基于单片机智能停车系统设计和实现电气自动化专业.docx

基于单机片智能停车系统 摘要： 随着私家车数量的迅速增加, 大中城市的停车问题越来越严重, 人们早已习惯了将问题交给手机来解决。因此, 迫切需要设计一个智能停车管理系统来支持移动终端, 使用户能够通过移动终端实现停车查询、预订和支付。与传统的停车管理系统相比, 智能停车管理系统具有诸多优势。传统停车管理系统的重点是如何控制每辆车的进出, 如何准确地对每辆车进行时间和充电, 但缺乏对用户人性化需求的考虑。为了弥补这些不足, 本文在对当前国内外停车管理和相关文献进行研究的基础上, 提出了一套智能停车管理系统的发展方案。该系统对进出的车牌进行识别, 并将车辆进出时间与车牌号捆绑在一起, 进行成本统计。在移动客户端上, 用户可以搜索其位置周围的停车场信息, 并进行选择和预订。停车引导功能也是系统人性化的一个重要体现。该系统不仅可以提高停车场的智能管理水平, 还能使车辆进入更加方便, 给车主带来良好的用户体验。本文首先介绍了停车管理系统的研究背景和意义, 阐述了与停车管理系统密切相关的视频识别和停车指导的技术原则。然后介绍了该系统的总体方案设计, 通过对停车管理要求的分析, 确定了停车管理系统的功能框架, 并设计了数据库。最后, 对系统的各个模块进行了详细的设计和实现。通过模板匹配和 BP 神经网络对车牌进行识别, 并采用 Dijkstra 算法为保留用户推荐停车位。该系统大大减少了人员对停车管理过程的干扰, 实现了停车场的自动化、智能化管理。 关键词：单机片；视频识别；智能停车管理系统 目 录 第一章 绪论 4 1.1 研究背景 4 1.1.1停车管理的主要问题 4 1.1.2停车管理智能化的需求 5 1.2 研究的意义 6 1.2.1理论意义 6 1.2.2 实践意义 6 1.3 国内外研究现状 7 1.3.1国内停车场管理现状 7 1.3.2国外停车场管理现状 8 1.4 研究内容 9 第二章 硬件分析选择 9 2.1 视频识别显示 10 2.1.1 视频识别的概念 10 2.1.2 视频识别系统的构成 10 2.2 车牌识别 10 2.2.1 车牌识别的分类 10 2.2.2 车牌识别技术在智能停车管理系统中的应用 11 2.3 停车诱导模块 12 2.3.1 停车场外的诱导 13 2.3.2 停车场内的诱导 13 2.3.3 车位信息的采集 14 2.3.4 车位信息的处理和发布 15 2.4 单机片 15 2.4.1 单片机的内部资源 17 2.4.2 单片机的最小系统 19 2.5 核心控制 22 2.5.1 PID控制算法介绍 22 2.5.2 模糊控制 23 第三章 系统的详细设计与实现 24 3.1车牌巧别模块的设计与实现 24 3.2 车辆出入口流程分析 26 3.2.1车辆入场工作流程 26 3.2.2车辆出场工作流程 27 3.3 停车诱导模块的设计与实现 28 3.3.1 停车场外诱导分析 29 3.3.2 停车场内诱导分析 29 3.4 数据库设计 30 3.4.1数据库的选择 30 3.4.2 数据库的设计 31 3.5 即时通讯模块 31 第四章 软件设计 32 4.1系统开发环境与系统软件总体结构 32 4.2 系统软件平台 33 4.3 系统的初始化设置 34 4.3.1 时钟模块 34 4.3.2 PWM模块 34 4.3.3 ECT模块 35 4.3.4 ATD模块 35 4.3.5 SCI模块 35 4.4 路径识别模块软件设计 35 4.5 路径记忆模块软件设计 37 第五章 结论 38 致 谢 39 参考文献 40 第一章 绪论 1.1 研究背景 随着中国经济的快速发展, 城镇化步伐加快, 汽车数量也在快速增长。大中城市不仅面临交通拥堵等问题, 还面临停车困难等严峻挑战。