超声波车位管理系统毕业论文 - 图文

目录 辽宁工业大学工程硕士专业学位论文

目 录

第1章 绪论 .............................................................................................................................. 1

1.1 研究背景及意义 .......................................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 .......................................................................................................... 2

1.2.1 国外发展现状 .................................................................................................... 2 1.2.2 国内发展现状 .................................................................................................... 2 1.3 课题来源与本文主要研究内容 .................................................................................. 3 第2章 需求分析 ...................................................................................................................... 4

2.1 系统功能需求 .............................................................................................................. 4 2.2 数据流图分析 .............................................................................................................. 4 2.3 系统工作流程图 .......................................................................................................... 4 第3章 可行性分析及相关技术介绍 ...................................................................................... 6

3.1 技术可行性 .................................................................................................................. 6 3.2 经济可行性 .................................................................................................................. 6 3.3 社会可行性 .................................................................................................................. 6 3.4 系统使用的相关技术介绍 .......................................................................................... 6

3.4.1 Zigbee技术概述 ................................................................................................. 6 3.4.2 Zigbee技术特点 ................................................................................................. 6 3.4.3 Zigbee协议简介 ................................................................................................. 7 3.4.4 CC2530芯片介绍 ............................................................................................... 7

3.4.5 IAR Embedded Workbench开发环境简介 ........................................................ 8

第4章 智能车位管理系统总体设计 .................................................................................... 10

4.1 系统模块设计 ............................................................................................................ 10 4.2 系统功能模块图 .........................................................................................................11 第5章 超声波车位检测模块设计 ........................................................................................ 12

5.1 超声波测距原理 ........................................................................................................ 12 5.2 超声波车位检测的实现 ............................................................................................ 12 5.3 超声波车位检测模块硬件设计 ................................................................................ 13

5.3.1 硬件概述 .......................................................................................................... 13 5.3.2 电平触发测距工作原理 .................................................................................. 14 5.3.3 串口触发测距工作原理 .................................................................................. 15 5.3.4 CC2530开发板简介 ......................................................................................... 16 5.4 超声波车位检测模块软件设计 ................................................................................ 18 第6章 环境温度检测模块设计与上位机设计 .................................................................... 20

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6.1 环境温度检测硬件概述 ............................................................................................ 20 6.2 温度检测模块软件设计 ............................................................................................ 22 第7章 总结 ............................................................................................................................ 26 参考文献 .................................................................................................................................. 28 附 录 I ................................................................................................................................... 29 附 录 II ................................................................................................................................. 33

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

中国经济的高速发展以及城市化步伐的加快，人民对生活水平的要求越来高，私家车数量也在成几何倍数增长，道路拥堵、停车困难己经成为各大城市临的难题。城市停车问题己经比较严重地暴露出来，严重影响了城区的经济发和百姓生活。

经济的进一步发展受限，投资环境影响严重。一是由于道路拥堵，停车困难，自己开车不如公共交通方便，人们的购买欲被压制，进而影响了汽车的销量。二是在城市商业圈中一些大型购物商场容易受停车场效率的制约，接纳不了过量的客户，导致流失部分客户，商场效益受到影响。三是私人汽车为寻找停车位，需要在路边来回行驶，不仅仅浪费了驾驶员的时间，还浪费了能源，破坏环境。四是一个整洁有序的道路通行情况和便利的停车场所，更有利于吸引外来企业对城市的投资建设。

城市品位难以提高，不利于塑造良好的城市形象。一是一些没有固定车位的社会车辆在道路两旁随意停放，没有统一的停放规则，出现乱停放的局面，大度降低了城市的整洁程度。二是一些汽车停放的人行道、非机动车道没有按机动车道负荷设计，被机动车反复碾压后，路面受损情况较为严重，城市基础设施到破坏。三是从城市发展的角度看，合理布局、建造停车场，有利于分散城市交通压力，可以有效的推进城市的均衡发展，加快现代化城市建设。

在现有停车场、停车位数量恒定的情况下，提高停车场的使用效率，优化停车环境无疑可以缓解交通拥堵情况，但是往往城市里缺少合理的停车设施的规划，也就谈不上科学合理的停车场建设。此时，一个智能车位管理系统可以最大可能的缓解交通拥堵的问题，可以有效的查看车位使用状况，从而提高停车位的使用效率。智能车位管理系统是依据现有的研究成果，快速确定车位使用情况、车场外部环境等信息，帮助机动车驾驶员快速的在停车场找到停车位，停好车，提高停车效率。同时减少停车场入口处的排队拥堵，避免城市道路的拥堵，保证城市道路的行车通畅。

