车辆停泊计费管理系统-物联网工程专业.doc

车辆停泊计费管理系统摘 要：在现代化都市中,还存有比较多的老旧的小区,这些老旧小区内的停车场的设计并不是很理想，缺乏前瞻性，导致乱停乱放、停车难等问题本文设计的车辆停泊计费管理系统主要是由三个层面组成，其中包括感知层、传输层和应用层感知层是一个小型的嵌入式系统，通过主控芯片STC89C51单片机实现信息的采集、传输、显示和控制，实现对进库和出库的车辆信息进行扫描识别、车位数据收集和传输以及电动闸道开关的控制；传输层将感知层采集的数据通过串口传输到上位机，包括用户卡信息、停车信息等，由此为应用层的管理和收费提供支持；应用层包括上位机软件和数据库，实现对车辆、车位等信息的查询和用户信息的管理车辆停泊计费管理系统方便停车场管理员对车辆、车位等信息的管理，以及用户和费用的管理并且本系系统操作简单，界面友好，利于维护,有效的解决了老旧小区停车场管理难这一问题关键词：射频模块；智能停车场；车位指导；红外检测；1引 言1.1 课题研究的背景和意义在社会经济和科技进步的不断前进与发达的同时，城市在不断开发的过程中，在很大程度上给人们的生活水平带来提升，但与此同时开发过程中也有些残留问题需要处理在现在的现代化都市中,还存有比较多的老旧的小区,这些老旧的小区对于小区内的停车场的设计并不是很理想,缺乏前瞻性,所以导致了今天这种停车难的问题,一些早期的老旧的小区，虽然有停车场，但是停车场管理的并不到位有许多处于荒废状态，还有的是人工管理,计费和管理都比较复杂。

小区的住户们为了自己停车和用车方便Error! Reference source not found.,占据该地区的绿色通道内的公共道路，消防通道等，车与人争抢，严重影响了细胞和破坏公共财产的拥有者的形象然而，要解决这些问题，如果一套合理的，完善且又有效的车辆停泊计费系统，那么问题也就能迎刃而解了Error! Reference source not found.随着互联网技术的发展，停车业务的电子化和智能化发展也日渐成熟，智能停车的各个操作环节，车辆停泊计费系统的旨在有序安排和减少繁琐等待，更大程度让小区业主感受到便捷快速所以，设计并实现这样的车辆停泊计费管理系统有着重大的实际意义1.2 国内外研究的研究现状和发展趋势二十世纪末期,我国停车场开始初露锋芒,但由于当时国内的车辆数量比较少,早期的停车场的模式简单,而且数量并不多虽然停车场的管理风格是手工登记管理的非常传统的方式改革开放后，中国在二十世纪后期的快速增长的经济增长速度，我国停车场的规模和数量也是增长迅速，停车场的出口和入口控制加入了了电动门闸,对于费用收取和停车安全方面有了比较大的提升,但对于出入口的控制和停车费用的收取也还是采用人工的方法。

二十一世纪,在市场和经济双向拉动下,我国车辆数量持续增长,停车困难问题也日益严重,停车场同时也进入了一个发展迅速的时期停车场也逐步采用IC/ID卡作为管理的方法，记录车辆的停泊信息,使停车场管理智能化Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.当前，城市大型停车场的出入控制主要采取由MTC(人工收费 集合），再加上停车诱导系统管理 MTC被称为人工半车道收费系统中，当车辆进入MTC车道，车辆自动分类系统（AVC），不同的车辆分类的信息，是人工半自动车道收费系统的简称，当车辆进入MTC车道时，车辆自动分类系统(AVC)，将不同车辆的信息进行分类，然后软件根据系统提供的信息，读卡器就知道应该收取车辆多少的停车费用，当这一整个程序完成后，自动车辆分类系统将命令发送到所述栅极打开自动门杆，完成此费用许多城市都有大型停车场停车费将它应用到管理实现自动化交通管理具有现实意义Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。

1.3论文的主要内容和研究思路本次设计的是车辆停泊计费管理系统，主要应用老旧小区停车场本文选用STC89C51单片机作为该系统的中央控制器，可以通过按键设定农作物适宜生长环境范围上下限值通过数据采集模块对温湿度、光照强度进行数据采集，实时显示在OLED显示屏上并与适宜生长环境范围进行比较做出相应处理，从而进行自动监测和控制将数据通过串口传输到上位机进行存储，实现了对农作物生长环境的监控论文的研究思路如下：（1）论文研究前期应当查阅大量相关书籍和文献资料，了解老旧小区停车场发展现状以2）通过实地考察和结合之前了解的相关资料，对小区停车场面临的问题加以记录3）针对该系统总体结构框架设计，主要选用了以下硬件：STC89C51、12864液晶显示屏、RC522射频识别、红外检测传感器，并逐一进行介绍4）完成各模块的硬件电路设计，分别为STC89C51最小系统、射频识别电路、液晶显示电路、报警电路、红外检测电路和数据传输电路5）完成各模块的软件设计，分别为主程序模块设计、数据显示模块、报警模块、红外检测模块和数据传输模块主程序模块设计包括下位机设计和上位机设计；数据显示模块包括液晶显示和上位机显示；报警模块包括蜂鸣器报警设计；红外检测模块包括红外检测传感器设计；数据传输模块包括串口传输。

