停車場管理系統(tǒng)之車位引導系統(tǒng)設計說明

1、 摘要停車 引 導 系 統(tǒng) 主 要 用 于 對 車 輛 進 出 和 停 靠 進 行 有 效 的 引 導 和 管 理 ， 這 是 一 個 強 大 的 對 停 車 場 管 理 系 統(tǒng) 的 補 充 ， 使 停 車 場 管 理 系 統(tǒng) 的 智 能 化 程 度 更 高 。 根 據(jù) 車 庫 具 體 情 況 ， 在 車 庫 入 口 處 設 置 車 位 信 息 顯 示 屏 ， 動 態(tài) 的 顯 示 車 庫 各 相 應 區(qū) 域 的 車 位 剩 余 數(shù) 量 以 與 車 位 的 占 用 等 情 況 。 在 每 個 區(qū) 域 設 置 區(qū) 域 車 位 信 息 顯 示 屏 ， 該 顯 示 屏 可 根 據(jù) 車 輛 的 進 出

2、情 況 自 動 更 新 顯 示 的 數(shù) 據(jù) 容 ， 動 態(tài) 的 顯 示 該 區(qū) 域 的 車 位 剩 余 數(shù) 量 以 與 空 閑 的 車 位 情 況 。 在 每 個 車 位 上 安 裝車 輛 探 測 器 自 動 感 應 車 輛 信 息 ， 并 將 信 息 反 饋 給 區(qū) 位 節(jié) 點 控 制 器 。 中 央 控 制 器 通 過 收 集 區(qū) 位 節(jié) 點 控 制 器 的 信 息 ， 自 動 計 算 車 庫 剩 余 車 位 與 各 個 車 位 的 占 用 狀 態(tài) ， 與 時 刷 新 車 位 顯 示 信 息 。 本 設 計 針 對 停 車 場 引 導 技 術(shù) 進 行 研 究 ， 分 析 其 原 理 。 然

3、 后使 用 紅 外 傳 感 器 作 為 車 位 檢 測 裝 置 ； 使 用 A T 8 9 系 列 單 片 機 作 為 系 統(tǒng) 的 控 制 器 ， 控 制 引 導 顯 示 ； 使 用 無 線 串 行 通 信 作 為 通 信 信 道 ； 使 用 個 人 計 算 機 作 為 停 車 場 顯 示 界 面 ； 最 后 實 現(xiàn) 擁 有 “ 智 能 引 導 ” 的 功 能 。 關(guān) 鍵 詞 紅外線探測, 無線傳輸, 單片機 39 / 43ABSTRACTParking guidance system is mainly used for vehicle access and dock effective g

4、uidance and management, which is a powerful supplement parking management system, parking management system more intelligent. According to the specific circumstances of the garage, set up at the entrance of the garage parking information display, dynamic display in the garage of the corresponding re

5、gion of the remaining number of parking spaces and parking spaces occupied. In each region settings area parking information display, the display automatically updated according to vehicle access data content displayed dynamically display the remaining number of parking spaces for the region as well

6、 as free parking. Vehicle detectors installed on each parking space auto-sensing vehicle information, and the information is fed back to the location node controller. Central controller by collection location node controller, automatically calculate the remaining garage parking spaces and parking sp

7、aces occupied state, refresh a parking space in a timely manner to display information.The design for the parking lot guide technology research, analysis the principle. Then use the infrared sensor as a the parking detection device; AT 8 9 series microcontroller as the system controller to control t

8、he boot display; wireless serial communication as a communication channel; using a personal computer as a car park display interface; finally realize with "intelligent guidance" function. Keywordsinfrared detection, wireless transmission, the microcontroller目錄摘要IABSTRACTII1 緒論11.1 車位引

9、導系統(tǒng)的發(fā)展背景11.2 車位引導系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11.2.1 現(xiàn)狀11.2.2 發(fā)展趨勢11.3 車位引導系統(tǒng)優(yōu)點22 系統(tǒng)設計概述32.1 車位引導系統(tǒng)的工作原理32.2 系統(tǒng)的設計思路32.2.1系統(tǒng)設計框架32.2.2 系統(tǒng)模塊設計方案42.3 各模塊方案的選擇與論證過程42.3.1 控制模塊42.3.2 車位檢測模塊52.3.3 引導顯示模塊72.3.4 無線通信73 系統(tǒng)硬件的設計與實現(xiàn)93.1 系統(tǒng)主要硬件的設計93.1.1 紅外線車位檢測器電路設計93 .1.2 中央控制器電路的設計93.1.3 LED顯示屏電路設計103.1.4 無線串行模塊電路設計143.2 系統(tǒng)其它硬

10、件介153.2.1節(jié)點控制器153.2.2紅綠指示燈154 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)164.1 車位引導系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下164.2 車位引導功能的實現(xiàn)164.2.1 出入場功能實現(xiàn)164.2.2 車位狀態(tài)的檢測與顯示174.2.3 室引導過程設計174.3 系統(tǒng)安裝分布詳解184.3.1 車場各個入口184.3.2 車場部岔道口184.3.3 每個停車位194.3.4 節(jié)點控制器194.3.5 中控室195 系統(tǒng)測試205.1 紅外線測試205.1.1 測試所需儀器205.1.2.測試流程205 .2 車位引導系統(tǒng)綜合測試（所有模塊組合測試）215.1.1 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能215.1.2.系統(tǒng)功能仿真圖2

