基于单片机的停车场管理系统设计毕业设计论文

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随着我国科学技术突飞猛进的发展，智能化产品在人们的生活中逐渐普及，越来越多的高科技
产品也走进人们生活，使得人们的生活方式更加智能化。
: r: h6 x* K" p( j* n( O) v众所周知，电能是重要的二次能源，应用于现代社会各个方面。当前，能源形势严峻，尤其是
世界能源危机。所以说，节电要从日常生活中的小事做起。在中国的大部分停车场中，夜晚往往是
灯火通明，彻夜常亮。因此智能停车场的实现显得格外重要。目前国内对智能停车场也进行了大量
的研究，大连理工大学的宁秋平对非接触式 IC 卡在停车场管理系统中的应用进行了设计，完善了
收费系统；北京工业大学的王湘斌对智能停车场内部控制系统的通信进行了研究，提出了基于 Lon
Works 现场总线技术的智能化停车场控制系统设计；但我国的停车场管理系统大多还存在智能化、
8 `* u# \' Y6 W/ p集成度低的缺点，注重收费的自动化，而忽视了停车过程的自动化、安全监控的自动化。各个管理
子系统没有有效地综合集成起来，这样直接导致了停车场安全性、管理智能化水平和整体运行效率
的降低。
) A+ M+ J" I$ t本项目采用了红外传感器配合使用，基于单片机平台完成智能选择车位，车位地灯自动引导，空余
5 {5 b1 K7 I4 N6 q# L车位提示、当日限号显示等功能，智能化的贴近实际生活，最大限度的达到节电的目的，提示司机
空车位信息，大大方便了司机的停车。具有实际的应用价值和研究意义。

第一章绪论
5 \$ B# h" U0 V1 V" C1.1 课题研究的背景和意义
随着经济的发展，人们生活的富裕，越来越多的私家车走进家庭，随之而来的
/ W( [- s! n5 f4 k6 r城市交通堵塞和停车难的问题，已经成为影响和制约城市建设和经济发展的一个重
" M# E, A7 g  X要因素。为了解决停车难的问题，城市兴建了大量停车场，但是目前停车场智能化
系统是市场现状比较落后，大大落后于动态交通的市场化发展。
6 O5 I$ I4 E# r) J" A0 G# a" u我国停车场水平相对世界其他国家而言比较落后，大部分停车场都需要投入很
多人力来管理运营，随着社会水平的不断提高以及人们的时间观念的提高，车主对
停车场的要求也越来越高，例如存( 取) 车的时间尽量缩短、入场无需停车、智能收
% j: I# l/ ?; n* M' Q: w% I8 `费、停车诱导、车位定位以及视频防盗系统等。
0 H" Y- ~& H  r本课题基于Arduino 单片机、红外感应技术及数码管显示技术相结合，实现了
) X; A" h+ F5 P; ~+ d一套集车辆入场检测、空余车位判断与显示、车位自动引导于一体的停车场管理系
统，并集成了当日车辆限号提醒的功能， 极大的缩短了车主从入车场到停泊到车位
的总体时间，基本实现停车场智能化，极大的节约了停车场管理的人力成本，对促
进社会的经济的发展具有极高的意义。
; F; t% K% E. [6 c: u1.2 智能停车场发展状况和趋势
1 u8 h7 c! L2 B0 O- U/ x! f4 G智能停车场管理系统是现代化停车场车辆收费及设备自动化管理的统称。是将停
车场完全置于计算机统一管理下的高科技机电一体化产品。他以感应卡IC 卡或ID
6 Z1 S  \( Z) L( f8 y2 G卡( 最新技术有两卡兼容的停车场) 为载体，通过智能设备使感应卡记录车辆及持卡
人进出的相关信息，同时对其信息加以运算、传送并通过字符显示、语音播报等人
机界面转化成人工能够辨别和判断的信号，从而实现计时收费、车辆管理等目地。
" c. ?0 a* B4 \: q  F3 E- U) M停车场智能系统的市场现状比较落后， 大大落后于动态交通的智能化市场发展，
$ |8 t  n7 s6 Y* x; D0 p5 L这一点国内外都存在这样的问题，过去的发展重动态交通，而轻静态交通，比如静
态交通研究目前国内外都没有一个评价指标，而动态交通则有道路拥堵指数、绿波
带等研究内容。静态交通发展的落后，已经成为了城市动态交通的障碍，目前国内
% l, N7 j, W7 y- [( K; M外的专家提出了解决动态交通要“动静结合、以静制动”的理论，在实践中已经初见
- s1 I) Q  i& V( e4 O; ]2 U$ |% Y成效。未来静态交通智能化市场和动态交通智能化市场应该平分秋色，不分伯仲，
