基于STM32单片机的智能停车场车位管理系统设计
Abstract
Through the investigation, it is found that the management of parking spaces in many existing public places is backward and the degree of intelligence is not high. In order to comply with the development trend of modern automation, this project uses STM32 as the main control chip, and designs an intelligent parking lot with IC identification based on RFID intelligent identification technology. The parking lot includes the following functions: IC card identification; Gate control; TFT color display; Parking space detection. The specific work process is as follows: firstly, the IC identification device is used to identify the owner's IC ID card, and the identified data is compared with the database to confirm that it is the target user, and then the owner is guided to park or pick up the vehicle in the free parking space according to the needs of the owner; When the owner starts parking, the charging starts. When the owner takes away the vehicle, the charging ends and the parking fee is deducted from the owner's account. The operation data in the process will be uploaded to the cloud database and displayed on the TFT color screen. In the process described above, the system detects whether the user stops or picks up the car through the infrared distance sensor, and simulates the opening and closing of the gate by controlling the steering gear. The whole process is automatically operated by the system without any manual operation. Due to the use of digital management, the working process of the system is rigorous, and a lot of manpower and material resources are saved. When the system is put into use, it can help car owners quickly find parking spaces, complete parking and pick-up operations, save labor costs, promote the modernization of parking management, improve the efficiency of parking, and indirectly alleviate the traffic pressure of the city.
Keywords: STM32;Intelligent parking lot;parking stall;Modernization
Abstract
目 录
第1章 绪 论
1.1 课题背景
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国内停车现状
1.2.2 国外发展现状
1.2.3 国内外现状对比
1.2.4发展前景预测
1.3 研究意义
1.4 本文主要研究内容和组织结构
第2章 智能停车场概述
