基于51单片机的停车位管理系统

　　吕 芳 ¹ , 孙媛媛 ²

　　(1.内蒙古工业大学信息工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051;2. 内蒙古工业大学航空学院，内蒙古 呼和浩特 010051)

　　摘要：由于近年来汽车数量的增加，为了使司机能够方便快捷地找到停车场的停车位，本文设计了一个模拟停车场停车位管理和终端显示系统。以STC89C52单片机为核心，采用红外辐射开关实时监控停车车辆。结合RFID射频识别技术，构建智能停车场管理平台，同时通过蓝牙完成停车位信息的无线传输。本系统实现了即时计算可停放车辆数量并显示有效停车位的功能。运行和测试后，系统运行稳定，功耗低，非常实用。

　　关键词：STC89C52；红外检测；RFID；停车位管理系统

　　0 引言

　　随着近年来中国经济的快速发展，国内汽车保有量急剧增加，“停车困难”成为大多数城市面临的问题 ^[1] 。目前，中国大部分停车场都是自行停车位。为了降低停车场管理人员的工作难度，提高管理效率，采用成熟，完善，智能的停车场管理系统已成为停车场建设不可或缺的一部分。该系统的主控芯片采用STC89C52单片机实现信息集成。通过红外辐射开关实时监控停放的车辆，利用RFID射频识别技术构建智能停车场管理平台，同时，基于硬件平台开发功能软件，对RFID卡进行充值和扣除，并通过蓝牙实现停车位信息的无线传输 ^[2] 。该系统设计不仅可以实时计算可以停放的车辆数量，还可以显示有效的停车位。该设计成本低，操作简单，性能稳定，解决了传统停车场人工管理模式运行效率低的问题。同时，它消除了传统收费管理的混乱，人工泄漏和错误支付的情况，实现了停车场的统一收费和移动支付的结算。该系统可以有效地解决由于车辆进不去停车场而导致的车辆交通秩序混乱的问题以及由于停车场车位顺序混乱导致车主找不到车的问题，提高车辆管理的自动化水平。

　　1 系统的总体结构设计

　　如图1所示，整个停车场管理系统结构主要包括两部分：发送端和接收端。发送端实现的是车位实时监测；接收端包括RFID刷卡模块，车位剩余显示模块、智能门禁系统。发送端和接收端模块之间的数据信息传输是利用蓝牙模块实现的。

　　在实际停车系统的停车场中，需进行划分车库区域，对每个停车位进行编号，并将其标记在地面上。同时给车主配备一张RFID卡，该卡录入车辆进入停车场的相关数据，建立一个关于车的小型数据库。本系统按照实际停车场车位管理系统，模拟4个停车位。RFID读卡器安装在停车场的入口处，当车辆驶入停车场时，刷卡录入车的信息，系统自动分配空车位，并在液晶屏上显示出来。车主根据分配的车位驶入相应的位置。当车主回停车场取车时，车主刷卡查询车停放的车位，根据液晶屏上显示的位置直接去取车。

　　2 系统硬件设计及实现

　　2.1 主控模块

　　主控制器是整个智能停车场管理系统的核心，需要高稳定性和可靠性，快速的运算速度，以及高精度，同时能够实现多功能多任务操作。为此，本系统采用STC89C52单片机作为主控器CPU。同时它体积小、成本低、功能强大易于开发。主控制器的最小系统由电源、滤波、晶振和复位电路组成。如图2所示。

　　2.2 数据采集发送装置

　　如图3，当车辆出入检测按键被触发后，系统进入状态指示灯响应，点亮或者关闭相应的状态指示灯。然后调用蓝牙数据发送模块，并将车位信息发送给信息显示模块进行显示。

　　2.3 数据接收装置

　　LCD显示屏幕转换在开机或复位后自动开启。采集蓝牙信息，并在LCD复位或者开机之后设备自动进行初始化操作，运行程序。数据处理子程序完成对停车位信息的采集处理。并通过逻辑运算实现对LC的控制，并将车位信息、时间、停车价格显示在液晶屏幕上。

　　RFID是自动识别技术 AEI 在无线电技术方面的具体应用与发展，其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别的目的，并交换数据。主系统依逻辑运算判断卡的合法性，针对不同设置做出相应的处理和控制，发出指令信号控制致动器的动作 ^[3-5] 。

　　从图5中可以看出，LCD1602接口较为简单，仅需要 3 根控制线以及8位数据总线即可。采用蓝牙的无线通信方式进行数据通信，传输速度可达1MBps。通信IC采用的是TI公司出品的CC2550。另外CC2540内嵌了蓝牙通信协议，对于单片机来说，其引出了TCD和RXD两个端口来实现驱动 ^[6] 。

