基于单片机的智能停车场标准管理系统毕业论文设计.doc

停车场智能化管理系统设计

摘 要

本设计基于RFID智能辨认和高速视频图像和存储比较相结合，通过计算机图像解决和自动辨认，对车辆进出停车场收费、车牌辨认和车位诱导等，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智能停车场系统，重要是针对车辆诱导和车辆检测系统设计。系统运用地感线圈对进出停车场车辆进行检测，控制闸杆机自动起落，并具备车位显示以及语音提示功能。该系统配合IC卡和图像监测解决装置构成一套完整智能停车系统，从而实现大型停车场智能化管理。
总体说该系统重要有如下特点：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，并且安全可靠。

核心词：智能管理，车牌辨认，车位诱导，车辆检测

目　录

前 言 1
第1章 绪论 3
1.1 课题设计目和发展趋势 3
1.1.1 课题研究目及实际意义 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 射频辨认系统构成 6
2.1.2 射频系统基本工作流程图 6
2.2 车牌辨认技术 7
2.2.1 车牌自动辨认系统原理 8
2.2.2 牌照号码、颜色辨认 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 社区停车计费系统概述 14
2.4.1 计费系统概述 14
2.4.2 计费系统工作原理及特点 14
2.5 进出口辨认系统概述 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 其她控制某些 21
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 信号输入电路设计 23
3.3.3 复位电路设计 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
参照文献 36
外文资料翻译 38

前 言

在当代化大型停车场中，智能停车管理系统使得车辆进出手续简朴，安全性高，实现了对车辆自动检测、计费、记录、显示等功能，大大节约了人力资源，提高了工作效率。整个停车管理系统中，车辆检测某些是系统核心。本设计重要是一种停车场车辆检测系统，通过度布在进出口车辆检测器，实现对闸杆机控制和车位提示等功能。
智能停车场管理系统是基于射频辨认系统以车辆图像对比管理为核心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，对停车场中车辆按预先设定收费原则实行自动收费。该系统将先进射频辨认技术和高速视频图像存储比较相结合，通过计算机图像解决和自动辨认，对车辆进出停车场收费、保安和管理进行全方位控制、管理。
通过埋设于停车场入口道路地下地感线圈感应到有车通过后，启动射频辨认系统，辨别出与否是社区顾客，并分别采用不断车进场和启动收费管理系统发放暂时IC卡两种办法，进入停车场。位于停车场出口上方摄像头捕获车辆信息，通过车牌辨认系统采样出车牌等信息，并将该信息保存入停车场暂时数据库。
通过位于车库上方超声波探头，用超声波测距原理，得到车位信息，并将车位信息发送到主控计算机，通过解决后得到整个车库车位分布信息，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。进入停车场顾客通过浏览屏幕上信息，就懂得哪里有空车位，从而直接找到空车位停车，避免了普通停车场中找车麻烦，从而大大提高了停车效率。
车辆出场时，再次通过埋设于停车场内地感线圈感应到车辆到来，并启动车辆辨认系统，辨别出顾客类，社区顾客直接出场，非社区顾客归还IC卡并缴费后离场。
在车辆出场时，感应到车辆过来，启动射频辨认系统同步，也启动车牌辨认系统，通过停车场出口处摄像头捕获车辆图像，采样出车牌信息，并同数据库中信息进行对比，符合信息车辆直接放行，对浮现问题车辆禁止出行，并启动报警系统告知有关安全人员前来解决。
第1章 绪论

1.1 课题设计目和发展趋势

1.1.1 课题研究目及实际意义
随着汽车工业迅猛发展，国内汽车拥有量急剧增长。停车场作为交通设施构成某些，随着交通运送繁忙和不断发展，人们对其管理规定也不断提高，都但愿管理可以达到以便、快捷以及安全效果。停车场规模各不相似，对其进行管理模式也有不同之处，管理者需要依照自身条件，选取应用经济、稳定管理程序，以免选取了高成本管理系统。本设计旨在设计一种简洁、稳定、实用停车场管理信息系统，但愿在容错性、实用性、易操作性等方面具备自己特色，并且保持一定可扩展性，以满足不同停车场信息管理需求。

