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1. 引言
1.1 背景
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提升，汽車市場的繁榮引發(fā)了停車難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“全國機(jī)動車與停車位之比例約為3：1”。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大中城市這一比例則更高，停車場建設(shè)已成為城市發(fā)展所面臨的大問題。根據(jù)我國機(jī)動車數(shù)量與停車位之比，以及國外發(fā)達(dá)國家停車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來看，停車難問題催生出了一個巨大的智能停車場管理設(shè)備市場。
新型的車位引導(dǎo)系統(tǒng)作為停車場管理系統(tǒng)的有力補(bǔ)充，從而形成了智能化更
高的停車場管理系統(tǒng)。車位引導(dǎo)系統(tǒng)能夠?qū)M(jìn)出停車場的車輛進(jìn)行有效引導(dǎo)和管理。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能是引導(dǎo)人們更加方便快捷地停車，使停車場車位管理更加規(guī)范、有序，并且進(jìn)一步提高停車場車位利用率。
“智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)”在國外已得到了廣泛應(yīng)用，但是在國內(nèi)只有較少大型停車場有類似的車位引導(dǎo)系統(tǒng)，因此本設(shè)計(jì)也有一定的實(shí)際意義。做軟件致電：010-52895342
1.2 智能停車系統(tǒng)定義
智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)是為了對停車場車位狀態(tài)進(jìn)行判斷，然后對停車場達(dá)到智能管理作用而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)主要用于大中型停車場，其工作原理是通過一定1的車位檢測技術(shù)進(jìn)行檢測車位，從而判斷出車位有無停放車輛，然后將各個車位停車情況通過一定的通信方式與控制計(jì)算機(jī)相連，控制計(jì)算機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，將引導(dǎo)信號傳給引導(dǎo)指示器，引導(dǎo)司機(jī)快速將汽車駛?cè)肟瘴弧Ｍ＼噲鲕囄灰龑?dǎo)系統(tǒng)不但能夠提高了停車場的使用率，使停車場管理更加便捷，還降低了大中型停車場的經(jīng)營成本，大大提高了停車場的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
從上面的信息我們可以清晰的看出：“智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)”是一個應(yīng)用于停車場，通過車位檢測模塊檢測數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)，并在引導(dǎo)指示模塊顯示信息的智能化系統(tǒng)。
2. 系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)概述
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可將系統(tǒng)分為車位檢測及引導(dǎo)顯示模塊、無線通信模塊和上位機(jī)顯示程序模塊。其中車位檢測及引導(dǎo)顯示模塊包括：主控制器、車位檢測模塊、引導(dǎo)顯示模塊;無線通信模塊包括：下位機(jī)無線通信模塊和上位機(jī)無線通信模塊。
3. 智能停車系統(tǒng)分析
3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路
本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)為停車場的核心控制器，單片機(jī)系統(tǒng)采用C語言編程，
接受外部輸入信號，控制引導(dǎo)的顯示;采用微型計(jì)算機(jī)為顯示中心和數(shù)據(jù)處理核心中心，顯示程序采用Delphi 語言;采用無線串行通信為單片機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸通道;外部信號的采集是通過紅外傳感器，將探測到的車位信息送交從單片機(jī);人機(jī)接口方面采用LED燈，可以通過LED燈來顯示引導(dǎo)信息;同時為了配合上述實(shí)現(xiàn)，還需要A/D轉(zhuǎn)換器，電平標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換等多種元器件或者芯片。
3.2 可行性分析
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們的生活水平與方式都發(fā)生了翻天覆地的變化，智能停車場管理系統(tǒng)作為一個高度網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化小區(qū)的一個重要組成部分，已經(jīng)成為現(xiàn)代人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸的一套智能化管理系統(tǒng)。
對停車場管理信息系統(tǒng)所需要的當(dāng)前軟硬件技術(shù)能夠得到滿足，而且還有一大批高技術(shù)、高水平的研發(fā)隊(duì)伍，這就對知識以及技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的保障，此外，領(lǐng)導(dǎo)還給我們提供了良好的外部力量進(jìn)行開發(fā)，使我們開發(fā)停車場管理信息系統(tǒng)成功率大大的提高。
