基于单片机的智能停车场管理系统毕业论文设计

停车场智能化管理系统设计

摘 要

本设计基于RFID智能识别和高速的视频图像和存储比较相结合，通过计算机的图像处理和自动识别，对车辆进出停车场的收费、车牌识别和车位诱导等，以实现停车场全方位智能管理。

本设计是以AT89C51型单片机为主控芯片的智能停车场系统，主要是针对车辆诱导和车辆检测系统的设计。系统利用地感线圈对进出停车场的车辆进行检测，控制闸杆机的自动起落，并具备车位显示以及语音提示功能。该系统配合IC卡和图像监测处理装置构成一套完整的智能停车系统，从而实现大型停车场的智能化管理。

总体说该系统主要有以下特点：远距离感应读卡，无需停车，速度快，效率高；电脑管理，科学高效；简化车辆进出管理手续，而且安全可靠。

关键词：智能管理，车牌识别，车位诱导，车辆检测

I

DESIGN OF THE PARKING INTELLIGENT

MANAGEMENT SYSTEM

ABSTRACT

This design is a type of single chip microcomputer AT89C51 as the controller chip intelligent parking system, mainly is aims at the vehicle induction and vehicle detection system. The system of pass in and out of the parking lot coils vehicle detection and control brake rod machine automatic ups and downs, and have parking display and audio function. The system with IC card and image processing device can monitor form a complete set of intelligent parking system, so as to realize intelligent management of large parking lot. In the design of the vehicle detection is the key said of design principle, and the corresponding hardware interface circuit and software programming essentials.

In general the system basically has the following characteristics: remote sensing reading card, without stopping, speed, high efficiency; The computer management, scientific and efficient; Simplify the vehicle pass in and out management procedures, and safe; System equipment less investment, construction period is short, the effect is remarkable.

This design emphasis of intelligent parking system lies in the parking places induction and vehicle detection.

KEY WORDS: Intelligent Management,Intelligent Charging, License Plate

Identification, Parking Iinduction and Vehicle Detection.

II

目 录

前 言 .................................................................................................. 1 第1章 绪论 ...................................................................................... 3

1.1 课题设计目的和发展趋势 ................................................... 3

1.1.1 课题研究目的及实际意义 .......................................... 3 1.1.2 智能停车场管理系统发展概况及趋势 ...................... 3 1.2 课题设计思想 ....................................................................... 4 第2章 智能停车场管理系统概述 ................................................... 5

2.1 射频技术（RFID）概述 ...................................................... 5

2.1.1 射频识别系统的构成 ................................................. 6 2.1.2 射频系统基本工作流程图 .......................................... 6 2.2 车牌识别技术 ....................................................................... 7

2.2.1 车牌自动识别系统原理 .............................................. 8 2.2.2 牌照号码、颜色识别 ................................................. 9 2.3 车位诱导和车辆检测系统概述 .......................................... 10

2.3.1 车位诱导和车位显示 ............................................... 11 2.3.2 超声波测距原理 ....................................................... 12 2.3.3 车辆检测 ................................................................... 13 2.4 小区停车计费系统概述 ..................................................... 14

2.4.1 计费系统概述 ........................................................... 14 2.4.2 计费系统的工作原理及特点 .................................... 14 2.5 进出口识别系统概述 ......................................................... 17 第3章 车位诱导车辆检测系统硬件设计 ...................................... 19

3.1 停车场系统 ......................................................................... 19 3.2 系统总体原理 ..................................................................... 20

3.2.1 车辆检测 ................................................................... 20 3.2.2 车位诱导和车位显示 ............................................... 21 3.2.3 其他控制部分 ........................................................... 21

III

3.3 车辆检测系统硬件设计 ..................................................... 22

3.3.1 锁相环路工作原理 ................................................... 22 3.3.2 信号输入电路的设计 ............................................... 23 3.3.3 复位电路的设计 ....................................................... 24

第4章 系统软件设计 ..................................................................... 25

4.1 程序流程图 ......................................................................... 25 4.2 设计要点 ............................................................................. 26 4.3 编制软件程序 ..................................................................... 26 结 论 .............................................................................................. 34 谢 辞 ................................................................................................ 35 参考文献 .......................................................................................... 36 外文资料翻译 .................................................................................. 38

IV

前 言

在现代化的大型停车场中，智能停车管理系统使得车辆进出手续简单，安全性高，实现了对车辆的自动检测、计费、统计、显示等功能，大大节省了人力资源，提高了工作效率。整个停车管理系统中，车辆检测部分是系统的关键。本设计主要是一种停车场车辆检测系统，通过分布在进出口的车辆检测器，实现对闸杆机的控制和车位提示等功能。

智能停车场管理系统是基于射频识别系统以车辆图像对比管理为核心的多媒体综合车辆收费管理系统，用以对停车场车道入口及出口管理设备实行自动控制，对停车场中的车辆按预先设定的收费标准实行自动收费。该系统将先进的射频识别技术和高速的视频图像存储比较相结合，通过计算机的图像处理和自动识别，对车辆进出停车场的收费、保安和管理进行全方位的控制、管理。

通过埋设于停车场入口道路地下的地感线圈感应到有车经过后，启动射频识别系统，辨别出是否是小区用户，并分别采取不停车进场和启动收费管理系统发放临时IC卡两种措施，进入停车场。位于停车场出口上方的摄像头捕获车辆信息，通过车牌识别系统采样出车牌等信息，并将该信息保存入停车场临时数据库。

通过位于车库上方的超声波探头，用超声波测距的原理，得到车位信息，并将车位信息发送到主控计算机，经过处理后得到整个车库的车位分布信息，并将该信息发送到停车场入口处，通过大屏幕显示屏显示出来。进入停车场的用户通过浏览屏幕上的信息，就知道哪里有空车位，从而直接找到空车位停车，避免了普通停车场中找车的麻烦，从而大大的提高了停车效率。

车辆出场时，再次通过埋设于停车场内的地感线圈感应到车辆的到来，并启动车辆识别系统，辨别出用户类，小区用户直接出场，非小区用户归还IC卡并缴费后离场。

在车辆出场时，感应到车辆过来，启动射频识别系统的同时，也启动车牌识别系统，通过停车场出口处的摄像头捕获的车辆图像，采样出车牌

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信息，并同数据库中信息进行对比，符合信息的车辆直接放行，对出现问题的车辆禁止出行，并启动报警系统通知相关安全人员前来处理。

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第1章 绪论

1.1 课题设计目的和发展趋势

1.1.1 课题研究目的及实际意义

随着汽车工业的迅猛发展，我国汽车拥有量急剧增加。停车场作为交通设施的组成部分，随着交通运输的繁忙和不断发展，人们对其管理的要求也不断提高，都希望管理能够达到方便、快捷以及安全的效果。停车场的规模各不相同，对其进行管理的模式也有不同之处，管理者需要根据自身的条件，选择应用经济、稳定的管理程序，以免选择了高成本的管理系统。本设计旨在设计一个简洁、稳定、实用的停车场管理信息系统，希望在容错性、实用性、易操作性等方面具有自己的特色，并且保持一定的可扩展性，以满足不同停车场的信息管理需求。

1.1.2 智能停车场管理系统发展概况及趋势

停车场管理系统是利用高度自动化的机电设备对停车场进行安全、有效的管理。由于尽量减少人工的参与，从而最大限度的减少人员费用和人为失误造成的损失，大大提高整个停车场的安全性与使用效率。 中国的智能停车场管理系统市场兴起在2001年，目前还处于初级发展阶段，各种品牌不断涌现，市场比较混乱，归结起来其现状主要表现为以下几点：