1.1.2 智能停车场管理系统发展概况及趋势
停车场管理系统是运用高度自动化机电设备对停车场进行安全、有效管理。由于尽量减少人工参加，从而最大限度减少人员费用和人为失误导致损失，大大提高整个停车场安全性与使用效率。
中华人民共和国智能停车场管理系统市场兴起在，当前还处在初级发展阶段，各种品牌不断涌现，市场比较混乱，归结起来其现状重要体现为如下几点：
市场发展空间很大。停车场管理由于前期中华人民共和国车辆增长状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，将来停车场智能管理系统市场发展空间很大；由于中华人民共和国智能停车场管理系统市场还处在初级发展阶段，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体现；产品可靠性较低，技术含量不高；成套设备系统多由集成商提供，能提供成套设备生产厂家不多，系统稳定性、可靠性不易控制；某些商家售后服务不到位；国内系统、组装系统与国外系统市场占有率之比约为2:1:1。由于价格因素影响，国内产品重要用于普通社区与中低档写字楼，国外产品则用于比较知名高档智能建筑；系统智能化限度较低，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限度智能化、合理化、人性化方向发展。
国内智能停车场市场需求剧增，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，全国共生产1826万辆，销售1806万辆汽车。俨然国内已经成为一种汽车消费大国。但随之而来就是各大都市令人诟病马路拥堵，乱停乱放等问题。马路拥堵，北京等一线都市已经出台了有关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有关法律之外，停车场配套也必要一并跟上。由于土地容量有限，车位数量也僧多粥少，停车所引起社会问题日趋严重。停车所涉及社会问题是多方面，涉及都市规划、汽车保有量增长与停车资源配套失衡、轨道交通停车配套等诸多问题。所有这些数据表白,智能化停车场春天才刚开始[1]。

1.2 课题设计思想
随着社会经济发展，人们生活水平提高，汽车已越来越多进入家庭，汽车消费时代已悄然来临，停车场建设也是方兴未艾，停车场智能管理系统也已经在大某些停车场发挥着重要作用，在为人们停车带来以便同步也具备良好社会效益和经济效益。
为了满足社区停车场智能化管理规定，设计编写了本方案，重要涉及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。

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年代起走向成熟一项自动辨认技术。它运用射频方式进行非接触式双向通信互换数据以达到辨认目。和老式磁卡、IC卡相比，射频卡最大长处就在于非接触，因而，RFID技术在应用中研究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，在有效读卡范畴内，卡/读卡器自动发送信号，待读卡器/卡接受到信息并作鉴别与否有效后，控制道闸升杆，从而实现不断车通行。
值得注意是，安装在车内RFID卡还分为有源卡和无源卡。两者最大区别在于前者是内置电池2.4GHz有源RFID卡，由卡积极发送信号，通过无线电波将卡片信息传播至读卡器，当前大多应用都是可读卡距离5～10m左右有源卡，此类卡穿透力极强，虽然对于贴有车膜玻璃或者水泥墙，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拟定卡合法性，无源卡读卡距离较短，普通1～2米。固然，距离长短还往往取决于无源卡放置位置与否有屏蔽物及读卡器和卡自身性能。相对有源卡来说，无源卡成本较低，但穿透力不够。
RFID技术同其他技术比较而言，具备成本上优势，并且RFID定位技术队环境规定和受到环境影响都很少，定位精度较高，传播范畴大；RFID技术在定位物体同步还从定位目的中读取关于该对象大量信息。针对这种状况，本系统设计基于射频辨认技术，采用计算机管理系统获得停车场停靠车辆个体信息，涉及空余停车位数量与分布状况，以便车主顺利地找到停车位置；在停车场入口处可以通过终端查询系统很以便地查询到自己车辆在停车场详细位置；在出口处，依照车载卡报告时记录起始停靠时间，可以很以便地得出车辆停靠时间及应付费用。本系统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 射频辨认系统构成
RFID基本构成某些：
1. 标签（Tag）：由耦合元件及芯片构成，每个标签具备唯一电子编码，附着在物体上标记目的对象
2. 阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息设备，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