3.3 需求分析
在巨大的市場需求推動下，停車場管理系統(tǒng)行業(yè)取得了快速的發(fā)展。根據(jù)《2006年-2014年中國出入口控制與管理系統(tǒng)細(xì)分市場研究及重點(diǎn)企業(yè)競爭力深度調(diào)研報(bào)告》數(shù)據(jù)，2009年國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)的市場規(guī)模達(dá)到了11.5億元，2010年國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)市場需求達(dá)到14.5億元;2011年國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)市場規(guī)模約可以達(dá)到18億元。據(jù)數(shù)據(jù)初步估算，2014年，停車場市場需求將可能超過37億元。
根據(jù)國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)一套價(jià)格平均在3-6萬元之間，據(jù)此推算，2014年國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)需求量約為8萬套左右。由此可見，停車場市場潛力較大，行業(yè)前景較好。
據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)市場三分天下：國產(chǎn)的、組裝的、純國外的，價(jià)格也分為三等。市場占有率方面，大致是國產(chǎn)占市場份額的一半，另外兩份占一半;或者說，國產(chǎn)和組裝的加起來占市場份額的80%，純國外的占20%。目前一般的小區(qū)、中低檔寫字樓基本用國產(chǎn)，而機(jī)場、會展中心等則多用進(jìn)口設(shè)備。盡管各種類型的停車場都需要出入口控制系統(tǒng)，但是不同類型的停車場面對的用戶有所差異，所以停車場管理系統(tǒng)系統(tǒng)需求也稍有不同。比如，小區(qū)與機(jī)場停車場的區(qū)別在于，小區(qū)進(jìn)出的車輛多為業(yè)主的車輛，多數(shù)屬于長期停車用戶，車輛進(jìn)出時間集中在早晚上下班時間，其他時間進(jìn)出的車輛不多;而機(jī)場停車場除員工車輛外，多為乘客的臨時車輛，一整天都有大量的車輛進(jìn)出。所以，停車場管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時多考慮到這些因素，根據(jù)應(yīng)用場所特點(diǎn)來配置設(shè)備。
在停車場管理系統(tǒng)應(yīng)用方面，停車場出入口控制系統(tǒng)的普及程度還不錯。在一個中等城市，我們就經(jīng)常會看到小區(qū)、機(jī)關(guān)、寫字樓的出入口安防這種設(shè)備。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前深圳的普及率是全國高，大約在在90%左右。因?yàn)橹T多停車場生產(chǎn)企業(yè)都集中在深圳，已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化。其次是北京、上海，普及率在50%左右，其他地區(qū)則更少一些。
3.4 發(fā)展趨勢分析
傳統(tǒng)的停車場管理系統(tǒng)只解決了出入口控制的問題,對于停車場內(nèi)部的停車引導(dǎo)、找車、快速進(jìn)出等功能則鞭長莫及,并且在收費(fèi)這個環(huán)節(jié)上也存在繳費(fèi)方式單一、人工管理效率低下、存在收費(fèi)漏洞等問題,更別說進(jìn)行停車場整體的系統(tǒng)整合及資源優(yōu)化配置了。全視頻智慧停車場綜合解決方案在集成停車場系統(tǒng)資源方面有著卓越的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)從車輛快速進(jìn)場、快速停車,到車主返回車場時快速找車、快速繳費(fèi)等一系列完整的、全自動化的功能,從而有效解決包括商場、機(jī)場等公共場所在內(nèi)的停車場由于車流量大造成的停車慢、繳費(fèi)慢、停車難、找車難等社會問題,將停車場的資源充分化和數(shù)字化,這是功能單一、系統(tǒng)協(xié)作性差的傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)所遠(yuǎn)不能及的。
4. 智能停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)
單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要采用C語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。[14]
程序設(shè)計(jì)環(huán)境：PC機(jī)，Windows XP;
程序設(shè)計(jì)軟件：Keil Vision軟件及星研仿真軟件。
程序功能：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)通過紅外傳感器對車位的檢測、對信息發(fā)送與接收以及LED燈按信息顯示等功能。
4.1.1 紅外傳感器檢測
實(shí)現(xiàn)停車場智能引導(dǎo)的前提是如何準(zhǔn)確的把車位信息通過有效的方式檢測 出來。在本設(shè)計(jì)中采用了紅外傳感器進(jìn)行車位的檢測。
根據(jù)上面電路原理，紅外傳感器檢測主要通過檢測反射紅外線的強(qiáng)弱，輸出
相應(yīng)的電壓，通過A/D轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號，從而進(jìn)行判斷。