同时，中国私家车数量也在迅速增加，截至2012年底，全国私家车数量达5308万辆，年增速达22.8%。汽车给人们带来了非常多的便利，但是，面对如此快的增长速度，在道路建设滞后的情况下，从优化停车管理的角度入手，无疑可以缓解一些交通拥堵、停车位难找等问题。近年来智能交通系统己成为了众多高校和科研院所重点研究领域之一，智能车位管理系统更是重要的研究方向。合理布局、科学管理的停车场己经成为了很多大型商业圈及居民小区必备的配套设施。城市的核心商业圈，通常位于城市的繁华地段，在繁华地段通行的车辆比较多，需要停靠的车辆也比较大，为了保证城市道路的畅通，必须要高效的把停车场的停车位利用起来。使用智能车位管理系统，可以有效的引导需停车的车辆前往闲置的停车位场。为了有效的保证道路的畅通及可靠的停车，以

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智能的停车位车辆检测技术作为核心技术的智能车位管理系统就可以大放异彩。

本设计根据超声波测距原理，通过在停车场的车位上方布置超声波传感器，当有车辆停在车位上时，传感器会测到距离变化，可以据此来检测当前车位上是否有车。并通过Zigbee协议传输数据，最终传输到上位机，并通过上位机的算法进行判定，从而可以判定当前车位的使用情况。此外，本设计还设置了车场温度检测模块，使管理者和使用者可以更好地了解车场情况。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外发展现状

目前在整个全球范围内，大中城市中的智能停车引导系统逐渐成为ITS（物联网技术中的智能交通系统)的重要组成部分之一，对于智能车位管理系统目前欧美等国家中完成了大批量设计研发的工作。然而在1971年期间，全球范围内的首个建成城市智能停车场的车位管理系统的是德国的亚琛市完成的。到了1973年时，亚洲的国家之一，日本在柏崎市也建设其国家内的第一个智能停车系统。等到1986年时，在德国的科隆市完成建成了具有历史跨越性的智能停车系统。1988年，德国西部的科隆市是一个现代化的大都市，该市在过去的基础上对车位系统进行了多方面的改进，建设了一个集多功能为一体的控制中心。可以看出，国外在这方面起步较早，目前在很多发达国家，例如美国、德国等，技术己经很成熟，形成了功能完善的智能化车位管理系统。 1.2.2 国内发展现状

目前的停车场数量也在不断增长，但最重要的问题还是“一车难停”的问题。要解决这个难题，一方面是加大现有停车场的建设；另一方面是运用科学的管理方式解决停车场车位闲置使用效率低的问题，为人们的停车带来方便，从而合理利用资源。对于现阶段来说，解决现有停车场车位使用率低成为当务之急。因此需要有一套科学的、高效的智能车位管理系统来解决现阶段的关键问题。

虽然现阶段对城市停车场管理的相关研究很多，但是大多数的停车管理是将车辆引导进入停车场后，没有很好的帮助管理员和驾驶员快速确定停车场内是否有空闲的车位。因此，针对此问题本文进行了智能车位管理系统的研究。

经过深切解析和市场调研获得目前停车场的状况。通过对国内外智能停车场先进技术的取其精华去其糟粕后，进行的先进技术整合和创新，并且针对我国特有国情下的各个城市特点的综合分析后，开发并设计了具有完善体系和架构的智能车位管理系统。

然而我国到了上个世纪九十年代期间，才正式开始投入力量研究智能化交通系统，我国经过多年的不断努力和技术不断创新的发展，我国也在智能化交通系统的智能车位管理系统的市场方面逐渐取得了一定程度的科研成果。对于智能车位管理系统我国国内第一个建设完成使用此项目系统的城市是首都北京，北京市将智能车位管理系统部署在

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王府井区域内并且实施完成，智能车位管理系统将王府井地区停车场80%以上的停车位连通在一起，使得整个区域内的停车场成为一个大的智能化网络设施。2010年，上海市建成了集信息采集处理于一体的智能化停车场系统。截止到目前为止，我国国内的城市智能车位管理建设的城市主要有北京、厦门、沈阳、成都、西安、广州、重庆、深圳、南京等大约20多个城市。我国的智能化车位管理系统的发展时间不长，与国外发达国家相比，智能化停车场的建设相对落后，系统有待改善。

对于目前多年的国内智能停车场的车位管理系统应用方案和经验之后，本系统对于停车位的检测方案主要是选择由超声波传感器制作的的超声波车位检测模块作为停车场车位使用状况的数据信息采集系统的核心重要组成部分，同时把数据信息的传输系统，由温湿度传感器制作的环境温度检测模块等共同构成了智能车位管理系统。通过介绍系统的概念，解析系统的架构和特点功能，硬件及软件来更好的帮助了解认知智能车位管理系统，为我们的日常生活提供更大的方便。