市场发展空间很大。停车场管理由于前期中国车辆增长情况与停车场规划间差距较大，全国车辆与停车位之比高达5:1，为解决停车问题，未来停车场智能管理系统市场发展空间很大；由于中国智能停车场管理系统市场还处于初级发展阶段，市场上品牌繁杂，没有形成主流品牌，这也是市场发展不成熟的表现；产品可靠性较低，技术含量不高；成套设备的系统多由集成商提供，能提供成套设备的生产厂家不多，系统稳定性、可靠性不易控制；部分商家售后服务不到位；国内系统、组装系统与国外系统的市场占有率之比约为2:1:1。由于价格因素影响，国内产品主要用于一般

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小区与中低档写字楼，国外产品则用于比较知名的高档智能建筑；系统智能化程度较低，如车位引导系统应用不多；从趋势上看，智能停车场管理系统应向更高程度的智能化、合理化、人性化方向发展。

我国智能停车场市场需求剧增，2011年1月27日，工业化和信息部党组织成员、总工程师朱宏任提出，2010年全国共生产1826万辆，销售1806万辆汽车。俨然我国已经成为一个汽车消费大国。但随之而来的就是各大城市令人诟病的马路拥堵，乱停乱放等问题。马路拥堵，北京等一线城市已经出台了相关的汽车限购政策和国家公务用车使用政策，但车辆乱停乱放除了国家完善相关法律之外，停车场的配套也必须一并跟上。由于土地容量有限，车位的数量也僧多粥少，停车所引发的社会问题日趋严重。停车所涉及的社会问题是多方面的，涉及城市规划、汽车保有量的增长与停车资源配套的失衡、轨道交通停车配套等诸多问题。所有这些数据表明,智能化停车场的春天才刚开始[1]。

1.2 课题设计思想

随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，汽车已越来越多的进入家庭，汽车消费时代已悄然来临，停车场的建设也是方兴未艾，停车场智能管理系统也已经在大部分停车场发挥着重要作用，在为人们停车带来方便的同时也具有良好的社会效益和经济效益。

为了满足小区停车场智能化管理的要求，设计编写了本方案，主要包括停车场出入口智能管理系统和停车场智能车位引导系统，侧重点在于车位诱导和车辆检测。

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第2章 智能停车场管理系统概述

2.1 射频技术（RFID）概述

RFID技术是从20世纪80年代起走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别目的。和传统的磁卡、IC卡相比，射频卡最大的优点就在于非接触，因此，RFID技术在应用中研究的特点和难点是读写冲突、RFID安全和隐私保护、天线和RFID定位等问题[5]。

该技术的原理为：车主将RFID卡安装在车内，当车快行驶到停车场时，车速减慢，在有效的读卡范围内，卡/读卡器自动发送信号，待读卡器/卡接收到信息并作判别是否有效后，控制道闸升杆，从而实现不停车通行。

值得注意的是，安装在车内的RFID卡还分为有源卡和无源卡。两者最大的区别在于前者是内置电池的2.4GHz有源RFID卡，由卡主动发送信号，通过无线电波将卡片信息传输至读卡器，现在大多应用的都是可读卡距离5～10m左右的有源卡，此类卡穿透力极强，即使对于贴有车膜的玻璃或者水泥墙，都可以穿透发送信号给读卡器；而后者是900MHz无电池RFID卡，该类卡工作用电依赖于读卡器发送的电磁波使无源卡内线圈振荡产生工作电压、电流，之后RFID将本卡信息回发给读卡器，由读卡器对卡信息作出判断以确定卡的合法性，无源卡的读卡距离较短，一般1～2米。当然，距离的长短还往往取决于无源卡放置的位置是否有屏蔽物及读卡器和卡的自身性能。相对有源卡来说，无源卡成本较低，但穿透力不够。

RFID技术同其它技术比较而言，具有成本上的优势，而且RFID定位技术队环境的要求和受到的环境影响都很少，定位精度较高，传输范围大；RFID技术在定位物体的同时还从定位目标中读取有关该对象的大量信息。针对这种情况，本系统设计基于射频识别技术，采用计算机管理系统获得停车场停靠车辆的个体信息，包括空余停车位的数量与分布情况，方便车主顺利地找到停车位置；在停车场的入口处可以通过终端查询系统很方便地查询到自己的车辆在停车场的具体位置；在出口处，根据车载卡报告时记录的起始停靠时间，可以很方便地得出车辆停靠时间及应付费用。本系

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统的特点是电子系统复杂性低，容易实现且成本；定位精度高，抗干扰能力强[2]。

2.1.1 射频识别系统的构成

RFID的基本组成部分：

1. 标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象

2. 阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

3. 天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。 如图2-1. 电源 时钟 读 数据写 模 块 图2-1 射频识别系统结构框图

计算机通信射频模块 能量，时钟，数据 天 线 射频数据 模块 数据 能量 控 存 天线 制 储 模块 器 数据 电池

2.1.2 射频系统基本工作流程图

射频识别系统的基本工作流程如下：

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1. 读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射；

2. 当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去；

3. 系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器；

4. 电脑控制器根据逻辑运算判断标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作；

5. 执行机构按照电脑的指令动作；

6. 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的软件来完成要实现的功能[3]。

其射频识别模型如图2-2所示：

阅读器 天 线 时序 天 线 电子标签

计算机 数据

图2-2 射频识别模型

2.2 车牌识别技术

车牌识别技术（License Plate Recognition, LPR）以计算机技术、图像处理技术、模糊识别为基础，建立车辆的特征模型，识别车辆特征，如号牌、车型、颜色等。它是一个以特定目标为对象的专用计算机视觉系统，能从一幅图像中自动提取车牌图像，自动分割字符，进而对字符进行识别，它运用先进的图像处理、模式识别和人工智能技术，对采集到的图像信息进行处理，能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，并直接给出识别结果，使得车辆的电脑化监控和管理成为现实。

该技术的原理为：车进车出停车场时各拍摄一幅车辆图片，值班人员对其进行人工车辆比对，以确定是否为车人同一或套牌车，诚然这种耗费

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人力的方法有相当得效果，但仍不能杜绝同类车型的套牌现象。

车牌识别技术是指能够检测到受监控路面的车辆并自动提取车辆牌照信息（含汉字字符、英文字母、阿拉伯数字及号牌颜色）进行处理的技术。它以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车唯一的车牌号码，从而完成识别过程。通过一些后续处理手段可以实现停车场收费管理，交通流量控制指标测量，车辆定位，汽车防盗，高速公路超速自动化监管、闯红灯电子警察、公路收费站等等功能。对于维护交通安全和城市治安，防止交通堵塞，实现交通自动化管理有着现实的意义[4]。

2.2.1 车牌自动识别系统原理

牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备（监测车辆是否进入视野）、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机（如单片机）等，其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些车牌识别系统还具有通过视频图像判断是否有车的功能称之为视频车辆检测。一个完整的车牌识别系统应包括车辆检测、图像采集、车牌识别等几部分。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前的视频图像。车牌识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。其流程图如图2-3：

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视频信号 数字图像流 图像采集 字符识别 图片压缩信息包 结果输出 图2-3 车牌识别流程示意图

字符分割 视频车辆检测 车牌定位 2.2.2 牌照号码、颜色识别

1. 牌照定位

自然环境下，汽车图像背景复杂、光照不均匀，如何在自然背景中准确地确定牌照区域是整个识别过程的关键。首先对采集到的视频图像进行大范围相关搜索，找到符合汽车牌照特征的若干区域作为候选区，然后对这些侯选区域做进一步分析、评判，最后选定一个最佳的区域作为牌照区域，并将其从图象中分离出来。