11、15 .3 結(jié)論236 總結(jié)24參考文獻25附錄26附錄A. 系統(tǒng)硬件配置表26附錄B 程序清單27致391 緒論1.1 車位引導系統(tǒng)的發(fā)展背景隨著社會的發(fā)展，生活水平的提高，越來越多的機動、非機動車輛涌入城市中，造成交通的擁擠以與停車需求的大幅度增加，隨之而來的對停車場設備和停車環(huán)境的要求，也越來越高，而國現(xiàn)有的大部分停車場，基本采用人工管理辦法，首先車輛的安全防盜難，管理工作難度大，車輛的通行率和安全性差，無法統(tǒng)計車輛的出入數(shù)據(jù)，管理人員沒有辦法進行調(diào)度；其次車主也無法了解車位相關(guān)信息，花許多時間尋找空車位，造成停車難、停車時間長等一系列問題。為 了 提 高 停 車 場 的 信 息 化 、

12、 智 能 化 管 理 水 平 ， 給 車 主 提 供 一 種 更 加 安 全 、 舒 適 、 方 便 、 快 捷 和 開 放 的 環(huán) 境 ， 實 現(xiàn) 停 車 場 運 行 的 高 效 化 、 節(jié) 能 化 、 環(huán) 保 化 ， 本次設計結(jié) 合 國 實 際 情 況 ， 研 制 開 發(fā) 了 一 套 停 車 場 車 位 引 導 系 統(tǒng) ， 用 于 停 車 場 的 車 位 引 導 ， 加 強 停 車 場 的 信 息 化 管 理 ， 穩(wěn) 定 地 控 制 、 管 理 車 輛 進 出 ； 該 系 統(tǒng) 可 以 自 動 引 導 車 輛 快 速 進 入 空 車 位 ， 消 除 尋 找 車 位 的 煩 惱 ， 節(jié) 省 時

13、 間 ， 使 停 車 場 形 象 更 加 完 美 1.2 車位引導系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.2.1 現(xiàn)狀我 國 停 車 業(yè) 在 短 短 二 三 十 年 里 飛 速 發(fā) 展 并 取 得 了 輝 煌 的 成 果 。 縱 觀 停 車 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 大 致 可 分 為 三 個 階 段 ： 2 0 世 紀 8 0 年 代 起 ， 隨 著 汽 車 在 我 國 的 普 與 ， 車 位 成 了 一 項 新 的 建 筑 必 備 設 施 ， 停 車 場 主 要 任 務 是 保 管 停 放 車 輛 ； 2 1 世 紀 初 ， 國 的 停 車 場 大 量 建 成 ， 停 車 場 管 理 系 統(tǒng) 較 為 初 級 ，

14、 僅 停 留 在 出 入 口 的 收 費 管 理 方 面 ； 當 今 ， 隨 著 物 聯(lián) 網(wǎng) 應 用 的 不 斷 深 化 與 城 市 智 能 交 通 系 統(tǒng) （ I T S ） 步 伐 的 加 快 ， 停 車 場 信 息 化 管 理 需 求 不 斷 增 強 ， 車 位 引 導 系 統(tǒng) 應 運 而 生 ， 標 志 著 新 一 代 智 能 型 停 車 場 管 理 系 統(tǒng) 的 成 熟 發(fā) 展 。 從 市 場 調(diào) 研 情 況 來 看 ， 國 和 國 外 的 車 位 引 導 系 統(tǒng) 基 本 上 都 處 于 同 一 個 階 段 ， 都 是 在 逐 漸 普 與 的 過 程 中 。 發(fā) 展 的 時 間 都 不

15、 算 太 長 ， 而 且 國 外 的 產(chǎn) 品 競 爭 在 技 術(shù) 沒 有 太 大 的 差 異 化 ， 甚 至 可 以 說 國 更 領 先 一 些 。 1.2.2 發(fā)展趨勢市 場 上 第 一 代 的 車 位 引 導 系 統(tǒng) ， 僅 戶 外 單 純 掛 著 一 個 L E D 屏 并 由 人 工 計 算 空 閑 車 位 數(shù) ， 無 法 準 確 引 導 車 輛 停 泊 ， 車 位 引 導 形 同 虛 設 。紅 外 光 車 位 引 導 系 統(tǒng) 可 以 自 動 引 導 車 輛 快 速 進 入 空 車 位 ， 不 僅 降 低 管 理 人 員 成 本 ， 同 時 消 除 尋 找 車 位 的 煩 惱 ， 節(jié)

16、省 車 主 大 量 時 間 使 得 停 車 場 形 象 更 加 完 美 。 紅 外 線 探 測 器 安 裝 于 每 個 車 位 上 方 ， 利 用 紅 外 線 探 測 實 時 采 集 停 車 場 車 位 數(shù) 據(jù) 。 連 接 的 節(jié) 點 控 制 器 不 斷 的 循 環(huán) 檢 測 每 個 探 測 器 的 工 作 狀 態(tài) 并 搜 集 信 息 反 饋 給 中 央 控 制 器 ， 中 央 控 制 器 完 成 所 有 的 數(shù) 據(jù) 處 理 后 將 數(shù) 據(jù) 反 饋 到 L E D 車 位 引 導 屏 進 行 空 車 位 數(shù) 的 顯 示 。 車 輛 欲 進 入 停 車 場 時 ， 車 主 通 過 停 車 場 入

17、口 的 室 外 L E D 引 導 屏 顯 示 的 空 車 位 數(shù) 查 看 空 余 車 位 數(shù) 。 在 進 入 停 車 場 后 ， 通 過 標 識 空 余 車 位 的 室 L E D 引 導 屏 引 導 行 駛 方 向 。 將 車 停 入 車 位 時 ， 車 位 上 方 的 綠 色 指 示 燈 轉(zhuǎn) 紅 ， 標 識 著 車 位 已 被 占 用 。 1.3 車位引導系統(tǒng)優(yōu)點1 . 計 數(shù) 精 準 ， 能 指 示 到 每 一 個 空 位 。 2 . 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 準 確 ， 智 能 化 化 程 度 高 ， 無 須 人 工 維 護 。 3 . 能 有 效 解 決 在 客 戶 停 車 場 繞 圈 、

