基于51單片機的停車位管理系統

　　呂 芳 ¹ , 孫媛媛 ²

　　(1.內蒙古工業大學信息工程學院，內蒙古 呼和浩特 010051;2. 內蒙古工業大學航空學院，內蒙古 呼和浩特 010051)

　　摘要：由于近年來汽車數量的增加，為了使司機能夠方便快捷地找到停車場的停車位，本文設計了一個模擬停車場停車位管理和終端顯示系統。以STC89C52單片機為核心，采用紅外輻射開關實時監控停車車輛。結合RFID射頻識別技術，構建智能停車場管理平臺，同時通過藍牙完成停車位信息的無線傳輸。本系統實現了即時計算可停放車輛數量并顯示有效停車位的功能。運行和測試后，系統運行穩定，功耗低，非常實用。

　　關鍵詞：STC89C52；紅外檢測；RFID；停車位管理系統

　　0 引言

　　隨著近年來中國經濟的快速發展，國內汽車保有量急劇增加，“停車困難”成為大多數城市面臨的問題 ^[1] 。目前，中國大部分停車場都是自行停車位。為了降低停車場管理人員的工作難度，提高管理效率，采用成熟，完善，智能的停車場管理系統已成為停車場建設不可或缺的一部分。該系統的主控芯片采用STC89C52單片機實現信息集成。通過紅外輻射開關實時監控停放的車輛，利用RFID射頻識別技術構建智能停車場管理平臺，同時，基于硬件平臺開發功能軟件，對RFID卡進行充值和扣除，并通過藍牙實現停車位信息的無線傳輸 ^[2] 。該系統設計不僅可以實時計算可以停放的車輛數量，還可以顯示有效的停車位。該設計成本低，操作簡單，性能穩定，解決了傳統停車場人工管理模式運行效率低的問題。同時，它消除了傳統收費管理的混亂，人工泄漏和錯誤支付的情況，實現了停車場的統一收費和移動支付的結算。該系統可以有效地解決由于車輛進不去停車場而導致的車輛交通秩序混亂的問題以及由于停車場車位順序混亂導致車主找不到車的問題，提高車輛管理的自動化水平。

　　1 系統的總體結構設計

　　如圖1所示，整個停車場管理系統結構主要包括兩部分：發送端和接收端。發送端實現的是車位實時監測；接收端包括RFID刷卡模塊，車位剩余顯示模塊、智能門禁系統。發送端和接收端模塊之間的數據信息傳輸是利用藍牙模塊實現的。

　　在實際停車系統的停車場中，需進行劃分車庫區域，對每個停車位進行編號，并將其標記在地面上。同時給車主配備一張RFID卡，該卡錄入車輛進入停車場的相關數據，建立一個關于車的小型數據庫。本系統按照實際停車場車位管理系統，模擬4個停車位。RFID讀卡器安裝在停車場的入口處，當車輛駛入停車場時，刷卡錄入車的信息，系統自動分配空車位，并在液晶屏上顯示出來。車主根據分配的車位駛入相應的位置。當車主回停車場取車時，車主刷卡查詢車停放的車位，根據液晶屏上顯示的位置直接去取車。

　　2 系統硬件設計及實現

　　2.1 主控模塊

　　主控制器是整個智能停車場管理系統的核心，需要高穩定性和可靠性，快速的運算速度，以及高精度，同時能夠實現多功能多任務操作。為此，本系統采用STC89C52單片機作為主控器CPU。同時它體積小、成本低、功能強大易于開發。主控制器的最小系統由電源、濾波、晶振和復位電路組成。如圖2所示。

　　2.2 數據采集發送裝置

　　如圖3，當車輛出入檢測按鍵被觸發后，系統進入狀態指示燈響應，點亮或者關閉相應的狀態指示燈。然后調用藍牙數據發送模塊，并將車位信息發送給信息顯示模塊進行顯示。

　　2.3 數據接收裝置

　　LCD顯示屏幕轉換在開機或復位后自動開啟。采集藍牙信息，并在LCD復位或者開機之后設備自動進行初始化操作，運行程序。數據處理子程序完成對停車位信息的采集處理。并通過邏輯運算實現對LC的控制，并將車位信息、時間、停車價格顯示在液晶屏幕上。

　　RFID是自動識別技術 AEI 在無線電技術方面的具體應用與發展，其基本原理是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別的目的，并交換數據。主系統依邏輯運算判斷卡的合法性，針對不同設置做出相應的處理和控制，發出指令信號控制致動器的動作 ^[3-5] 。

　　從圖5中可以看出，LCD1602接口較為簡單，僅需要 3 根控制線以及8位數據總線即可。采用藍牙的無線通信方式進行數據通信，傳輸速度可達1MBps。通信IC采用的是TI公司出品的CC2550。另外CC2540內嵌了藍牙通信協議，對于單片機來說，其引出了TCD和RXD兩個端口來實現驅動 ^[6] 。