2. 牌照字符分割

完成牌照区域的定位后，再将牌照区域分割成单个字符，然后进行识别。字符分割一般采用垂直投影法。由于字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部最小值的附近，并且这个位置应满足牌照的字符书写格式、字符、尺寸限制和一些其他条件。利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图像中的字符分割有较好的效果。

3. 牌照字符识别

字符识别方法目前主要有基于模板匹配算法和基于人工神经网络算法。基于模板匹配算法首先将分割后的字符二值化并将其尺寸大小缩放为字符数据库中模板的大小，然后与所有的模板进行匹配，选择最佳匹配作为结果。基于人工神经网络的算法有两种：一种是先对字符进行特征提取，然后用所获得特征来训练神经网络分配器；另一种方法是直接把图像输入网络，由网络自动实现特征提取直至识别出结果。

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实际应用中，车牌识别系统的识别率还与牌照质量和拍摄质量密切相关。牌照质量会受到各种因素的影响，如生锈、污损、油漆剥落、字体褪色、牌照被遮挡、牌照倾斜、高亮反光、多牌照、假牌照等等；实际拍摄过程也会受到环境亮度、拍摄方式、车辆速度等等因素的影响。这些影响因素不同程度上降低了车牌识别的识别率，也正是车牌识别系统的困难和挑战所在。为了提高识别率，除了不断地完善识别算法还应该想办法克服各种光照条件，使采集到的图像最利于识别[5]。

2.3 车位诱导和车辆检测系统概述

该系统采用多媒体技术， 通过联网的超声波感应器监控到停车位的使用状况，通过智能显示器显示方向和空位的数量及其他信息，以便驾驶者通过最短路径找到空车位。

车辆及车位信息采集、显示此环节采用动态模拟技术， 由车位超声波探测器、供电器、控制器、智能方向指示器、金属模拟图板等组成。探测器安装在车位上方，金属模拟图板安装在地下各层的停车入口处，图板上的LED用红绿二色表示由探测器传来的有车车位、空车车位的动态实时信息。探测器通过信号线、电源线联结至控制器。超声波传感器是停车引导系统的一个关键部件， 它通过总线实现供电及联网。其检测距离一般为0.6m～4.0m， 可根据实际需求进行单个或调整。传感器之间的超声波同步脉冲需避免相互干扰。现场总线系统由多个子系统组成，每个子系统可以为125个传感器提供电源，可以配置多个方向指示器。智能方向指示器通过总线实现联网及供电，根据用户需要自行配置用以监控一定范围的传感器地址，通过连接隶属的显示器显示某车道、区域空闲车位方向及数量， 也可通过上层的安装总线连接主显示器来统计和显示空位总数。LED显示屏安装在地下各层的停车人口处金属模拟图板的上方， 语音提示和中文滚动显示时间、停车方式及注意事项。每个灯光引导指示牌由两组灯光组成，一组显示“有车位”，一组显示“请直行”。它受车位超声波探测器控制， 当一组车位停满时，它接收到控制器发出的信号，便熄灭“有车位” 指示灯。司机就可以根据灯光导引，沿着车位显示指示器“有车位”指示灯寻找车位[6]。

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超声波传感器车辆检测，在一定的时间间隔内， 传感器发射超声波脉冲并测量脉冲返回的时间。在测量过程中， 如果脉冲返回时间短于作为校准基础的地面返回时间， 传感器将判定车辆在场。多个传感器可以通过网络发出的校准命令同步进行校准。传感器可通过内置LED来显示停车位占用、空闲状态。在多数情况下， 通过停车场车道安置的附属的LED指示灯能够方便地看到现场状态。

停车场管理系统运行过程是以顾客停车取车的过程为基础的,停车场的工作流程也始终以用户车辆进出停车场的流程为中心。停车场用户一般分为临时用户和固定（小区内）用户两大类。当车辆驶入/ 出停车场天线通信区时,天线以微波通讯的方式与车载射频卡进行双向数据交换, 从射频卡上读取车辆的相关信息, 自动识别射频卡并判断车卡是否有效和合法性,车道控制电脑显示与该射频卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中,车道控制电脑根据独到的数据进行判断来做出放行或禁止的决策[7]。

2.3.1 车位诱导和车位显示

现在的汽车大多数都装载了GPS导航，这为诱导系统提供了一个提示方法。诱导系统通过车辆自带的GPS导航提示驾驶路线，到达申请的车位。 诱导系统可以分为车内诱导系统和车外诱导系统。 在车内诱导系统中，实时交通信息在车辆和信息中心之间传输。这种诱导系统诱导对象是单个车辆，也称车辆个体诱导系统，这类系统的诱导机理比较明确，容易达到诱导的目的。目前发达国家采用的是这种系统，但是这种系统对车内设施和信息传输技术要求比较高，造价相对昂贵。

在车外诱导系统中，车位诱导信息在停车场内LED显示屏上显示，诱导对象是所有用户。这种系统价格相对比较便宜。

本设计基于单个车辆的诱导系统，诱导车辆到达指定的车位。但车外诱导系统可以有效地辅助单个车辆。

诱导系统主要由显示驱动、数据接收和数据处理。工作原理：通过安装在每个车位上方的超声波车位探测器，实时采集停车场的各个车位的车辆信息。连接探测器的节点控制器会按照轮询的方式，对所连接的各个探测

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器信息进行收集，并按照一定规则将数据压缩编码后反馈给中央控制器，由中央控制器完成数据处理，并将处理后的车位数据发送到停车场各个LED指示屏进行空车位信息的显示，从而实现引导车辆进入空余车位的功能。系统同时将数据传送给计算机，由计算机将数据存放到数据库服务器，用户可通过计算机终端查询停车场的实时车位信息及车场的年、月、日统计数据。本文采用的是车内诱导系统为主，车外诱导系统为辅的综合诱导系统，终端显示驱动有数据反馈机制，驾驶者可以取消车位申请，重新选择停车位，查看个人信息和更新当前车库停车状况。有效地停车用户停车时的效率[8]，如图2-4所示：

图2-4 智能停车场诱导方案图

2.3.2 超声波测距原理

超声波技术是一门以物理、电子、机械、机械、以及材料科学为基础的、各行各业都可使用的通用技术之一。超声波是通过超声波的产生、传播以及接收的物理过程完成的。超声波在介质中可以产生三种形式的振荡波：横波，质点震动方向垂直于传播方向的波；纵波，质点振动方向与传播方向一致的波；表面波，质点振动介于纵波和横波之间，沿表面传播的波。横波只能在固体中传播，纵波能在固体液体中和气体中传播，表面波随深

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度的增加其衰减很快。为了测量各种状态下的物理量多采用纵波形式的超声波。

超声波的物理性质：超声波的反射和折射，当超声波传播到两种特性阻抗不同介质的平面分界面上时，一部分超声波被反射，另一部分透射过界面，在相邻介质内部继续传播，这样的两种情况称之为超声波的反射和折射；超声波的衰减，超声波在一种介质中传播，其声压和声强按指数函数规律衰减；超声波的干涉，如果在一种介质中传播几个声波，于是产生波的干涉现象，由于超声波的干涉，在辐射器的周围形成一个包括最大最小的扬声场。