1.3 课题来源与本文主要研究内容

本课题来源于毕业实习。在大庆市交投公共汽车有限公司的实习经历让我萌生了设计智能车位管理系统的想法，并在张兴老师的帮助下最终实行。

本设计主要任务是完成智能车位管理系统的整体方案的开发设计研究。主要方式是通过超声波传感器测距确定车位上是否有车辆，通过温湿度传感器检测车场环境温度信息，然后通过Zigbee技术将信息发送到上位机进行处理，并将处理结果在上位机上显示。

本文的主要章节内容安排如下： 第一章、绪论 第二章、需求分析

第三章、可行性分析及相关技术介绍 第四章、智能车位管理系统总体设计 第五章、超声波车位检测模块设计

第六章、环境温度检测模块设计与上位机设计 第七章、

总

结

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第2章 需求分析

2.1 系统功能需求

系统需求分析是在业务需求和用户需求的基础上，将现实生活中具象的概念抽象成系统层面的组成要素，进而得出系统的逻辑模型，并为系统设计提供依据。系统需求分析是系统设计和开发的前提和基础，用于确定系统功能、结构等，反映的是业务层面概念，一般不涉及具体的系统及实现细节，确定系统的逻辑模型，为下一步的系统开发提供方案。

本设计主要包括车位检测和环境温度检测两个功能：

（1）车位检测：现阶段车场管理的主要困难就是难以确定车位使用状况。传统的人工统计过于浪费人力和时间。本设计采用超声波测距的方法自动监测车位使用情况。具体是通过在车位下方布置超声波传感器进行测距，当测到距离小于三米时，判定车位上有车辆。当测到距离大于三米时，判定车位上没有车辆。以此来检测车位使用状况。

（1）环境温度检测：车场温度对于车辆养护有着非常重要的影响。在北方冬天，车场温度过低还会导致车辆启动难、刚洗过车的车辆车窗易被冻住等问题。在本设计中，采用了温湿度传感器来检测环境温度。便于车场管理者及时了解车场温度情况。

2.2 数据流图分析

数据流图反映了系统数据的具体流向，同时也展现了系统每个功能模块中所涉及到的数据流以及相关数据存储。通过对系统功能需求分析过程，得到系统数据流图如图2-1所示。

温度检测车位检测主控板车位检测上位机 图2.1 数据流图

2.3 系统工作流程图

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开始系统开启否是否有车进入是是否有空车位否汽车离开是拍照上传被占车位号是汽车是否还在否上传车位空闲结束 图2.2 系统流程图

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第3章 可行性分析及相关技术介绍

3.1 技术可行性

本系统是为了方便车位管理而设计的系统。主要包括硬件和软件两方面内容。 硬件方面，本设计主要采用的是CC2530开发板和US-100声波测距传感器，dht11温度传感器。主要采用的技术是传感器技术。所采用的硬件完全能满足此系统的需要。

软件方面，本系统用到的主要工具为IAR Embedded Workbench 开发环境。目前已经相当成熟，具备技术可行性。

3.2 经济可行性

本系统作为一个毕业设计，无需开发经费，并且本系统实施后可以显著提高车位管理效率，有助于实现车位自动管理。所以本系统在经济上是可行的。

3.3 社会可行性

目前停车难、车难停、难停车的问题越来越严重，交通压力不堪重负，在公共场所停车位本就紧张的情况下，车主因为不清楚停车位的情况只能临时寻找，这就导致有些地段的停车位十分紧张，而有些地段停车位则相对空闲的局面，这对于资源本就紧张的当今社会显得尤为突出，无形中也加剧了交通拥堵压力和资源利用率。本系统的宗旨就是实时显示车位信息，缓解交通压力。因此，本系统具备社会可行性。

3.4 系统使用的相关技术介绍

3.4.1 Zigbee技术概述

现在，ZigBee的中文译名为“紫蜂”。其英文命名的灵感来源是:外形小巧玲珑、消耗能量也少的蜜蜂会通过跳舞来向同伴传递新发现的花粉的方向和距离等重要信息，这一特点与ZigB ee的主要技术特点极为相似。 3.4.2 Zigbee技术特点

ZigBee技术包含的特点主要有以下几点:

(1)功耗低：这是ZigBee技术的重要特点之一。ZigBee设备自带发射功率控制方式，并支持设备体眠来降低功耗。一般的普通干电池就可以支撑它工作几个月以上。

(2)组网能力强：ZigBee网络可采用星型、树型和网状等拓扑结构。网络最大可支持65000个节点。

(3)成本低：ZigBee协议比蓝牙协议更为简化，从而降低了对硬件设备的要求;同时，因为使用ZigBee协议不需要付费，从而使ZigB ee设备的价格得到了降低。

(4)安全性高：提供了三种不同的安全模式，通过在实际的应用案例中灵活选用不同

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的模式，可以有效地保证传输数据的安全。

(5)通信距离扩展力强：一般而言，ZigBee设备的通信距离在10到100米之间，但这并不是ZigB ee网络的最大通信距离。在增强ZigBee设备的发射功率后，可以达到数百米之远。同时，如果通过路由器之间的不断转发，通信距离还可以达到更远。

