基于51單片機(jī)控制的自動(dòng)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)

1、基于 51 單片機(jī)控制的自動(dòng)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)0 引言隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，越來越多的人加入了購(gòu)車行列。汽車數(shù)量的劇增和停車場(chǎng)地的相對(duì)短缺，使得停車場(chǎng)的管理收費(fèi)問題凸現(xiàn)。特別是大型超市的臨時(shí)停車場(chǎng)管理收費(fèi)更加困難。1. 現(xiàn)有停車場(chǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)目前的停車場(chǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)通常采用以下兩種計(jì)費(fèi)方式：(1) 攝像計(jì)費(fèi)方式：在停車場(chǎng)出入口分別放置一臺(tái)攝像機(jī)，通過攝像機(jī)攝下汽車車牌號(hào)碼，送單片機(jī)或者電腦處理。再通過單片機(jī)計(jì)算停車時(shí)間和費(fèi)用，并控制大門開啟。該方案信息量大，要求具有較大的存儲(chǔ)容量。軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高。(2) 刷卡計(jì)費(fèi)方式：車主到指定地點(diǎn)辦理 ic 卡，通過打卡進(jìn)出停車場(chǎng)，并通過ic 卡繳費(fèi)。但該方式

2、更適合于有長(zhǎng)期固定停放車位的停車場(chǎng)。為了解決上述傳統(tǒng)計(jì)費(fèi)方式的不足，筆者設(shè)計(jì)了一款基于89c51 單片機(jī)的臨時(shí)停車場(chǎng)自動(dòng)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用紅外線檢測(cè)單片機(jī)計(jì)費(fèi)方式，所需存儲(chǔ)容量小，具備了自動(dòng)開啟關(guān)閉大門功能、自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能、顯示功能(顯示停車場(chǎng)狀況) 、查詢功能和打印功能，而且收費(fèi)方式可以調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)更具靈活性。整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、安裝調(diào)試方便。能夠滿足管理臨時(shí)停車場(chǎng)的要求。此外，該系統(tǒng)還可以方便地實(shí)現(xiàn)信息加密和各種功能擴(kuò)展，通過改進(jìn)可成為通用型收費(fèi)管理系統(tǒng)。2. 系統(tǒng)框架與工作流程3. 1 系統(tǒng)框架按功能劃分。本臨時(shí)停車場(chǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)分為 7 大模塊，。圖 1 臨時(shí)停車場(chǎng)自動(dòng)

3、停車收費(fèi)管理系統(tǒng)框圖(1) 紅外線檢測(cè)模塊：安裝在車場(chǎng)出入口以及每個(gè)停車位上，用于檢測(cè)汽車的進(jìn)出車場(chǎng)大門和停車位信號(hào)送單片機(jī)作相應(yīng)處理。紅外線檢測(cè)模塊由紅外線發(fā)射電路和紅外線接收電路組成。其中接收電路又分為大門紅外線接收電路和停車位紅外線接收電路。(2) 大門控制模塊：與紅外線檢測(cè)模塊協(xié)作，執(zhí)行停車場(chǎng)大門的開閉功能。(3) 單片機(jī)控制中心：采用 89c51 單片機(jī)系統(tǒng)，它是本系統(tǒng)的核心部分，主要功能是監(jiān)控鍵盤狀態(tài)處理鍵盤輸入的操作信息；監(jiān)控停車場(chǎng)狀態(tài)，控制大門開閉，有車駛?cè)胪＼囄缓箝_始計(jì)時(shí)，汽車駛出停車位后停止計(jì)時(shí)，將停車時(shí)間換算為停車費(fèi)用信息；控制顯示器按要求顯示各種信息；控制信息的打印過程

4、。(4) 停車場(chǎng)狀態(tài)顯示模塊：顯示停車場(chǎng)狀態(tài)信號(hào)。黃燈表示進(jìn)出的汽車正在處理中；綠燈表示有空位：紅燈表示場(chǎng)內(nèi)車位全滿，不允許汽車進(jìn)入。(5) 數(shù)碼管顯示模塊：顯示停車的各種信息，包括北京時(shí)間、停車位、停車時(shí)間、空位數(shù)、停車費(fèi)用、營(yíng)業(yè)總額、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和操作提示等內(nèi)容。本模塊采用 8 個(gè)共陽數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式，節(jié)約了成本。(6) 操作鍵盤模塊：通過 4x4 鍵盤 (16 個(gè)開關(guān)組成的行列陣1 進(jìn)行多種人丁操作，包括顯示、查詢各類信息，修改收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，校準(zhǔn)北京時(shí)間，打印當(dāng)前顯示內(nèi)容等。(7)微型打印機(jī)模塊：選用 tpup 一 40a ，打印發(fā)票和總營(yíng)業(yè)額。其中，操作鍵盤模塊、數(shù)碼管顯示模塊、停車場(chǎng)狀態(tài)顯

5、示模塊、微型打印機(jī)模塊和單片機(jī)控制中心合稱為中心控制電路。2 2 工作流程當(dāng)汽車通過或者停在停車場(chǎng)時(shí)，紅外線檢測(cè)模塊將通知單片機(jī)有汽車進(jìn)、出，單片機(jī)再根據(jù)停車場(chǎng)的狀態(tài)控制停車場(chǎng)大門的開啟、關(guān)閉，計(jì)算停車的時(shí)間和費(fèi)用，并送顯示器顯示，打印機(jī)打印，處理鍵盤的顯示、查詢、修改要求。停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為 n 元小時(shí)，超過30 分鐘按一小時(shí)計(jì)，否則不計(jì)。該系統(tǒng)還可以充當(dāng)時(shí)鐘。3 . 紅外線檢測(cè)模塊工作原理紅外線檢測(cè)模塊是本系統(tǒng)的主要模塊。本節(jié)將詳細(xì)介紹該模塊的工作原理。3 1 紅外線發(fā)射端，紅外線發(fā)射電路包括相距一定距離的兩個(gè)紅外發(fā)射器d3 和 d4 ，用來發(fā)射紅外線射束。兩塊 ne555 定時(shí)器芯片各自構(gòu)成

