智能停车场本科生毕业论1.docx

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智能停车场本科生毕业论1

目录

摘要1

Abstract2

第1章绪论3

1.1问题提出3

1.2国内外相关背景4

1.3本文的研究内容4

1.3.1严格收费管理4

1.3.2安全管理4

1.3.3防伪性高5

1.3.4耐用可靠5

1.4本文内容组织结构5

第2章系统方案与总体设计6

2.1用户背景与需求6

2.2总体设计原则7

2.3总体设计9

2.3.1系统工作流程9

2.3.2总体设计方案11

2.4系统设备选取与组成13

2.5小结15

第3章控制器的硬件设计16

3.1微控制器的选择16

3.2时钟电路设计17

3.3其他部分设计19

3.4小结20

第4章系统软件设计21

4.1控制器操作系统21

4.2任务分解设计22

4.3管理系统23

第5章总结与展望27

参考文献29

致谢30

附录A:

智能停车系统源代码31

附录B:

系统电路图41

摘要

随着人民生活水平的提高，我国汽车保有量不断提升，私家车的数量越来多，在生活小区、办公场所、商场、旅游景点等地方，停车难问题也日益突出。

解决停车难问题，除了加大基础设施投入（扩建停车场）外，有效地对现有的停车场进行合理分配、调度与管理，也是行之有效的措施，因而建设配套的停车场管理系统，对停车位进行有序地管理十分必要。

目前，无论在生活小区或是在写字楼宇的建设规划中，均已对停车位的规划配备进行了充分考虑，停车场已成为人们生活服务的必备场所之一，停车场的数

目增多，对停车场管理系统产生了强大的市场需求。

基于上述两点需求，本文设计了一套停车场管理系统，从地感线圈、道闸、吐卡机、主控板到微机管理系统，全套软硬件系统实现了对场内车位有序地分配与调度。

本文将从整体方案、硬件设计、软件设计、安装实施等方面进行全面地介绍该系统。

同时，本套系统在比较市场同类产品的基础上，独到地将停车管理中的日常处理从上位机（微机）移至下位机（主控板），降低了整个系统对微机的依赖，显出了自己的竞争优势。

关键词：

停车场；管理系统；无线射频卡

Abstract

Withtheimprovementoflivingstandards，China’Sper-capitavehiclevolumerising，thenumberofprivateCarSmoreandmore，inthelivingquarters，officespace，shoppingmalls，touristattractionsandotherplaces，theproblemofparkingisbecomingincreasinglyobvious．Solvetheproblemofparking，inadditiontoincreasinginvestmentsininfrastructure（extendparkinglots），effectivelymanagementtotheexistingparkinglotsforareasonabledistributionschedulingandmanagementaswellaseffectivemeasuresthussupportingthebuildingoftheparkinglotmanagementsystem,theparkingspacesfororderlymanagementisverynecessary．

Atpresent，bothLivingQuarterandoffice-buildingprogram，parkingspaceshave

beenrightwiththeplanningforafullaccount，aparkinglothasbecomeanessential

servicelifeofoneoftheplaces，Thenumberofcarparkshasincreased，raisingagreatmarketdemandoftheParkingLotManagementSystem．

Basedontheabovetwodemands，wedesignedacal"parkmanagementsystem,fromCarsensecoilGate，andtheTemple-cardmachines，MainBoardofcomputer

managementsystem,bothhardwareandsoftwaresystemtoachievetherightsiteparkingspacesandorderlydistributionandscheduling．Thispaperpresentedatotalsolution，hardwaredesign，softwaredesign，installation，andotheraspectsofthe

implementationofacomprehensiveintroductiontothesystem．Meanwhile，thepresentationsysteminacomparablemarketsimilarproductsonthebasisofParking