射频模块

存
储
器

控制
模块
能量

天
线

天线

射频模块

能量，时钟，数据

数据

时钟

数据
读
写
模
块

数据输入入

数据据

电池池

计算机通信网

图2-1 射频辨认系统构造框图

2.1.2 射频系统基本工作流程图
射频辨认系统基本工作流程如下：
1. 读写器将无线电载波信号通过发射天线向外发射；
2. 当电子标签进入发射天线工作区时，电子标签被激活，将自身信息代码经天线发射出去；
3. 系统接受天线接受电子标签发出载波信号，经天线调节器传播给读写器。读写器对接受到信号进行解调解码，送往后台电脑控制器；
4. 电脑控制器依照逻辑运算判断标签合法性，针对不同设定做出相应解决和控制，发出指令信号控制执行机构动作；
5. 执行机构按照电脑指令动作；
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，可以依照不同软件来完毕要实现功能[3]。
其射频辨认模型如图2-2所示：

阅读器
天
线
天
线

电子标签
时序
计算机

数据

图2-2 射频辨认模型

2.2 车牌辨认技术
车牌辨认技术（License Plate Recognition，LPR）以计算机技术、图像解决技术、模糊辨以为基本，建立车辆特性模型，辨认车辆特性，如号牌、车型、颜色等。它是一种以特定目的为对象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，进而对字符进行辨认，它运用先进图像解决、模式辨认和人工智能技术，对采集到图像信息进行解决，可以实时精确地自动辨认出车牌数字、字母及中文字符，并直接给出辨认成果，使得车辆电脑化监控和管理成为现实。
该技术原理为：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，以拟定与否为车人同一或套牌车，诚然这种耗费人力办法有相称得效果，但仍不能杜绝同类车型套牌现象。
车牌辨认技术是指可以检测到受监控路面车辆并自动提取车辆牌照信息（含中文字符、英文字母、阿拉伯数字及号牌颜色）进行解决技术。它以数字图像解决、模式辨认、计算机视觉等技术为基本，对摄像机所拍摄车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车唯一车牌号码，从而完毕辨认过程。通过某些后续解决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都市治安，防止交通堵塞，实现交通自动化管理有着现实意义[4]。

2.2.1 车牌自动辨认系统原理
牌照自动辨认是一项运用车辆动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动辨认模式辨认技术。其硬件基本普通涉及触发设备（监测车辆与否进入视野）、摄像设备、照明设备、图像采集设备、辨认车牌号码解决机（如单片机）等，其软件核心涉及车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符辨认算法等。某些车牌辨认系统还具备通过视频图像判断与否有车功能称之为视频车辆检测。一种完整车牌辨认系统应涉及车辆检测、图像采集、车牌辨认等几某些。当车辆检测某些检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前视频图像。车牌辨认单元对图像进行解决，定位出牌照位置，再将牌照中字符分割出来进行辨认，然后构成牌照号码输出。其流程图如图2-3：