9 z3 B8 ~  B% k1 h3 z( i' Q静态交通智能化市场的发展前景非常大。
智能停车场的发展趋势有以下几个方面：
' Z4 D. Y- H% t& V  j. U! t: o1、停车场实现联网共享数据，打破信息孤岛，建设智慧停车物联网平台，实现
9 Y; z' A  q1 c停车诱导、车位预定、电子自助付费、快速出入等功能。
2、停车诱导、车位引导和反向寻车系统快速普及， 目前在建的停车场越来越大，
5 X- }& |' e& q* r/ W/ v动辄几千个车位以上， 这样大的停车场如果没有引导和寻车系统而靠人员疏导的话，
对管理人员和客户都是一个灾难。
3、无人化服务逐渐普及，由于我国的劳动力成本快速上升，过去靠人海战术管
& P8 F" e9 @/ m2 _. T. q2 b理停车场的方法越来越不行了，参照国外的发展经验，停车场的自动化程度将越来
基于单片机的停车场管理系统
3
, j9 Y( V8 M" Z+ N9 U越高，管理人员逐渐减少，直至实现无人化服务。
4、手机实现车位预定、支付、寻车等功能，智能手机和移动互联网这两年快速
4 q0 a5 U7 v! q- L: k普及，移动互联网用户已经超过了固定互联网用户，利用手机订餐、购买电影票、
下载优惠券、交友等已经普及，所以停车场中的这些应用将快速普及。
5、立体车库增多，我国城市人口多、密度大，土地成本高，参照日本等国的经
验，立体车库具有占地少、利用率高、进出方便等优势，将会快速发展。
$ e) e$ h/ `+ l% c& f: `1.3 课题的主要研究方向
2 R/ f% h" z+ G4 G8 E目前在建的停车场越来越大，动辄几千个车位以上，这样大的停车场如果没有
引导和寻车系统而靠人员疏导的话，对管理人员和客户都是一个灾难，由于我国的
# u) U7 K% S8 y9 @劳动力成本快速上升，过去靠人海战术管理停车场的方法越来越不行了，参照国外
/ j2 ^; a. q" V; o8 S8 W, l的发展经验，停车场的自动化程度将越来越高，管理人员逐渐减少，直至实现无人
  e) U: }) F. N& G% U' J% ]化服务。针对以上状况，本课题着眼于解决现实问题，主要研究如何实现停车场的
' d) f& ]8 m* Z8 Z  x自动检测车辆，自动引导车辆入库等系统功能。
基于单片机的停车场管理系统
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第二章智能停车场管理系统概述
1 _3 @' V9 ?% s" }, t. F2.1 单片机Arduino 介绍
2.1.1 arduino 简介
, G3 w* @" a; t" I# e  N! k单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集
成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件： CPU、内存、
0 ~+ L* ~& O7 X0 _# e7 ]内部和外部总线系统， 目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，
, @, `( l" `' E! O实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、
复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
6 y$ i9 p4 G- J' N: SArduino 是一个单片机的最小系统。它是一块基于开放源代码的USB接口Simple
9 @5 ^. F' T  Zi/o 接口板并且具有使用类似Java,C 语言的IDE 集成开发环境。可以很容易实现与
& b* Y8 Y/ X/ q+ E7 u! F5 wFlash 和 processing 的互动。IDE(Integrated Development Environment) ，
5 H/ y3 f* W' W$ R' E; F3 O即集成开发环境。是用于提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编
0 e! ^: Q0 W# r$ X译器、调试器和图形用户界面工具。就是集成了代码编写功能、分析功能、编译功
+ t. ^; I5 ^$ c9 e+ ~  C& ^: Y' u, }能、调试功能等一体化的开发软件服务套。所有具备这一特性的软件或者软件套（组）