　　3 软件设计与测试

　　3.1 软件设计功能

　　3.1.1 车辆入口装置主程序：

　　首先对串口设置进行初始化，然后对系统变量进行初始化，系统进入循环检测，当车辆出入检测按键被触发后，系统进入状态指示灯响应函数，点亮或者关闭相应的状态指示灯。然后调用蓝牙数据发送模块，蓝牙模块自动进行匹配。配对成功前，LCD显示内容：“CONNECT⋯⋯”，配对成功之后，将已经停靠的车辆总数以及空余车位信息发送给信息显示模块进行显示。系统电源打开，车辆停靠指示灯全灭（相当于没有车辆停靠），触发任意一个车位的出入检测装置一次，模仿有车进入，单片机得到指令向蓝牙模块输出指令，发送车位信息内容。对应的指示灯亮，表示对应车位已被车辆占用。如图6所示。

　　3.1.2 车辆出口主程序

　　车离开的步骤，是再次出发车位的出入检测装置一次，车离开停车位，指示灯灭，表示车辆离开停车位，发送模块进行循环采集车位信息并发送，接收模块进行循环接收车位信息并通过LCD显示。首先LCD显示屏幕转换在开机或复位后自动开启。然后采集蓝牙信息，并在LCD复位或者开机之后设备自动进行初始化操作，运行程序。最后驱动LCD显示停车位等信息。数据处理子程序完成对停车位信息的采集处理。并通过逻辑运算实现对LC的控制，并将车位信息显示在液晶屏幕上。如图7所示。

　　3.2 测试

　　本系统设计主要是为了提升智能停车场的响应速度、以及提高服务质量，通过对智能停车场管理系统各个模块硬件的搭建、软件的编写以及软硬件的测试联调，实现了停车场管理系统的整个功能，如图8。

　　根据最终的测试和运行，设计的停车场管理系统可以完成 RFID 卡的辨别，并识别卡中ID信息值以进行身份匹配，实现多种灵活的计费模式及充值模式，如图9和图10所示。同时，系统可以进行车位的检测，提高停车场的使用率，方便停车场工作人员管理，同时可以对车主取车时提供车位信息，如图10所示。RFID 卡可读取响应距离大约在30cm左右，响应时间小于1s，读取率可达到 99%，基本达到了设计的初衷，系统运行稳定可靠，取得了很好的应用效果。

　　4 结论

　　本文研究的基于 RFID 技术的停车场管理系统，采用单片机技术、RFID 技术和蓝牙传输技术，实现对车辆进出的科学有效管理。本系统经过不断调试达到灵敏可靠、性能好、操作简易的要求，并且具有标准接口，经过不断改进和完善，能独立运行，也可平滑升级与其它智能化系统集成，后续可以扩展停车位监控、自动泊车引导、车位共享等功能，具有良好的可扩展性和兼容性。该方案节约人力，降低管理成本，有效的节约了停车场的资源，造价成本相对低廉，可以广泛的应用于各类商场、住宅小区、学校等停车场，极大地方便了管理和收费，提高了停车场管理的自动化水平，具有现实可行的意义。

　　参考文献

　　[1].刘文利.国内停车场管理系统的现状与发展趋势[J].中国新技术新产品，2011(1):20

　　[2]. Robin Heydon.低功耗蓝牙开发权威指南.北京：机械工业出版社，2014，6.

　　[3].郭稳涛,何怡刚.基于 RFID 的智能停车场管理系统的研究与设计[J].自动化技术与应用. 2010 (6)

　　[4].马伏花.基于 RFID 的车辆自动识别系统信息采集基站的研究与设计[D].长沙:湖南大学,2007.

　　[5].王竹萍.基于 RFID 技术的智能停车场研究与开发[J].杭州师范学院学报:（自然科学版）,2007,6(1):61-65[6].Wireless Sensor Networks.Pedro Jose Marron，KaminWhitehouse.Springer-Verlag BerlinandHeidelberg GmbH & Co.K.6，April，2011.

　　作者简介

　　第一作者姓名 吕芳（1964-），性别 女，学历 硕士，职称 教授，主要研究方向：GPS卫星定位系统、GIS的MIS系统研究、数字图像处理技术研究。

　　第二作者姓名 孙媛媛 （1991-），性别 女，学历 硕士，职称 ，主要研究方向：数字图像处理技术研究、Linux嵌入式系统编程研究。

　　本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第7期第50页，欢迎您写论文时引用，并注明出处