6）对已完成的农业监控系统进行功能测试，包括数据采集是否正确、数据信息是否正常显示、参数调控是否能够及时处理、数据传输是否成功2 需求分析2.1 设计任务及要求2.1.1系统设计方案车辆停泊计费管理系统主要是由三个层面组成，其中包括感知层、传输层和应用层感知层是一个小型的嵌入式系统，通过主控芯片STC89C51单片机实现信息的采集、传输、显示和控制，实现对进库和出库的车辆信息进行扫描识别、车位数据收集和传输以及电动闸道开关的控制；传输层将感知层采集的数据通过串口传输到上位机，包括用户卡信息、停车信息等，由此为应用层的管理和收费提供支持；应用层包括上位机软件和数据库，实现对车辆、车位等信息的查询和用户信息的管理车辆停泊计费管理系统方便停车场管理员对车辆、车位等信息的管理，以及用户和费用的管理2.1.2 系统功能需求分析1、下位机是一个小型的嵌入式系统，集成数据采集模块、数据传输模块、显示模块、和主控模块2、上位机可以显示停车场剩余车位，管理员可以对用户的信息进行增删改查同时也可以对停车费用和充值金额进行修改3、系统会根据停车场现有车位的停车情况给用户一个停车指导4、系统会根据数据库中车辆出入库的时间，计算出用户本次停车时间，用户刷卡自动扣取费用，随后电机模拟闸道开关转动。

2.2 主要硬件介绍2.2.1 STC89C51单片机STC89C51单片机是采用8051内核的在系统可编程芯片，时钟频率为0~80赫兹，具有40 个数据端口51 单片机含有可采写的只读程序存储器，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快方便程序的烧录器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路Error! Reference source not found.实物图如图2-1所示图2-12.2.2 MF RC522MF RC522 是一款典型的非接触式通信中高集成的读写卡是NXP公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是小型嵌入式系统开发和模块制作的最佳选择MF RC522支持被动非接触式通信方式和协议其内部发送器不需要另外的电路支持即可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信。

采用了先进的调制解调方式此外它还支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证MIFARE 系列产品MFRC522支持速度更快的的非接触式通信，双向数据传输速率非常高实物图如图2-2所示图2-2 实物图2.2.3 红外检测传感器红外测距传感器是利用红外反射原理的一种传感装置，测量范围广，响应时间短，主要应用于现代科技，国防和工农业领域红外传感器内部有红外线发射装置和接受反射回来的红外线的二极管利用红外线发射装置发射一串红外信号，红外信号接触到物理后反射回来，再由红外信号接收器接收经信号处理器处理后计算出物体的距离测量距离远，响应速度快，适合于小型嵌入式系统制作实物图如图2-3所示图2-3 实物图3 硬件设计3.1 硬件设计总体框架车辆停泊计费管理系统的硬件主要采用的主控芯片是STC89C51、12864液晶显示模块、上位机模块、RF模块、按键模块、红外检测模块、电源模块、报警模块等共同组成的，如图3-1所示图3-1 系统总体结构框架图3.2 系统模块设计3.2.1 主控芯片模块车辆停泊计费管理系统采用的主控制芯片为STC89C51单片机，STC89C51具有40跟引脚，但是主控芯片通常要配合外部的电路和模块才能发挥其作用，外部电路出书数据给主控芯片，然后主控芯片会对外部数据尽心进一步的处理，处理之后再通过串口传输到上位机中进行处理。

其中内部具有多路定时器、串口、看门狗，不仅价格便宜，而且编程和硬件容易操作， 51单片机最小系统包含了晶振电路和复位电路Error! Reference source not found.图3-2(a)是单片机的最小系统电路图,图3-2（b）是51单片机的实物图图3-2（a）单片机最小系统电路图图3-2（b）单片机最小系统3.2.2 报警模块在车辆停泊计费管理系统中蜂鸣器起到报警的作用，车辆停泊计费管理系统采用的蜂鸣器为电磁蜂鸣器，可分为两种激发方式分别为被动激发和主动激发被动激发方式，是激发后的谐振腔密封蜂鸣器是相反的，这种激发方式一般用于一些大型设计要求更高同样设计更复杂价格也会更高，适用于电流规格高或频率范围更高的响应模式，声音效果和质量同样也是会更好车辆停泊计费管理系统采用主动激发方式（自激式），蜂鸣器的振荡线圈和振荡线圈组合成一个如图3-3（a）和图3-3（b）所示 图3-3（a） 蜂鸣器 图3-3（b） 蜂鸣器原理图车辆停泊计费管理系统使用的是9012三极管9012三极管是一种在日常简单的单片机设计中或者一些小型电路装置中非常常见的三极管，应用非常的广泛，我们在老式的随身听或者各种播音喇叭上可以发现它们的身影。

Error! Reference source not found.晶体管如图3-3（c）所示图3-3（c） 三极管3.2.3 液晶显示模块12864液晶是一款专门显示数字、符号、中文、字母的点阵液晶显示屏，液晶模块的显示模式为4*4 的矩阵模式，能够显示64位字符，12684液晶模块一共有20 个引脚，其中包括VCC和GND并且12648液晶显示模块可以通过外接电阻来改变液晶屏幕的亮度，让屏幕的显示亮度可以达到最佳的效果如图3-4所示 图3-4液晶显示电路3.2.4 按键模块车辆停泊计费管理系统的按键控制采用独立按键，车辆停泊计费管理系统采用的独立按键模块主要采用两种方式进行控制，一种是独立按键的一个输出端口连接5V的输出电源；另外一种是独立按键端口直接接在单片机的I/O口上，当独立按键按下时，按键的VCC和单片机的I/O连接短路，在与微控制器连接了键所得I/O变高，则微控制器执。