基于单片机的停车自动寻位导航系统

第３４卷第８期吉林工程技术师范学院学报Ｖｏｌ３４Ｎｏ８　２０１８年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉｌｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｕｇ．２０１８收稿日期：２０１８０５１２作者简介：孙　琪（１９９５），女，吉林工程技术师范学院信息工程学院学生，主要从事智能检测与智能传感器系统研究。通讯作者基于单片机的停车自动寻位导航系统孙　琪，许艳惠（吉林工程技术师范学院信息工程学院，吉林长春１３００５２）［摘　要］提出了一种基于单片机控制技术的停车场智能寻位导航系统方案，利用高性能的５１单片机与红外光电传感器相结合，为实现停车智能化提出了系统的解决方案。本系统主要分为光电传感器模块、数码管显示模块、ＬＥＤ灯导航指示模块以及电源模块。首先由ＳＴＣ８９Ｃ５２与红外对管计算停车场内的剩余车位，然后在数码管上显示，最后司机通过数码管上显示空车位的数量以及线路，只要跟着指示就可以找到车位。停车寻位导航系统实现了对停车位占用情况进行实时监控，同时提高了停车场复杂环境下的导航效率，有利于停车场的智能化管理。［关键词］智能停车；５１单片机；导航［中图分类号］ＴＰ２９　　　［文献标识码］Ａ　　　［文章编号］１００９９０４２（２０１８）０８００８３０３１　引言随着我国的社会经济与人口规模的不断扩大，以及汽车行业的迅猛发展，愈来愈多的汽车涌现，这就使得停车场规模越来越大，里面的道路错综复杂，停车位供不应求、出行困难、交通拥堵等，因此建设智能化的停车场，是有利于城市可持续发展的最好方法。通过电子技术可以解决停车难、停车乱的问题，从而达到停车场智能化管理的目的。针对这个问题，设计出一款基于单片机５１单片机的停车寻位导航系统。本系统设计以单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２作为主控，添加辅助器件光电开关组成简易的车位实时监控检测系统。在设计程序时采用Ｃ语言为电路配置功能。本系统的最终目的是方便用户快速停车，从而优化城市交通，减少城市拥堵情况，另一方面合理使用城市街道的停车位资源，提高车位利用率。２　系统硬件框架本系统设计了以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为控制单元，外加一些基本的功能电路，实现系统的整体体系硬件电路设计。系统硬件设计包含中央处理单元ＣＰＵ、电源模块、光电传感器模块、数码管显示模块以及车位ＬＥＤ显示模块。系统硬件结构框图如图１所示。２．１　中央处理单元ＣＰＵＳＴＣ８９Ｃ５２是４０引脚双列直插芯片，具有许多独特的优点，即运算速度快、抗干扰能力强、可靠性高等，所以特别适用于实时测控系统，应用领域很广，已成为传统工业技术改造，各类产品更新换代、实现自动化、智能化的理想模型。其内部包含：图１　系统硬件结构框图８位ＣＰＵ；振荡器和时钟电路；９ｋ字节的程序存储器ＥＰＲＯＭ；２５６字节的数据存储器ＲＡＭ；可寻址外部存储器和数据存储器，各６４字节；２０多个特殊功能寄存器；３２线并行Ｉ／Ｏ口；一个全双工串行Ｉ／Ｏ口；３个１６位定时器／计时器；６个中断源，２个优先级，具有较强的位处理能力。　　　　　　吉林工程技术师范学院学报２０１８年８月ＳＴＣ８９Ｃ５２最高工作时钟频率为８０ＭＨｚ，芯片内集成了通用８位中央处理器和ＩＳＰＦｌａｓｈ存储单元，具有在系统可编程特性，即用户的程序代码不需要下载器下载到单片机内部，而且速度更快。单片机Ｐ０口是一个８位漏极开路的双向Ｉ／Ｏ口，Ｐ１口是内部具有上拉电阻的８位双向Ｉ／Ｏ口。此外单片机内部还有看门狗、外部中断等，这些内部电路使单片机能够轻松的完成任务。单片机最小系统由简单外部电路与单片机组合，晶振电路与复位电路可以保证单片机正常工作。晶振电路与复位电路应该尽可能的靠近与其功能相近的芯片引脚。单片机引脚ＥＡ端连接＋５Ｖ电源，即该端口是高电平。两个时钟引脚ＸＴＡＬ１、ＸＴＡＬ２外接晶振与片内的反向放大器构成一个振荡器，为单片机提供时钟信号。按键开关是系统电路的复位开关，当系统处于紊乱操作时，按下复位开关就会对电路初始化。２．２　光电传感器模块本系统设计使用的是红外光电对管作为扫描车位动态变化的传感器。该模块主要用于探测物体的运动变化并且传送信号到单片机上。红外光电对管是由一个发射端和一个接收端构成的简易装置，红外接收器在无红外光照射条件下成高阻态，此时无电流通过。为了防止红外发射管被过大的电流击穿，所以需要串联适当阻值的电阻进行限流，从而达到保护红外发射管的目的。但串联的电阻阻值不宜过大，不能影响红外光的发射。红外接收管串联一个阻值较大的电阻，起分压作用，用于向比较器ＬＭ３３９输入电压。ＬＭ３３９电压比较器芯片内部含有４个独立的运放电路，是一种常见的集成电路。当比较器的同相输入端电压比反相输入端电压高时，ＬＭ３３９输出高电平；当比较器的同相输入端电压比反相输入端电压低时，ＬＭ３３９输出低电平。另外参考电压的比较器连接可调电阻，通过调节可调电阻进而改变参考电压，从而改变红外光电对管的灵敏度，有利于模块化的调试。光电传感器模块电路图如图２所示。２．３　数码管显示模块本系统的数码管采用共阳极数码管，应用最为广泛的一种显示方式———数码管动态显示。动态驱动是将所有数码管的８个同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极ＣＯＭ增加位选通控制电路，位选通由各自独立的Ｉ／Ｏ线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的ＣＯＭ端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为１～２ｍｓ，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。