图像采集
视频车辆检测
视频信号 数字图像流

车牌定位
字符分割
字符辨认

图片压缩信息包
成果输出

图2-3 车牌辨认流程示意图

2.2.2 牌照号码、颜色辨认
1. 牌照定位
自然环境下，汽车图像背景复杂、光照不均匀，如何在自然背景中精确地拟定牌照区域是整个辨认过程核心。一方面对采集到视频图像进行大范畴有关搜索，找到符合汽车牌照特性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，最后选定一种最佳区域作为牌照区域，并将其从图象中分离出来。
2. 牌照字符分割
完毕牌照区域定位后，再将牌照区域分割成单个字符，然后进行辨认。字符分割普通采用垂直投影法。由于字符在垂直方向上投影必然在字符间或字符内间隙处获得局部最小值附近，并且这个位置应满足牌照字符书写格式、字符、尺寸限制和某些其她条件。运用垂直投影法对复杂环境下汽车图像中字符分割有较好效果。
3. 牌照字符辨认
字符辨认办法当前重要有基于模板匹配算法和基于人工神经网络算法。基于模板匹配算法一方面将分割后字符二值化并将其尺寸大小缩放为字符数据库中模板大小，然后与所有模板进行匹配，选取最佳匹配作为成果。基于人工神经网络算法有两种：一种是先对字符进行特性提取，然后用所获得特性来训练神经网络分派器；另一种办法是直接把图像输入网络，由网络自动实现特性提取直至辨认出成果。
实际应用中，车牌辨认系统辨认率还与牌照质量和拍摄质量密切有关。牌照质量会受到各种因素影响，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、车辆速度等等因素影响。这些影响因素不同限度上减少了车牌辨认辨认率，也正是车牌辨认系统困难和挑战所在。为了提高辨认率，除了不断地完善辨认算法还应当想办法克服各种光照条件，使采集到图像最利于辨认[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， 通过联网超声波感应器监控到停车位使用状况，通过智能显示屏显示方向和空位数量及其她信息，以便驾驶者通过最短途径找到空车位。
车辆及车位信息采集、显示此环节采用动态模仿技术， 由车位超声波探测器、供电器、控制器、智能方向批示器、金属模仿图板等构成。探测器安装在车位上方，金属模仿图板安装在地下各层停车入口处，图板上LED用红绿二色表达由探测器传来有车车位、空车车位动态实时信息。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一种核心部件， 它通过总线实现供电及联网。其检测距离普通为0.6m～4.0m， 可依照实际需求进行单个或调节。传感器之间超声波同步脉冲需避免互相干扰。现场总线系统由各种子系统构成，每个子系统可觉得125个传感器提供电源，可以配备各种方向批示器。智能方向批示器通过总线实现联网及供电，依照顾客需要自行配备用以监控一定范畴传感器地址，通过连接从属显示屏显示某车道、区域空闲车位方向及数量， 也可通过上层安装总线连接主显示屏来记录和显示空位总数。LED显示屏安装在地下各层停车人口处金属模仿图板上方， 语音提示和中文滚动显示时间、停车方式及注意事项。每个灯光引导批示牌由两组灯光构成，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，它接受到控制器发出信号，便熄灭“有车位” 批示灯。司机就可以依照灯光导引，沿着车位显示批示器“有车位”批示灯寻找车位[6]。
超声波传感器车辆检测，在一定期间间隔内， 传感器发射超声波脉冲并测量脉冲返回时间。在测量过程中， 如果脉冲返回时间短于作为校准基本地面返回时间， 传感器将鉴定车辆在场。各种传感器可以通过网络发出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。在多数状况下， 通过停车场车道安顿附属LED批示灯可以以便地看到现场状态。
停车场管理系统运营过程是以顾客停车取车过程为基本,停车场工作流程也始终以顾客车辆进出停车场流程为中心。停车场顾客普通分为暂时顾客和固定（社区内）顾客两大类。当车辆驶入/ 出停车场天线通信区时,天线以微波通讯方式与车载射频卡进行双向数据互换，从射频卡上读取车辆有关信息，自动辨认射频卡并判断车卡与否有效和合法性,车道控制电脑显示与该射频卡一一相应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、车辆和驾驶员关于信息存入数据库中,车道控制电脑依照独到数据进行判断来做出放行或禁止决策[7]。