超声波测距方法主要有三种：相位检测法：精度高，但检测范围有限；声波幅值检测法：易受反射波的影响；渡越时间法：工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都容易实现，其原理为：检测从发射传感器发射的超声波经气体介质传播到接收传感器的时间t，这个时间就是渡越时间，然后求出距离l。设l为测量距离，t为往返时间差，超声波的传播速度为c，则有l=ct/2。综合以上分析，本设计将采用渡越时间法[9]。

2.3.3 车辆检测

本系统可以与停车场出入口管理系统配合使用，当停车场内没有停车位时，即可与出入口管理系统联动，使停车场入口票箱控制器停止发放临时停车卡，避免车辆过多进入停车场而引起的场内交通拥挤或堵塞。

对于普通平面车位，使用超声波探头是成熟可靠的技术。而对于升降横移立体车位来说，普通的超声波探头没有安装位置，又不便拖一根随动电缆，所以我们采用了我公司的最新产品，无线超声波车位探测器，安装于载车板上。

而地上的平面车位，露天环境由于风雨影响不能用超声波探头，所以要用我们的最新产品地磁车位探测器，它埋在车位下，检测大地磁场变化，通过比较来判断车位上的有车无车状况。

对于1＃和2＃自动仓储式车库，要通过计算机接口和数据库接口，把自动库的空车位数据实时的传送到引导系统。

车位探测系统实时探测车位上是否有车辆停放，通过数据采集器和节

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点控制器将数据实时发送到主控器和管理电脑，由主控器及时更新各个交叉路口引导屏的空车位数，指引客户停车。同时根据车位使用情况控制车位指示灯亮不同的颜色，红色为占用，绿色为空位，客户在50米外即可看到，根据车位指示灯的颜色客户可很快找到车位。本系统由车位探测器、车位指示灯、数据采集器等组成，利用超声波反射回波检测反射物距检测器的距离，从而判断车位上是否有车辆停放，本系统具有车位探测、车位指示、车位预置等功能[10]。本系统主要由以下几部分组成：

1. 超声波车位探测系统 2. 无线超声波车位探测系统 3. 地磁车位探测系统（可选） 4. 自动仓储式车库数据集成 5. 信息显示系统 6. 控制系统

7. 引导系统管理软件

2.4 小区停车计费系统概述

2.4.1 计费系统概述

该系统基于小区停车计费系统中的数据信息，能够实现无人自动计费，只需要驾驶者在小区进出口停车计费系统中拥有一定量的资金，在驾驶者使用服务后，根据驾驶者的使用时间长短和使用的地点来计算。可以达到规范小区停车状况，改善小区安全交通。系统目的：提升用户现代化管理水平和服务质量；创造安全、可靠、高效、便捷、管理环境；最大限度降低中间流动管理运营成本；适应市场经济需求，提高工作效率，推广电子化进程。

2.4.2 计费系统的工作原理及特点

计费系统是小区停车计费系统一个重要的环节，没有车辆在停车位上，计费系统处于待机状况。一旦检测到有车辆占用该车位，计费系统立刻检测出车辆信息，发送给小区停车计费系统，小区停车计费系统确认车辆信

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息后，回传一个信息。所停的车辆是申请该车位的车辆，则计费开始。所停的车不是申请的车辆，则计费系统的检测结构开始发出报警提示，提示驾驶者违规停车。如果该车位未被申请，检测结构提示驾驶者是否申请该车位，驾驶者申请了该车位则开始计费，驾驶者没有申请该车位，则视违规停车。

计费系统中包括制定不同的计费策略，计费策略制定的几个因素：时间长短、车位位置、停车时间点和不同驾驶者优惠政策。计费策略是计费系统中心部件，没有计费策略就无法有效地计算出停车消费的费用。计费车辆主要根据停车时间段来制定的，停车位、停车时间点和驾驶者的优惠政策综合制定出计费策略[11]。

计费系统 车辆信息 时间长短 车辆位置 检测结构 计费策略 到底是否

图2-5 计费策略

如图2-5 所示，检测结构包含了自动记录时间功能，在车辆离开车位后，自动的把起始时间和离开时间发给计费系统。

计费系统根据某车位使用时间的长短来计费，并自动从驾驶者在城市路边停车计费系统的账户里扣除。无需任何人、也无需驾驶者的任何工具全自动的计费系统。车位的使用与未使用是根据现场车位传感器的测量，传送给小区停车计费系统，并更新城市车位信息库。

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检测结构 车辆占用车位 否

是

计费开始 车辆信息核对 小区停车计费系统 计费系统 否

检测离开 是

计费结束

时间

图2-6 计费流程

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计费系统能够提供有效地信息给小区停车计费系统，更新车位数据库。计费系统根据某车位使用时间的长短来计费，并自动从驾驶者在小区停车计费系统的账户里扣除。无需任何人、也无需驾驶者的任何工具全自动的计费系统。车位的使用与未使用是根据现场车位传感器的测量，传送给小区停车计费系统，并更新小区车位信息库。

2.5 进出口识别系统概述

入出口 图2-7 车辆入场流程图

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车辆检测到有车来 允许读卡 固定用户 读卡机读卡 是否合法 数据库备份 自动 取卡 控制器记录信息 卡操作、授权登记 车辆通过， 防砸检关道闸 开启道闸 车辆进场 停车场管理系统运行过程是以顾客停车取车的过程为基础的,停车场的工作流程也始终以用户车辆进出停车场的流程为中心。停车场用户一般分为临时用户和固定（小区内）用户两大类。当车辆驶入/ 出停车场天线通信区时,天线以微波通讯的方式与车载射频卡进行双向数据交换, 从射频卡上读取车辆的相关信息, 自动识别射频卡并判断车卡是否有效和合法性,车道控制电脑显示与该射频卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中,车道控制电脑根据独到的数据进行判断来做出放行或禁止的决策[12]。

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第3章 车位诱导车辆检测系统硬件设计

3.1 停车场系统

整个停车管理系统示意图如图3-1所示，信息显示牌为LED显示屏，显示当前时间及车位信息。当有车进入时，司机进行刷卡，刷卡信号由控制器读入，控制闸杆机抬起，语音提示“欢迎光临 ”，当地感线圈检测到车辆进入时，更新车位信息，抓拍车辆图片，闸杆机下落；同样，当车辆驶出，司机刷卡，控制闸杆机抬起，语音提示“谢谢光临 ，当地感线圈检测到车辆离开，抓拍车辆信息，闸杆机下落并更新车位信息。而车辆的图像信息、IC卡数据信息的处理都将由值班室的上位机完成。 入口控制 停车诱导 安全系统 计费管理 车牌识别 出口控制 停车场数据中心 车发 超 L 辆 卡 声 E 监控系 统 报警系 统 计 时 收 费 数 据 存 储 车 牌 检 测 识 别 信 息 提 示 车 收 出 辆 卡 口 检 收 控 测 费 制 系 系 统 统 入 检读 波 D 口 测 卡 车 显 控 系 系位 示 制 统 统 检 测 图3-1 智能停车场整体框图

智能停车场管理系统是现代化停车场车辆收费及设备自动化管理的统

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称。本系统是集射频识别、车辆检测、超声波车位检测、显示技术、智能计时收费管理技术以及车牌识别技术等现代智能化管理技术的统一综合。通过这些技术数据处理，从而实现停车场收费、管理等目的。根据设计原理智能停车场管理系统可分为三大部分，信息的采集与传输、信息的处理与人机交互、信息的存储与查询。

控制器设计框图如图3-1-2所示，系统选用SPCE061A型单片机作为主控芯片，单片机通过读卡信号和锁相环电路的电平变化检测车辆的到来。DS1302时钟电路为系统提供精确的时间信息，通过驱动LED显示牌实时显示车位及时间信息，系统具备与上位机的串行通信通信接口[13]。