6、多諧振蕩器，第一只為 0 67khz 其輸出一方面送至第二只振蕩器 (21khz 方波 ) 的 4 腳，對(duì)它進(jìn)行調(diào)制，最后的輸出用來點(diǎn)亮 d3 和 d4 ；一方面送至ic5 作為時(shí)鐘信號(hào)，控制大門的開閉。圖 2 紅外線發(fā)射電路原理圖圖 3 停車位紅外線接收電路原理圖紅外接收器tsop1738 的輸出為集電器開路形式，兩只紅外線射束分別送至紅外線接收器u1 、 u2 。當(dāng)紅外射束不被汽車阻斷時(shí)， u1 、 u2 輸出都為0v ，如果射束被阻斷則分別輸出+5v 電平。因此只有當(dāng)兩只紅外線射束都被阻斷時(shí)， u1 、 u2 才輸出 +5v 電平，分別送至上升延觸發(fā)與下降延觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器u4 、

7、 u5 ，使 74121 輸出方波 out1 和 out2 ，送至 74ls148 優(yōu)先譯碼器，作為汽車進(jìn)出車位的中斷信號(hào) 當(dāng)汽車駛?cè)胪＼囄粫r(shí)，單片機(jī)取出此時(shí)的系統(tǒng)時(shí)間送相應(yīng)ram ，當(dāng)汽車駛出停車位時(shí)，單片機(jī)再次取出該時(shí)刻的系統(tǒng)時(shí)間，并和初始時(shí)間相減，所得時(shí)間即為停車總時(shí)間，并送相應(yīng)ram 。4 . 單片機(jī)控制中心的設(shè)計(jì)單片機(jī)控制中心控制著本系統(tǒng)所有信號(hào)的輸入、處理與輸出，將各個(gè)模塊有機(jī)地聯(lián)系起來，它是系統(tǒng)的核心部分。5 1 硬件設(shè)置本控制中心采用 89c51 單片機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)橄到y(tǒng)所需存儲(chǔ)容量不大，所以只使用 89c51 的內(nèi)部ram 即可，不需要外擴(kuò)ram 。該單片機(jī)采用上電與按鈕復(fù)位電路

8、，內(nèi)部時(shí)鐘頻率為12mhz ，通過軟件構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)鐘。定時(shí)器， i10 設(shè)置為最高中斷優(yōu)先級(jí)，保證系統(tǒng)時(shí)間的準(zhǔn)確性。在i/0 口的設(shè)置上，單片機(jī)的 p0 口作為數(shù)據(jù)口.p0.0p0. 7分別與微型打印機(jī)的db0db7相連。p1 . 0p1. 5作為外部中斷源擴(kuò)展口。p2. 0p2. 2分別與紅、綠、黃燈相連，作為停車場(chǎng)狀態(tài)信號(hào)指示燈。自動(dòng)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)要處理的中斷比較多（包括汽車出入停車場(chǎng)中斷、駛?cè)腭偝鐾＼囄恢袛嗟龋?，而且要求響應(yīng)速度很快，所以采用軟件查詢的方法進(jìn)行中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)滿足不了要求。因此本系統(tǒng)采用 74ls148 優(yōu)先編碼器擴(kuò)展單片機(jī)外部中斷源，對(duì)應(yīng)不同的中斷處理（例如開始和停止計(jì)

9、時(shí)、計(jì)費(fèi)等），并送顯示器顯示。單片機(jī)控制中心電路圖 （包含在中心控制電路中 ） 比較復(fù)雜，由于篇幅所限，這里將其略去。6 2 程序設(shè)計(jì)本單片機(jī)控制中心的程序采用 mcs51 匯編語言編寫運(yùn)行效率較高。其主要程序有：主循環(huán)程序：用于內(nèi)部 ram和各種中斷的設(shè)置，不斷掃描鍵盤，做出相應(yīng)操作，并送顯示 器顯示。根據(jù)系統(tǒng)要求，主循環(huán)程序的流程。圖 4 主循環(huán)程序流程圖打印子程序：完成發(fā)票或營(yíng)業(yè)額信息打印功能。打印發(fā)票時(shí)將同時(shí)清除該停車位的停車信 息。 切換顯示子程序： 4x4 鍵盤上的返回鍵可以切換顯示北京時(shí)間、空位數(shù)、停車信息（包括停車位、停車總時(shí)間、停車費(fèi)用） ，并將顯示狀態(tài)記錄下來供打印子程序使用。顯示停車信息時(shí)，如果不能同時(shí)顯示全部?jī)?nèi)容，可通過上翻、下翻鍵切換顯示。初始化時(shí)是顯示北京時(shí)間。 f3 功能鍵操作子程序： 4×4 鍵盤上的 f3 功能鍵主要用于查詢各種數(shù)據(jù)、設(shè)置收費(fèi) 標(biāo)準(zhǔn)和校準(zhǔn)北京時(shí)間。定時(shí)中斷服務(wù)程序：系統(tǒng)時(shí)鐘采用單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘，該程序?qū)r(shí)鐘設(shè)置為24小時(shí)制，并修