智能停车引导系统的设计与研究

智能停车引导系统的设计与研究

摘要：随着汽车工业的不断发展，停车问题逐渐显现。本设计针对停车场引导技术进行研究，分析其原理。然后使用红外传感器作为车位检测装置；使用A T89系列单片机作为停车场住控制器，控制引导显示；使用无线串行通信作为通信信道；使用个人计算机作为停车场显示界面；最后实现拥有“智能引导”功能的模拟停车场。

关键词：无线传输；单片机；车位检测；显示程序

1 绪论

1.1 引言

随着经济的发展，人民生活水平的提升，汽车市场的繁荣引发了停车难题。据统计，“全国机动车与停车位之比例约为3：1①”。经济发达的大中城市这一比例则更高，停车场建设已成为城市发展所面临的大问题。根据我国机动车数量与停车位之比，以及国外发达国家停车产业的发展来看，停车难问题催生出了一个巨大的智能停车场管理设备市场。

新型的车位引导系统作为停车场管理系统的有力补充，从而形成了智能化更高的停车场管理系统。车位引导系统能够对进出停车场的车辆进行有效引导和管理。本系统实现的主要功能是引导人们更加方便快捷地停车，使停车场车位管理更加规范、有序，并且进一步提高停车场车位利用率。

“智能停车引导系统”在国外已得到了广泛应用，但是在国内只有较少大型停车场有类似的车位引导系统，因此本设计也有一定的实际意义。

1.2 “智能停车引导系统”的介绍

1.2.1 “智能停车引导系统”的定义

智能停车引导系统是为了对停车场车位状态进行判断，然后对停车场达到智能管理作用而设计的系统。停车场车位引导系统主要用于大中型停车场，其工作原理是通过一定1的车位检测技术进行检测车位，从而判断出车位有无停放车辆，然后将各个车位停车情况通过一定的通信方式与控制计算机相连，控制计算机经

过数据处理，将引导信号传给引导指示器，引导司机快速将汽车驶入空位。停车场车位引导系统不但能够提高了停车场的使用率，使停车场管理更加便捷，还降低了大中型停车场的经营成本，大大提高了停车场的社会效益和经济效益。

从上面的信息我们可以清晰的看出：“智能停车引导系统”是一个应用于停车场，通过车位检测模块检测数据，经过数据处理模块处理数据，并在引导指示模块显示信息的智能化系统。

1.3本系统的研究思路

1.3.1研究内容

本系统就停车场“智能停车引导系统”的设计进行探讨。本设计通过模拟停车场引导系统，设计一个停车场模型来模拟这个系统来了解系统结构和原理。

1.3.

2. 系统设计的基本思路

本设计使用单片机为停车场的核心控制器，单片机系统采用C语言编程，接受外部输入信号，控制引导的显示；采用微型计算机为显示中心和数据处理核心中心，显示程序采用Delphi 语言；采用无线串行通信为单片机和微型计算机的数据传输通道；外部信号的采集是通过红外传感器，将探测到的车位信息送交从单片机；人机接口方面采用LED灯，可以通过LED灯来显示引导信息；同时为了配合上述实现，还需要A/D转换器，电平标准转换等多种元器件或者芯片。

2 系统方案选择与论证

2.1 设计要求

“智能停车引导系统”应用到实际领域有很多不同要求，但是其大体思路与程序结构及功能都是类似的。由于实际条件限制，本设计自行规定了一系列设计要求，以该要求作为本设计的最终目的：

1.下位机检测车位信息，通过无线串行通信传输给上位机，接收上位机引导信息并显示；

2.上位机实时显示停车场状态，并根据引导方式显示引导信息，引导信息通过无线串行通信传输给下位机。

2.2系统基本方案

根据课题要求，可将系统分为车位检测及引导显示模块、无线通信模块和上位机显示程序模块。其中车位检测及引导显示模块包括：主控制器、车位检测模块、引导显示模块；无线通信模块包括：下位机无线通信模块和上位机无线通信模块。

图2.1：“智能停车引导系统”的基本模块方框图

2.2.1 各模块方案选择和论证

为实现各模块的功能，以下对各个模块分别做了几种不同的设计方案并进行了论证，并最终选择合适的方案。

1.控制模块

核心控制处理模块是整个系统的关键性单元。第一它是车位信息的收集单元，通过车位检测的信息将在核心控制处理模块汇集，可以即时更新整个停车场的车位信息。第二它控制着一个无线通信模块，把即时车位信息通过无线通信模块传输给中央计算机。第三它通过无线通信模块接收中央计算机传输过来的引导数据，通过处理控制相应的引导灯显示，给予泊车者停车的引导信息。根据以上

要求可供选择的方案有：

方案一：FPGA/CPLD

“FPGA/CPLD(现场可编程逻辑器件/复杂可编程逻辑器件)具有传统的门阵列的所有特点，内部阵列化的单元排列，具有通用性强、设计灵活、集成度高的特点，既适应集成工艺规则化的特点，又能满足不同用户多功能的要求。它采用严格的同步逻辑设计，没有反馈环路、多时钟路径、三态逻辑、锁存器和异步复位、置位触发器等，只用了D 触发器和逻辑门。也就是借助综合工具，达到有效控制关键路径的延时，并预测具体实现技术的性能。②”当然，这样会牺牲一部分FPGA 资源，但由于硅技术的迅猛发展，硬件资源的浪费已显得微不足道。

方案二：单片机

“单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小却比较完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。采用单片机实现可减少系统的外围电路，使系统结构更加简洁、性能更加安全可靠且使功能更加容易修改和扩展③。”

虽然FPGA/CPLD与单片机相比有更高的学习效率和更高的运行效率，但是由于本系统需要的2运算速度和基本数据处理能力单片机已大大满足，考虑到成本及复杂度，选用单片机已经足够。并且根据实际情况，选用A T89S52单片机比较合适。

2. 车位检测传感器

“智能停车引导系统”的一个技术难点就是如何精确的检测停车位状态。微处理器和中央计算机只有通过正确的车位状态信息才能对车位显示和引导路线的选择进行正确的控制，所以说一个精确的车位检测方法是这个系统实现的一个

②张丹，贺西平，《基于单片机的超声波测距系统的设计》，《纺织高校基础科学学报》2008年01期；

③ /test/c51test/d01.HTM。