单片机的停车场管理系统设计
嵌入式系统概念以及技术的发展使得停车场管理控制系统得到了更快更全面的发展，并且在用户使用度方面实现了大幅度的普及。本课题将主要以停车场管理控制系统作为研究设计目标，将采用AT89C51芯片作为主控单片机，外部结合NRF24L01无线通信、超声波传感器等模块，设计了一款能够实现车位是否有车、进行快速检测并通过无线方式实时发送车位状态等功能的停车场管理系统，在课题的设计方法上，本论文采用了层次分明的模块化设计，通过原理图和流程图的形式对各模块的硬件和软件设计原理和方法进行了详细的描述，通过最后的成果分析本系统适合推向未来停车场管理系统市场，相比于先用产品具有更低的成本和更高的性能。
目录
一、 引言 1
（一） 车位监测技术的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 整体设计 2
（一） 方案设计 2
（二） 系统原理框图设计 3
三、 元器件介绍 4
（一） 主控核心芯片 4
（二） 射频无线通信集成芯片 5
（三） 液晶屏显示器 6
（四） 超声波传感器 7
四、 硬件系统设计 7
（一） 单片机最小系统 7
（二） 射频无线通信电路 9
（三） 液晶显示电路 9
（四） 车位监测电路 10
五、 软件系统设计 11
（一） 主程序 11
（二） 射频无线通信模块驱动子程序 12
（三） 液晶显示子程序 13
（四） 超声波传感子程序 14
六、 实物调试 14
七、 总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 源程序 19
附录二 电路原理图 25
附录三 实物图 27
附录四 元器件清单 28
引言
车位监测技术的发展背景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的停车场管理控制系统是一种采用AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
统的出现在某种程度上极大的方便了管理人员对停车场各车位的监测，不仅满足了管理人员对于高效率监管的追求，更方便了车主的停车过程，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。停车场管理控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，停车场管理控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款停车场管理电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，此时的停车场管理控制系统的典型特点是除了通过人工查看车位是否有车外，还有一些通过电子开关形式来检测车位是否有车的方式，全过程需要车场管理人员的参与才能完成，这种早期的停车场管理电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上停车场管理系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个停车场管理控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给停车场管理控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的停车场管理控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，车位是否有车自动快速监测、检测数据无线快速发送等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用停车场管理控制系统。本次毕业设计就将以停车场管理控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的停车场管理电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点成本较高并且监测网络覆盖面积小，将其应用在超大型停车场中仍存在管理不善的情况，另外在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。
本文主要研究内容
本文从多个角度对停车场管理控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二章紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四两章着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述，下列为本课题将要实现的功能与指标：
1、系统将分为两个部分，车位监测端和总控端；
2、车位监测端能够实现车位是否有车的自动检测，并通过无线通信方式将车位情况发往总控端；
3、总控端在接收到监测端发来的数据后，能够显示出车位的使用情况；
整体设计
方案设计
对于车位内是否有车的监测方法是通过超声波测距方式来实现的，如下两幅图所示，当车位内有车时超声波测到的距离h1和车位内无车时测得的距离h2相差很大，因此通过判断距离的具体大小即可识别车位内是否有车。
图1有车时
图2无车时
系统原理框图设计
下图是通过Visio软件绘制的停车场管理控制系统的结构原理框图，该图能够最大限度的表达笔者所设计系统中各模块电路的相互连接关系以及模块相互之间的信号走向、控制与被控关系，是进行具体电路原理图设计之前所必需的一个结构设计体现，下面对图中各模块的主要功能做简介。首先需要介绍的是停车场管理系统的控制核心部分——51单片机最小系统（由图中的单片机、晶振电路和复位电路模块三者共同组成），通过三者的配合实现了对外部其他模块的控制作用，因此它是整个控制系统的核心部分。
目录
一、 引言 1
（一） 车位监测技术的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 整体设计 2
（一） 方案设计 2
（二） 系统原理框图设计 3
三、 元器件介绍 4
（一） 主控核心芯片 4
（二） 射频无线通信集成芯片 5
（三） 液晶屏显示器 6
（四） 超声波传感器 7
四、 硬件系统设计 7
（一） 单片机最小系统 7
（二） 射频无线通信电路 9
（三） 液晶显示电路 9
（四） 车位监测电路 10
五、 软件系统设计 11
（一） 主程序 11
（二） 射频无线通信模块驱动子程序 12
（三） 液晶显示子程序 13
（四） 超声波传感子程序 14
六、 实物调试 14
七、 总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 源程序 19
附录二 电路原理图 25
附录三 实物图 27
附录四 元器件清单 28
引言
车位监测技术的发展背景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的停车场管理控制系统是一种采用AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
统的出现在某种程度上极大的方便了管理人员对停车场各车位的监测，不仅满足了管理人员对于高效率监管的追求，更方便了车主的停车过程，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。停车场管理控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，停车场管理控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款停车场管理电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，此时的停车场管理控制系统的典型特点是除了通过人工查看车位是否有车外，还有一些通过电子开关形式来检测车位是否有车的方式，全过程需要车场管理人员的参与才能完成，这种早期的停车场管理电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上停车场管理系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个停车场管理控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给停车场管理控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的停车场管理控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，车位是否有车自动快速监测、检测数据无线快速发送等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用停车场管理控制系统。本次毕业设计就将以停车场管理控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的停车场管理电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点成本较高并且监测网络覆盖面积小，将其应用在超大型停车场中仍存在管理不善的情况，另外在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。
本文主要研究内容
本文从多个角度对停车场管理控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二章紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四两章着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述，下列为本课题将要实现的功能与指标：
1、系统将分为两个部分，车位监测端和总控端；
2、车位监测端能够实现车位是否有车的自动检测，并通过无线通信方式将车位情况发往总控端；
3、总控端在接收到监测端发来的数据后，能够显示出车位的使用情况；
整体设计
方案设计
对于车位内是否有车的监测方法是通过超声波测距方式来实现的，如下两幅图所示，当车位内有车时超声波测到的距离h1和车位内无车时测得的距离h2相差很大，因此通过判断距离的具体大小即可识别车位内是否有车。
图1有车时
图2无车时
系统原理框图设计
下图是通过Visio软件绘制的停车场管理控制系统的结构原理框图，该图能够最大限度的表达笔者所设计系统中各模块电路的相互连接关系以及模块相互之间的信号走向、控制与被控关系，是进行具体电路原理图设计之前所必需的一个结构设计体现，下面对图中各模块的主要功能做简介。首先需要介绍的是停车场管理系统的控制核心部分——51单片机最小系统（由图中的单片机、晶振电路和复位电路模块三者共同组成），通过三者的配合实现了对外部其他模块的控制作用，因此它是整个控制系统的核心部分。
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