图２　光电器模块电路图３　系统软件设计３．１　程序描述软件设计中主要用到的知识点有：数码管的动态扫描、车位数量的计算等。单片机不断扫描连接车位Ｉ／Ｏ口的情况，当检测到有低电平时，表示对应车位空闲，同时计算８个车位中空闲车位的数量并判断所在位置，再送数码管显示。如果所有车位都被占，此时显示０车位，无导航标志，并启动蜂鸣器间断报警。３．２　主程序设计主程序设计流程图如图３所示。图３　主程序流程图·４８·第３４卷　第８期孙　琪等：基于单片机的停车自动寻位导航系统４　结束语本系统用５１单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２、红外光电对管、ＬＭ３３９、二位数码管和若干个车位ＬＥＤ显示灯来设计停车场寻位导航系统。本系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２为系统控制核心模块加上晶振电路、复位电路以及负载电路构成停车场自动寻位导航设计。综合考虑，进行电路调试、硬件原理图及ＰＣＢ图的设计与制作、电路板制作、硬件调试等，实现了司机只需在停车场的入口显示处就了解了停车场内的车位剩余情况并且可以根据导航指示找到车位。该停车场自动寻位导航系统大大提高的大都市的车位利用率，方便了人们的生活，为人们创造了更好更快捷的居住环境。参考文献：［１］孙仁云，郑军．汽车自动化停车管理系统设计［Ｊ］．四川工业学院学报，２００３，２２（４）：６２６５．［２］董加敏．停车场管理系统的设计与优化［Ｊ］．河南师范大学学报：自然科学版，２００７，１（３５）：１９０１９３．［３］张胜美，范宜添．基于单片机的智能车库管理系统设计［Ｊ］．电子世界，２００９，３（２２）：３９７２．［４］刘雪莲．城市机动车停车产业化研究［Ｄ］．西安：长安大学，２０１２．［５］盛　艳．基于单片机的ＧＰＲＳ实验室安全报警监控系统研究［Ｄ］．西安：电子科技大学，２０１２．［６］林　萍，杨　顶，黄千桐，等．大型停车库智能存取车系统研究［Ｊ］．科技广场，２０１６（１０）：１６８１７３．［７］陈　瑞．公共智能停车管理系统设计与实现［Ｄ］．济南：山东大学，２０１５．［８］吴　云．基于移动终端的大型停车场反向寻车系统的设计与实现［Ｄ］．杭州：浙江工业大学，２０１６．ＡＳｉｎｇｌｅｃｈｉｐ－ｂａｓｅｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｉｌｏｔＰａｒｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍＳＵＮＱｉ，ＸＵＹａｎｈｕｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｔＪｉｌｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＪｉｌｉｎ１３００５２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｍａｒｔｐａｒｋｉｎｇｐｌａｃｅｐｉｌｏｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｉｎｗｈｉｃｈＳｉｎｇｌｅｃｈｉｐ５１ａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒｓｗｏｒｋｔｏｇｅｔｈｅｒａｓａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｓｍａｒｔｐａｒｋｉｎｇ．Ｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍｏｄｕｌｅ，ａｄｉｇｉｔａｌｄｉｓｐｌａｙｍｏｄｕｌｅ，ａｎＬＥＤｐｉｌｏｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅａｎｄａｎｅｌｅｃｔｒｉｃｓｏｕｒｃｅｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｉｒｅｃｔｓａｄｒｉｖｅｒｔｏａｎｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄｐａｒｋｉｎｇｐｌａｃｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｎｕｍｂｅｒａｎｄｒｏｕｔｅｓｏｆｅｍｐｔｙｐａｒｋｉｎｇｐｌａｃｅｓｄｉｓｐｌａｙｅｄｏｎｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｔｕｂｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＳＴＣ８９Ｃ５２ａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｐａｉｒｔｕｂｅｓ．Ｉｔｈｅｌｐｓｗｉｔｈｔｈｅｓｍａｒｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｐａｒｋｉｎｇｌｏｔｓｔｈｒｏｕｇｈａｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐａｒｋｉｎｇｐｌａｃｅｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｔｈａｔｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｍａｒｔＰａｒｋｉｎｇ；Ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ５１；Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ［责任编辑　任利民］·５８·