3.2 系统总体原理

3.2.1 车辆检测

通过各种方案比较，本设计的车辆检测器采用地感线圈检测方案。地感线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。地感线圈Ll埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈，由多匝导线绕制而成，埋设在道路中。地感线圈构成的耦合电路如图3-2-1所示T为隔离变压器，匝数比为1:1，三极管Ul和U2组成共射极振荡器，电阻R3是两只三极管的公共射极电阻，并构成正反馈。地感线圈作为检测器谐振电路中的一个电感元件，与车辆检测器的振荡回路一起形成LC谐振。当有车辆通过时，将会使线圈中单位电流产生的磁通量增加，从而导致线圈电感值发生微小变化，进而改变LC谐振的频率，这个频率的变化就作为有汽车经过地感线圈的输入信号。为了检测这个变化，常用的办法是通过单片机计算单位时间内的振荡脉冲个数来确定车是否到来。在本设计中，需要检测两个地感线圈的频率变化，如果利用单片机同时对两路信号频率的变化量进行测量，则系统相对较大，程序比较复杂，使得单片机负担较重。这里介绍一种新的检测方法：利用锁相环音频译码器LM567检测频率的变化。

LM567的第5和6脚外接的电阻、电容决定了IC内部压控振荡器的中心频率，fo=1/1.1RC。第1和2脚通常是分别对地接电容，形成输出滤波网络和环路低通滤波网络[14]。

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音频译码器LM567工作时，若输入的信号频率落在给定的通频带时，锁相环即将这个信号锁定，同时LM567的内部晶体管受控导通，8脚输出低电平，否则输出高电平。当输入信号频率处于通频带内，LM567锁定，输出低电平。通常在无车情况下，耦合电路的振荡频率会在一定的范围内保持不变，当车经过地感线圈时，使得耦合电路震荡频率发生变化，并且，随着车型的不同以及车本身的铁质不均匀，使这个频率的变化也在一定的范围内浮动。因此，通过实验，选择合适的LM567捕获带宽值，使得当无车时，输入信号频率虽有微小变化，但使这个浮动的频率都处于通频带内，LM567锁定，8脚输出低电平；有车到来时，频率发生剧烈的变化已不在通频带内，8脚就会输出高电平。这时，对车辆是否到来的检测转化为对电平高低的检测，通过触发单片机的外部中断即可感知车辆的到来，而无需通过复杂的程序来区分此时的频率变化是否由车辆的到来所引起，大大降低了编程的难度。

3.2.2 车位诱导和车位显示

超声波传感器车辆检测，在一定的时间间隔内， 传感器发射超声波脉冲并测量脉冲返回的时间。在测量过程中， 如果脉冲返回时间短于作为校准基础的地面返回时间， 传感器将判定车辆在场。多个传感器可以通过网络发出的校准命令同步进行校准。传感器可通过内置LED 来显示停车位占用、空闲状态。在多数情况下， 通过停车场车道安置的附属的LED 指示灯能够方便地看到现场状态[15]。

3.2.3 其他控制部分

控制闸杆机的起落即是控制闸杆机的直流电机的正反转，通过单片机控制口输出高低电平配合继电器工作，直流电机电机两端加正反电压可以实现正反转。对于时间的记录，这里选用DS1302日历芯片，DS1302可以对年、月、日、周、时、分、秒进行记录．可接入后备电源，在主电源关闭的情况下也能始终保持连续工作，单片机SPCE061A可以随时读取当前的时间。与上位机的通信利用SPCE061A的通用异步串行通信模块(UART)，它提供了一个全双工标准接口，借助于IOB口的特殊功能和

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UARTIRQ中断实现与上位机配置的RS-232串行通信接口COM链接，实现了数据的及时传输。另外，语音提示部分利用SPCE061A的语音处理优势。利用SPCE061A的语音压缩算法库和内置的DAC等，即可实现清晰的语音播报功能，无需外加语音芯片。

3.3 车辆检测系统硬件设计

在本系统结构中，选用Atmel的8位单片机AT89C51作为环形线圈检测器的硬件控制核心，其片含有2K字节的Flaash程序存储器，128字节的片内RAM，2路定时器/计数器。丰富的片内结构，可以同时满足车辆检测和数据传输的需要，保证了系统的可靠性，其总体结构图如图3-2所示[16]：

图3-2 车辆检测系统硬件结构图

输出显示器 地感线圈 晶振电路 复位电路 单片机AT89C51 信号整形电路 计数电路 耦合振荡电路 3.3.1 锁相环路工作原理

锁相环主要由相位比较器、压控振荡器、低通滤波器3部分组成，它的基本构成如下图3-3所示：

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输入信号Ui 误差电压Uo 控制电压Ud 输出信号Uo

相位比较器 低通滤波器 压控振荡器 f1 f3 比较信号 f2

图3-3 锁相环原理图

当输入信号与压控振荡器的输入信号频率不同时，相位比较器比较着两个信号的振荡相位，输出它们的相位差，经低通滤波器加到压控振荡器上，使压控振荡器的频率跟着变化，其输入信号的频率接近，最后等于输入信号的频标值，当两者的输出便不再变化。

压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的期中一个输入端，施加于相位比较器灵一个输入端的外部输入信号Ui与来自压控器的输出信号Uo相比较，比较结果产生的误差输出电压Ud正比于Uo两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均电压Ud。这个平均值电压Ud朝着减少VC0输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VC0输出平和输入信号频率获得一致。这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定称作相位锁定[17]。

3.3.2 信号输入电路的设计

本系统的信号输入电流时产生正弦波的振荡器电流，容三式振荡器是因为电容的三个端子和器件的三个电极相连接而得名。

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R1 R4 VT1 C4 C2 C1 R3 R2 C3 C4

图3-4 振荡电路图模块

3.3.3 复位电路的设计

AT89C51

Vcc R1 C

R2 REST Vcc 图3-5 复位电路图模块

复位电路图如图3-5所示:双线圈的检测系统所才用的结束检测的方式给予相同，即在启动时，并确认车辆到达之后，通过判断线圈频率与基频的差值是否小于一定阈值来判断车辆是否离开线圈。

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第4章 系统软件设计

4.1 程序流程图

检测中心频率 荡脉冲电路单片机产生激起震 初始化 是 是否修正 f 否 F偏移量是否大于阈值 延时处理 修正f 调用检测程序 判断是否有车 是 否 否 是

图4-1 程序流程图

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有车 调用通讯程序 返回 4.2 设计要点

1. 振荡电路是由电感和电容组成的，在每次检测完毕后，由于振荡频率的变化，在电容上可能有多余的电荷存在，经过若干次检测后，积累的电荷将击穿电容，使设备不能正常工作。所以在设计电路时应该考虑振荡电路的保护电路。

2. 上述设计思想只是就一个检测器连接一个地感线的情形。而在实际应用中，一般检测要连接2~4个地感线圈，可以同时检测多个车道。这些线圈分别埋在相邻车道下。因此，振荡电路起振后，线圈之间可能会引入干扰，另外，电感或电容元件老化也会引起工作误差。

3. 根据试验结果，各种干扰和有车通过时都会引起中心频率的偏移。为了保证系统不会因为干扰而发生误操作，据干扰和锁引起中心频率偏移的程度不同，预先设定一个阈值，作为判断有车无车的界限，当中心频率f偏移大于该阈值时，为有车通过，反之认为无车通过[18]。

4.3 编制软件程序

车位诱导程序： 系统初始化：

一般情况，直接调用此函数将单片机系统时钟设置在72MHz SystemInit();