　　3 軟件設計與測試

　　3.1 軟件設計功能

　　3.1.1 車輛入口裝置主程序：

　　首先對串口設置進行初始化，然后對系統變量進行初始化，系統進入循環檢測，當車輛出入檢測按鍵被觸發后，系統進入狀態指示燈響應函數，點亮或者關閉相應的狀態指示燈。然后調用藍牙數據發送模塊，藍牙模塊自動進行匹配。配對成功前，LCD顯示內容：“CONNECT??”，配對成功之后，將已經?？康能囕v總數以及空余車位信息發送給信息顯示模塊進行顯示。系統電源打開，車輛?？恐甘緹羧珳纾ㄏ喈斢跊]有車輛?？浚?，觸發任意一個車位的出入檢測裝置一次，模仿有車進入，單片機得到指令向藍牙模塊輸出指令，發送車位信息內容。對應的指示燈亮，表示對應車位已被車輛占用。如圖6所示。

　　3.1.2 車輛出口主程序

　　車離開的步驟，是再次出發車位的出入檢測裝置一次，車離開停車位，指示燈滅，表示車輛離開停車位，發送模塊進行循環采集車位信息并發送，接收模塊進行循環接收車位信息并通過LCD顯示。首先LCD顯示屏幕轉換在開機或復位后自動開啟。然后采集藍牙信息，并在LCD復位或者開機之后設備自動進行初始化操作，運行程序。最后驅動LCD顯示停車位等信息。數據處理子程序完成對停車位信息的采集處理。并通過邏輯運算實現對LC的控制，并將車位信息顯示在液晶屏幕上。如圖7所示。

　　3.2 測試

　　本系統設計主要是為了提升智能停車場的響應速度、以及提高服務質量，通過對智能停車場管理系統各個模塊硬件的搭建、軟件的編寫以及軟硬件的測試聯調，實現了停車場管理系統的整個功能，如圖8。

　　根據最終的測試和運行，設計的停車場管理系統可以完成 RFID 卡的辨別，并識別卡中ID信息值以進行身份匹配，實現多種靈活的計費模式及充值模式，如圖9和圖10所示。同時，系統可以進行車位的檢測，提高停車場的使用率，方便停車場工作人員管理，同時可以對車主取車時提供車位信息，如圖10所示。RFID 卡可讀取響應距離大約在30cm左右，響應時間小于1s，讀取率可達到 99%，基本達到了設計的初衷，系統運行穩定可靠，取得了很好的應用效果。

　　4 結論

　　本文研究的基于 RFID 技術的停車場管理系統，采用單片機技術、RFID 技術和藍牙傳輸技術，實現對車輛進出的科學有效管理。本系統經過不斷調試達到靈敏可靠、性能好、操作簡易的要求，并且具有標準接口，經過不斷改進和完善，能獨立運行，也可平滑升級與其它智能化系統集成，后續可以擴展停車位監控、自動泊車引導、車位共享等功能，具有良好的可擴展性和兼容性。該方案節約人力，降低管理成本，有效的節約了停車場的資源，造價成本相對低廉，可以廣泛的應用于各類商場、住宅小區、學校等停車場，極大地方便了管理和收費，提高了停車場管理的自動化水平，具有現實可行的意義。

　　參考文獻

　　[1].劉文利.國內停車場管理系統的現狀與發展趨勢[J].中國新技術新產品，2011(1):20

　　[2]. Robin Heydon.低功耗藍牙開發權威指南.北京：機械工業出版社，2014，6.

　　[3].郭穩濤,何怡剛.基于 RFID 的智能停車場管理系統的研究與設計[J].自動化技術與應用. 2010 (6)

　　[4].馬伏花.基于 RFID 的車輛自動識別系統信息采集基站的研究與設計[D].長沙:湖南大學,2007.

　　[5].王竹萍.基于 RFID 技術的智能停車場研究與開發[J].杭州師范學院學報:（自然科學版）,2007,6(1):61-65[6].Wireless Sensor Networks.Pedro Jose Marron，KaminWhitehouse.Springer-Verlag BerlinandHeidelberg GmbH & Co.K.6，April，2011.

　　作者簡介

　　第一作者姓名 呂芳（1964-），性別 女，學歷 碩士，職稱 教授，主要研究方向：GPS衛星定位系統、GIS的MIS系統研究、數字圖像處理技術研究。

　　第二作者姓名 孫媛媛 （1991-），性別 女，學歷 碩士，職稱 ，主要研究方向：數字圖像處理技術研究、Linux嵌入式系統編程研究。

　　本文來源于科技期刊《電子產品世界》2019年第7期第50頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處