小区停车场车位自动显示系统 - 图文

石家庄铁道大学四方学院毕业设计

小区停车场车位自动显示系统的

设计

The design of residential parking lot parking

automatic display system

一、主要内容 利用STC89C52单片机来控制小区停车场车位自动显示系统，利用单片机对红外线传感器采集到的车辆数据进行统计，并在数码管上显示。同时具有车位自动显示功能。 二、基本要求 1．以STC89C52单片机作为核心，实现车辆数量统计和车位显示。 2. 有红外线监控、车位显示、报警等相应的功能。 3．电路原理图设计，protel印刷电路图设计。 4. 程序流程图，编写程序代码。 三、主要技术指标（或研究方法） 1. 实现车辆数量统计和车位的自动显示。 2. 电路原理图 3. 论文正文不少于一万字，查阅文献资料不少于10篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。 四、应收集的资料及参考文献 单片机开发语言 关于STC89C52单片机开发文档。 相关传感器和显示器件使用手册和接口电路 五、进度计划 第1周—第3周 收集资料，完成开题报告 第4周 需求分析，概要设计 第5周—第7周 详细设计 第8周 中期考核 第9周—第12周 写论文 第13周—第14周 审阅定稿 第15周—第16周 答辩 教研室主任签字 时 间 年 月 日 毕业设计开题报告

一、研究背景 随着人民生活水平的提高,作为代步工具的汽车越来越多地走进寻常百姓家,私家车的数量与日俱增,停车位随之日渐紧张。这就给停车场的科学管理提出了一个重要课题一—如何最大限度地科学地运用每一个停车位本文提出了一种以硬件描述语言实现的可编程逻辑芯片构成的停车位显示系统,能够科学、准确地显示停车场内车位的使用情况,为停车位最大限度地科学使用提供清晰、形象的可视界面。 C语言则是EDA的关键技术之一。基于C语言编写程序来设计汽车停车场停车位显示系统，电路结构简单,成本低廉,功能灵活多样,实用性较强，效果非常好。用EDA技术设计汽车停车场停车位显示系统，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。利电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB。在使用C编程时，应充分利用C“自[1]顶向下”的设计优点以及层次化的设计概念。 当然，可以将各个模块所生成的元件符号存放在元件库中，以被其他人或其他的设计所重复调用，以简化后面的设计。 二、国内外研究现状 1. 手机付费是最近一项新技术，目前还没有得到广泛的应用，最后是智能卡，这在我国停车场应用的很多。 2.条码票逐渐取代磁带票成为主流系统。 3.Java技术在停车场系统的应用，这主要是IT发展对停车场带来的方便。 4.车位预定趋势:通过Internet预定车位（这在欧洲用的比较广泛，如果我们在一些比较繁忙的城市，去中央城区或机场这些地方往往找不到车位就可以事先通过Internet预定，在网上填入信用卡号码等相关信息，预定后停车场就会留出车位）。 5.手机付费或手机屏幕产生条码入场。 6.车位引导系统，这在欧洲十五六年以前就出现了，在每个车位上方装一个超声波的探头。 7.全自动车牌识别系统。 8.远距离读卡在亚洲的广泛应用。 根据我市智能停车场系统工作流程做调查(主要以网上调查为主要），现就调查结果做以下分析报告。 三、论文进行的主要工作 1．查阅与课题相关的论文资料以及相关著作，充分了解此课题的过去 现状 发展势等论文创作做好积极充分的理论准备。 2.由于此课题利用STC89C52单片机来控制小区停车场车位自动显示系统，所以对STC89C52单片机进行详细的了解和学习，灵活快捷的掌握此单片机。由于此课题利用单片机对红外线传感器采集到的车辆数据进行统计，并在数码管上显示，所以必须对红外线传感器和数码管进行学习和了解。

3.构思此课题的电路图，让后利用protel软件进行绘制并且检查细微之处是否有错误之处。 4.根据设计的大致流程画出流程图以及利用C语言编写程序代码。 四、采用的方法: 1.设计停车位的进口和出口 两者不能调换。 2.在停车位的进口处左边设置一个红外线发射装置，进口的右边设置一个红外线接收装置用于车辆的检测 ，同时在红外线接收装置上安置一个报警系统用于警示。 3.将数码管和红外线接收装置相连用于显示车辆的状况。 4.将编好的程序代码下载到单片机中。 五、预期结果 实现小区停车位的智能管理，方便人们的日常出行以及加强了小区车辆的安全系数，方便管理。 指导教师签字 时 间 年 月 日

