单片机的自动停车收费系统的设计
目 录
一、引言 6
（一）设计的必要性： 6
（二）传统停车场四种收费方式的优缺点： 6
二、课程任务 8
（一） 系统框架 8
（二）工作流程 9
三、硬件设计 10
（一）单片机控制中心的设计 10
（二）、红外线检测模块 11
（三）、操作键盘模块 12
（四）、控制电机模块 12
四、程序设计 15
（一）如何进行程序设计 15
（二）程序流程图 15
五、仿真实现 20
（一）红外线检测模块的仿真 20
（二）操作键盘模块的仿真 20
（三）电机控制模块的仿真 21
（四）信息显示模块的仿真 22
（五）设计总体功能的仿真 22
六、结 论 24
参考文献 25
致谢 26
附录 27
一、引言
（一）设计的必要性：
在现如今的社会生活中，经济的发展步入了快车道，以一种势不可挡的趋势飞速发展，这也使得人们的生活水平也呈飞升之势，伴随着人均可支配的收入越来越多，越来越多的家庭和个人拥有了自己的汽车。而随着私家车的数量的增多，现在我们随处可见各种各样的汽车停车场，这些汽车停车场的数量和规模也在也各不相同，但是在如此庞大的社会车辆保有量的情况下，停车场也会越来越多，所以现在需要一套比传统停车场管理收费方式更省时省力、效率高、反应快的智能停车收费系统来适应新型的社会大环境。现代社会生活中，汽车行业的发展和汽车的普及，大大方便了我们的生活，但是在方便我们生活的同时却也给停车场的停车效率、停 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
车安全提出了新的挑战。在现在的社会生活中，两个主要的矛盾是汽车数量太多和停车资源的数量太少，这两个主要矛盾目前还在不断加剧。这个时候一套智能的全面的停车收费管理系统显得尤为的必要，不仅能提高管理的效率，也是一个停车场品味的体现和经济利益的体现。本文所设计的自动停车收费系统具有传统停车场所不具备的优点，首先是系统的操作很是简单，不需要很高的知识和技术，而且方便快捷，其次是系统的价格比较合理，前期不需要大量的资金投入，最后是安装调试方便，这些特点，完全能够满足停车场的日常管理要求并解决停车场的管理收费问题。
（二）传统停车场四种收费方式的优缺点：
1.人工收费方式：派有专人在停车场的出入口负责手工操控栏杆的起落和出入车辆的收费以及停车场的日常维护。如果有车辆想要入内停车，该人员操控栏杆升起放车辆进入并登记进入车辆信息，并交待停车注意事项。而当有车辆需要离开停车场时，由工作人员向车主收取现金。该种方式的缺点是停车费时费力，极不方便，因为处于人工处理状态，也限制了停车场的规模，是比较落后的停车收费方式，正在被淘汰。
2.刷卡计费方式：汽车车主需要到管理办公室办理停车卡并在出入停车场时通过在停车场旁的刷卡机上进行刷卡的方式进出停车场，并通过停车卡来缴纳停车费用。这种方式虽然在一定程度上比人工收费方式有着明显的优越性和很大的进步，但是这种方法的局限性也不小，因为这种方法适用的人群范围比较小，更适合于长期固定停放车位的停车场和经常来此停车的人群，例如居民小区、公司等。对临时停靠或者是很少来此停车的车主来说，这种停车收费方法既不方便也不实惠。
3.摄像计费方式：通过安装在停车场出入口的摄像机利用自动识别技术识别车辆的车牌，进而读取该车辆的信息，然后将信息发送给单片机或者电脑处理。再通过计算机处理各种信息并记录，然后控制大门开启放车辆进出停车场。但是该方案的缺点是信息量太大，对存储容量的要求较高，并且软件设计也很复杂，前期的投入和后期的运营维护成本也很高。
4.射频IC卡收费方式：在接收到射频IC卡的请求后，读取IC卡信息，开始记录时间，并向挡车闸电机控制器发出开关信号放车辆进入停车场。当有车辆需要离开停车场的时候，由安装在出入口的射频读写卡器从射频IC卡中读取停车时间等各种信息，计算出本次停车费用，然后从射频IC卡余额中扣除本次消费金额后将余额写入射频IC卡中，最后将信息存储到停车系统，系统修改以前的存储信息，并向挡车闸电机控制器发出动作指令，控制栏杆升起，让车辆离开停车场。
该方式的缺点在于安全性较低，如果射频IC卡因为意外而丢失，可能造成个人信息的泄露和财产的损失，严重者还有可能引起法律上的纠纷。
二、课程任务
