基于单片机的停车场智能管理系统设计研究

摘  要：应用停车场管理系统是为了更科学、智能的管理停车场的运营，有效避免车辆的拥堵。系统使用红外对管收集进入停车场的车辆数量，然后将从红外对管获得的数据传输到STC89C52微控制器进行处理。处理完数据后，将其传输到数码管以显示车辆数量，指示车辆已进入停车场。当车辆驶出时，红外对管将采取相应行动来收集车辆数量。最终实现对停车场的有效管理。

关键词：STC89C52;红外对管;数码管

中图分类号：TP368.1     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）15-0045-03

Abstract：Parking lot management system is a more scientific management of the operation of the parking lot，effectively avoid vehicle congestion，more intelligent management of the parking lot. The system uses the infrared tube to collect the number of vehicles entering the parking lot，and then transmits the data from the infrared tube to the STC89C52 microcontroller for processing. After processing the data，it is transmitted to the nixie tube to display the number of vehicles，indicating that the vehicles have entered the parking lot. When the vehicle drives out，the infrared lamp will take relative action to collect the number of vehicles. Finally，the effective management of the parking lot is realized.

Keywords：STC89C52;infrared tube;digital tube

0  引  言

隨着经济和社会的快速发展人们的生活水平显著提高，私家车数量与日俱增。对停车场以及车库需求增大，更科学的管理停车场运营，更智能的停车场管理，是提高车辆管理效率，缓解道路上的交通压力，以及有效避免车辆的拥堵有效方法。

国外发展情况，智能车位管理系统发展缓慢，相对于智能交通管理而言已经大大落后，智能车位系统最早起源于德国，它是利用光电装置进行车位显示，由于技术原因成本相对较高不易普及。

国内发展情况，早期大部分停车场都采用的是人工记录的方式，浪费人力，而且不太方便，后期逐步发展出智能车位管理系统，但是性能好的系统成本都相对较高，本文的主要目的提出一种简单实用的车位管理系统，可以更科学的管理车位，能提高停车的效率。因本文的系统结构简单容易生产，而且成本相对较低所以更利于普及[1-5]。因该系统是本人项目的分课题，对于总项目的研究有较大的促进作用，待最终成品设计完成后计划投入住房小区试用，以期对该系统进一步完善。

1  硬件系统设计

该系统用于检测车辆是否有进入和驶出停车位。微控制器用于控制其他模块，对车辆数量和状态进行加法和减法运算，并显示状态。系统框图如图1所示。

1.1  芯片系统

STC89C52是具有8 KB系统可编程闪存的COMS 8位微控制器，由ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品的订单完全兼容，程序存储器能通过闪存芯片编程到系统中。STC89C52集成了8位智能CPU和具有系统可编程的嵌入式控制应用系统，提供灵活且有效的解决方案。本系统在考虑实用性和价格的基础上，采用的是STC89C52微控制器，它通过采集红外对管的信号，对车辆的进入和出行进行管理，通过芯片内计数器运算后，显示在数码管上，显示当前的总车位数量以及剩余车位数量。

1.2  红外对管

红外对管采用的是TSOP 1738，TSOP 1738是Vishay公司发布的集成型红外接收机。融合红外接收和放大器，无须外置部件，适用于红外线遥控器和红外线数据传输。它包含对用1 kHz的信号调制了的38 kHz的脉冲有效的红外线过滤器，前置放大器电路，光电接收机。当正常接收到由发射模块产生的红外信号时，在接收器的输出端会产生1 kHz的矩形波。没有信号时，输出为+5 V DC电平。该传感器的输出为集电极开路型，因此需要一个外部电阻值为10 kΩ或更大的上拉电阻。由于传感器的高精度，因此传感器的输出端子和接地必须连接到22 μF的电解电容器。在电源和地线之间需要一个4.7 μf的电解电容器，以最大限度地减小接收器在浮动隔室中的干扰。这样，传感器模块正常接收信号后，输出0 V（车辆不通过）。信号切断（通过车辆）后，输出为+5 V。它的主要功能是采集车辆的进出，把进出的车辆数量采集好后传输给芯片，由芯片处理后，在进行显示。

