD接口,LCD接口分为三种类型,其中我们用到的是RGB接口，用于显示控制的显示控制器可以把5个窗口叠加显示,每一个窗口都能支持很多种图像格式.
图3-4LCD连接图
3。
6.2LCD外部接口信号
S5PC100的LCD控制器包括了两个时序部分,一个是针对于RGB接口、ITU—TBT。
601/656接口的时序,一个是准对间接I80接口的时序。
下面介绍关于我们用到的RGB接口的控制器部分。
RGBVIME产生的控制信号有四个，垂直同步信号、水平同步信号、数据有效信号、LCD时钟信号,这些信号都可由寄存器配置，还有VD［23:
0］的数据输出口。
下面介绍几个简单公式：
HOZVAL=（Horizontaldisplaysize-1）
LINEVAL=（Verticaldisplaysize-1）
VCLK（Hz）=HCLK/（CLKVAL+1）whereCLKVAL>=1
通过LCD控制器显示一幅图片会有一下步骤,开始LCD控制器先发送一次VSYNC信号，然后在发送一次HSYNC信号，即选择第一行的第一列，然后再每一次发送的信号中,信号发送的速率是由VCLK来控制的。
在现实每一幅图片时,还会出现一些跟显示图片无关的时钟信号,比如在HSYNC信号之前和之后都会有一段前沿信号HFPD和后延信号HBPD，在VSYNC信号之前和之后，也会有一段前延信号VFPD和后延信号VBPD，在这些信号中不包含任何有效的像素信号，而且HSYNC和VSYNC信号要保持一定的时间。
在S5PC100中，还需要重点考虑alpha绑定机制,因为他是5个窗口叠加共同成像的原理，因此需要配置一下alpha绑定方程，每一次的叠加由两个窗口进行，窗口的顺序如下：
（1）X0=窗口0与窗口1。
（2）X1=窗口X0与窗口2。
（3）X2=窗口X1与窗口3。
（4）X3=窗口X2与窗口4。
第四章软件设计
4.1软件开发环境介绍
Eclipse是一个基于Java语言的开放源代码的能够扩展的开发平台,Eclipse是一个框架,这个框架下集成了各种服务，你可以选择各种服务来构建你所需要的开发环境。
系统流程图：
N
Y
N
Y
图4-1系统流程图
4。
2刷卡器部分设计
由于全部代码过长，下面只给出核心代码
串口通信初始化代码：
voiduart0_init（void）
{
GPA0.GPA0CON=0X22；//enableGPA0pinfunctionmode
UART0。
UFCON0=0X00；//disablefifo
UART0.UMCON0=0X00;//disableAFC
UART0.ULCON0=0X03;//datalength8bit
UART0。
UCON0=0X305；//
UART0。
UBRDIV0=0X23;//Baudratedivisiorregister115200
UART0。
UDIVSLOT0=0X3;
puts（”openuartdeviceok！
"）；
}
用UART0进行通信，其中用到的寄存器有8个多，初始化使用5个，余下的3个用于接收、发送数据。
初始化设置的代码说明如下：
（1）GPHCON的GPH2、GPH3用控制接收数据寄存器RXD0和发送数据寄存器TXD0.
手册中GPH2、GPH3描述如下:
GPHCON
Bit
Description
GPH3
［7：
6］
00=Input
01=Output
10=RXD0
11=reserved
GPH2
［5：
4]
00=Input
01=Output
10=TXD0
11=Reserved
所以
GPHCON｜=0xa0
GPHUP ｜=0x0c（上拉）
（2）ULCON0设置为0x03,含义是正常操作模式、无校验、停止位1、8个数据位。
（3）UCON0设置为0x05表示发送、接收数据都使用查询方式。
（4）UFCON0设置为0x00为不使用FIFO（每个UART内部都有一个16字节的发送和接收FIFO）
（5）UMCON0设置为0x00为不使用流控
（6）UBRDIV0设置为12含义为波特率设为115200，由下面公式算得:
UBRDIVn=（int）（PCLK/bps＊16）-1
其中PCLK=12MHz。
发送/接收数据的代码说明如下：
（1）UTRSTA0（UARTTX/RXstatusregister0）
bit［1]：
无数据发送时自动设为1，我们要用串口发送数据时，先读此位以判断是否有数据正在发送。
bit［0］:
接收缓冲区是否有数据,如果有，此位自动设为1，我们需要读此位来判断是否接收到了数据.
（2）UTXH0：
把要发送的数据写入此寄存器
（3）URXH0:
读此寄存器会得到串口接收到的数据
4.3环境检测设计
4.3.1湿度采集
软件流程图如下：
N
图4-2环境采集信息流程图
（1）配置ADC工作频率及转换精度：
ADCCON
因为ADC的工作时钟CLK频率的值小于
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