针对目前我国大部分停车场比较落后的停车收费方式和其本身因为各种原因而存在的各种不足，经过综合性的考虑和规划，本文设计了一个采用红外线检测计费的收费方式，为停车场提供了一个操作非常简单，知识和技术要求低，方便快捷，价格合理，前期资金投入小，安装调试方便，而且高效率、智能化的自动停车收费系统。本系统采用红外线检测计费方式，能够实现远距离快速识别车辆信息功能，自动起落栏杆功能、自动计费功能、显示功能(显示车辆信息及余额)，而且该系统还可以通过外部设备的增加实现多功能的扩展，使系统更具灵活性。本系统的开发使用将大大减少停车场的日常营运费用并提高停车场的利用效率。
（一） 系统框架
系统结构图如图2-1所示：
图2-1停车场自动停车收费系统框图
1.红外线检测器模块：安装在停车场入口和出口距离栏杆大概5米处，当汽车经过感应器所在的位置时，红外线检测器检测车辆信息并送个控制中心，红外线检测器模块由两组红外线收发电路构成。
2操作键盘模块：通过外接的阵列式操作键盘上的开关按钮进行多种人工操作，包括查询各类信息，修改收费标准，修改时间，切换显示信息等显示内容。
3.单片机控制中心：采用AT89C52单片机系统，它是本系统的核心部分，主要功能是接收红外线检测器发来的信号，监控车辆出入情况，有汽车驶入停车位后车位数减一，当空车位数为零时，红灯亮，不再让汽车进入停车场，汽车驶出停车位后停车位数加一，大门开启，让其离开；接收外接操作键盘输入的信息；控制栏杆的起落；控制显示器显示从单片机接收到的各种信息。
4.控制电机模块：接收来自单片机的指令，在单片机的控制下进行栏杆的升起和落下。
5.信息显示模块：当车辆驶出停车场时，安装在出口处的信息显示板显示该车辆的停车时间、停车的费用卡内余额、剩余车位数和实时时间，本模块用两个四位共阴数码管作为显示器。
其中，单片机控制中心、操作键盘模块，信息显示模块统称为中心控制电路。
（二）工作流程
在有车辆想要进入停车场，进入红外线检测器的检测范围后，红外线检测器向控制中心发出升起栏杆的请求。控制中心接收到红外线检测器的请求后，根据储存的信息查询出是否有空车位，如果发现停车场无可用车位，向栏杆控制电机发出不动作指令。如果发现停车场有车位可用，控制中心向栏杆控制电机发出动作指令，升起栏杆，放车辆进入停车场，并接收来自红外线检测器信息，进行存储，开始计时收费，并将车位减少一个。
图3-4 电机控制电路
（五）、信息显示模块
信息显示模块由两个四位共阴数码管构成，显示一些基本的信息，如停车时间、停车的费用、卡内余额、剩余车位数和实时时间。
一、引言 6
（一）设计的必要性： 6
（二）传统停车场四种收费方式的优缺点： 6
二、课程任务 8
（一） 系统框架 8
（二）工作流程 9
三、硬件设计 10
（一）单片机控制中心的设计 10
（二）、红外线检测模块 11
（三）、操作键盘模块 12
（四）、控制电机模块 12
四、程序设计 15
（一）如何进行程序设计 15
（二）程序流程图 15
五、仿真实现 20
（一）红外线检测模块的仿真 20
（二）操作键盘模块的仿真 20
（三）电机控制模块的仿真 21
（四）信息显示模块的仿真 22
（五）设计总体功能的仿真 22
六、结 论 24
参考文献 25
致谢 26
附录 27
一、引言
（一）设计的必要性：
在现如今的社会生活中，经济的发展步入了快车道，以一种势不可挡的趋势飞速发展，这也使得人们的生活水平也呈飞升之势，伴随着人均可支配的收入越来越多，越来越多的家庭和个人拥有了自己的汽车。而随着私家车的数量的增多，现在我们随处可见各种各样的汽车停车场，这些汽车停车场的数量和规模也在也各不相同，但是在如此庞大的社会车辆保有量的情况下，停车场也会越来越多，所以现在需要一套比传统停车场管理收费方式更省时省力、效率高、反应快的智能停车收费系统来适应新型的社会大环境。现代社会生活中，汽车行业的发展和汽车的普及，大大方便了我们的生活，但是在方便我们生活的同时却也给停车场的停车效率、停 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
车安全提出了新的挑战。在现在的社会生活中，两个主要的矛盾是汽车数量太多和停车资源的数量太少，这两个主要矛盾目前还在不断加剧。这个时候一套智能的全面的停车收费管理系统显得尤为的必要，不仅能提高管理的效率，也是一个停车场品味的体现和经济利益的体现。本文所设计的自动停车收费系统具有传统停车场所不具备的优点，首先是系统的操作很是简单，不需要很高的知识和技术，而且方便快捷，其次是系统的价格比较合理，前期不需要大量的资金投入，最后是安装调试方便，这些特点，完全能够满足停车场的日常管理要求并解决停车场的管理收费问题。
（二）传统停车场四种收费方式的优缺点：