1.3  电源模块

整个系统的电源模块主要提供稳定的电压，改善系统技术指标和反干扰，3端子电压调节器是一种标准化系统的一般线性电压调节器集成电路。在线性集成电压调节器中，3端子电压调节器只有3个输出端子，因此外置部件很少，使用方便，具有稳定的性能和低价格的优点，所以被广泛使用。3端子电压调节器可决定稳定电源的输出电压和最大输出电流。用于稳定控制盘电路的电压，防止电路因高电压而烧损。这个设计使用LM 7805电压调节器。为了形成LM 7805稳定电源，3端子电压调节器需要尽可能少的周边组件。电路内有过电流、过热、调节器保护电路，安全性高。其工作原理是当对电路施加220 V AC电压时，AC高电压经由变压器转换为AC低电压，AC低电压由桥接整流器整流和滤波器滤波，3端子用于调节电压的不稳定性，通过电压调节器电压稳定化和高精度的输出电压的滤波后，在输出端产生稳定电源。

1.4  显示模块

显示系统包含数码管和两个二极管，通过7448译码器控制数码管的显示停车位的数量，7448译码器工作原理是当菜单中输入代码0000时，对于其他输入代码，需要LT=1，LT和RBI同时等于1。此时，解码器的各A-G段的输出等级由输入BCD码决定，用来满足实际字体要求，另外通过使用芯片输入输出口连接到二极管。红色亮起表示停车场已满，没有停车位。绿色亮起时，表示停车场未满，有足够的停车位。

2  軟件系统设计

整个软件系统程序流程如图2所示，红外对管采集是否有车进出，收集进入停车场的车辆数量，然后将从红外对管获得的数据传输到STC89C52微控制器进行处理。处理完数据后，将其传输到液晶屏以显示车辆数量。同时会发出声音提示，提示可以进入停车场。当车辆驶出时，通过红外对管收集车辆驶出的数量传输给芯片系统。最终实现对停车场的有效管理。

软件设计是将硬件的特定功能要求转换成软件的特定设计方案（模块结构）的过程。模块结构设计是将整个系统的功能根据硬件设计要求和结构划分成几个小功能模块，并根据这些小功能模块进行程序设计。通过这样的设计手法，系统整体的功能和各部分的具体功能变得容易理解。如果系统有问题可通过功能设置追踪问题的根本原因，尽早解决问题。此外，在整个设计过程中，软件设计必须与硬件设计紧密结合。本设计是在Keil C环境中开发的，Keil C软件支持C编程和调试，C语言泛用性高，一般情况下院设计师都会采用C语言进行开发。在开始完整的系统设计时，需要考虑很多的链接，所有的硬件直接焊接，系统不能正常运转的情况下，确认非常烦琐。因此，调试系统时，使用模块化和阶段性的模式来实现每个模块的功能，然后进行组装，联合调试，有效减少了调试所需时间。

创建程序时，不要一次创建整个程序，因为当程序出现错误时，你要发现错误的部分是很困难的。你必须逐段程序的查找，非常的繁琐。因此，模块化编程的想法非常重要。它的本质是简化复杂的问题，把大的整体分解成几个独立的比较容易解决的问题，把问题更快、更高效地解决，在更短的时间内解决更复杂的问题。本设计的程序是编译各模块的程序，并进行验证和调试，确认数据无误后，组合各模块。

3  显示模块设计

数码管显示程序包含显示数字、显示字母符号、小数点等，其他程序传输到显示程序的数据可以是二进制、BCD码等。为了显示的稳定性，数据每秒要显示50次以上。显示模块的流程图如图3所示，其工作原理是首先初始化显示缓冲区首地址，显示计数器，然后通过传输位码确定数码管显示哪一位，再把要显示的数字转换成对应的二进制段码，最后进行显示，当数据显示完后，返回开始，没显示完就继续显示。

4  结  论

本文是基于STC89C52微控制器车位管理系统设计，提出一种简单实用的车位管理系统，通过车位管理系统更科学的管理停车场的运营，更智能地对停车场进行管理。有效避免车辆的拥堵，最终实现对停车场的有效管理。因系统结构简单容易生产，而且成本相对较低所以更利于普及。

参考文献：

[1] 刘刚，彭荣群.Protel DXP 2004 SP2原理图 [M].北京：电子工业出版社，2007：120-150.

[2] 丁元杰，吴大伟.单片微机习题集与实验指导书：第2版 [M].北京：机械工业出版社，2004：100-120.

[3] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略 [M].北京：电子工业出版社，2009：118-125.

[4] 张丽霞.智能停车场系统集成与应用维护 [M].成都：电子科技大学出版社，2010：103-120.

[5] 关宏志，刘小明.停车场规划设计与管理 [M].北京：人民交通出版社，2003：97-99.

作者简介：滕军（1981—），男，汉族，四川南充人，讲师，硕士研究生，研究方向：单片机、嵌入式系统。