(6)可靠性高：该技术使用的数据传输机制，能够确保数据的完整发送。 3.4.3 Zigbee协议简介

ZigBee无线网络协议根据国际标准化组织(ISO)提出的开放式通信系统互联参考模型(Open System Interconnection Reference Model，即OSI模型)修改，定义了其中只涉及ZigBee通信的层。如图3.1所示，ZigB ee无线网络协议结构由物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、网络层（NWK）和应用层（APL）等组成，其中物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）由IEEE802.15.4定义了硬件的技术规范，网络层（NWK）和应用层（APL）由ZigBee联盟定义了软件的技术规范。

图3.1 ZigBee无线网络协议结构

3.4.4 CC2530芯片介绍

CC2530芯片由TI公司于2009年推出，是一个真正的片上系统(SoC)解决方案。能

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够支持ZigBee, ZigBee PRO和ZigB eeRF4CE标准。该芯片集成了业界通用的增强型8051单片机内核，与上一系列的CC2430芯片相比，该芯片拥有更大的闪存空间，并对RF功能进行了增强改进。这些年来，该芯片在消费电子、智能家居、交通监控等领域都有着广泛的应用。该芯片的主要特性如下：

（1）强大的无线通信能力：内置符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz射频收发器，性能一流的49dB相邻通道抑制技术，卓越的链路预算（102dBm）。

（2）丰富的低功耗控制：24mA的接收模式，29mA的发送模式，0.2mA的4微秒唤醒功耗模式1，luA的睡眠计时器运行功耗模式2，0.4 u A的外部中断功耗模式3。

（3）高性能的单片机内核：内部集成业界通用的增强型8051单片机内核，内置高达256KB的可编程闪存和8KB的内存，支持硬件调试功能。

（4）丰富的外设资源：功能强大的5通道DMA，可配置分辨率的8通道12位ADC，AES-128加密安全协处理器，两个强大的全双工串口，21个通用数字输入/输出引脚，符合IEEE 802.15.4标准的MAC定时器，一个16位通用定时器，2个8位通用定时器等。

3.4.5 IAR Embedded Workbench开发环境简介

本文使用的是IAR Embedded Workbench for 8051软件来进行ZigBee无线通信的软件设计。IAR Embedded Workbench(简称EW)是IAR System公司出品的一款高性能的集成开发环境，它的不同产品可以分别用于对8位、16位和32位的单片机或者微处理器进行程序编译、代码链接、程序下载和在线调试等操作。

IAR Embedded Workbench具有以下主要特点：

（1）统一的解决方案：如图3.2所示，该软件对各种各样不同架构的单片机或者微处理器，都提供了几乎一模一样的使用界面和操作方法，从而减轻了用户的学习成本。

（2）无缝集成工具链：该软件在同一个开发环境中集成了包括C/C++交叉编译器和汇编器等在内的各种各样的工具，并且能同第三方的仿真器驱动、编译器、代码编写等工具联动使用，使用户能够在同一个开发环境中进行完整的软件开发工作。

（3）芯片级支持：该软件不光支持各种各样的单片机和微处理器内核，还能提供芯片级的支持，以及提供常用芯片的示例代码等，大大加快了用户的开发速度。

（4）C/C++优化编译器：该软件内置的C/C++交叉编译器性能优良，能够最大限度地编译出体积小而且速度快的代码，并且可以根据不同的优化需求，直接在开发环境中调节优化方式和级别。

（5）强大的C-SPY调试器：与传统的只支持代码行单步操作的调试器不同，IAR Embedded Workbench内置的C-SPY编译器可以提供函数级的单步操作控制，并能灵活地设置代码断点和数据断点。

（6）支持硬件仿真器：IAR Embedded Workbench不光可以支持芯片公司提供的标

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准仿真器，还可以支持大多数的第三方仿真器。使用户能够在硬件调试时进行多种多样的选择。

图3.2 IAR Embedded Workbench用户界面

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4 总体设计 本科生毕业设计（论文）

第4章 智能车位管理系统总体设计

4.1 系统模块设计

智能车位管理系统的核心在于如何准确及时的获取车位的信息，一个方便安装、科学可靠的车位占用情况检测装置就显得无比重要。车位检测装置需要监测出车辆的存在与否，在车场内部每个停车位都需要有一个检测器，停车位较多的车场，需要考虑施工难度及施工周期的问题，所以一款安装较为简单的车辆监测器更加的适合于车场内部车辆的监测。