18、無 效 低 速 行 駛 找 車 位 引 起 的 通 道 堵 塞 。 4 . 能 有 效 替 代 停 車 場 的 車 輛 引 導 人 員 ， 節(jié) 省 物 管 費 用 。 減 少 廢 氣 污 染 和 噪 音 污 染 。 5 . 能 為 停 車 客 戶 節(jié) 約 燃 油 ， 提 高 停 車 效 率 ， 提 高 客 戶 對 停 車 場 的 滿 意 度 。 6 . 能 為 物 管 減 少 地 下 停 車 場 抽 氣 換 新 風 的 費 用 ， 減 低 能 耗 。 7 . 能 提 升 客 戶 停 車 的 尊 貴 享 受 和 物 業(yè) 的 檔 次 ， 增 加 車 位 利 用 率 。 8 . 系 統(tǒng) 自 帶 信

19、息 發(fā) 布 功 能 ， 通 過 升 級 顯 示 屏 ， 可 以 實 時 發(fā) 布 廣 告 信 息 、 物 業(yè) 管 理 信 息 ， 方 便 管 理 ， 增 加 收 入 。 9 . 系 統(tǒng) 具 有 自 修 正 功 能 ， 斷 電 或 故 障 后 修 復 后 能 自 動 計 數(shù) ， 無 須 復 雜 的 人 工 計 數(shù) 。 1 0 . 系 統(tǒng) 能 對 整 個 停 車 場 的 車 位 進 行 監(jiān) 控 管 理 ， 提 供 眾 多 的 統(tǒng) 計 圖 標 ， 方 便 物 管 人 員 決 策 管 理 。 2 系統(tǒng)設計概述2.1 車位引導系統(tǒng)的工作原理在 停 車 場 的 各 車 位 上 設 置 車 位 探 測 裝 置

20、 。當車輛進入車位和離開車位時，車位探測器將會探測車輛，并將信號送到控制器。控制器按照一定規(guī)則將數(shù)據(jù)壓縮編碼后通過無線通信傳輸給中央計算機。再由中央計算機完成數(shù)據(jù)處理，并將處理后的信息反饋給各個LED引導屏進行空車位信息的顯示，從而實現(xiàn)引導車輛進入空余車位的功能。2.1 功 能 原 理 圖 （ 無 線 通 訊 ） 2.2 系統(tǒng)的設計思路2.2.1系統(tǒng)設計框架根據(jù)課題要求，可將系統(tǒng)分為車位檢測模塊、引導顯示模塊、控制模塊以與無線通信模塊。其中控制模塊分為：中央控制器和節(jié)點控制器；引導顯示模塊分為：出入口引導和室引導；無線通信模塊包括：下位機無線通信模塊和上位機無線通信模塊?？刂破飨挛粰C無線通信模

21、塊車位檢測模塊引導顯示模塊上位PC機顯示程序上位機無線通信模塊圖2.2：“車位引導系統(tǒng)”的基本模塊方框圖2.2.2 系統(tǒng)模塊設計方案本 設 計 使 用 單 片 機 為 停 車 場 的 中 央 控 制 器 ， 單 片 機 系 統(tǒng) 采 用 C 語 言 編 程 ， 接 受 外 部 輸 入 信 號 ， 控 制 引 導 的 顯 示 ； 采 用 微 型 計 算 機 為 顯 示 中 心 和 數(shù) 據(jù) 處 理 核 心 中 心 ； 采 用 無 線 串 行 通 信 為 單 片 機 和 微 型 計 算 機 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 通 道 ； 外 部 信 號 的 采 集 是 通 過 紅 外 傳 感 器 將 探 測 到 的

22、車 位 信 息 送 交 從 單 片 機 ；引 導 顯 示 方 面 是 采 用 L E D 顯 示 屏 ， 可 以 通 過 L E D 顯 示 屏 來 顯 示 引 導 信 息 ；2.3 各模塊方案的選擇與論證過程2.3.1 控制模塊中 央 控 制 處 理 模 塊 是 整 個 系 統(tǒng) 的 關(guān) 鍵 性 單 元 。 第 一 它 是 車 位 信 息 的 收 集 單 元 ， 通 過 車 位 檢 測 的 信 息 將 在 核 心 控 制 處 理 模 塊 匯 集 ， 可 以 即 時 更 新 整 個 停 車 場 的 車 位 信 息 。 第 二 它 控 制 著 一 個 無 線 通 信 模 塊 ， 把 即 時 車 位

23、 信 息 通 過 無 線 通 信 模 塊 傳 輸 給 中 央 計 算 機 。 第 三 它 通 過 無 線 通 信 模 塊 接 收 中 央 計 算 機 傳 輸 過 來 的 引 導 數(shù) 據(jù) ， 通 過 處 理 控 制 相 應 的 引 導 燈 顯 示 ， 給 予 泊 車 者 停 車 的 引 導 信 息 。 根 據(jù) 以 上 要 求 可 供 選 擇 的 方 案 有 ： 方 案 一 ： P L C P L C ( 可 編 程 邏 輯 控 制 器 ) 是 一 種 數(shù) 字 運 算 操 作 的 電 子 系 統(tǒng) ， 專 為 在 工 業(yè) 環(huán) 境 應 用 而 設 計 的 。 它 采 用 一 類 可 編 程 的 存 儲

24、 器 ， 用 于 其 部 存 儲 程 序 ， 執(zhí) 行 邏 輯 運 算 、 順 序 控 制 、 定 時 、 計 數(shù) 與 算 術(shù) 操 作 等 面 向 用 戶 的 指 令 ， 并 通 過 數(shù) 字 或 模 擬 式 輸 入 / 輸 出 控 制 各 種 類 型 的 機 械 或 生 產(chǎn) 過 程 。 可 編 程 控 制 器 與 其 有 關(guān) 外 部 設 備 ， 都 按 易 于 與 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 聯(lián) 成 一 個 整 體 ， 易 于 擴 充 其 功 能 的 原 則 設 計 。 P L C 具 有 可 靠 性 高 、 抗 干 擾 能 力 、 強 通 用 性 強 、 設 計 靈 活 、 集 成 度 高 的 特

