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AT89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

①陈秋玲，《停车场车位引导系统探析》，《智能建筑》，2006年07期。

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AT89S52单片机

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。