紅外傳感器電壓數(shù)據(jù)的采集是通過AD轉(zhuǎn)換器TLC549來完成的。每次要采集A/D上元件的電壓值時，先選中TLC549的片選信號線，使其進(jìn)行轉(zhuǎn)換工作，然后進(jìn)過一定的延時后，依照TLC549的數(shù)據(jù)手冊上的時序圖，從數(shù)據(jù)口讀取數(shù)據(jù)。
TlC549的時序操作根據(jù)下圖可知，先將CS拉低選中A/D轉(zhuǎn)換器，再給CLOCK8個下跳沿用于數(shù)據(jù)采集，之后拉高CS放棄選中，再拉低CS，之后的8個CLOCK下跳沿后就可以讀出該次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。
4.1.2 無線模塊軟件設(shè)計(jì)
為保證單片機(jī)與上位機(jī)之間串行通信的準(zhǔn)確率，需要雙方約定一定的協(xié)議，但考慮到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀比較小而且傳輸?shù)木嚯x不遠(yuǎn)，因此采用較為簡單的數(shù)據(jù)檢錯格式。雙方傳輸?shù)囊粋€數(shù)據(jù)幀為兩個字節(jié)，第一個字節(jié)為信息字節(jié)，即所有信息都包含在這以一字節(jié)內(nèi)。第二個字節(jié)為檢錯字節(jié)，檢錯的方法是：兩個字節(jié)相加為0XFF(十進(jìn)制255)為準(zhǔn)確信息，其它為錯誤信息。程序開始時雙方的握手信號為0XFF，0XFF。單片機(jī)使用定時器1作為波特率發(fā)生器，串行發(fā)送使用查詢方式，接收使用終端方式，具體流程圖如下：
4.2 上位機(jī)顯示程序軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)顯示程序系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用Delphi編程語言，主要是對PC機(jī)串口編程與圖像的顯示。
程序設(shè)計(jì)環(huán)境：PC機(jī)，Windows XP; 程序設(shè)計(jì)軟件：Delphi 7.0。
程序功能：通過串口接收下位機(jī)傳送的車位，進(jìn)行實(shí)時的現(xiàn)實(shí)停車場所有車位狀況，并且依照引導(dǎo)方式計(jì)算引導(dǎo)路徑顯示路徑，并把路徑信息轉(zhuǎn)換后傳輸給單片機(jī)。程序主要分三個模塊：串行通信函數(shù)模塊、圖像顯示模塊和附加功能模塊。
4.2.1 串行通信函數(shù)模塊
上位機(jī)串行通信的協(xié)議與單片機(jī)串行協(xié)議相同。具體通信流程如下：
Spcomm串口通信控件的基本屬性、方法和事件說明如下：
CommName屬性：計(jì)算機(jī)串口端口號的名字，COM1、COM2„„等，在打開串口前，必須填寫好此值。
Parity屬性：校驗(yàn)位 None、Odd、Even、Mark、Space等。
BaudRate：設(shè)定支持串口通信用的波特率9600，4800等，根據(jù)實(shí)際需要來定，在串口打開后也可更改波特率，實(shí)際波特率隨之更改。
ByteSize屬性：表示一個字節(jié)中，使用多少個數(shù)據(jù)位收發(fā)數(shù)據(jù)，根據(jù)具體情況設(shè)定5、6、7、8等。
StopBits屬性：表示一個字節(jié)中，使用停止位的位數(shù)，根據(jù)具體情況設(shè)定1、1.5、2等。
SendDataEmpty屬性：布爾屬性，為True時表示發(fā)送緩存為空，或者發(fā)送隊(duì)列里沒有信息;為False時表示表示發(fā)送緩存不為空，或者發(fā)送隊(duì)列里有信息。
StartComm方法：用來打開通信串口，開始通信。如果失敗，則會導(dǎo)致串行口錯誤。錯誤類型大致分為串行口己處于打開狀態(tài)，所以不能打開串行口，不能創(chuàng)建讀寫進(jìn)程，不能建立串行口緩沖區(qū)等。
StopComm方法：用來停止通信串行口的所有進(jìn)程，關(guān)閉串口。
WriteCommData(pDataToWrite:PChar;dwSizeofDataToWrite:Word)方法是帶有布爾型返回值的函數(shù)，其中參量pszStr-ingToWrite是要寫入串行口的字符串，DwSizeaf- DataToWrite是要寫入的字符串的長度。該函數(shù)通過一個寫線程向串行口輸出緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送操作將在后臺默認(rèn)執(zhí)行。如果寫線程PostMessage成功，則返回值是True，若寫線程失敗，返回值是False。
OnReceiveData(Buffer:Pointer;BufferLength:Word)，其中Buffer是指向輸入緩沖區(qū)的指針。BufferLength是從緩沖區(qū)收到的數(shù)據(jù)長度。當(dāng)輸入緩沖區(qū)收到數(shù)據(jù)時，該事件被觸發(fā)。當(dāng)輸入緩存有數(shù)據(jù)時將觸發(fā)該事件，對從串口收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4.2.2 圖像顯示模塊
圖像顯示主要的功能是：1.根據(jù)車位信息顯示停車場總體狀況;2.依據(jù)計(jì)算的引導(dǎo)路徑顯示路徑。
4.2.3 附加功能模塊
附加功能模塊主要是VIP的設(shè)定，當(dāng)然這只是一個簡單的VIP設(shè)定，并沒有連接數(shù)據(jù)庫，因此只能在程序運(yùn)行時作一個簡單的演示，一旦程序關(guān)閉將不能保存VIP信息。設(shè)定VIP車位之后，在此車位顯示不能停靠，在車位引導(dǎo)時不作為空車位引導(dǎo)。附加功能模塊還包括幫助模塊和關(guān)于我們模塊，這兩模塊不做實(shí)際作用。
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