25、 點 ， 既 適 應 集 成 工 藝 規(guī) 則 化 的 特 點 ， 又 能 滿 足 不 同 用 戶 多 功 能 的 要 求 。 方案二： 單 片 機 “單片 機是 一 種 集 成 電 路 芯 片 ， 采 用 超 大 規(guī) 模 技 術(shù) 把 具 有 數(shù) 據(jù) 處 理 能 力 ( 如 算 術(shù) 運 算 ， 邏 輯 運 算 、 數(shù) 據(jù) 傳 送 、 中 斷 處 理 ) 的 微 處 理 器 ( C P U ) ， 隨 機 存 取 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 ( R A M ) ， 只 讀 程 序 存 儲 器 ( R O M ) ， 輸 入 輸 出 電 路 ( I / O 口 ) ， 可 能 還 包 括 定 時 計 數(shù) 器

26、 ， 串 行 通 信 口 ( S C I ) ， 顯 示 驅(qū) 動 電 路 ( L C D 或 L E D 驅(qū) 動 電 路 ) ， 脈 寬 調(diào) 制 電 路 ( P W M ) ， 模 擬 多 路 轉(zhuǎn) 換 器 與 A / D 轉(zhuǎn) 換 器 等 電 路 集 成 到 一 塊 單 塊 芯 片 上 ， 構(gòu) 成 一 個 最 小 卻 比 較 完 善 的 計 算 機 系 統(tǒng) 。 這 些 電 路 能 在 軟 件 的 控 制 下 準 確 、 迅 速 、 高 效 地 完 成 程 序 設 計 者 事 先 規(guī) 定 的 任 務 。 采 用 單 片 機 實 現(xiàn) 可 減 少 系 統(tǒng) 的 外 圍 電 路 ， 使 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 更

27、 加 簡 潔 、 性 能 更 加 安 全 可 靠 且 使 功 能 更 加 容 易 修 改 和 擴 展 。 ”雖 然 P L C 與 單 片 機 相 比 有 更 高 的 學 習 效 率 和 更 高 的 運 行 效 率 ， 但 是 由 于 本 系 統(tǒng) 需 要 的 運 算 速 度 和 基 本 數(shù) 據(jù) 處 理 能 力 單 片 機 已 大 大 滿 足 ， 考 慮 到 成 本 與 復 雜 度 ， 選 用 單 片 機 已 經(jīng) 足 夠 。 并 且 根 據(jù) 實 際 情 況 ， 選 用 A T 8 9 S 5 2 單 片 機 比 較 合 適 。2.3.2 車位檢測模塊智 能 停 車 引 導 系 統(tǒng) ” 的 一 個

28、 技 術(shù) 難 點 就 是 如 何 精 確 的 檢 測 停 車 位 狀 態(tài) 。 微 處 理 器 和 中 央 計 算 機 只 有 通 過 正 確 的 車 位 狀 態(tài) 信 息 才 能 對 車 位 顯 示 和 引 導 路 線 的 選 擇 進 行 正 確 的 控 制 ， 所 以 說 一 個 精 確 的 車 位 檢 測 方 法 是 這 個 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 的 一 個 重 要 前 提 。 現(xiàn) 今 ， 主 流 的 泊 車 位 檢 測 方 法 主 要 有 四 類 ： 超 聲 波 車 位 監(jiān) 測 ， 地 感 線 圈 車 位 檢 測 ， 視 頻 圖 像 車 位 檢 測 和 紅 外 檢 測 。 方 案 一 : 超 聲

29、 波 檢 測 “ 由 于 超 聲 波 車 位 檢 測 器 不 易 受 干 擾 , 安 裝 方 便 , 將 超 聲 波 傳 感 器 安 裝 在 車 位 上 面 , 向 下 發(fā) 射 超 聲 波 , 超 聲 波 經(jīng) 過 地 面 或 車 輛 頂 部 反 射 又 由 傳 感 器 接 收 , 可 獲 取 超 聲 波 傳 輸 的 時 間 , 從 而 計 算 出 超 聲 波 傳 輸 的 距 離” 。 當 泊 位 有 車 時 , 超 聲 波 傳 輸 的 距 離 與 無 車 時 是 不 同 的 , 由 此 可 判 斷 泊 位 上 有 無 車 輛 停 放 。 方 案 二 ： 地 感 線 圈 車 位 檢 測 地 感

30、線 圈 檢 測 車 輛 的 基 本 原 理 如 圖 2.2 所 示 ： 圖 2 .2 地感線圈檢測原理圖 車 位 檢 測 的 核 心 器 件 是 與 地 感 線 圈 相 連 接 的 車 輛 感 應 器 。 車 輛 感 應 器 采 用 先 進 的 鎖 相 環(huán) 技 術(shù) 。 當 線 圈 上 面 沒 有 車 輛 時 ， 車 輛 感 應 器 和 地 感 線 圈 之 間 產(chǎn) 生 一 個 平 衡 點 ， 車 輛 感 應 器 輸 出 一 個 低 電 平 到 C P U ； 當 地 感 線 圈 上 面 有 車 輛 時 ， 地 感 線 圈 形 成 的 磁 場 分 布 狀 況 發(fā) 生 改 變 ， 車 輛 感 應 器