停车已成为大中城市发展中不可避免的问题。 1.1.1停车管理的主要问题 停车困难主要存在于以下几个方面: (1) 停车信息不够透明。中国风格中国缺乏专门的实时停车信息查询平台, 导致大量的时间和空间资源被不熟悉停车过程中的周边条件的司机浪费, 还有一系列的 "如果出现了交通问题, 如道路拥堵更加严重, 甚至有些人找不到停车位和非法停车, 给交通管理人员带来了巨大的压力[1]。(2) 智能停车场数量少, 智能化程度低。中国式随着社会各界对交通问题的日益关注, 智能交通作为解决交通问题的有效手段, 已被越来越多的人所认可和推动。智能停车场作为智能交通的重要组成部分, 越来越受到人们的重视。与发达国家相比, 我国停车智能化程度相对落后;在覆盖面方面, 覆盖面相对集中, 不平衡问题突出。(3) 城市停车问题缺乏统一、有效的管理。中式停车问题涉及多个部门和交通枢纽, 对停车信息缺乏统一、有效的了解, 如停车场的数量和位置、不同所有权的沟通障碍 "停车场、非法停车等。政策策划者和管理者无法根据停车信息做出合理、准确的判断, 从而影响了停车问题的完善。推理和解决。 (4) 需要加强移动停车设备的辅助功能。中国风格随着3G 和4G 网络的不断发展和完善以及智能手机的普及, 移动互联正在改变着我们生活的各个方面。然而, 手机等移动设备在停车过程中仍存在很多不足, 因此拥有方便的移动应用非常重要, 移动设备将在搜索附近停车场、检查停车方面发挥越来越重要的作用 "费用和剩余的停车信息, 导航路线和计费[2]。 1.1.2停车管理智能化的需求 随着机动车数量的爆炸式增长, 停车困难问题已成为困扰许多城市的问题。对于老社区和商场来说, "一个地方" 的困难现象更为普遍。如何解决这个问题？目前主要有两种解决方案: 一是增加硬件停车位的数量;二是提高现有停车位的利用率。第一种方法成本很高, 解决问题的能力有限。第二种方法可以利用互联网等新技术来提高现有停车位的利用率, 这更容易实现, 成本也更低。虽然已经在很多场合建造了停车场来满足人们的停车需求, 但进入停车场时都会有一些常见的问题, 比如停车场几圈后找不到停车位, 或者只是找了停车位 "但看到其他车辆停车。如何合理配置各种资源, 高效、方便地利用停车资源, 使得构建具有信息、自动化、安全性好的智能停车管理系统变得非常重要。另一方面, 随着私家车数量的增加, 停车场的数量也在增加, 停车场的规模和结构也越来越复杂。传统的管理模式难以适应当前的管理形势。如何高效、方便地管理停车场, 确保人力、物力资源的优化利用, 是智能停车管理系统必须解决的另一个重大问题。智能停车系统中的中式智能, 意味着用户可以通过管理系统在停车的整个过程中自动完成停车, 减少甚至完全不需要人工操作[3]。正是这些要求, 促进了智能停车管理系统的不断发展。随着智能化和信息化程度的提高, 不仅方便用户停车, 还便于管理。建立这样的制度是社会发展的大势所趋。 1.2 研究的意义 目前, 智能停车管理系统在我国尚处于应用的初步阶段。通过阅读相关文献, 我们发现现有的许多停车管理系统普遍存在的问题是: 一些管理制度不够完善和合理, 无法考虑实际需要, 使停车管理的功能系统还没有充分发挥作用。本文的主要内容是如何构建一个实用、全方位的智能停车管理系统。整个过程是指用户在停车场停车结束前的停车需求。智能是指使用基于信息的设备和完整的管理软件来简化或取代人力。该系统能显著解决现有停车过程中的一系列问题, 具有重要的理论和现实意义。智能停车管理系统应具有良好的可扩展性, 可应用于不同类型的停车场。 1.2.1理论意义 本文所涉及的停车管理系统采用视频识别技术, 减少了车辆进出停车场的时间, 创新地将移动终端的用户和管理人员紧密地联系起来, 具有停车功能指导、停车信息查询、自动计费等。对大中型智能停车管理系统的建设具有一定的理论指导意义。 