摘 要

小区停车场管理系统是为了提高停车场的运行效率，系统的信息互通，把相关科学技术发展领域的最新成果合理有效的应用到小区停车管理系统的完善和发展中。为了节约大量的人力、物理、财力。本设计针对目前停车场管理存在的集成自动化程度低、人性化和运行效率低下等的不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进.性能可靠.自动化程度较高的停车场管理系统。

本设计采用数码管对小区停车场的数量进行显示同时带有报警功能，主要操作流程是红外线采集车辆信息，STC89C52单片机处理红外线所采集的信息，然后交由数码管显示，增加了人性化的设计，本系统采用STC89C52单片机、红外线对管和LM324，系统将三者合理有效的高度集中在一块电路板上，这样做既节约的成本又节省了空间。

本设计的指导思想立足与提高小区停车场管理系统的可靠性、安全性和高效性，对目前我国各大中城市所面临的“停车难”的问题的解决，具有一定的促进作用。

关键词： STC89C52单片机 LM324 红外线对管 数码管

Abstract

Car park management system is in order to improve the efficiency of parking lot, communication system, the relevant latest achievements in the field of science and technology development of reasonable and effective application to the district parking management system perfecting and developing. In order to save a lot of manpower, physical and financial resources. This design based on the current parking lot management integration of the low degree of automation, human and low operation efficiency, etc, combining the latest research achievements in the field of science and technology, we design a more advanced technology. Reliable performance, high degree of automation of parking lot management system.

This design using digital tube to carry on the statistics of the community the number of parking lots and with alarm function, and the main operation flow is infrared acquisition vehicle information, information collected by infrared STC89C52 single-chip microcomputer processing, then to the digital tube display, increase the humanized design, the main microcontroller STC89C52 microcontroller, infrared tube and ML324 first, use of reasonable and effective integration technology will three highly concentrated on a circuit board, it saves cost and save the space.

This design guiding ideology based on and improve the reliability of car park management system, security and efficiency, at present our country facing the cities \

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Keywords：STC89C52 Chip LM324 Erection of digital tube Infrared Tube

目 录

第1章 绪论 ......................................................................................................................... 1 1.1 课题研究的背景及意义 ............................................................................................. 1 1.2 研究现状 .................................................................................................................... 2 1.3 课题的研究内容 ........................................................................................................ 2 第2章 总体方案的设计 ..................................................................................................... 4 2.1 车俩数量采集方案设计 ............................................................................................. 4 2.2 显示部分的方案设计 ................................................................................................. 4 2.3 主控单元的方案设计 ................................................................................................. 5 第3章 硬件系统的设计与实现 .......................................................................................... 6 3.1 主控制单元的设计 ..................................................................................................... 6 3.1.1 单片机的介绍 ...................................................................................................... 6 3.1.2 电压部分 ............................................................................................................. 8 3.1.3 STC89C52复位电路设计 .................................................................................... 9 3.2 采集模块 .................................................................................................................... 9 3.3 双极型线性集成电路 ................................................................................................11 3.4 LM324的工作过程 .................................................................................................. 12 3.5 74LS48的设计模块 ................................................................................................. 13 第4章 系统软件设计 ....................................................................................................... 15 4.1 主流程图 .................................................................................................................. 15 4.2 设计方法 .................................................................................................................. 15 4.3 显示模块设计 .......................................................................................................... 16 第5章 结论与展望 ........................................................................................................... 18 5.1 结论 .......................................................................................................................... 18 5.2 展望 ......................................................................................................................... 19 参考文献 .............................................................................................................................. 21 致谢 ...................................................................................................................................... 22 附录 ...................................................................................................................................... 23 附录A 外文资料 ............................................................................................................ 23 附录B 原理图和封装图 ................................................................................................ 37 附录C 源程序 ............................................................................................................... 38