2.1 智能停车场
2.2 射频识别技术(RFID)
2.3 射频识别系统的构成
2.4 本章小结
第3章 设计要求及方案选择
3.1 设计要求
3.2 方案选择
3.2.1 显示方案选择
3.2.2 门闸方案选择
3.2.3 身份验证方案选择
3.2.4 车位检测方案选择
3.3 本章小结
第4章 系统硬件设计
4.1 系统硬件设计框图
4.2 硬件模块
4.2.1 电源模块
4.2.2 单片机最小系统
4.2.3 复位电路
4.2.4 晶振电路
4.2.5 门闸
4.2.6 屏幕显示
4.2.7 车位检测
4.2.8 身份识别
4.3 硬件成本
4.4 本章小结
第5章 系统软件设计
5.1 主程序流程图
5.2 程序分析
5.2.1 舵机控制
5.2.2 彩屏显示
5.2.3 红外传感器
5.2.4 IC账户识别
5.2.5 车费计收
5.3 本章小结
第6章 实物演示
6.1 实物图
6.2 实物演示过程
6.3 本章小结
结论
参考文献
致 谢
1.1 课题背景
1.2 国内外发展现状
1.2.1 国内停车现状
中国的汽车保有量正在迅速增长。自2017年底起,截至到2018年底,只短短一年的时间,全国汽车保有量便增加了2285万辆,达到了2.4亿辆,增长幅度在10%左右。
1.2.2 国外发展现状
1.2.3 国内外现状对比
与发达国家相比,我国智能停车管理系统的现状仍然相对落后,技术水平有明显差距。总的来说,中国的大多数停车场智能系统的智能性和运行效率仍然很低,这不能完全满足社会的需要。虽然中国已经研究了很多功能,比如计费功能和车辆识别,并取得了一定的效果,但是目前就人性化而言,停车位信息向社会“透明化”和监督车辆安全还是欠缺考虑。未来,我国的智能停车管理系统的发展方向应该向着智能化、网络化、人性化方向发展。
1.2.4发展前景预测
1.3 研究意义
1.4 本文主要研究内容和组织结构
该论文运用文献研究法、信息研究方法、文本细读法、描述性研究法、综合分析法、经验总结法等方法进行研究。
第一部分主要介绍了智能停车场建设的研究背景、现状和意义,并说明了文章的内容及结构。
第二部分主要介绍了该智能停车场系统的方案选择,通过分析不同方案的优缺点,统筹兼顾,来敲定最终的实施方案。
第三部分主要剖析了该智能停车场的硬件部分和软件部分的内容与特点。
第2章 智能停车场概述
2.1 智能停车场
1、具有严格规范的收费管理系统。一旦车主开始停车,则系统会自动启动计费模式,并严格按照计费规则进行计费和收费,避免了传统停车场计费、收费过程中的人为失误或人情因素的影响。
2、具有较高的防伪性能。本系统停车收费采用专用的是IC卡或其他可作为身份凭证的设施,按照一人一码制度,根据配套身份验证码来验证身份信息。可以避免传统停车场接待车主的过程中对车主身份误确认的事情发生。
3、具有高度安全、稳定、健全的管理系统。智能化停车场带有严格、健全的数字化管理系统,工作过程井井有条,避免了传统停车场工作过程中由于停车位过多导致数据内容紊乱的现象发生。
2.2 射频识别技术(RFID)
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,现如今车辆所使用的RFID卡一般分为有源卡和无源卡两种类型。这两种RFID卡之间最显著的区别如下:
(2)相对来说RFID 定位技术对环境的要求并不是很高,并且很少会受到周围的环境影响,其定位精度相对较高,传输范围较大;
(3)RFID技术在不仅能够精确地定位物体,而且还能够读取定位目标中有关该对象的大量信息。
2.3 射频识别系统的构成
(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。
2.4 本章小结
本章主要介绍了智能停车场的主要功能和与传统停车场比起来的优势,射频识别技术的发展、原理和优势,以及射频识别系统的构成。
3.1 设计要求
3.2 方案选择
3.2.1 显示方案选择
3.2.2 门闸方案选择
方案敲定:为简化设施数量,且保证转动位置更精确,控制转速,采用不需要外置驱动器的舵机作为门闸的动力装置。
3.2.3 身份验证方案选择
方案二:采用IC卡识别车主身份信息。IC卡停车场软件操作界面高度集成,操作简单方便,能快速读卡。道闸杆可以根据车辆的通行情况自动升起和降落,并且具有防砸车功能。
方案敲定:由于方案一中摄像头的成本相对较高,而且汽车牌照在沙尘较多的天气情况下可能会蒙上灰尘从而导致识别受到影响,可能影响识别的准确性,而与之比较起来,方案二中的IC卡成本低,并且准确率近乎于100%,故选用方案二的IC卡方案。
3.2.4 车位检测方案选择
对于该智能停车系统的车位检测方案现有以下三种。
方案一:采用红外测距传感器检测车位中是否存在障碍物,若有,说明车位中存在车辆。红外传感器利用红外线的反射性能够检测一定距离内是否有物体,当有物体遮挡时,IO输出的电平就会由原来的高电平变为低电平,并且能够将数据反馈给单片机。