31、 輸 出 高 電 平 到 C P U 。 檢 測 系 統(tǒng) 通 過 對 兩 個 信 號 進 行 檢 測 判 斷 ， 即 可 得 到 所 需 的 車 輛 檢 測 信 號 。 地 感 線 圈 檢 測 具 有 以 下 優(yōu) 點 ： 1 、 使 用 簡 單 ， 感 應 器 只 需 要 2 2 0 V 市 電 和 1 2 V 直 流 供 電 ； 2 、 檢 測 準 確 ， 采 用 了 先 進 的 鎖 相 環(huán) 技 術(shù) ； 3 、 靈 敏 度 高 ， 具 有 很 高 的 檢 測 靈 敏 度 ， 靈 敏 度 可 根 據(jù) 需 要 進 行 調(diào) 節(jié) 。 方 案 三 ： 視 頻 圖 像 車 位 檢 測 通 常 ， 一 個

32、 攝 像 頭 可 以 同 時 監(jiān) 控 多 個 車 位 ， 但 是 在 檢 測 現(xiàn) 場 的 視 頻 圖 像 中 ， 車 位 信 息 極 易 受 到 周 邊 物 體 如 樹 木 、 建 筑 物 等 的 陰 影 和 天 氣 變 化 下 雨 天 和 太 陽 光 照 較 強 時 等 因 素 的 影 響 通 過 對 大 量 的 檢 測 現(xiàn) 場 視 頻 圖 像 的 分 析 表 明 ， 發(fā) 現(xiàn) 車 位 上 是 否 泊 車 存 在 3 個 特 點 ： 1 對 于 單 個 車 位 ， 沒 有 泊 車 時 ， 該 區(qū) 域 具 有 非 常 接 近 的 灰 度 值 ， 從 而 具 有 較 小 的 方 差 有 車 輛 停

33、 留 時 ， 車 位 圍 的 車 體 、 地 面 、 車 窗 、 車 輪 等 具 有 不 同 的 灰 度 ， 體 現(xiàn) 為 較 大 的 方 差 ； 2 對 于 單 個 車 位 ， 沒 有 泊 車 時 ， 盡 管 由 于 天 氣 、 環(huán) 境 、 光 照 等 的 影 響 ， 該 區(qū) 域 圖 像 與 背 景 圖 像 存 在 一 定 的 線 性 相 關(guān) 性 。 有 車 停 留 時 ， 車 位 圍 車 輛 的 信 息 與 背 景 圖 像 沒 有 線 性 相 關(guān) 關(guān) 系 ； 3 車 輛 不 論 顏 色 、 大 小 都 具 有 比 較 豐 富 的 邊 緣 信 息 ， 在 天 氣 變 化 時 邊 緣 信 息 也

34、 會 保 留 ， 沒 有 泊 車 時 ， 車 位 邊 緣 信 息 較 少 ， 盡 管 有 陰 影 ， 但 陰 影 的 邊 緣 信 息 相 對 較 少 而 有 車 停 留 時 ， 車 位 的 車 輛 信 息 邊 緣 豐 富 。 然 后 利 用 合 適 的 圖 像 處 理 方 法 來 處 理 圖 像 進 行 判 別 。 例 如 ： 多 特 征 車 位 檢 測 算 法 利 用 了 車 位 有 、 無 泊 車 特 征 差 異 的 特 點 , 提 取 出 每 個 車 位 的 多 個 特 征 參 數(shù) , 并 利 用 這 些 參 數(shù) 進 行 聯(lián) 合 判 決 , 從 而 得 出 該 車 位 有 無 泊 車 的

35、 結(jié) 論 。方 案 四 ： 紅 外 車 位 檢 測 紅 外 光 是 一 種 不 可 見 光 波 , 它 具 有 光 的 直 線 傳 播 特 性 , 紅 外 光 發(fā) 射 器 發(fā) 出 紅 外 光 后 , 若 遇 阻 礙 物 阻 擋 , 將 會 產(chǎn) 生 紅 外 光 漫 反 射 , 當 反 射 足 夠 強 時 , 紅 外 光 接 收 器 能 夠 接 收 并 解 調(diào) 出 該 紅 外 光 信 號 。 換 言 之 , 當 紅 外 光 接 收 器 接 收 到 紅 外 光 發(fā) 射 器 所 發(fā) 射 的 信 號 后 , 說 明 在 有 效 探 測 區(qū) 域 中 有 阻 礙 物 存 在 。 當 車 位 上 有 物 體

36、時 就 能 在 接 收 信 號 上 出 現(xiàn) 變 化 ， 從 而 判 別 車 位 上 是 否 有 車 。 由 于 基 于 視 頻 圖 像 技 術(shù) 的 車 位 檢 測 投 入 較 大 ， 成 本 較 高 ， 但 精 確 程 度 高 ， 適 用 于 資 金 投 入 大 ， 技 術(shù) 要 求 高 的 大 型 或 超 大 型 停 車 場 。 超 聲 檢 測 和 地 感 線 圈 檢 測 技 術(shù) ， 相 對 成 本 低 ， 而 且 技 術(shù) 成 熟 ， 適 用 圍 廣 。 超 聲 檢 測 裝 置 安 裝 需 要 安 裝 在 車 輛 上 方 一 般 適 用 于 地 下 停 車 場 ， 而 地 感 線 圈 檢 測

37、裝 置 安 裝 需 要 破 壞 地 面 ， 一 般 適 用 室 外 停 車 場 。 雖 然 紅 外 探 測 技 術(shù) 精 確 度 不 高 而 且 受 環(huán) 境 影 響 大 ， 但 考 慮 到 實 驗 條 件 以 與 課 題 要 求 ， 紅 外 車 位 檢 測 已 經(jīng) 能 滿 足 所 有 要 求 ， 所 以 選 擇 紅 外 車 位 檢 測 法 。 2.3.3 引導顯示模塊 L E D 顯 示 屏 的 發(fā) 光 顏 色 和 發(fā) 光 效 率 與 制 作 L E D 的 材 料 和 工 藝 有 關(guān) ， 目 前 廣 泛 使 用 的 有 紅 、 綠 、 藍 三 種 。 由 于 L E D 工 作 電 壓 低 （