2.3.1 车位诱导和车位显示
当前汽车大多数都装载了GPS导航，这为诱导系统提供了一种提示办法。诱导系统通过车辆自带GPS导航提示驾驶路线，到达申请车位。
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播。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，此类系统诱导机理比较明确，容易达到诱导目。当前发达国家采用是这种系统，但是这种系统对车内设施和信息传播技术规定比较高，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，诱导对象是所有顾客。这种系统价格相对比较便宜。
本设计基于单个车辆诱导系统，诱导车辆到达指定车位。但车外诱导系统可以有效地辅助单个车辆。
诱导系统重要由显示驱动、数据接受和数据解决。工作原理：通过安装在每个车位上方超声波车位探测器，实时采集停车场各个车位车辆信息。连接探测器节点控制器会按照轮询方式，对所连接各个探测器信息进行收集，并按照一定规则将数据压缩编码后反馈给中央控制器，由中央控制器完毕数据解决，并将解决后车位数据发送到停车场各个LED批示屏进行空车位信息显示，从而实现引导车辆进入空余车位功能。系统同步将数据传送给计算机，由计算机将数据存储到数据库服务器，顾客可通过计算机终端查询停车场实时车位信息及车场年、月、日记录数据。本文采用是车内诱导系统为主，车外诱导系统为辅综合诱导系统，终端显示驱动有数据反馈机制，驾驶者可以取消车位申请，重新选取停车位，查看个人信息和更新当前车库停车状况。有效地停车顾客停车时效率[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、以及材料科学为基本、各行各业都可使用通用技术之一。超声波是通过超声波产生、传播以及接受物理过程完毕。超声波在介质中可以产生三种形式振荡波：横波，质点震动方向垂直于传播方向波；纵波，质点振动方向与传播方向一致波；表面波，质点振动介于纵波和横波之间，沿表面传播波。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，表面波随深度增长其衰减不久。为了测量各种状态下物理量多采用纵波形式超声波。
超声波物理性质：超声波反射和折射，当超声波传播到两种特性阻抗不同介质平面分界面上时，一某些超声波被反射，另一某些透射过界面，在相邻介质内部继续传播，这样两种状况称之为超声波反射和折射；超声波衰减，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；超声波干涉，如果在一种介质中传播几种声波，于是产生波干涉现象，由于超声波干涉，在辐射器周边形成一种涉及最大最小扬声场。
超声波测距办法重要有三种：相位检测法：精度高，但检测范畴有限；声波幅值检测法：易受反射波影响；渡越时间法：工作方式简朴，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超声波经气体介质传播到接受传感器时间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为来回时间差，超声波传播速度为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暂时停车卡，避免车辆过多进入停车场而引起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技术。而对于升降横移立体车位来说，普通超声波探头没有安装位置，又不便拖一根随动电缆，因此咱们采用了我公司最新产品，无线超声波车位探测器，安装于载车板上。
而地上平面车位，露天环境由于风雨影响不能用超声波探头，因此要用咱们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，把自动库空车位数据实时传送到引导系统。
车位探测系统实时探测车位上与否有车辆停放，通过数据采集器和节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空车位数，指引客户停车。同步依照车位使用状况控制车位批示灯亮不同颜色，红色为占用，绿色为空位，客户在50米外即可看到，依照车位批示灯颜色客户可不久找到车位。本系统由车位探测器、车位批示灯、数据采集器等构成，运用超声波反射回波检测反射物距检测器距离，从而判断车位上与否有车辆停放，本系统具备车位探测、车位批示、车位预置等功能[10]。本系统重要由如下几某些构成：
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 社区停车计费系统概述

2.4.1 计费系统概述
该系统基于社区停车计费系统中数据信息，可以实现无人自动计费，只需要驾驶者在社区进出口停车计费系统中拥有一定量资金，在驾驶者使用服务后，依照驾驶者使用时间长短和使用地点来计算。可以达到规范社区停车状况，改进社区安全交通。系统目：提高顾客当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；最大限度减少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 计费系统工作原理及特点
计费系统是社区停车计费系统一种重要环节，没有车辆在停车位上，计费系统处在待机状况。一旦检测到有车辆占用该车位，计费系统立即检测出车辆信息，发送给社区停车计费系统，社区停车计费系统确认车辆信息后，回传一种信息。所停车辆是申请该车位车辆，则计费开始。所停车不是申请车辆，则计费系统检测构造开始发出报警提示，提示驾驶者违规停车。如果该车位未被申请，检测构造提示驾驶者与否申请该车位，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。
计费系统中涉及制定不同计费方略，计费方略制定几种因素：时间长短、车位位置、停车时间点和不同驾驶者优惠政策。计费方略是计费系统中心部件，没有计费方略就无法有效地计算出停车消费费用。计费车辆重要依照停车时间段来制定，停车位、停车时间点和驾驶者优惠政策综合制定出计费方略[11]。