程序中经常要用到延时函数，在这里为了提高CPU工作效率，不再使用死等待的演示方式，而是采用定时器作延时。

void Delay_Configuration(u8 SYSCLK) {

RCC_APB1PeriphClockCmd(Delay_RCC_APB1Periph_TIMx,

SYSCLK,

ENABLE);

TIM_PrescalerConfig(Delay_TIMx,

TIM_PSCReloadMode_Update);

}

超声波检测模块初始化

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//超声波软件系统初始化 void Sonic_Init(void) {

Sonic_RCC_Configuration(); Sonic_GPIO_Configuration(); Sonic_NVIC_Configuration(); Sonic_TIM_Configuration();

}：

//打开超声波需要使用的系统资源的时钟 void Sonic_RCC_Configuration(void) {

RCC_APB2PeriphClockCmd(SONIC_RCC_APB2Periph_GPIOx_OU

T|SONIC_RCC_APB2Periph_GPIOx_IN,ENABLE);//打开时钟

BLE);

}

//这里设置超声波检测所需要的引脚的相应功能 void Sonic_GPIO_Configuration(void) {

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(SONIC_RCC_APB1Periph_TIMx,ENA

/*············波形输出 驱动超声波···········*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SONIC_GPIO_Pinx_IN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

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GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=SONIC_GPIO_Pinx_OUT; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//!!!!!!!!!! GPIO_Init(SONIC_GPIOx_OUT,&GPIO_InitStructure);

}

GPIO_Init(SONIC_GPIOx_IN, &GPIO_InitStructure);

//打开中断，设置中断优先级 void Sonic_NVIC_Configuration(void) { 优先级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=SONIC_TIMx_IRQn;//使能NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

//设置

外部中断线1(IRQ通道)

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0; //

先占优先级

先级

}

//定时器的初始化配置

void Sonic_TIM_Configuration(void) {

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;

/*通用定时器配置*/

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period =65535;

//TIMx->ARR 设

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0; //从优

置自动装载值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =72;

//TIMx->PSC 设

置预分频器值

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TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1;//设

置时钟频率

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode

=

TIM_CounterMode_Up; /选择计数器模式

TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //默认参数 TIM_TimeBaseInit(SONIC_TIMx, & TIM_TimeBaseStructure);

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//模式1设置输出比较3模式

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //设置为输出

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =21; //设置捕获比较寄存

器4值即占空长度

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//置输出极性-高电平

TIM_OC4Init(SONIC_TIMx, &TIM_OCInitStructure); //初始化TIMx通道4.

TIM_OC4PreloadConfig(SONIC_TIMx,

TIM_OCPreload_Enable);

设

//TIMx->CCMR2 OC4PE 输出比较4的预加载使能位

TIM_PWMIConfig(SONIC_TIMx, &TIM_ICInitStructure); /* Select the TIM3 Input Trigger: TI2FP2 */

TIM_SelectInputTrigger(SONIC_TIMx, TIM_TS_TI2FP2); /* Select the slave Mode: Reset Mode */

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TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;

TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;

TIM_SelectSlaveMode(SONIC_TIMx, TIM_SlaveMode_Reset); /* Enable the Master/Slave Mode */

TIM_SelectMasterSlaveMode(SONIC_TIMx,

TIM_MasterSlaveMode_Enable);

}

//定时器中断里边的内容 void TIMx_IRQHandler(void) { }

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/* TIM enable counter */

TIM_Cmd(SONIC_TIMx, ENABLE); /* Enable the CC2 Interrupt Request */

TIM_ITConfig(SONIC_TIMx, TIM_IT_CC2, ENABLE);

if(TIM_GetITStatus(SONIC_TIMx,TIM_IT_CC2)!=RESET) {

TIM_ClearITPendingBit(SONIC_TIMx,TIM_IT_CC2); value1=TIM_GetCapture2(SONIC_TIMx); if(value1!=0) {

value2=TIM_GetCapture1(SONIC_TIMx); } else {

value1=0; }

time=value2;

value2=0;

}

//12864液晶显示模块初始化

//初始化液晶，引脚初始化，发送初始化命令 void initlcd12864() { }

//液晶引脚资源初始化 void GPIO_Config(void) {

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx|RCC_APB2PGPIO_Config(); write_com(0x30); delayms(1);

write_com(0x0c);//整体显示开 游标关 游标位置关 delayms(1); write_com(0x01); delayms(5);

eriph_GPIOy,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin

=

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStructure);

GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOy, &GPIO_InitStructure);

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}

//打印显示汉字程序，包括设定显示坐标，显示内容

void hanzi(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *z) //显示汉字 字符

{ unsigned char pos; if(x==0)

x=0x80;

if(x==1)

x=0x90;

if(x==2)

x=0x88;

if(x==3)

x=0x98;

pos=x+y; write_com(pos); while(*z!='\\0') { write_date(*z);

z++;

}

}

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//主函数内容 int main(void) {

while(1) {

a=Sonic1(); b=Sonic2(); c=Sonic3(); d=Sonic4(); if(a<=100)

else

hanzi(0,0,\号车位有车\

u8 a,b,c,d; SystemInit();

GPIO_Configuration();//串口引脚初始化

USART_Configuration(9600);//串口初始化，方便系统调试 Delay_Configuration(72);//系统延时函数初始化 Sonic_Init();//超声波初始化

initlcd12864();//液晶显示模块初始化

printf(\//初始化结束 串口打印OK信息

hanzi(0,0,\号车位无车\

if(b<=100) hanzi(0,0,\号车位有车\

else

hanzi(0,0,\号车位无车\

if(c<=100) hanzi(0,0,\号车位有车\

else

hanzi(0,0,\号车位无车\

}

if(d<=100) hanzi(0,0,\号车位有车\

else

hanzi(0,0,\号车位无车\

delayms(100);

}

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结 论

本设计利用AT89C51单片机芯片实现了停车场进出车辆的自动检测，闸杆机的自动起落及车位信息的实时显示，配合IC卡信息处理及图像处理系统即可实现智能停车场的自动化管理。地感线圈的应用使得对车辆的检测准确无误，保证了系统的可靠性。

该系统具有诸多优越的性能：系统操作简单；对感应式卡片可进行多种操作权限和操作功能设定，多种卡以适应不同用户的需求；具有控制内部状态、道闸状态、车辆检测器状态检测及复位功能；系统可实现手动控制和自动控制方式，提供道闸开、关控制命令，道闸具有先进的防砸车功能；系统实现真正意义上的路由管理模式，所有外部设备物理级联到中央路由设备，如果一个模块出现故障，其他部分不受影响具有良好的扩展性和可靠性；引导系统涵盖平面车位、升降横移车位、自动仓储式车库，所有空车位数统一引导，数据和系统集在一起。

对于小区停车场系统的研究还在继续，虽然经过大量的实验证明该设计方案是可行的，但需要更加进一步的提高，本设计还需要更加一步地提高，在此基础上，还可以做以下改善：

1. 由于同一检测模块需对两路4个线圈进行检测，如何更好的避免线圈间耦合效应是需要重点考虑的问题，目前的方法是给四路振荡器设置不同的振荡频率，若能使系统对通道逐个扫描将可以更好的解决这个问题，为不同外界环境下选择最合适的检测频率提供更大的灵活性。