目前我国现有的智能车位管理系统中对于停车位的检测主要是使用红外线技术、微波技术等进行停车位信息的检测采集，然而由于我国地形的原因各地区差异比较大使得在使用红外线技术、微波技术等对停车位进行检测采集信息时容易受外在当地外界环境变化等因素的影响使得对于停车位使用状况的采集特别容易出现错误信息的问题，所以本设计在研究对于停车位检测方面采用不受地理区域所影响的超声波测距原理。表4.1为几种常见的车位检测技术的对比。超声波技术能够稳定的进行检测车辆是否在停在停车位上，有效的解决停车位检车误差大的问题。基于超声波技术的车位探测器探测波形从上而下的发出超声波端，根据有无汽车停放在停车位上反射波的时间长短，根据声速乘以时间精确测量出超声波到实际物体的实际距离，从而根据准确的距离探测出每个车位的实际使用情况。

表4.1 几种常见车位检测技术对比

在车场的管理中，环境温度是一个非常重要的物理量，直接关系到车场内车辆的健康。例如在北方冬天，车场温度过低将会导致车辆启动难、刚洗过车的车辆车窗易被冻住等问题。根据车场管理的特点，本设计将车位管理系统分为超声波车位检测模块和环

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4 总体设计 本科生毕业设计（论文）

境温度检测模块两个部分。

4.2 系统功能模块图

在本系统中主要实现的功能模块：

测温模块车位模块模块主控上位机模块数据保存模块 图4.1 系统功能模块图

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第5章 超声波车位检测模块设计

5.1 超声波测距原理

超声波技术常常被用来应用到测量距离方面。超声波测距是根据发射与接收到超声波的时间差(即超声波的传播时间)，和通过先验知识得到的声音(超声波也是一种声波)在介质(空气)中的传播速度，来计算超声波探头与待测目标之间的距离的。其计算公式如下:

S?v??t （5.1） 2其中，S的含义是所测得的距离，v的含义是声音在介质中的传播速度，t的含义是超声波的传播时间。

5.2 超声波车位检测的实现

超声波车位检测是超声波测距技术的具体应用。即使用超声波测量车位检测模块与障碍物之间的距离，根据距离的不同，判断超声波车位检测模块下方是否有车辆停入。

图5.1 超声波车位检测原理示意图

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表5.1 常见车辆的外型尺寸范围（单位：米）

根据表5.1中给出的常见车辆的高度尺寸范围可以得知，一般停入停车场的车辆高度L在1.3米一2.0米之间。为了减少误判，本文适当增加了车辆高度的取值范围，认为常见的车辆高度L在1.2米一2.1米之间。如图4.1使用超声波方法进行车位检测的示意图所示，根据不同智能停车场的实际情况，将超声波车位检测模块安装在车位上方一定高度H的位置(本文中设定为3米)，然后测量超声波车位检测模块与障碍物之间的距离h，如果测量距离h=H-L在0.9米一1.8米之间，则认为车位处于被占用状态;反之，如果测量距离h小于0.9米或大于1.8米，则认为车位处于空闲状态。

5.3 超声波车位检测模块硬件设计

5.3.1 硬件概述

超声波车位检测模块采用传感器为US-100 超声波测距模块。US-100 超声波测距模块可实现2cm~4.5m 的非接触测距功能，拥有2.4~5.5V 的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。US100超声波测距模块主要技术参数如下表。

表5.2 US100超声波测距模块主要技术参数表 电气参数 工作电压 静态电流 工作温度 输出方式 感应角度

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US-100 超声波测距模块

DC 2.4V~5.5V

2mA -20~+70 度

电平或UART（跳线帽选择）

小于15 度

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到不同的公共交通的替代品。为了促使公共交通（畅通）旧金山交通部门增加公交和商业车库停车费用，芝加哥当局提出了反复停车收费（政策）。因此，停放汽车的总数量以及停车的持续时间显著下降。跌幅最大的是把车整天停着的车的数量。西雅图当局减少在西雅图市中心的停车设施，停车费用也显著降低了。在停车场的定价策略的积极作用下，也有雇主支付其员工的停车费用。雇主免去员工的停车补贴可以显著降低单个司机驾驶车辆的总数。任何停车定价策略的主要作用都应为了减少在特定时段车次总数，将乘客转移到替代的交通工具，不同的停车站点。同间，当试图实现任何停车战略时，为消费者提供足够的停车空间，针对不同的停车位置，为城市地区的居民提供优惠停车，考虑低收入家庭，并保护非法泊车附近的街道是非常重要的。

供需基本的经济概念应该是解决复杂的交通拥堵和停车问题（维克瑞，1969年，1995年时利用）的办法。拥挤定价，或变收费站也被称为所谓价值定价。拥挤定价的概念背后的基本想法是在繁忙时段限制（私家车）驾驶出行，并在非高峰时段少使用交通设施（步行）。道路拥挤定价的想法主要是根据道路（司机使用私人支付，更快的道路，降低出租司机支付高额占用车道费用，在平日司机支付更高费用进入市区）或机场运营（在繁忙时间收起昂贵的着陆费）。在停车问题的情况下，这意味着：（1）针对不同用户，应该收不同的停车费;（2），在一天几次停车费应增加或降低。