38、 僅 1 . 5 - 3 V ） ， 能 主 動 發(fā) 光 且 有 一 定 亮 度 ， 亮 度 又 能 用 電 壓 （ 或 電 流 ） 調(diào) 節(jié) ， 本 身 又 耐 沖 擊 、 抗 振 動 、 壽 命 長 （ 1 0 萬 小 時 ） ， 且 具 有 亮 度 高 、 響 應 速 度 快 、 低 電 壓 、 功 耗 小 、 耐 震 動 、 耐 沖 擊 、 壽 命 長 等 優(yōu) 點 ， 使 其 成 為 室 外 信 息 顯 示 終 端 的 主 要 發(fā) 光 器 件 ， 所 以 在 大 型 的 顯 示 設 備 中 ， 目 前 尚 無 其 他 的 顯 示 方 式 與 L E D 顯 示 方 式 匹 敵 。 所 以

39、 引 導 顯 示 模 塊 直 接 選 擇 L E D 顯 示 屏 。2.3.4 無線通信無 線 通 信 主 要 實 現(xiàn) 無 線 數(shù) 據(jù) 傳 輸 功 能 。 無 線 傳 輸 的 正 確 率 與 可 靠 率 是 整 個 系 統(tǒng) 的 關(guān) 鍵 ， 它 是 整 個 系 統(tǒng) 的 通 信 信 道 。 現(xiàn) 今 的 無 線 通 信 方 式 主 要 有 ： 無 線 電 、 藍 牙 和 無 線 收 發(fā) 模 塊 。方 案 一 : 藍 牙 通 信 “藍 牙 無線 技 術(shù) 采 用 的 是 一 種 擴 展 窄 帶 信 號 頻 譜 的 數(shù) 字 編 碼 技 術(shù) ， 通 過 編 碼 運 算 增 加 了 發(fā) 送 比 特 的 數(shù) 量

40、 ， 擴 大 了 使 用 的 帶 寬 。 藍 牙 使 用 跳 頻 方 式 來 擴 展 頻 譜 。 跳 頻 擴 頻 使 得 帶 寬 上 信 號 的 功 率 譜 密 度 降 低 ， 從 而 大 大 提 高 了 系 統(tǒng) 抗 電 磁 干 擾 、 抗 串 話 干 擾 的 能 力 ， 使 得 藍 牙 的 無 線 數(shù) 據(jù) 傳 輸 更 加 可 靠 。 在 頻 帶 和 信 道 分 配 方 面 ， 藍 牙 系 統(tǒng) 一 般 工 作 在 2 . 4 G H z 的 I S M 頻 段 。 起 始 頻 率 為 2 . 4 0 2 G H z ， 終 止 頻 率 為 2 . 4 8 0 G H z ， 還 在 低 端 設

41、 置 了 2 M H z 的 保 護 頻 段 ， 高 端 設 置 了 3 . 5 M H z 的 保 護 頻 段 。 共 享 一 個 公 共 信 道 的 所 有 藍 牙 單 元 形 成 一 個 微 網(wǎng) ， 每 個 微 網(wǎng) 最 多 可 以 有 8 個 藍 牙 單 元 。 在 微 網(wǎng) 中 ， 同 一 信 道 的 各 單 元 的 時 鐘 和 跳 頻 均 保 持 同 步。” 方 案 二 ： 無 線 串 行 通 信 無 線 通 信 模 塊 來 實 現(xiàn) 無 線 數(shù) 據(jù) 傳 輸 , 現(xiàn) 在 無 線 通 信 模 塊 比 較 多 ， 所 以 以 普 通 無 線 通 信 模 塊 為 例 , 一 般 接 口 為 T

42、 T L 電 平 , 可 以 直 接 和 單 片 機 的 異 步 通 信 口 連 接 。 數(shù) 據(jù) 的 發(fā) 送 和 接 收 都 是 透 明 式 的 , 用 戶 無 需 詳 知 其 通 信 的 具 體 原 理 , 只 需 簡 單 的 設 置 和 使 用 就 行 。 本 系 統(tǒng) 下 位 機 系 統(tǒng) 電 路 為 T T L 電 路 , 而 上 位 機 系 統(tǒng) 是 標 準 的 R S - 2 3 2 接 口 ， 所 以 需 要 進 行 電 壓 標 準 轉(zhuǎn) 換 。 M S C - 5 1 單 片 機 通 過 無 線 傳 輸 模 塊 接 收 上 位 機 ( P C 機 ) 發(fā) 來 的 命 令 , 判 斷 后

43、 執(zhí) 行 相 應 的 程 序 。 電 腦 C O M 插 座 , 為 一 八 針 插 座 , 插 針 位 置 與 各 接 口 定 義 如 下 。圖 2 .3 ： 插 針 位 置 圖 2 .4 ： 各 接 口 定 義 盡 管 藍 牙 技 術(shù) 被 描 述 得 前 景 誘 人 ， 但 是 藍 牙 還 是 一 種 還 沒 有 完 全 成 熟 的 技 術(shù) ， 藍 牙 的 通 訊 速 率 不 是 很 高 ， 在 當 今 這 個 數(shù) 據(jù) 爆 炸 的 時 代 ， 可 能 也 會 對 它 的 發(fā) 展 有 所 影 響 。 且 其 通 信 容 易 受 到 諸 如 微 波 爐 、 無 繩 電 話 、 科 研 儀 器