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

随着经济社会的迅猛发展，人们的生活水平的提高，机动车辆的数量也越来越多。为了提高车辆的管理效率，缓解公路上的交通压力，我们必须找到一种解决方案。而作为汽车“身份证”的汽车车牌，是在公众场合能够唯一确定汽车身份的凭证。我们可以以此为依据，设计一种车牌识别系统监控各个车辆的情况。为此，我国交通管理部门对汽车车牌的管理非常重视并制定了一套严格的管理法规。其中对汽车车牌的制作、安装、维护都要求由制定部门统一进行管理。在此基础上，如果研制出一种能在公众场合迅速准确地对汽车牌照进行自动定位识别的系统(CPR)，那么这将是一件非常有意义的工作，并将极大地提高汽车的安全管理水平及管理效率。

车辆牌照定位与识别是计算机视觉与模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一:该技术应用范围非常广泛, 其中包括: (1) 交通流量检测； (2)交通控制与诱导；(3) 机场、港口等出入口车辆管理；(4) 小区车辆管理；(5) 闯红灯等违章车辆监控；(6) 不停车自动收费；(7) 道口检查站车辆监控；(8) 公共停车场安全防盗管理；(9) 计算出行时间；(10) 车辆安全防盗、查堵指定车辆等。其潜在市场应用价值极大，有能力产生巨大的社会效益和经济效益。

近些年,计算机的飞速发展和数字图像技术的日趋成熟，为传统的交通管理带来重大转变。先进的计算机处理技术，不但可以将人力从繁琐的人工观察、检测中解放出来，而且能够大大提高其精确度，汽车牌照自动识别系统就是在这样的背景与目的下进行开发的。汽车牌照自动识别系统(VLPRS)是对由公路上配置的摄像头拍摄的照片进行数字图像处理与分析，综合应用大量的图像处理最新成果和数学形态学方法对汽车图像进行平滑、二值化、模糊处理、边缘检测、图像分割、开运算、闭运算、区域标识等多种手段以提取车牌区域,进而达到对汽车牌照的精确定位并最终完成对汽车牌照的识别。

从20世纪80年代，国内外的研究人员就开始了对车牌识别系统的研究。在车牌识别的过程中，虽然运用了很多的技术方法，但由于外界环境光线变化、光路中有灰尘、季节环境变化及车牌本身被污染而模糊等条件的影响,使得车牌识别系统一直处于实验室阶段，得不到很好的应用；而且，很多的方法都需要大量的数值计算，不能很好地满足实时性要求。为了解决图像恶化的问题，目前采取的办法是采用主动红外

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照明摄像或使用特殊的传感器来提高图像的质量。虽然提高了识别率,但是，这同时也造成了系统的投资成本过大，应用领域变窄，不能普遍推广应用。

车辆牌照定位与识别是计算机视觉与模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一, 该技术应用范围非常广泛。国外汽车牌照识别系统研究工作已有一定进展, 但并不尽合我国国情。我国汽车牌照的规范悬挂位置不唯一，并且由于环境、道路或人为因素造成汽车牌照污染严重, 这种情况下国外发达国家不允许上路, 而在我国仍可上路行驶等。

由于我国汽车车牌识别的特殊性, 采用任何一种单一识别技术均难以奏效。目前正在研制的无源型汽车牌照智能识别系统综合利用了车辆检测技术、计算机视觉(Computer Vision) 技术、图象处理技术、人工智能技术和人工神经网络技术等, 是一个比较有发展前途的车牌识别系统。

1.2 研究现状

计算机的飞速发展和数字图像技术的日趋成熟，为传统的交通管理带来重大转

变。先进的计算机处理技术，不但可以将人力从繁琐的人工观察、检测中解放出来，而且能够大大提高其精确度，汽车牌照自动识别系统就是在这样的背景与目的下进行开发的。汽车牌照自动识别系统(VLPRS)是对由公路上配置的摄像头拍摄的照片进行数字图像处理与分析，综合应用大量的图像处理最新成果和数学形态学方法对汽车图像进行平滑、二值化、模糊处理、边缘检测、图像分割、开运算、闭运算、区域标识等多种手段以提取车牌区域,进而达到对汽车牌照的精确定位并最终完成对汽车牌照的识别。

车辆牌照定位与识别是计算机视觉与模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一:该技术应用范围非常广泛, 其中包括: (1) 交通流量检测； (2)交通控制与诱导；(3) 机场、港口等出入口车辆管理；(4) 小区车辆管理；(5) 闯红灯等违章车辆监控；(6) 不停车自动收费；(7) 道口检查站车辆监控；(8) 公共停车场安全防盗管理；(9) 计算出行时间；(10) 车辆安全防盗、查堵指定车辆等。其潜在市场应用价值极大，有能力产生巨大的社会效益和经济效益。