1.人工收费方式：派有专人在停车场的出入口负责手工操控栏杆的起落和出入车辆的收费以及停车场的日常维护。如果有车辆想要入内停车，该人员操控栏杆升起放车辆进入并登记进入车辆信息，并交待停车注意事项。而当有车辆需要离开停车场时，由工作人员向车主收取现金。该种方式的缺点是停车费时费力，极不方便，因为处于人工处理状态，也限制了停车场的规模，是比较落后的停车收费方式，正在被淘汰。
2.刷卡计费方式：汽车车主需要到管理办公室办理停车卡并在出入停车场时通过在停车场旁的刷卡机上进行刷卡的方式进出停车场，并通过停车卡来缴纳停车费用。这种方式虽然在一定程度上比人工收费方式有着明显的优越性和很大的进步，但是这种方法的局限性也不小，因为这种方法适用的人群范围比较小，更适合于长期固定停放车位的停车场和经常来此停车的人群，例如居民小区、公司等。对临时停靠或者是很少来此停车的车主来说，这种停车收费方法既不方便也不实惠。
3.摄像计费方式：通过安装在停车场出入口的摄像机利用自动识别技术识别车辆的车牌，进而读取该车辆的信息，然后将信息发送给单片机或者电脑处理。再通过计算机处理各种信息并记录，然后控制大门开启放车辆进出停车场。但是该方案的缺点是信息量太大，对存储容量的要求较高，并且软件设计也很复杂，前期的投入和后期的运营维护成本也很高。
4.射频IC卡收费方式：在接收到射频IC卡的请求后，读取IC卡信息，开始记录时间，并向挡车闸电机控制器发出开关信号放车辆进入停车场。当有车辆需要离开停车场的时候，由安装在出入口的射频读写卡器从射频IC卡中读取停车时间等各种信息，计算出本次停车费用，然后从射频IC卡余额中扣除本次消费金额后将余额写入射频IC卡中，最后将信息存储到停车系统，系统修改以前的存储信息，并向挡车闸电机控制器发出动作指令，控制栏杆升起，让车辆离开停车场。
该方式的缺点在于安全性较低，如果射频IC卡因为意外而丢失，可能造成个人信息的泄露和财产的损失，严重者还有可能引起法律上的纠纷。
二、课程任务
针对目前我国大部分停车场比较落后的停车收费方式和其本身因为各种原因而存在的各种不足，经过综合性的考虑和规划，本文设计了一个采用红外线检测计费的收费方式，为停车场提供了一个操作非常简单，知识和技术要求低，方便快捷，价格合理，前期资金投入小，安装调试方便，而且高效率、智能化的自动停车收费系统。本系统采用红外线检测计费方式，能够实现远距离快速识别车辆信息功能，自动起落栏杆功能、自动计费功能、显示功能(显示车辆信息及余额)，而且该系统还可以通过外部设备的增加实现多功能的扩展，使系统更具灵活性。本系统的开发使用将大大减少停车场的日常营运费用并提高停车场的利用效率。
（一） 系统框架
系统结构图如图2-1所示：
图2-1停车场自动停车收费系统框图
1.红外线检测器模块：安装在停车场入口和出口距离栏杆大概5米处，当汽车经过感应器所在的位置时，红外线检测器检测车辆信息并送个控制中心，红外线检测器模块由两组红外线收发电路构成。
2操作键盘模块：通过外接的阵列式操作键盘上的开关按钮进行多种人工操作，包括查询各类信息，修改收费标准，修改时间，切换显示信息等显示内容。
3.单片机控制中心：采用AT89C52单片机系统，它是本系统的核心部分，主要功能是接收红外线检测器发来的信号，监控车辆出入情况，有汽车驶入停车位后车位数减一，当空车位数为零时，红灯亮，不再让汽车进入停车场，汽车驶出停车位后停车位数加一，大门开启，让其离开；接收外接操作键盘输入的信息；控制栏杆的起落；控制显示器显示从单片机接收到的各种信息。
4.控制电机模块：接收来自单片机的指令，在单片机的控制下进行栏杆的升起和落下。
5.信息显示模块：当车辆驶出停车场时，安装在出口处的信息显示板显示该车辆的停车时间、停车的费用卡内余额、剩余车位数和实时时间，本模块用两个四位共阴数码管作为显示器。
其中，单片机控制中心、操作键盘模块，信息显示模块统称为中心控制电路。
（二）工作流程
在有车辆想要进入停车场，进入红外线检测器的检测范围后，红外线检测器向控制中心发出升起栏杆的请求。控制中心接收到红外线检测器的请求后，根据储存的信息查询出是否有空车位，如果发现停车场无可用车位，向栏杆控制电机发出不动作指令。如果发现停车场有车位可用，控制中心向栏杆控制电机发出动作指令，升起栏杆，放车辆进入停车场，并接收来自红外线检测器信息，进行存储，开始计时收费，并将车位减少一个。
图3-4 电机控制电路
（五）、信息显示模块
信息显示模块由两个四位共阴数码管构成，显示一些基本的信息，如停车时间、停车的费用、卡内余额、剩余车位数和实时时间。
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