willbeuniquetothemanagementofday--to--daybasisfromthePCshiftedtohenext

machine（thecontrolboard），reducetheentiresystemtorelyonthecomputer，showing

itscompetitivemerit．

Keywords：

Parkinglot；Managementsystem；RadioFrequencyIdentifiedCard

第1章绪论

1.1问题提出

科技为人服务，世界上任何先进技术的应用无一不是社会进步的标志和社会发展的需求。

停车场的智能化建设也一样，随着社会的进步和发展，人们的生活方式发生着深刻的变化。

城市的交通拥挤便是这种变化引起的现象之一。

城市由于交通设施的增加造成的交通拥挤甚至混乱给人们的生活带来极大的不便，这种不便迫使人们去寻找高技术的有效手段去解决这种不便。

智能化的停车场就是顺应这一时代需求的高技术产物。

这不仅可以有效地解决乱停、乱放造成的交通混乱，而且可以促进交通设施的正规化建设，同时也尽可能地减少车主丢车被盗的忧虑。

另外，在技术方面，其高技术性匹配于现有其他智能化系统，具有很好的开放性，易于与其它智能化系统组合成更强大的综合性系统，顺应各种综合方式的高级管理。

根据国家统计局发布的权威数字，截至2005年底，中国民用汽车保有量为3160万辆，其中私人汽车保有量为1852万辆，占总量的58．6％。

私人汽车中，载货汽车452万辆，载客汽车1384万辆。

2006年中国销售了700多万辆各类汽车，粗略估计，超过60％为私人购买。

减去2006年报废的100多万辆汽车，加上新增的400多万辆，专家估计截至2006年底，中国私人汽车保有量接近2200万辆。

随着我们汽车保有量的不升提高，停车场作为建筑物附属的功能区正在凸显它的作用。

停车场数据的不断增长也刺激了对停车场管理系统的需求，学界和产业界

对停车场管理系统的关注与投入也在提高。

目前市场上的停车场收费管理系统售价普遍偏高，一套完整的停车收费管理

系统售价普遍在10万元人民币以上。

高昂的价格影响了停车场管理系统的普及，

目前定位于中低价位的停车场管理系统具有广阔的市场空间。

1.2国内外相关背景

世界各国在汽车保量高速增长初期，就已经开始重视停车场建设与停车管理，停车管理系统技术条件相对比较成熟。

国内外在停车场管理方面的研究主要集中智能系统应用到停车场管理领域，实现更高自动化的停车管理。

智能的停车管理包含车型的自动识别、自动开关道闸、自动识别车牌号、停车自动诱导、自动计费／扣费等方面，国内外学者围绕这些方面进行相关研究妒比1，部分研究成果已进入应用领域，但多数仍处在研究阶段，无论从技术成熟度或实用经济性而言，这些技术应用到实际系统还有一定的距离。

停车场作为物业的一部份，仍离不开人的管理，停车场收费管理系统基本是根据车型和停车时间进行收费，人在车型的判断、车号与车主的比对上有着不可替代的实际作用。

在机械化程度高、公式计算等方面，技术应用将大大提高效率；

停车场管理系统中，如车辆到场、离场的鉴别、道闸开关、费率计算、缴费等工

作，应用到这些方面的技术条件已相对成熟，且成本低，具有较高的经济可行性在工程应用领域，技术应用的选择必须兼顾到技术的先进性、成熟度、经济性等因素，本课题正在基于这些因素的综合考虑，定位于单入口单出口的停车场，为业主提供一套高效益的停车场管理系统。

1.3本文的研究内容

本课题从硬件、软件完整地实现了一套停车管理系统，具有自主的知识产权。

该系统具有以下优点：

1.3.1严格收费管理

对于目前的人工现金收费方式，一方面劳动强度大、效率低，另外一个主要弊端就是财务上造成很大的漏洞和现金流失。

使用ID／IC卡收费系统车场的收费都经电脑确认和统计，杜绝了失误和作弊，保障了车场投资者的利益。

1.3.2安全管理

一卡一车，资料存档，保证车场停放车辆的安全。

1.3.3防伪性高

因为ID／IC卡保密性极高，它的加密功能一般电脑花上十年的，时间也解不了，所以不容易仿造。

1.3.4耐用可靠

本系统采用的ID／IC卡，为无源的非接触式的ID卡，卡内有线圈作数据传递和接收能源用，全部密封，所以防尘防水。

又因为不用磁头读写，不存在磨损磁带或受干扰，或因磁头积尘而失效。

非接触式ID／IC，卡能使用10万次以上，在耐用、可靠程度和经济上远优于磁卡。

同时，系统设计时考虑了电脑主机故障时对整个系统的影响，本系统在电脑主机故障的情况下仍能主控板的支持下正常地工作，从而不会影响停车场的正常业务。

根据停车场的实际情况，我们设计的系统在设备选型上选用了适合地下、户外车场管理的耐用可靠设备；在软件和系统设计上为停车场提供了一套便于维护和运行可靠的收费系统；它能有效的堵塞收费漏洞，降低操作成本，提高经济效益和减轻劳动强度。