方案二:采用超声波测距传感器检测车位中是否存在障碍物,若有,说明车位中存在车辆。超声波测距传感器则需要两根线与单片机进行通讯,四个超声波传感器非常占用系统的资源,并且影响程序的运行速度。
方案三:采用地感线圈检测车位中是否存在障碍物,若有,说明车位中存在车辆。利用了磁场的变化,就是当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时,车辆自身铁质切割磁通线,引起线圈回路电感量的变化,检测器通过检测该电感量就可以检测出车辆的存在[7]。一般地感线圈都会要求长2米宽1.5米,埋线一般是5圈,如果车辆底盘较高可相应考虑加大线圈来增加灵敏度。
方案敲定:由于红外传感器的成本比起超声波传感器的成本更加的低廉、便宜,设计、操作方面比起地感线圈更加的方便、更加的简易,而且使用到的引脚比之另外两个更加少,也不会影响程序的运行速度,因此选用方案一利用红外测距传感器来进行停车场车位状态的检测。
3.3 本章小结
本章主要介绍了本项目的设计要求,列举了一些设计可行的方案,加以对比后选择更合适本项目的方案。
4.1 系统硬件设计框图
该系统的硬件主要包含五大部分:单片机最小系统、门闸、IC卡识别模块、TFT彩色显示屏、红外检测模块。系统的硬件设计框图如图4-1所示。
图4-1 系统硬件设计框图
通过USB给单片机系统供电,IC卡识别模块会识别车主的IC卡信息,并且在单片机的数据库内进行核对,判断出车主是出库还是入库,记录车主出入库时间,并且由单片机控制舵机开启和关闭,用来模拟停车场门闸的抬起和放下。红外传感器能够检测车位上的车辆信息,并且将车位当前的状态反馈给单片机,单片机会处理传感器采集的数据,将数据显示在1.8寸的TFT屏幕上。
4.2 硬件模块
4.2.1 电源模块
4.2.2 单片机最小系统
4.2.3 复位电路
4.2.4 晶振电路
4.2.5 门闸
4.2.6 屏幕显示
该屏幕采用的通讯方式SPI具有支持全双工通信、通信简单、数据传输速率块等优点。在屏幕上还能改变字体的颜色和大小,1.8寸的屏幕让系统可以显示大量信息,不用切换界面也能达到系统需求。
4.2.7 车位检测
车位的检测采用如图4-12所示这款红外避障模块实现,该模块在市场上广泛流通,容易购买,若后期设备损坏也容易找到可替换的模块。红外检测接线图如图4-11所示。
传感器可以识别2~30cm内障碍物的数据,检测角度为35°,测量的距离可以通过调节传感器上面的蓝色电位器旋钮来完成,顺时针调节电位器检测距离就会增加,逆时针调节电位器,检测距离就会减少[19]。
4.2.8 身份识别
该智能停车场采用如所示的IC识别模块(MFRC-522 RFID射频RC522模块)进行身份识别。
表4-1 工作特性
名称 |
标准 |
工作电流 空闲电流 休眠电流 峰值电流 工作频率 |
13—26mA/直流3.3V 10-13mA/直流3.3V <80uA <30mA 13.56MHz |
模块的通信方式与TFT彩色显示屏一样,都采用SPI通信方式。单片机根据IC识别模块上传的数据确定用户的身份信息。经过测试,该识别模块可以准确的识别卡内信息,基本上不会出错。
4.3 硬件成本
名称 |
单价/元 |
数量/个 |
金额/元 |
STM32F103C8T6最小系统板 万能板万用板电路板洞洞板9*15cm DS1302实时时钟模块 IC卡感应模块+4张卡片 TFT液晶显示模块 180度舵机 |
47.72 3.32 3.02 15.07 33 10.41 |
1 1 1 1 1 1 |
47.72 3.32 3.02 15.07 33 10.41 |
名称 |
单价/元 |
数量/个 |
金额/元 |
红外传感器模块 |
3.23 |
4 |
12.92 |
合计 |
125.46 |
4.4 本章小结
在系统上电工作后,程序会初始化所有硬件设备,并且读取单片机内的内部flash,将停车场内的车辆信息读取出来。等待上电稳定后,系统会进入等待刷卡模式。当有车主刷卡后,系统就会将车主信息存入数据库,如果是系统的目标用户,系统还会核对该车主是出库还是入库,如果车主在之前刷卡进入过车库,既车主现在是要离开车库,系统将打开闸门放行,车库内的车位剩余数量就会加一,并且在屏幕上显示调车所产生的费用,等待汽车出库后,闸门会自动关闭。如果车主没有停车记录,既表明车主是要入库,系统将打开闸门放行,车库内的车位剩余数量减一,等待汽车出库后,闸门会自动关闭。车库内每个车位还安装了红外检测装置,当有车辆停放在对应车位时,红外传感器就会检测到车位有车,就会立即上报系统,系统就会将对应车位的停车情况反映到FTF屏幕上供客户作为停车参考[22]。
5.2 程序分析
5.2.1 舵机控制
脉冲宽度(ms) |
转动角度(°) |
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 |
0 45 90 135 180 |
5.2.2 彩屏显示
同时,由于并不是屏幕上所有内容都需要刷新,其中一些图案不需要改变,因此,本设计选择记录一些需要刷新数据的字符在屏幕上的坐标,当数据改变时,则只在相应坐标上刷新该部分数据。