计费系统
车辆信息

检测构造
时间长短
车辆位置

究竟与否
计费方略

图2-5 计费方略

如图2-5 所示，检测构造包括了自动记录时间功能，在车辆离开车位后，自动把起始时间和离开时间发给计费系统。
计费系统依照某车位使用时间长短来计费，并自动从驾驶者在都市路边停车计费系统账户里扣除。无需任何人、也无需驾驶者任何工具全自动计费系统。车位使用与未使用是依照现场车位传感器测量，传送给社区停车计费系统，并更新都市车位信息库。
车辆占用车位

检测构造

计费系统
否

社区停车计费系统

车辆信息核对

是
计费开始

否
检测离开

是

计费结束

时间

图2-6 计费流程

计费系统可以提供有效地信息给社区停车计费系统，更新车位数据库。计费系统依照某车位使用时间长短来计费，并自动从驾驶者在社区停车计费系统账户里扣除。无需任何人、也无需驾驶者任何工具全自动计费系统。车位使用与未使用是依照现场车位传感器测量，传送给社区停车计费系统，并更新社区车位信息库。

2.5 进出口辨认系统概述

入出口

固定顾客

车辆检测到有车来
容许读卡

读卡机读卡

自动
取卡
数据库备份
与否合法

控制器记录信息

卡操作、授权登记

防砸检测
车辆通过，
关道闸
启动道闸

车辆进场

图2-7 车辆入场流程图

停车场管理系统运营过程是以顾客停车取车过程为基本,停车场工作流程也始终以顾客车辆进出停车场流程为中心。停车场顾客普通分为暂时顾客和固定（社区内）顾客两大类。当车辆驶入/ 出停车场天线通信区时,天线以微波通讯方式与车载射频卡进行双向数据互换，从射频卡上读取车辆有关信息，自动辨认射频卡并判断车卡与否有效和合法性,车道控制电脑显示与该射频卡一一相应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、车辆和驾驶员关于信息存入数据库中,车道控制电脑依照独到数据进行判断来做出放行或禁止决策[12]。

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 ”，本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 ，本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。而车辆图像信息、IC卡数据信息解决都将由值班室上位机完毕。
停车场数据中心

入口控制
出口控制
车牌辨认
计费管理
安全系统
停车诱导

计
时
收
费
收
卡
收
费
系
统
车
辆
检
测
系
统

出
口
控
制

信
息
提
示
车
牌
检
测
识
别

数
据
存
储

报警系
统

监控系
统

入
口
控
制

发
卡
读
卡
系统

车辆
检测
系
统

L
E
D
显
示
超
声
波
车
位
检测

图3-1 智能停车场整体框图

智能停车场管理系统是当代化停车场车辆收费及设备自动化管理统称。本系统是集射频辨认、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辨认技术等当代智能化管理技术统一综合。通过这些技术数据解决，从而实现停车场收费、管理等目。依照设计原理智能停车场管理系统可分为三大某些，信息采集与传播、信息解决与人机交互、信息存储与查询。
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电平变化检测车辆到来。DS1302时钟电路为系统提供精准时间信息，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车辆检测器。地感线圈Ll埋在路面下，通有一定工作电流环形线圈，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构成共射极振荡器，电阻R3是两只三极管公共射极电阻，并构成正反馈。地感线圈作为检测器谐振电路中一种电感元件，与车辆检测器振荡回路一起形成LC谐振。当有车辆通过时，将会使线圈中单位电流产生磁通量增长，从而导致线圈电感值发生微小变化，进而变化LC谐振频率，这个频率变化就作为有汽车通过地感线圈输入信号。为了检测这个变化，惯用办法是通过单片机计算单位时间内振荡脉冲个数来拟定车与否到来。在本设计中，需要检测两个地感线圈频率变化，如果运用单片机同步对两路信号频率变化量进行测量，则系统相对较大，程序比较复杂，使得单片机承担较重。这里简介一种新检测办法：运用锁相环音频译码器LM567检测频率变化。
LM567第5和6脚外接电阻、电容决定了IC内部压控振荡器中心频率，fo=1/1.1RC。第1和2脚普通是分别对地接电容，形成输出滤波网络和环路低通滤波网络[14]。
音频译码器LM567工作时，若输入信号频率落在给定通频带时，锁相环即将这个信号锁定，同步LM567内部晶体管受控导通，8脚输出低电平，否则输出高电平。当输入信号频率处在通频带内，LM567锁定，输出低电平。普通在无车状况下，耦合电路振荡频率会在一定范畴内保持不变，当车通过地感线圈时，使得耦合电路震荡频率发生变化，并且，随着车型不同以及车自身铁质不均匀，使这个频率变化也在一定范畴内浮动。因而，通过实验，选取适当LM567捕获带宽值，使得当无车时，输入信号频率虽有微小变化，但使这个浮动频率都处在通频带内，LM567锁定，8脚输出低电平；有车到来时，频率发生激烈变化已不在通频带内，8脚就会输出高电平。这时，对车辆与否到来检测转化为对电平高低检测，通过触发单片机外部中断即可感知车辆到来，而无需通过复杂程序来区别此时频率变化与否由车辆到来所引起，大大减少了编程难度。