2. 功能的进一步完善，在本系统的应用中讲述了车辆检测时感应的部分，但在后续工作中还可以完善功能，可以测车流方向、占有率、密度等。

3. 由于条件及时间方面的关系，现场应用中仍有可能存在一些未曾发现的问题或者干扰，这就是在已有系统功能基础上进一步改进和完善。 在今后的研究工作中通过我们的共同努力相信一定会把智能停车场系统做的更加完善更加美好，为我们的生活提供了更多的便利的。

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谢 辞

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参考文献

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[21]Nice Kamp chin,et al.(2002).Stereo vision based pose estimation of parking lots using 3D vehicle models.2002 IEEE Intelligent Vehicle Symposium,Vol.2,pp.17-21

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外文资料翻译

Every day a signi?cant percentage of drivers in single-occupancy vehicles search for a parking space. Additionally, less experienced drivers or out-of-towners further contribute to the increase of traffic congestion. Search for a vacant parking space is a typical example of a search process. Every parking search strategy is composed of a set of vague rules. It is usually difficult to describe these rules explicitly. The type of the planned activity, time of a day, day of the week, current congestion on particular routes, knowledge of city streets, and potentially available parking places have signi?cant in?uence on a chosen parking search strategy. On the other hand, the drivers usually discover diffierent parking alternatives one by one in a temporal sequence. Clearly, this temporal sequence has a very strong in?uence on the driver's ?nal decision about the parking place[19].

During the past two decades, traffic authorities in many cities (Helsinki, Cologne, Mainz, Stuttgart, Wiesbaden, Aalborg, Hague) have started to inform and guide drivers to parking facilities with real-time var-iable message signs [directional arrows, names of the parking facilities, status (full, not full, number of available parking spaces, etc.)]. Information about the number of available parking spaces could be displayed on the major roads, streets and intersections, or it could be distributed through the Internet.

It is logical to ask the question about the bene?ts of the parking guidance systems. Current practice shows that parking guidance systems usually do not change the occupancy rate or average parking duration. Drivers easily become familiar with the parking guidance systems, and majority of them use, thrust and appreciate the help of the systems[20].Guidance systems signi?cantly increase the probability of finding vacant parking space, mitigate frustration of the drivers–visitors unfamiliar with the city center, decrease the queues in front of parking garages, decrease the total amount of vehicle-miles traveled (particularly in the city centers), decrease the average trip time, energy

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consumption, and air pollution. Parking guidance system is a part of comprehensive parking policy and traffic management system, whose other elements are street parking control (including sanctions for the illegally parked vehicles), parking fare structure, and parking revenue management system. Parking guidance systems help drivers to ?nd vacant parking spaces when they are already on the network, and approaching their ?nal destination. Throughout this research the concepts of the parking reservation system and parking revenue management system are proposed. The proposed methodology could be applied for parking lots and parking garages in cities and at the big international airports.

The paper is organized as follows: Parking-pricing problems are presented in Section 2. Analogies between parking problems and some other industries are presented in Section 3. The parking revenue management system is introduced in Section 4, and the Intelligent parking space inventory control system is introduced in Section 5. The algorithm to create intelligent parking spaces inventory control system is presented in Section 6. Results obtained with the ‘‘intelligent’’ parking system are given in Section 7, and Sec-tion 8 presents the concluding remarks and further research orientations. 1. parking pricing

In majority of cities throughout the world drivers pay for using different parking facilities. In some instances, traffic congestion can be significantly reduced as a result of parking price. The parking revenue is usually used to cover parking facility costs (access gates, ticket printers, parking meters, parking signs, attendants), or to improve some other traffic and transportation activities. Different parking pricing strategies should be a part of the comprehensive solution approach to the complex traffic congestion problems. There is no doubt that parking pricing represents one of the important demand management strategies. For example, traffic authorities, local governments and private sector could introduce higher parking tariffs for solo drivers or for long-term parkers in congested city areas. They could provide special parking

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discounts to vanpoolers. Obviously parking pricing should be carefully studied in the context of the considered city area (down-town, residential, commercial, retail use areas).

In some cities (Madison, Wisconsin) there are already time dependent parking fees that force commuters to switch to diffierent alternatives of public transportation. Trying to promote public transit San Francisco traffic authorities increased parking tariffs at public and commercial garages. The Chicago authorities raised parking rates few times. Authorities in Seattle signi?cantly reduced parking tariffs for carpool at two Seattle parking facilities in downtown. Active role in parking pricing strategies could also have employers paying for employees' parking. Employers who remove parking subsidies for the employees could significantly decrease the total number of solo drivers. The main role of any parking pricing strategy should be reducing the total number At the same time, when trying to implement any parking strategy, it is very important to provide enough parking space for shoppers, to provide preferential parking for residents in considered city area, to provide preferential parking for different parking locations, to consider low income families, and to protect streets in the neighborhood from illegal parking.

The basic economic concepts of supply and demand should be more utilized when solving complex traffic congestion and parking problems (Vickrey, 1969, 1994; Verhoef et al., 1995). So-called value pricing is also known as congestion pricing, or variable tolling. The basic idea behind the concept of congestion pricing is to force drivers to travel and use transportation facilities more during off-peak hours and less during peak hours. The idea of congestion pricing is primarily connected with the road (drivers pay for using private, faster roads, drivers with lower vehicle occupancy pay for using High Occupancy Vehicle lanes, drivers pay more to enter city's downtown on weekdays) or airport operators (more expensive landing fees during peak hours). In the context of parking problems, this means: that different parking

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tariffs should exist for different users; that the parking fees should increase and/or decrease few times during a day.

2. Parking problems and revenue management systems: Analogies with some other industries

Airline industry, hotels, car rental, rail, cruise, healthcare, broadcast industry, energy industry, golf,equipment rental, restaurant, and other industries are utilizing revenue management concepts when selling their products (Cross, 1997). The roots of the revenue management are in the airline industry. The basic characteristics of the industries to which different revenue management concepts were successfully applied are: variable demand over time; variable asset utilization; perishable assets; limited resources; market segmentation; adding new capacity is expensive, difficult or impossible; direct cost per client is negligible part of the total cost of making service available; selling products in advance. The main characteristics of the parking space inventory control problems are the following: Parking demand is variable over time.

Like hotel rooms, or restaurant chairs, parking spaces also have daily opportunity to be ‘‘sold’’ (used by clients).

Any parking lot or garage has limited number of parking spaces that can be used by drivers

Market segmentation means that different customers are willing to pay different prices for the same asset (hotel room, airline seat, seat in a rented car). Businessman wanting to park a car near a meeting point 15 minutes before the meeting would be ready to pay much higher parking fee than a pensioner planning to walk with his wife through the downtown, who made parking reservation four day in advance.

Building new garages and parking lots could be very expensive and sometimes very difficult.

Parking places can be easily reserved in advance. 3. Introducing parking revenue management system

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A certain number of drivers would maybe cancel their reservations before beginning of the parking.These cancellations would also be made at random moments of time. Like in some other industries, a certain number of drivers would not appear in parking garage for which they have a con-?rmed reservation and purchased ticket. Would these drivers be penalized for their behavior? Depending on ration between parking demand and parking supply, the answer could be ‘‘Yes’’ or ‘‘No’’.

In case of a ‘‘nested reservation system’’, the high tariff request will not be rejected as long as any parking spaces are available in lower tariff classes. For example, if we have four tariff classes, then there is no booking limit for class 1, but there are booking limits (BLi, i = 2, 3, . . ., m) for each of the remaining three classes). All parking spaces are always available to class 1. There are always a certain number of parking spaces protected for class 1, certain number of parking spaces protected for classes 1 and 2, and certain number of parking spaces protected for classes 1, 2 and 3. If we make a request-by-request revision of booking limits, there is no longer a difference between distinct and nested reservation system.