本文的工作主要体现在以下几个方面：

（1）、制定了全套系统解决方案；

（2）、自主设计了控制器硬件；

（3）、完成系统软件编写任务。

1.4本文内容组织结构

本文在第二章中将介绍本系统的主要功能与整体设计方案，分析典型用户场前器硬件设计；第四章介绍系统软件部分的设计，包含控制器的软件设计、通讯协议设计、数据库设计及应用系统设计；第五章将介绍系统的实施与调试，最后进行总结与展景与需求，并对停车场的业务流程进行分析，制定一套整体解决方案；在第三章中介绍本系统中控制望。

第2章系统方案与总体设计

2.1用户背景与需求

本系统的开发以典型的用户场景为开发背景：

某智能大厦内有五层停车库，共有200个车位。

考虑如下用户需求：

①设置一进一出的停车场收费系统。

②短距离感应：

选用的控制器应有读取卡片的功能，能独立控制道闸起降并

能提供其它设备的控制；读卡方式：

采用近距离读非接触式读卡方式（5-15cm）。

③有图像对比系：

对进出车辆实行进出监控，通过人工识别对比图片，有效

保障停车场车所示：

辆的安全。

④有车位显示：

入口实现无人值守化，但要求能给司机提供车库车位信息。

⑤配备收费显示屏，有语音提示。

⑥整个停车场系统要求：

停车场出口收费电脑与管理中心到更高管理阶层形成一个网络体系结构。

⑦单位内部用户采用固定卡（月租卡）方式，外面车采用临时卡方式，在外面

设临时车收费亭。

⑧卡片的管理（月租卡、临时卡）由统一由管理中心来发卡与管理。

针对上述需求，全套系统的总体结构如图1

图2.1停车场系统结构示意图

2.2总体设计原则

考虑前述用户需求，并对市场同类产品进行了调研分析，本课题在总体设计

时须遵循以下设计原则：

先进性

现代信息技术的发展，是现代科学技术发展中最活跃的领域，新产品、新技术日新月异，每一个新技术的出现都对我们的工作方式产生极大的影响，对我们

工作效率的提高起到极大的推动作用。

因此本系统必须采用先进的技术和设备，

这一方面反映了系统所具有的先进水平，另一方面又使得系统具有强大的发展潜

力。

同时，由于本系统是一实际使用的工程，因此其技术和设备又必须是相对成

熟的。

所以，在投资费用许可的情况下应当充分利用现有最新技术、最可靠的产品，以使系统在尽可能长的时间作用于社会，从长远方面考虑，这也是最经济的。

经济性

考虑到停车场系统的整体造价及其本身的投资回报期长的特点，应在满足性能要求的前提下尽量使整个系统能获得更大的收益。

可靠性

必须考虑采用成熟的技术与产品，在设备选型和系统的设计中尽最减少故障的发生。

可维护性

我们认为可维护性是当今应用系统成功与否的很重要的因素。

这里的可维护

性包含二层含义：

（1）．易于故障的排除；

（2）．日常管理操作简便。

安全性

随着科学技术的高速发展和社会进步，各种违法犯罪分子的作案手段也不断翻新。

必须采用有效的高科技措施，防止场内车辆被盗；同时，系统运作设计必须规范，保证系统自身的安全和管理人员的安全。

因此，对系统安全的考虑，应当足够重视，必须采用多种手段防止各种形式与途径的损失。

整体性

系统的整体性，涉及到方方面面，对于系统这样的工程必须对这些因素统筹考虑，以构成一个有机的综合管理系统。

实用性

设计本系统，应首先考虑能满足停车场功能要求和实际应用的需要，同时考虑司机出入的方便与安全。

开放性

为保证各供应商产品的协同运作，同时考虑到投资者的长远利益，本系统必须具有一定的开放性，并结合相关的国际标准或工业标准执行。

可扩充性

本系统考虑今后发展的需要，因而必须具有在系统产品系列、容量与处理能力等方面的扩充与换代的可能。

这种扩充不仅充分保护了原有投资，而且具有较高的综合性能价格比。

规范性

由于本系统是一个综合性系统，在系统设计和建设初期应着手参考各方面的标准与规范，并且应遵从该规范各项技术规定，做好系统的标准化设计与管理工作。

2.3总体设计

2.3.1系统工作流程

入场：

如图2．2所示，临时用户车辆进入停车场时，车辆感应器检测车到。