44、、 工 業(yè) 或 醫(yī) 療 設 備 的 干 擾 。 而 無 線 串 行 通 信 則 不 存 在 這 種 情 況 應 用 領 域 非 常 廣 ， 常 用 的 有 ： 無 線 抄 表 ； 工 業(yè) 遙 控 、 遙 測 ； 無 線 數(shù) 據(jù) 傳 輸 ； 銀 行 P O S 系 統(tǒng) ； 無 線 數(shù) 據(jù) 采 集 ； 樓 宇 自 動 化 、 無 線 監(jiān) 控 、 門 禁 系 統(tǒng) ； 智 能 家 居 、 工 業(yè) 控 制 ； 汽 車 檢 測 設 備 ； 無 線 L E D 顯 示 屏 系 統(tǒng) 。 所 以 結(jié) 合 本 次 系 統(tǒng) 的 設 計 需 求 我 們 選 擇 了 無 線 串 行 通 信 。3 系統(tǒng)硬件的設計與實現(xiàn)3

45、.1 系統(tǒng)主要硬件的設計3.1.1 紅外線車位檢測器電路設計TCRT5000傳 感 器 是 采 用 高 發(fā) 射 功 率 紅 外 光 電 二 極 管 和 高 靈 敏 度 光 電 晶 體 管 組 成 。 主 要 應 用 領 域 是 ： 電 度 表 脈 沖 數(shù) 據(jù) 采 樣 ， 傳 真 機 碎 紙 機 紙 檢 測 ， 障 礙 檢 測 和 黑 白 線 檢 測 。 “ 在 檢 測 過 程 中 傳 感 器 的 紅 外 發(fā) 射 二 極 管 不 斷 發(fā) 射 紅 外 線 ， 當 發(fā) 射 出 的 紅 外 線 沒 有 被 發(fā) 射 回 來 或 被 反 射 回 來 但 強 度 不 夠 大 的 時 ， 光 敏 三 極 管

46、一 直 處 于 關(guān) 斷 狀 態(tài) ， 此 時 模 塊 的 輸 出 端 為 低 電 平 ， 指 示 二 極 管 一 直 處 于 熄 滅 狀 態(tài) ； 被 檢 測 物 體 出 現(xiàn) 在 檢 測 圍 時 ， 紅 外 線 被 反 射 回 來 且 強 度 足 夠 大 ， 光 敏 三 極 管 飽 和 ， 此 時 模 塊 的 輸 出 端 為 高 電 平。 ” 根 據(jù) TCRT5000紅 外 傳 感 器 的 數(shù) 據(jù) 手 冊 顯 示 ， 紅 外 線 反 射 接 收 到 之 后 輸 出 的 電 流 約 為 0.001A ， 因 此 串 聯(lián) 一 個 5 歐 電 阻 輸 出 其 電 壓 。 通 過 A D 轉(zhuǎn) 換 芯 片

47、（ TLC549 ） 進 行 A D 轉(zhuǎn) 換 ， 單 片 機 根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 判 斷 停 車 位 狀 態(tài) 。 主 要 電 路 圖 如 圖 3 . 1 所 示 ： 圖 3 . 1 ： 紅 外 檢 測 與 A / D 轉(zhuǎn) 換 電 路 圖 由 P 0 0 來 發(fā) 出 片 選 信 號 ， 啟 動 T L C 5 4 9 進 行 A / D 轉(zhuǎn) 換 。 運 行 時 紅 外 傳 感 器 產(chǎn) 生 的 電 壓 轉(zhuǎn) 換 到 A N L G I N 上 ， 經(jīng) A D 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 后 ， 單 片 機 可 以 通 過 P 2 0 讀 取 相 應 的 磁 場 的 數(shù) 值 量 。 3 .1.2 中央控制器電路的設計

48、主 控 制 電 路 即 單 片 機 的 最 小 系 統(tǒng) , 如 圖 3 . 2 所 示 。 圖 3 . 2 ： AT89S52 的 最 小 系 統(tǒng) 和 外 圍 電 路 3.1.3 LED顯示屏電路設計電路大致上可以分成單片機系統(tǒng)與外圍電路、列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路三部分。 單片機列驅(qū)動器LED顯示點陣電源 行驅(qū)動器圖3.3 顯示屏電路框圖a.單片機系統(tǒng)與外圍電路單 片 機 采 用 M S C - 5 1 或 其 兼 容 系 列 芯 片 ， 采 用 2 4 M H Z 或 更 高 頻 率 晶 振 ， 以 獲 得 較 高 的 刷 新 頻 率 ， 時 期 顯 示 更 穩(wěn) 定 。 單 片 機 的 串 口

49、 與 列 驅(qū) 動 器 相 連 ， 用 來 顯 示 數(shù) 據(jù) 。 P 1 口 低 4 位 與 行 驅(qū) 動 器 相 連 ， 送 出 行 選 信 號 ； P 1 . 5 P 1 . 7 口 則 用 來 發(fā) 送 控 制 信 號 。 P 0 口 和 P 2 口 空 著 ， 在 有 必 要 的 時 候 可 以 擴 展 系 統(tǒng) 的 R O M 和 R A M 。 1 6 1 6 的 點 陣 顯 示 屏 的 硬 件 原 理 圖 如 圖 ： 圖3.4 單片機系統(tǒng)與外圍電路圖3.5 16X16點陣原理圖b. 列驅(qū)動電路列 驅(qū) 動 電 路 有 集 成 電 路 7 4 H C 5 9 5 構(gòu) 成 。 它 具 有 一 個

50、 8 位 串 入 并 出 的 移 位 寄 存 器 和 一 個 8 位 輸 出 鎖 存 器 的 結(jié) 構(gòu) ， 而 且 移 位 寄 存 器 和 輸 出 鎖 存 器 的 控 制 是 各 自 獨 立 的 ， 可 以 實 現(xiàn) 在 顯 示 本 行 列 數(shù) 據(jù) 的 同 時 ， 傳 送 下 一 行 的 列 數(shù) 據(jù) ， 既 達 到 重 疊 處 理 的 目 的 。 7 4 H C 5 9 5 的 外 形 與 部 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 。 它 的 輸 入 側(cè) 有 8 個 串 行 移 位 寄 存 器 ， 每 個 移 位 寄 存 器 的 輸 出 都 連 接 一 個 輸 出 鎖 存 器 。 引 腳 S I 是 串 行 數(shù)