1.3 课题的研究内容

本课题主要研究了STC89C52单片机在整个系统中所起的作用，主控单元的设计以及一些外围电路的设计，使之各分模块能更好的融入整个系统，使系统更协调的工作，同时考虑了方案的可行性、可靠性及经济性。

⑴明确系统功能，完成系统功能模块划分。

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⑵在系统需求及设计技术指标的要求下，对整个系统的实现提出具体的设计方

案。

⑶在方案设计的基础上，结合技术指标及实现的难易程度，确定测温系统的实现

方案及所用的各种软硬件环境，包括器件的选型；完成现场控制单元的硬件原理设计。

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第2章 总体方案的设计

2.1 车俩数量采集方案设计

针对题目要求，经过分析，系统主要包括STC89C52单片机、数码管、由单片机作为控制器的控制模块、显示模块及驱动模块。

车俩数量采集模块是系统设计的重点之一，直接影响整个系统对停车场的智能化管理、采集准确度以及精度等指标。

方案一：采用红外线对管对进入停车场的车辆数量进行采集、然后再将红外线对管采集的数据传送给STC89C52单片机和ML324进行数据处理，数据处理完以后再传输给数码管显示车辆的数量，数码管会自动加一，与此同时会有声音提示以示有车辆进入停车位。当车辆离开时红外线对管会采取相对的动作对车辆数量的进行采集，而STC89C52单片机和LM324的动作基本不变和车连进入停车位时一样，数码管的数量会自动减一。

方案二：采用红外线对管对进入停车场的车辆数量进行采集、然后再将红外线对管采集的数据传送给STC89C52单片机和LM324进行数据处理，数据处理完以后再传输给数码管显示车辆的数量，数码管会自动加一当车辆离开时红外线对管会采取相对的动作对车辆数量的进行采集，而STC89C52单片机和ML324的动作基本不变和车连进入停车位时一样，数码管的数量会自动减一，与此同时会有声音提示以示有车辆进入停车位。

方案三：采用红外线对管对进入停车场的车辆数量进行采集、然后再将红外线对管采集的数据传送给STC89C52单片机和ML324进行数据处理，数据处理完以后再传输给数码管显示车辆的数量，码管会自动加一，与此同时会有声音提示以示有车辆进入停车位。当车辆离开时红外线对管会采取相对的动作对车辆数量的进行采集，而STC89C52单片机和ML324的动作基本不变和车连进入停车位时一样，数码管的数量会自动减一，与此同时报警器会报警以示有车辆进入停车位。

通过这三种方案的对比以及在实际操作过程中的难易程度等等，本设计采用第一种方案。

2.2 显示部分的方案设计

方案一：采用液晶显示，能显示英文字符和数字。具有低功耗、长寿命、高可靠

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性、清晰、体积小等特点。

方案二：采用LED八段显示器。虽然LED具有原理简单、显示快速等特点。但是它不能显示英文字符，如果使用锁存方式显示，增加了电路难度。不使用锁存方式则增加了控制的难度。所以采用方案二[1] [2]。

2.3 主控单元的方案设计

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选[3] [4]。

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第3章 硬件系统的设计与实现

3.1 主控制单元的设计

3.1.1 单片机的介绍

主要性能:

与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针、掉电标识符 。

功能特性描述：

STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K字节在系统可编程 Flash

P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可

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以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

引脚号第二功能

P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在线系统编程用） P1.6 MISO（在线系统编程用） P1.7 SCK（在线系统编程用）

P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能 ⑴P3.0 RXD(串行输入口) ⑵P3.1 TXD(串行输出口) ⑶P3.2 INTO(外中断0) ⑷P3.3 INT1(外中断1) ⑸P3.4 TO(定时/计数器0) ⑹P3.5 T1(定时/计数器1)

⑺P3.6 WR(外部数据存储器写选通) ⑻P3.7 RD(外部数据存储器读选通)

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此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲[5] [6] [7]。

FLASH存储器编程时，该引脚加上5V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用5V编程电压Vpp，STC89C52的电路原理图如图3-1所示。

图 3-1 STC89C52最小系统

3.1.2 电压部分

控制系统主控制部分电源需要用5V直流电源供电，把频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定的5V直流电压。其主要原理是把单相交流电经过电

源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。

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