入口处的LED显示屏显示车位信息，同时系统以语音提示客户按键取卡，

客户按键，票箱内发卡器内的ID卡，经输卡机芯传送至入口票箱出卡口，

并完成读卡过程。

同时启动入口摄像机，摄录一幅该车辆图像，并依据相

应卡号，存入中央电脑的数据库中，中央电脑的位置可以放在监控室，一般

放在出口收费处。

司机取卡后，自动路闸起栏放行车辆，车辆通过车辆检

测线圈后自动放下栏杆。

月租卡车辆进入停车场时，车辆感应器检测车到，

司机把月租卡在入口票箱感应区10一15公分距离内掠过，入口票箱内ID卡

读写器读取该卡的特征和有关信息，判断其有效性，同时启动入口摄像机，摄录一幅该车辆图像，并依据相应卡号，存入中央电脑的数据库中。

若有

效，自动路闸起栏入行车辆，车辆通过车辆检测线圈后自动入下栏杆；若

无效，则不允入场。

图2.2车辆入场示意图

出场：

如图2．3所示，临时用户车辆驶出停车场时，在出口处，司机将非接触式ID卡交给收费员，收费员在出口处读卡器附近晃一下，依据相应卡号，存入中央电脑的数据库中，系统根据m卡号自动计算出应交费，收费员提示司机交费。

收费员收费后，按确认键，电动栏杆升起。

车辆通过埋在车道下的车辆检测线圈后，电动栏杆自动落下，同时收费处中央电脑将相关信息记录到数据库内。

月租卡车辆驶出停车场时，设在车道下的车辆检测线圈检测车到，司机把月租卡在出口票箱感应器10．15公分距离内掠过，口票箱内Ⅲ读卡器读取该卡的特征和有关ID信息，判别有效性。

收费员确认月卡有效，自动路闸起栏杆放行车辆，车辆感应器检测车辆通过后，栏杆自动落下；若有误，则不允放行，提醒人工干预处理。

同时收费处中央电脑将相关信息记录到数据库内。

图2.3车辆出场示意图

系统的工作流程图如下框图所示：

图2.4系统工作流程图

2.3.2总体设计方案

针对该停车场的实际情况及用户反馈意见，计划配置了一套由一个进口、一个出口组成的非接触式ID卡停车场收费系统，停车场系统入口无人看守，入口配置车位显示屏，临时车可以自动取卡、刷卡进入车场，月卡车持卡感应进入车场。

出口设置收费控制电脑，收费显示屏和语音提示系统，在非接触式ID卡停车管理系统的基础上配置图像捕捉对比系统与汉字同步提示系统，例如：

当车辆到达入口时，汉字显示系统显示“临时车取卡，月卡车感应读卡"：

当月租卡有效时，汉字显示系统显示“月租卡有效”。

电脑中心配发卡机一套，以供管理中心对月租卡的管理，全套系统的网络拓扑图如图2．5所示。

图2.5系统网络拓扑图

LED显示屏显示车位：

（1）．在入口的通道间安装进入地感和外出地感（进和出必须严格分开），为了说明方便暂设大门进的地感线圈为#1（道闸下的地感），大门出的地感线圈为#2（道闸下的地感）；车位显示屏设为#3。

（2）．软件对地感线圈的识别与动作：

工作流程：

当车经过#1、#2地感时地感将发出一个信号给控制器，控制器将相应的信号传送给停车场软件，停车场软件将相应的信息发送给显示屏。

进：

软件识别规则与动作，当有车进入时#1号地感线圈发送一个信号给控器后软件将车位自动递减1并将信号传给#3号显示屏；

出：

当车出去时如果控制器收到#2号地感的信号则车位自动加1并将信息传送给#3号显示屏。

汉字同步（用于使用出入口票箱，带吐卡的情况）：

假设LED显示器默认显示为“日期、时间加其它’’，并能显示“请取卡，读卡’’“请通过”、“无效卡”三种状态，此三种状态由控制器控制触发。

控制器与显示器连接的方法：

假设用户要求显示器在平时显示“日期，时间或其它”当吐卡机地感感应到

有车时，通过吐卡机的内部继电开关使吐卡机吐卡设备与读卡机读卡变为有效，LED显示屏显示“请取卡，读卡’’具体接线端由吐卡机提供；当读卡头感应到有效

卡时，道闸升起并且显示器显示“请通过”。

当感应到为无效卡时，显示屏显示“无效卡"，具体的接法是，显示器的地线与控制器的D0输出点1的COM点相连，常开点（No）与请通过相连，无效卡则与控制器的Do输出点2的NO联接（在控制器中设置无效卡产生的动作为Do输出点动作）。