51、 據(jù) 的 輸 入 端 。 引 腳 S C K 是 移 位 寄 存 器 的 移 位 時 鐘 脈 沖 ， 在 其 上 升 沿 發(fā) 生 移 位 ， 并 將 S I 的 下 一 個 數(shù) 據(jù) 打 入 最 低 位 。 移 位 后 的 各 位 信 號 出 現(xiàn) 在 各 移 位 寄 存 器 的 輸 出 端 ， 也 就 是 輸 出 鎖 存 器 的 輸 入 端 。 R C K 是 輸 出 鎖 存 器 的 打 入 信 號 ， 其 上 升 沿 將 移 位 寄 存 器 的 輸 出 打 入 輸 出 鎖 存 器 。 引 腳 G 是 輸 出 三 態(tài) 門 的 開 放 信 號 ， 只 有 當 其 為 低 時 鎖 存 器 的 輸 出

52、 才 開 放 ， 否 則 為 高 組 態(tài) 。 S C L R 信 號 是 移 位 寄 存 器 清 零 輸 入 端 ， 當 其 為 低 時 移 位 寄 存 器 的 輸 出 全 部 為 零 。 由 于 S C K 和 R C K 兩 個 信 號 是 互 相 獨 立 的 ， 所 以 能 夠 做 到 輸 入 串 行 移 位 與 輸 出 鎖 存 互 不 干 擾 。 芯 片 的 輸 出 端 為 Q A Q H ， 最 高 位 Q H 可 作 為 多 片 7 4 H C 5 9 5 級 聯(lián) 應 用 時 ， 向 上 一 級 的 級 聯(lián) 輸 出 。 但 因 為 Q H 受 輸 出 鎖 存 器 的 打 入 控 制

53、 ， 所 以 還 從 輸 出 鎖 存 器 前 引 出 Q H ， 作 為 與 移 位 寄 存 器 完 全 同 步 的 級 聯(lián) 輸 出 。74HC595 QB 1 16 Vcc QC 2 15 QA QD 3 14 SI QE 4 13 G QF 5 12 RCK QG 6 11 SCK QH 7 10 SCLR GND 8 9 QH 圖3.6 74HC595外形與引腳圖3.7 列驅(qū)動電路c. 行驅(qū)動器單 片 機 P 1 口 低 4 位 輸 出 的 行 號 經(jīng) 4 / 1 6 線 譯 碼 器 7 4 L S 1 5 4 譯 碼 后 生 成 1 6 條 行 選 通 信 號 線 ， 再 經(jīng) 過 驅(qū)

54、動 器 驅(qū) 動 對 應 的 行 線 。 一 條 行 線 上 要 帶 動 1 6 列 的 L E D 進 行 顯 示 ， 按 每 一 L E D 器 件 2 0 M A 電 流 計 算 ， 1 6 個 L E D 同 時 發(fā) 光 時 ， 需 要 3 2 0 M A 電 流 ， 選 通 三 極 管 8 5 5 0 作 為 驅(qū) 動 管 可 滿 足 要 求 。 圖：3.8行驅(qū)動電路3.1.4 無線串行模塊電路設計無線串行模塊分為兩部分：單片機無線模塊和上位機無線模塊。單片機通過P3.0口（RXD）和P3.1口（TXD）傳發(fā)數(shù)據(jù)，無線模塊同樣以這兩個口收發(fā)。在無線模塊和上位機相連的電路中，因為無線模塊電

55、壓標準與上位機不同。無線模塊電壓為2.7-3.6V，可以與單片機的I/O口直連，但是上位機電壓標準為RS232標準（邏輯“1”為-5V-15V,邏輯“0”為+5V+15V），所以需要接MAX232芯片進行電壓轉(zhuǎn)換。具體電路圖如下：圖3.4：單片機無線模塊電路圖3.5：上位機無線模塊電路3.2 系統(tǒng)其它硬件介3.2.1節(jié)點控制器 節(jié)點控制器是超聲波車位探測系統(tǒng)的中間層，用于對超聲波探測器進行分組管理，循環(huán)檢測所轄探測器的信息，并將有關(guān)信息傳到中央控制器。一個節(jié)點控制器可以控制40-64個車位探測器。3.2.2紅綠指示燈 安 裝 在 每 個 車 位 的 前 方 ， 用 于 顯 示 當 前 車 位

56、狀 態(tài) 。 當 指 示 燈 為 綠 色 時 ， 表 示 車 位 為 空 車 位 ； 當 指 示 燈 為 紅 色 時 ， 表 示 車 位 上 有 車 輛 停 泊 。 4 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)4.1 車位引導系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下中央控制器（單片機控制）區(qū)域車位顯示屏節(jié)點控制器m節(jié)點控制器2節(jié)點控制器1車位狀態(tài)燈車輛探測器200車位狀態(tài)燈車位狀態(tài)燈車輛探測器2車輛探測器14.2 車位引導功能的實現(xiàn)4.2.1 出入場功能實現(xiàn)a . 停 車 場 由 三 層 組 成 ， 分 別 為 ： 負 一 層 ， 負 二 層 , 負 三 層 b . 在 每 層 入 口 和 出 口 都 安 裝 一 個 車 輛 感 探 測 器 ， 一 個 空 位 計 數(shù) 器 和 一 個 戶 外 L E D 引 導 屏 。 c . 戶 外 L E D 引 導 屏 是 2 4 小 時 工 作