2.停车问题和收入管理系统与其他一些行业的对比

航空业，酒店，铁路，游船，医疗卫生，广播业，能源业，高尔夫球场，汽车租赁，设备租赁，餐厅，和其他行业收入的管理理念，销售自己的产品（1997年，跨时利用）。当试图在合适的价格提供合适的产品、合适的时间合适的客户时，收入管理可以被描述为用一组不同的科学技术管理收入。收入管理的典型是航空业。不同收入的管理理念被成功地应用于行业的基本特征是：（1）变量的需求随着时间的推移，（2）变量的资产利用率;（3）易腐资产;（4）资源有限;（5）市场分割;（6）增加新的功能是昂贵的，很难或不可能的;（7）作为提供服务的总成本的一部分的每个客户的直接成本是微不足道；（8）产品畅销提前。车位库存控制问题的主要特点如下：（1）停车需求是可变的（2）像客房、餐厅或椅子,停车位机会也有每天“售出”(用于客户)。（3）任何停车场或车库可以由司机使用的车位数量是有限的。（4）市场细分是指不同客户愿意支付的同一资产的不同价格（酒店客房，航空座椅，租来的汽车座椅）。（5）商人想要在会议前15分钟把车停放在开会地点附近，他们愿意付出比一个与她妻子穿过市区提前四天预定停车位的领养老金的人（付出的费用）更高的停车费用。（6）建设新的车库和停车场，可能是非常昂贵，而且有时是很困难的。可以很容易地提前预订停车位。

引进和开发停车位预订系统（通过在互联网和手机环境中创建）运用现代停车技术将进一步得到改善。在行程开始之前以及在旅途中司机将建议和指导。停车预约系统应加上停车收入管理系统。这样，停车场经营者和交通主管部门将能够实施不同的停车策

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略。司机进入停车场后，它就可以实现内部车库制导系统引导司机到一个空的停车位。

3.介绍停车收入管理系统

假设我们有停车位预订系统。司机可以（从家里通过电话，在驾驶时通过手机，通过互联网等）随时表达他们的停车要求。若干个司机在开始停车前可以要求取消对（他们预定的）车位的保留。可以随时取消（预留车位）。和在其他一些行业一样，一定数量的司机不会来预定的车库停车，他们取消预订和购买机票一样。这些司机会为自己的行为受到惩罚？得根据停车需求和停车供给之间的约定而定，答案可能是“是”或“否”。预订系统应该是灵活的，允许一些司机在停车之前寻找在一个空车位，即使他们没有确认预订的车位。有几种不同的停车收费会是很好的吗？答案是肯定的。针对提前数天预定车位的残疾人、老年市民或者负担较重的驾驶员收取较低的停车费。针对单身司机、长时间停车司机和没有提前预定车位的司机收取更高的停车费。当然，还有很多可能的停车定价策略。

取消和保留（车位）的随机性，驾驶员预定车位时段的随机性，各种停车收费，和需要实时满足司机的要求，都表明车场收入的管理是一个复杂的问题。

在过去的30年中大多论文已用于不同方面的航空公司的舱位控制问题（小树林，1972；麦吉尔，1993；奥多罗维奇等人，2002）。本文提出的模型是受高度发达的航空公司的收费管理的随机和/或确定性模型的启发。让我们假设我们有几种不同的停车收费形式。最简单的预订系统（类似于过去的一些航空公司的预订系统）可能是“不同的关税类车位存货”，显示单独的车库车位的收费级别。在这种情况下，一旦车位分级别收费，它只可以在该级别收费预订，否则仍然未售出。不同的车位有一定的优势和缺点。在这种情况下，用户支付较低的费用将相对得到“保护”。换句话说，这个系统将照顾到提前数天预定车位的残疾人、老年市民或者负担较重的驾驶员。明显的缺点是往往一些分配到较低的费用级别用户的停车位是空的，而更高的级别的收费的车位的需求是非常高，这已经成了事实。换言之，这将有可能拒绝一些司机那怕所有车库车位是空的。

一个“嵌套预订系统”的情况下，只要任何停车位是在较低的收费级别，就不会拒绝对高费用（客服）的需求。例如，如果我们有四个费用级别，那么没有预订规定为1级，但也有其余三个级别的预订限额（BLI，I =2，3，...，M）。假如现有停车位总是1级。总是有一定数目的车位为1级，1类和2类车位保护，以及一定数量的停车位为1，2和3类保护若干保护。如果我们要求更改预订限额，这里已不再是独特和嵌套的预订系统之间的差异。