1.2.2 实践意义 近几十年来, 随着改革开放的深入, 中国经济发展势头迅速。私家车保有量也稳步增长。交通堵塞和停车困难已成为一个紧迫的社会问题。智能停车管理系统作为一种新型的方案出现, 有效地解决了停车过程中的诸多问题, 具有重要的现实意义。(1) 节约空间资源, 提高经济效益智能停车管理系统停车引导功能的最大意义在于打破传统的增加停车位模式, 解决停车困难。在原有停车位不变的情况下, 对停车位进行精细管理, 实时监测停车位状况, 提高停车位利用率。为了充分利用一切, 不仅节省了空间资源, 而且大大降低了汽车的油耗, 提高了经济效益, 可以说是一石二鸟。(2) 推进生态文明建设, 无论是进出的独特设计, 还是停车诱导系统, 作为智能停车管理系统的一部分, 对停车过程的贡献 管理是毋庸置疑的。科学技术的进步是人类文明发展的重要风向标。如果科技的发展缺乏生态文明的概念, 科技进步的意义就显得微不足道。在目前的情况下, 智能停车管理系统方便车主停车。一方面节约能源, 另一方面减少对大气的污染, 同时减少车主的费用, 这符合生态文明发展的要求。(3) 通过现有停车场的信息技术改造, 建立智能停车管理系统, 可以协调停车场的建设。形成整个区域, 合理调节停车流量, 减少交通拥堵;准确计时收费, 避免违法收费, 保护司机合法权益;监控停车状况, 确保停车安全。智能停车管理系统可以为上级交通部门提供现场车辆信息等数据, 方便整体监控, 方便智能城市建设[3]。 1.3 国内外研究现状 无论是在国内外, 在资源短缺和大中城市汽车保有量迅速增加的前提下, 停车问题越来越严重。建立智能停车管理系统已成为解决这一问题的有效手段。通过对相关文献的阅读, 本文从理论和实践两个方面阐述了国内外的研究现状, 为智能停车管理系统的研究提供了理论和实践上的支持。 1.3.1国内停车场管理现状 (1) 在理论层面上, 与发达国家相比, 我国智能停车管理系统尚处于起步阶段。从理论上讲, 杨晓光整体设计了城市停车诱导信息系统;蔡景勇等人将 GIS 引入停车管理系统, 为管理系统的信息显示功能模块做出贡献;季延杰等人对停车指导信息板的建设进行了深入研究, 建立了停车状态显示优化模型;李伟龙等车辆检测技术。提出了一种低功耗无线传感器网络技术。(2) 实际应用水平目前, 我国的停车系统仍然以停车引导标志为主, 存在很多缺点: 不够抢眼, 光线不好时,很难找到;作为一个静态标志, 它不能反映停车场停车位的实时变化。一些停车场采用光电 LED 导板, 仍无法实时发布停车信息。这表明, 我国停车管理技术总体上相对落后, 普遍没有实现信息化、智能化。近几十年来, 进行了一些有益的探索。例如, 北京首个智能停车制导系统于2001年12月20日在王府井全面开放并投入使用。据有关统计, 王府井地区有 1 4个大型停车场, 7 6个停车位可以向外界开放。该系统首先连接十个停车场。该系统主要由以下几个部分组成: 停车终端设备、控制中屯、网络通信、停车信息室外显示系统[3]。该系统由智能停车场、卫星通信和光纤通信网络的计算机管理和控制组成, 并在电子显示板上公布停车指导信息。该系统在王府井大街 h 入口处、南口王府井大街和东华口街设有电子显示屏, 显示停车场的实时停车位。该系统还与北京交通站连接, 方便附近司机选择所需的停车位。该系统于2012年升级, 采用移动互联网、云计算等新技术, 构建了全方位的智能停车导航系统, 实现了互联网、引导显示屏等多层次、实时的发布手段,广播、手机、车辆导航, 方便司机随时随地了解停车信息。同时, 它还为相关部委的研究提供数据和工具支持。2015年7月16日, 沈阳市政府正式启动建设 "停车方便" 智能交通系统。该系统采用先进的 "大数据" 和云计算技术, 实现了停车信息查询、预订、归档、指导、收费