5.2.3 红外传感器
5.2.4 IC账户识别
PcdRequest( REQ_LDL , TagType ) //寻天线区内未进入休眠状态
PcdRequest( REQ_ALL , TagType ) //寻天线区内全部卡
第一条命令是读取完卡后还会再次读取。(除非在某次读取完成后系统进入休眠(Halt))。第二条命令是读取完卡后会等待卡离开开线作用范围,直到再次进入。
(2)如果寻卡成功后,程序将进入防冲突操作。PcdAnticoll()这个函数用于防冲突操作。防冲突操作就是将防冲突命令通过PcdComMF522函数与PICC卡进行交互。
(3)接下来是进行选卡操作。选卡操作执行的函数为PcdSelect()。
①密码验证。对要进行操作的扇区进行验证,即使用PcdAuthState()函数验证对应扇区与对应扇区的尾块中的KEYA是否是相同的。
这也是IC卡读取一般不会出错的原因。程序会先验证A密钥,如果密码错误,是无法获取IC卡内的内容的。密码正确之后,就可以获取卡的序列号以及扇区内的数据。
5.2.5 车费计收
从对使用该系统的用户的体验性出发,更加保证用户使用的方便性,提升整体性能,让用户满意,且大大降低了管理运营成本的限制,短时间之内就能完成工作任务,使整个系统达到电子化的目的,满足市场的经济需求。
在用户车主刷卡进入停车场后,系统自动开始记录停车时间,直至车主取车再次刷卡驶离停车场,记录取车时间,然后根据设置好的单价计算并收取车主停车费用,减少人为损失。计费、收费程序分别如图5-7和5-8所示。
5.3 本章小结
6.1 实物图
6.2 实物演示过程
(1)读卡系统进入等待读卡状态,显示屏幕初始化,剩余车位4量,各停车位停车状态显示为空。系统初始化状态图如图6-3所示。
(2)起始,1号车停车入库,停入1号车位,TFT彩屏显示1号车位满,剩余车位为3,如图6-4所示。
(4)在1号车停入1号车位的时候,2号车刷卡,道闸杆开启,车辆进入停车场。如6-6所示。
(5)2号车进入停车场,停入2号车位,剩余车位显示为2,1号车位和2号车位状态显示为满。如图6-7所示。
6.3 本章小结
本系统是以STM32单片机为核心的硬件设计系统,利用IC卡、舵机、红外传感器和TFT彩屏实现了读卡停车、出库、车位检测和计费等功能,实现系统的基本功能。
通过这次的毕业设计,我也熟悉了舵机、TFT屏幕等设备的使用,同时,也发现了这些设备操作的共通之处。这些设备归根结底还是应用单片机最基本的一些功能,通过例如PWM、定时器等功能来实现对其的控制。
- 刘文利.国内停车场管理系统的现状与发展趋势[J].中国新技术新产品,2011(01):20.
- Faheem,S.A. Mahmud,G.M. Khan,etc.. A Survey of Intelligent Car Parking System[J]. Journal of Applied Research and Technology,2013,11(5).
- 沈冬青.RFID射频识别技术标准解析及现状研究[J].中国安防,2011(04):37-40.
- 吴昌成,华佳峰,陆宇等.基于激光传感器的车检器测试方法研究[J].中国公共安全(学术版),2017(01):97-101.
- 林玉峰. 基于SCOOT数据的VMS交通状况信息发布[D].东南大学,2018.
- 武海龙. 智能化停车场综合管理系统的设计与实现[D].南京理工大学,2018.
- 吴昌成,华佳峰,陆宇,等.基于激光传感器的车检器测试方法研究[J].中国公共安全(学术版),2017(01):97-101.
- 陈长征,窦宝茹,师亮.基于STM32单片机的智能停车场车位管理系统的设计与实现[J].西安航空学院学报,2020,38(05):60-64.
- 张志奇,鲍润哲,张晓航.智能云车位管理系统设计[J].科学技术创新,2021(01):103-104.
- 陈红琴.基于物联网的智能车位管理系统设计[J].现代制造技术与装备,2020,56(09):60-63.
- 杨萌,吕凤仙,田安红.“互联网+”时代下的智能停车系统研究[J].中国新技术新产品,2020(15):15-16.
- 赵盼,马小琴,王为臻.基于物联网的车位引导系统设计[J].池州学院学报,2020,34(03):42-44.
- Yao Ru,Yang Jinhua,Liu Meizhen. Cloud Intelligent Parking Management System Based on Internet of Things Technology[J]. Journal of Physics: Conference Series,2021,1865(4).
- 刘潇元,毛晓鹏,卢嘉琪,等.基于MQTT协议的智慧物联网停车场系统的研究与设计[J].科技经济导刊,
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