3.2.2 车位诱导和车位显示
超声波传感器车辆检测，在一定期间间隔内， 传感器发射超声波脉冲并测量脉冲返回时间。在测量过程中， 如果脉冲返回时间短于作为校准基本地面返回时间， 传感器将鉴定车辆在场。各种传感器可以通过网络发出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。在多数状况下， 通过停车场车道安顿附属LED 批示灯可以以便地看到现场状态[15]。

3.2.3 其她控制某些
控制闸杆机起落即是控制闸杆机直流电机正反转，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，在主电源关闭状况下也能始终保持持续工作，单片机SPCE061A可以随时读取当前时间。与上位机通信运用SPCE061A通用异步串行通信模块(UART)，它提供了一种全双工原则接口，借助于IOB口特殊功能和UARTIRQ中断实现与上位机配备RS-232串行通信接口COM链接，实现了数据及时传播。此外，语音提示某些运用SPCE061A语音解决优势。运用SPCE061A语音压缩算法库和内置DAC等，即可实现清晰语音播报功能，无需外加语音芯片。

3.3 车辆检测系统硬件设计
在本系统构造中，选用Atmel8位单片机AT89C51作为环形线圈检测器硬件控制核心，其片具有2K字节Flaash程序存储器，128字节片内RAM，2路定期器/计数器。丰富片内构造，可以同步满足车辆检测和数据传播需要，保证了系统可靠性，其总体构造图如图3-2所示[16]：

单片机AT89C51

计数电路
复位电路

信号整形电路
晶振电路

耦合振荡电路

地感线圈
输出显示屏

图3-2 车辆检测系统硬件构造图

3.3.1 锁相环路工作原理
锁相环重要由相位比较器、压控振荡器、低通滤波器3某些构成，它基本构成如下图3-3所示：

压控振荡器
相位比较器
低通滤波器
输入信号Ui 误差电压Uo 控制电压Ud 输出信号Uo

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输入信号频率不同步，相位比较器比较着两个信号振荡相位，输出它们相位差，经低通滤波器加到压控振荡器上，使压控振荡器频率跟着变化，其输入信号频率接近，最后等于输入信号频标值，当两者输出便不再变化。
压控振荡器输出Uo接至相位比较器期中一种输入端，施加于相位比较器灵一种输入端外部输入信号Ui与来自压控器输出信号Uo相比较，比较成果产生误差输出电压Ud正比于Uo两个信号相位差，通过低通滤波器滤除高频分量后，得到一种平均电压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。这时两个信号频率相似，两相位差保持恒定称作相位锁定[17]。

3.3.2 信号输入电路设计
本系统信号输入电流时产生正弦波振荡器电流，容三式振荡器是由于电容三个端子和器件三个电极相连接而得名。

R1 R4

VT1 C4 C2

C1
R3 R2