In this research (like in the paper of Teodorovic′ et al., 2002) an attempt was made to make reservation decisions on the ‘‘request-by-request’’ basis. In the scenario that we consider, we assume that there are more than two types of tariffs. The basic characteristic of the parking space inventory control model that we propose is ‘‘real-time’’ decision making about each driver request. The developed model is called an ‘‘intelligent’’ parking space inventory control syste[21].

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智能停车场系统

每天都会有一个显著的比例single-occupancy车辆驾驶者在寻找一个停车位。此外,缺乏经验的司机或外地人进一步有助于增加的交通拥堵。寻找一个空的停车位是一个典型的搜索过程。每一个停车的搜索策略是由一组模糊规则。它通常是很难描述这些规章明确。有计划的活动的类型,时间的一天,每周的工作日,目前拥堵在不同航线上,城市街道上的知识,并可能可用的停车的地方有重大影响的搜索策略,在选定的停车。另一方面,司机通常发现不同种类的选择一个一分之一的停车时间序列。显然,这个时间序列具有非常强大的影响力在司机的停车场的最终决定[19]。

在过去的二十年里,在许多城市交通管理部门(赫尔辛基、科隆、美因茨,斯图加特,奥尔堡威斯巴登海牙)已经开始通知和指导司机停车设施的实时var-iable消息标志(箭头,停车设施的名称、状态(满,而不是完整的,数量的可用的停车位,等等。)。信息的数量上可用的停车空间可以显示在主要道路、街道和十字路口,或者它可以通过互联网分发。

这是逻辑来问个问题带来的好处的停车诱导系统。目前的实践表明,停车诱导系统通常不会改变的入住率和平均停车时间。司机容易熟悉停车诱导系统,和他们中的绝大多数使用,推力和欣赏的帮助系统。[20]制导系统的概率大大增加空的停车位,缓解沮丧的drivers-visitors不熟悉城市中心,减少队列的前面停车场、减少的总量vehicle-miles旅行(尤其是在城市中心),减少的平均出行时间、能源消耗和空气污染。停车诱导系统的一部分综合停车政策和交通管理系统的其他元素是街边停车控制(包括制裁为非法泊车的车辆),停车费用结构,和停车的收益管理系统。

停车诱导系统帮助司机发现空置车位当他们已经在网络上,和接近他们的目的地。在这个研究的概念和停车场停车预订系统提出了收益管理系统。提出的方法可以应用在停车场和停车库在城市和大型国际机场。

摘要组织如下：Parking-pricing问题给出了第二节。类比停车问题和其他一些产业呈现在第三节。停车的收益管理系统介绍在第四节,和智能停车空间的库存控制系统是第5部分中介绍。该算法创建智能停车空间提出了库存控制系统在第6节。所得结果与“智能”停车第7节中给出了系

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统,Sec-tion 8会致闭幕词及进一步的研究方向。

停车定价在多数城市在世界司机支付使用不同的停车设施。在某些情况下,交通拥堵可以显著减少由于停车的价格。停车收入通常是用于覆盖停车设施费用(访问盖茨,票打印机、停车米、停车标志,服务员),或提高一些其他交通运输活动。不同的停车定价策略应该是一个部分的综合解决方案方法复杂的交通拥堵问题。毫无疑问,停车定价代表了一个重要的需求管理策略。例如,交通部门、地方政府和私营部门可以引入更高的停车关税独奏司机或长期帕克在拥挤的城市地区。他们可以为我们提供特别折扣来vanpoolers停车。显然停车定价应该认真研究的上下文中考虑城市区域(中心区与全国、住宅、商业、零售业使用区域)[20]。

在一些城市(麦迪逊,威斯康辛州)已经有时间依赖的停车费,迫使乘客切换到不同的替代公共交通。试图促进公共交通旧金山交通当局提高停车关税在公共和商业的车库。芝加哥当局几次上调停车费率。当局在西雅图显著降低关税在两个停车拼车西雅图市中心停车设施。积极作用也可能停车定价策略雇主为员工支付“停车。雇主删除停车补贴的员工可以显著减少总数的独奏司机。主要角色的任何停车定价策略应该降低总人数在同一时间,当试图实现任何停车策略,这是非常重要的,提供足够的停车空间给顾客提供优惠停车居民在考虑城市区域,提供优惠停车场停车位置不同,考虑低收入家庭,和保护在附近街道从非法停车。

基本经济概念的供给和需求应该更多的利用方法求解复杂的交通拥堵和停车问题(维克瑞,1969;Verhoef等人,1995)。所谓的定价也称为拥挤定价或可变收费。背后的基本想法拥挤定价的概念是迫使司机旅行和使用在非用电高峰期交通设施更多和更少的高峰期。交通拥挤收费的想法主要是与道路(司机支付使用私有,更快的道路,司机与较低的车辆占用支付车辆使用拼车车道,司机支付更多进入城市的市中心工作日期间)或机场运营商(更加昂贵的降落费在高峰时段)。停车问题的上下文中,这意味着:(一),不同的停车关税应该存在不同的用户,停车费用应该增加和/或减少一天几次。

停车问题和收益管理系统:像其他航空业、酒店、租车、铁路、邮轮、医疗、广播工业,能源行业、高尔夫、设备租赁、餐厅、和其他行业正在使

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用收入管理概念在销售产品(交叉,1997)。收益管理的根源是航空业。产业的基本特征,不同收入管理概念被成功地应用是:变量随时间的需求；变量资产利用率；易腐烂的资产；有限的资源；的细分市场；添加新功能是昂贵的,很难或者根本不可能；每位客户的直接成本可以忽略不计的总成本的一部分进行服务可用的；提前销售产品。主要特点的停车空间库存控制问题如下:

产业

停车需求随时间是可变的。

像酒店房间,或餐厅的椅子,停车场也有每天的机会“售出”(由客户端使用)。

任何停车场或车库有有限数量的停车空间,可以使用的驱动程序 市场细分意味着不同的顾客愿意支付不同的价格相同的资产(宾馆、航空座椅,座椅在一个租来的车)。商人想公园附近的一辆车地点上15分钟会议之前,将准备支付更高的停车收费计划徒步比一位退休老人和他的妻子穿过市中心的,谁做的预订提前四天停车。

建设新的车库和停车场可能非常昂贵,有时还很困难。 可以很容易地停车场预留的。 引入停车的收益管理系统

一定数量的司机可能会取消预订开始前停车。这些取消了在随机时间的时刻。像其他一些产业,一定数量的司机不会出现在停车场,他们有一个con-firmed预定和购买机票。将这些驱动程序被处罚的行为吗？根据停车需对于“嵌套的预订系统”,高关税的请求将不被拒绝只要任何停车位都可以在低关税类。例如,如果我们有四个关税类,那么就没有预订限制1班,但是有预订限制(BLi,我= 2,3,。。。,m)对于每个剩余的三个类。所有的停车空间1类总是可用的。总会有一定数量的停车位保护1班,一定数量的停车位保护类1和2,一定数量的停车位保护类1、2和3。如果我们让一个request-by-request修订的预订限制,不再有一个区别不同的和嵌套的预订系统。

求和停车场之间的定量供应,答案可能是“是”或“否”。

在这项研究中(如本文的Teodorovic′等人,2002)试图预订决定

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“request-by-request”的基础。在该方案中,我们考虑,我们假设有两个以上类型的关税。基本特点的停车空间库存控制模型,我们提出“实时”的决策是关于每个司机请求。应用模型称为一个“聪明”的停车位的库存控制系统[21]。

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