图像对比：

A．月租车：

进入时对其月租车进行拍照，在其外出时对其拍照并调出此车的资料库及进入时的图片通过人工进行识别。

B．临时车：

进入时对其临时车进行拍照，在其外出时对其拍照并调出此车的资料库及进入时的图片通过人工进行识别。

收费显示及语音提示：

（1）．收费显示：

停车场软件对外出车辆时间进行计算，根据收费标准计算出停车费用，并将其传输到LED收费显示屏，控制方式为电脑软件直接控制。

（2）．语音提示：

通过语音编码器对语音进行编码，如：

“谢谢，你的停车收费为，IC元"，对语音提示金额与显示屏显示一致的问题：

A．在停车场软件中规定时间收费标准；B．在语音编码器中编码为：

时段收费为5元，时段为10元；C．根据以上约定，以后通过传输停车时间段就可以报出收费情况。

2.4系统设备选取与组成

如上述方案所述，全套系统由如图2．6所示的部件组成

图2.6系统部件框图

主控部分：

（1）自主开发主控制器，具有独存储数据和工作的能力，在没有与上位机通讯的情况下不影响车辆的进出；

（2）读卡头采用与控制器配套125Khz无线射频读卡器系列读头或其它（跟据用户要求距离而定）；

（3）ID卡片采用射频卡，EM只读卡。

（4）道闸选用智能防砸车道闸。

（5）整个停车场软件采用自由开发的停车场管理软件，实现管理中心与出口收费电脑数据共享。

出入口设备组成：

入口部分主要由吐卡机一个（内含ID卡读卡器、ID卡出卡机、车辆感应器、对讲分机）、控制器一个、自动路闸一个、车辆检测线圈二个、LED显示屏一个自动摄像机一个等组成。

收费管理处：

收费管理处内设备由收费管理电脑、ID卡控制器、报表打印机、对讲主机系统、收费显示屏、语音系统、操作台、月租卡发卡设备一套组成。

收费管理电脑除负责与出入口票箱读卡器、发卡器通信外，还负责对报表打印机和收费显示屏发出相应控制信号，同时完成车场数据采集下载、读用户ID卡、查询打印报表、统计分析、系统维护和月租卡发售功能。

2.5小结

本章通过了解与分析用户的需求，按总体设计的原则要求，理清了停车场系

统的工作流程，确定了系统的整体方案，对全套系统进行了总体规划设计，并列

出系统所需设备，明确了系统开发目标：

自主开发的控制器与上位机软件管理系

统，在接下来的章节中将对本文自主开发的部分进行详细介绍。

第3章控制器的硬件设计

本系统控制器以单片机为核心，硬件结构如下图所示。

控制器硬件系统包括：

电源部分、输出指示部分、实时时钟部分、存储部分、上位机通讯部分、RS一485通讯接口部分。

设计过程采用Protel99se绘制电路原理图及PCB布线图。

图3.1控制器硬件结构图

3.1微控制器的选择

STC系列单片机是由STMicroelectronics公司生产，并由宏晶公司做大陆代理的。

STMicroelectronics即意法半导体公司是1987年6月在意大利的SGS微电子公司和法国的汤姆逊微电子公司合并后产生的。

1998年5月，公司由原来的SGS汤姆逊（SGSTHOMSON）微电子公司改名为意法半导体公司（STMicroelectronics），简称ST公司。

STC单片机的具有如下优点使它成为本文首选：

（1）、加密性强，很难解密或破解，解密费用很高、国内能解密的人少，一般的仿制者望而退步；

（2）、超强抗干扰：

高抗静电（ESD保护）

轻松过2KV／4KV快速脉冲干扰（EFT测试）

宽电压，不怕电源抖动

宽温度范围，-40℃一85℃

I／O口经过特殊处理

单片机内部的电源供电系统、时钟电路经过特殊处理

单片机内部的复位电路、看门狗电路经过特殊处理

（3）、具有降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：

禁止ALE输出；

时钟／机器周期，外部时钟频率可降一半；

单片机时钟振荡器增益可设为1／2Gain。

（4）、超低功耗：

掉电模式：

典型功耗<0．1UA

空闲模式：

典型功耗2mA

正常工作模式：

典型功耗4mA．7mA

掉电模式可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如水表、气表、便携设备等

在系统可编程，无需编程器，可远程升级

（5）、可送STC-ISP下载编程器，1万片／人／天。

（6）、可供应内部集成MAX810专用复位电路的单片机只有D版本才有内部集成

专用复位电路，原复位电路可以保留，可以不用；若不用，将RESET脚直接

短接到地即可。

（7）、STC单片机直接替换ATMEL，PHILIPS，Winbond产品，管脚与流行的8051

兼容。

3.2时钟电路设计

时钟电路主要给系统提供时间，当有操作发生时可记录系统时间，以便日后操作查询。

本课题选