在本研究中（像在奥多罗维奇的作品里，2002）有人企图在“请求，要求”的基础上保持坚定。在我们考虑的这个场景中，我们假设有两个以上的收费类型。我们提出的车位库存控制模型的基本特征是“实时”的决定发出每个驱动请求。发达的模式被称为“智能”停车空间的库存控制系统。

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sapi_epDesc.simpleDesc->AppNumInClusters, sapi_epDesc.simpleDesc->pAppInClusterList ) ) {

ret = ZDP_MatchDescReq( &destination, NWK_BROADCAST_SHORTADDR, sapi_epDesc.simpleDesc->AppProfId, 0, (cId_t *)NULL, 1, &commandId, 0 );

}

if ( ret == ZB_SUCCESS ) {

// Set a timer to make sure bind completes #if ( ZG_BUILD_RTR_TYPE )

osal_start_timerEx(sapi_TaskID, ZB_BIND_TIMER, AIB_MaxBindingTime); #else

// AIB_MaxBindingTime is not defined for an End Device osal_start_timerEx(sapi_TaskID, ZB_BIND_TIMER, zgApsDefaultMaxBindingTime); #endif

sapi_bindInProgress = commandId; return; // dont send cback event } } }

SAPI_SendCback( SAPICB_BIND_CNF, ret, commandId ); } else {

// Remove local bindings for the commandId BindingEntry_t *pBind;

// Loop through bindings an remove any that match the cluster

while ( pBind = bindFind( sapi_epDesc.simpleDesc->EndPoint, commandId, 0 ) ) {

bindRemoveEntry(pBind); }

osal_start_timerEx( ZDAppTaskID, ZDO_NWK_UPDATE_NV, 250 ); }

return; }

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第6章 环境温度检测模块设计与上位机设计

6.1 环境温度检测硬件概述

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。表6.1为DHT11具体参数。表6.2为DHT11引脚说明。图6.1为DHT11实物图。图6.2为环境温度检测模块实物图。

表6.1 DHT11具体参数表

性能描述 供电电压 输 出 测量范围 测量精度 分 辨 率 互 换 性 长期稳定性

具体参数 3.3~5.5V DC 单总线数字信号

湿度20-90%RH， 温度0~50℃ 湿度+-5%RH， 温度+-2℃ 湿度1%RH， 温度1℃

可完全互换 <±1%RH/年

表6.2 DHT11引脚说明

pin 1 2 3 4

名称 VDD DATA NC GND

注释 供电 3－5.5VDC 串行数据，单总线 空脚，请悬空 接地，电源负极

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图6.1DHT11实物图

图6.2环境温度检测模块实物图

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6.2 温度检测模块软件设计

以下为超声波测距部分关键代码： switch ( inMsg->clusterID ) {

case End_Device_Bind_rsp:

if ( ZDO_ParseBindRsp( inMsg ) == ZSuccess ) {

// Light LED

HalLedSet( HAL_LED_4, HAL_LED_MODE_ON ); }

#if defined( BLINK_LEDS ) else {

// Flash LED to show failure

HalLedSet ( HAL_LED_4, HAL_LED_MODE_FLASH ); } #endif break;

case Match_Desc_rsp: {

ZDO_ActiveEndpointRsp_t *pRsp = ZDO_ParseEPListRsp( inMsg ); if ( pRsp ) {

if ( pRsp->status == ZSuccess && pRsp->cnt ) {

GenericApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit; GenericApp_DstAddr.addr.shortAddr = pRsp->nwkAddr;

// Take the first endpoint, Can be changed to search through endpoints GenericApp_DstAddr.endPoint = pRsp->epList[0]; // Light LED

HalLedSet( HAL_LED_4, HAL_LED_MODE_ON ); }

osal_mem_free( pRsp ); }

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6.3 上位机设计

图6.3为上位机界面设计

如图所示，在上位机界面中实现了查看通过DHT11温湿度传感器测得的车场环境温湿度信息和通过US100超声波传感器测得的距离，并能根据距离够判断出车位是否被占用。

以下为上位机界面关键代码：

namespace tempsensor

{

public partial class PC_Zigbee_wenshidu : Form {

private SerialPort comm = new SerialPort();//我加的，新建一个串口变量 private StringBuilder builder = new StringBuilder();//避免在事件处理方法中反复的创建，定义到外面。

public PC_Zigbee_wenshidu() {

InitializeComponent(); }

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private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

{

string[] ports = SerialPort.GetPortNames(); Array.Sort(ports);

comboPortName.Items.AddRange(ports);

comboPortName.SelectedIndex = comboPortName.Items.Count > 0 ? 0 : -1;

//初始化SerialPort对象 comm.NewLine = \

comm.RtsEnable = true;//根据实际情况吧。

comm.DataReceived += comm_DataReceived; }

private void comboPortName_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)