都可以叫做集成开发环境。如微软的Visual Studio 系列，Borland 的C++ Builder 、
' k9 e5 D  l/ d# L; lDelphi 系列等。
2.1.2 arduino 的规格
) @0 _* i" r( g工作电压 5V
输入电压（建议） 7-12V
输入电压( 极限) 6-20V
/ a% O: v! c0 h9 q# C  s数字输入/ 输出端 14 (3, 5, 6, 9, 10, 11 提供输出的PWM)
  j) d& _" I& d4 v4 a& s& G% C! g! A模拟输入端 6
& ]8 l' z8 l4 c* P闪存 16 KB (ATmega168) 或32KB(ATmega328) , 其中2 KB 被bootloader 使用
SRAM 1 KB (ATmega168)或2 KB (ATmega328)
EEPROM 512个字节(ATmega168)或1 KB (ATmega328)
注： WM (Pulse Width Modulation) ，即脉冲宽度调制。脉冲宽度调制（ PWM）是一
种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用， 方波的占空比被调制
& b8 Z5 J4 X8 y用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
2 W( R7 B8 m+ F- j. T* h! J( o0 q& X闪存，用于存储程序。
6 e, W& t, {  x" B: N5 Tbootloader 可以看作是一个引导程序。
SRAM(Static RAM) ，是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它
' ^2 I* _# B0 K' B6 o. L内部存储的数据。
( v2 ^# ~+ J; \. H( }+ k8 t/ REEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) ，电可擦可编
6 A4 C6 `6 T% v' A% U. L程只读存储器。一种掉电后数据不丢失的存储芯片。
* y5 u9 z+ |2 }6 n  ^2.1.3 工作方式
可以通过USB与电脑相连，或单独供电。程序写到arduino 里之后只要有电就可以
基于单片机的停车场管理系统
, C0 S5 V! O( Q5 t- S  V5
9 x5 Z0 V( ^# n% |4 `6 K独立运行。
实际的量通过传感器变成模拟信号，再通过A/D 装换器变成电压信号( 其分度取决
$ V7 o$ M5 h0 c6 ~' C2 B于模数转换的精度) ，再传给arduino 。此模数转换器精度为10bit ，即能读取1024(2^10=1024)
* q1 v" t: i+ k1 B3 J8 [7 \9 u个状态，模拟输入电压0~5V，所以arduino 能感知的最小电压变化为4.8mV(5V/1024=4.8mV) 。
( k- @& u6 M8 Z2.2 数码管应用介绍
( H: G2 P7 g, ^1 [- |2 X) @数码管有共阴极和共阳极之分， 区别他们的方法是若公共端接地， 其他端接电源， 若各
段测试能亮， 说明是共阴的， 反之共阳的； 若公共端接电源， 其他端分别接的， 测得各端亮，
则说明是共阳的，反之为共阴的[1] 。
2 d) e8 \7 i( d; w& e数码管是设备的简易显示常用电子元器件， 下面将介绍它的性能特点， 简单检测方法及
: u! V  y, w% S4 X0 U应用注意事项等内容。
数码管的主要特点如下：
(1) 能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL 电路兼容。
, ~: N9 P0 Q& g6 l(2) 发光响应时间极短(<0 ．1μs) ，高频特性好，单色性好，亮度高。
(3) 体积小，重量轻，抗冲击性能好。
(4) 寿命长，使用寿命在10 万小时以上，甚至可达100 万小时。成本低。
- v& j" x' z3 l% b' _5 d6 K6 B因此它被广泛用作数字仪器仪表、数控装置、计算机的数显器件
0 X$ v9 C& s, G6 I" V- B
( q$ ?* q) @" K3 a/ U

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