{ }

private void buttonOpenCloseCom_Click(object sender, EventArgs e) {

//根据当前串口对象，来判断操作 if (comm.IsOpen) {

comm.Close(); } else {

//关闭时点击，则设置好端口，波特率后打开 comm.PortName = comboPortName.Text; comm.BaudRate = 115200; try {

comm.Open(); }

catch (Exception ex) {

//捕获到异常信息，创建一个新的comm对象，之前的不能用了。

comm = new SerialPort(); //现实异常信息给客户。

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MessageBox.Show(ex.Message);

} }

//设置按钮的状态

buttonOpenCloseCom.Text = comm.IsOpen ? \关闭串口\打开串口\ }

void comm_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) {

int n = comm.BytesToRead;//先记录下来，避免某种原因，人为的原因，操作几次之间时间长，缓存不一致

byte[] buf = new byte[n];//声明一个临时数组存储当前来的串口数据 comm.Read(buf, 0, n);//读取缓冲数据 builder.Clear();//清除字符串构造器的内容

//因为要访问ui资源，所以需要使用invoke方式同步ui。 this.Invoke((EventHandler)(delegate {

//builder.Append(Encoding.ASCII.GetString(buf));

this.WenDuZhi.Text = (buf[4] - 48).ToString() + (buf[5] - 48).ToString();

this.ShiDuZhi.Text = (buf[8] - 48).ToString() + (buf[9] - 48).ToString();

}));

//string Data = comm.ReadExisting();

//WenDuZhi.Text = Data;//读取串口数据。

}

private void WenDuZhi_TextChanged(object sender, EventArgs e) { }

private void ShiDuZhi_TextChanged(object sender, EventArgs e) { } } }

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第7章 总结

随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过一学期的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

基于物联网的智能车位管理系统主要是解决当前城市车辆快速增加和城市用地紧张地价昂贵，停车需求量上升速度快的有效途径。而且智能车位管理系统能够很好的解决现在大城市因为“一车难停”带来的交通拥挤问题。本文综合考虑经济、技术、城市现代化建设、交通环境灯诸多方面因素，提出了一套经济实用、方便可靠的智能车位管理系统。

本文主要介绍了基于物联网的智能车位管理系统的研究背景及发展意义，介绍了国内外在相关智能车位管理上的应用及技术发展，根据实际停车位的实际需求，说明超声波测距方式在智能车位管理系统中具有的独特优势。同时通过大量的实验数据进行调试，挺高了车位检测的准确率。

智能车位管理系统的研究意义：

（1）通过智能车位管理系统，对车位进行实时的检测，减少车主“巡泊”交通量。减轻城市中心地带停车困难问题，有助于车主在泊车时能快速的找到车位。

（2）合理利用资源，尽量使得停车场在有限的资源内获得最大的利润，使一些利用率较低的车位能够得到更好地利用。在停车空间不足的地方，有利于充分的利用停车资源，一方面驾驶员将车停在路边，影响公共交通秩序的情况。如果能将城市中离驾驶员较近的停车场的车位信息准确获知，就能有效地满足驾驶员实时的停车需求，停车场停车位的使用率也随之提高。

（3）智能停车管理系统能有效改善城市交通环境，减少路面随意停车情况，能有效地利用路面原有面积，从而减轻出行高峰时段的交通拥堵问题。对城市的交通环境会有很好的改善。

随着机动车数量的不断增加，交通状况也变得越来越拥堵，拥堵的交通状况，不仅仅会影响出行人的心情，同时也会导致环境污染物的大量排放。研究表明，当小轿车的车速由50km/h减至20km/h时，一氧化碳和氮氢化物的排放量要增加一半左右。因此，保持城市道路畅通，不仅可以提高大家的通行效率，还可以有效的减小机动车对环境的

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污染，在保证城市畅通的同时，改善了城市的环境，一举多得。

交通拥堵还会带来大量的噪声及空气污染，影响居民的身心健康。因此，建立智能化的城市交通系统来有效的减轻城市的交通压力，不仅能改善城市的交通状况。还能有效的改善城市的生态环境，提高城市居民的生活品质。

本文的主要工作包括以下几个方面：

（1）结合中国现有实际国情，分析智能车位管理系统和停车诱导系统的现就背景，国内外的研究现状，确定智能车位引导系统的设计方案以及研究方向和主要工作。

（2）本设计采用模块化设计的方案，模块化设计能够使系统的架构更加明确清晰，对于设备的部署和维护更加容易。硬件设备设计模块为：基于超声波技术的车位检测模块、环境温度检测模块。实现了通过超声波测距判定车位上是否有车辆，通过温湿度传感器检测环境温度，并在上位机上显示测得信息的功能。

（3）软件方面以VS2010为软件开发工具进行友好界面的开发，嵌入式系统通过IAR进行底层驱动开发。

最后要感谢我的指导老师张兴老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

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参考文献

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