基于单片机的智能停车场系统设计(32基础版)-设计说明书
电子校园网 编号：
M22003-01M-LW
设计摘要：
这项设计以STM32F103单片机为核心控制器，结合其他模块，构建了一个基于单片机的智能停车场系统。系统分为入口和出口两大部分，每个部分都包括中控、输入和输出模块。在入口部分，中控使用STM32F103单片机，负责处理输入数据并控制输出。输入部分包括IC卡和RFID识别、DS1302时钟模块和矩阵键盘。IC卡和RFID用于识别车辆，DS1302时钟模块检测时间并记录车辆进入停车场的时间，矩阵键盘用于操作控制，如抬杆、降杆、卡操作选择等。输出部分包括四相步进电机驱动芯片和电机，用于模拟抬杆和降杆操作；TFT显示屏，用于显示时间、车牌号、费用、停车位和停车时间；以及ZigBee模块，用于数据的传输与接收。在出口部分，同样使用STM32F103单片机作为中控，负责输入处理和输出控制。输入包括IC卡和RFID识别、ZigBee接收入口时间数据以及独立按键。输出包括四相步进电机驱动芯片和电机，用于抬杆和降杆操作；TFT显示屏，显示相关信息。ZigBee模块用于接收入口传来的时间数据。
这个设计方法的核心在于将STM32F103作为中控单元，通过各种输入模块获取数据，经过处理后，再通过输出模块实现相应的控制。整个系统通过IC卡、RFID、时钟模块、矩阵键盘、显示屏和ZigBee等多种模块的协同作用，实现了停车场管理的自动化和智能化。
这个设计在实际应用中具有重要意义。通过自动化的控制，车辆进出停车场变得更加方便快捷，有效提高了停车场的管理效率。同时，通过各种传感器和显示模块，驾驶员可以方便地获取停车信息，为用户提供更好的使用体验。此外，该设计也为停车场管理提供了数据支持，通过记录进出时间和费用等信息，可以更好地进行统计和分析，从而优化停车场的运营管理。
关键词：单片机；RFID识别；智能停车场系统；ZIGBEE
字数：12000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 显示方案的选择
2.4电机方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 DS1302时钟模块
3.3STM32C8T6单片机
3.4 车牌识别模块
3.4 矩阵键盘模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 进入停车场主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4寻卡函数流程设计
4.5 出停车场主程序流程设计
4.6 按键函数流程设计
4.7寻卡函数流程设计
5 实物调试
5.1 停车场出入口显示实物测试
5.2 设置入口时间实物测试
5.3RFID卡识别实物测试
5.4进入停车场实物测试
5.5离开停车场实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
在当今城市化快速发展的背景下，车辆数量不断增加，停车难成为城市交通管理的一大难题。随着科技的进步,社会的发展,各城市停车场规模的不断扩大,发展智能停车场管理系统要求越来越迫切,同时也需要更好的,自动化,方便快捷的管理方式,车主对停车的便捷性要求越来越高.停车行业正在逐步追赶上时代的脚步,向智能交通,智慧停车的方向迈进[1]。因此，本次设计的基于STM32单片机的智能停车场系统，考虑到传统停车场管理通常依靠人工收费和抬杆，费用核算容易出错，而且收费效率低。在高峰时段，人工管理可能出现拥堵，进一步加剧交通拥堵。加入了RFID自动识别车辆，自动抬杆，实现无人值守，提高了管理效率和服务质量。此外，因为随着城市交通智能化的发展，对停车场数据的管理和统计需求不断增加。传统停车场管理无法提供详尽的数据支持，难以进行科学决策和优化调整。所以本设计可以记录进出时间、车辆信息和费用等数据，为停车场管理部门提供数据支持，有利于优化停车场规划、调整收费策略和交通流控制，提高城市交通管理水平。同时通过TFT显示屏显示相关信息，如时间、车牌号、费用、停车位等，方便驾驶员了解停车情况。同时，系统支持IC卡功能，用户可以通过IC卡办理停车手续，节省时间。智能停车场系统的高效运行和用户友好性，提升了用户的停车体验。
总之，本次设计目的在于解决停车难、提高停车场管理效率、优化城市交通管理和提升用户体验等方面具有重要意义。其应用不仅可以改善城市停车问题，还有助于推动智能交通技术的发展，为城市交通建设和智能化发展作出积极贡献。同时，该设计还具有广阔的市场前景和经济价值，可以为相关企业和产业带来新的发展机遇。因此，对于现代城市交通管理和智能交通产业的发展，基于单片机的智能停车场系统的研究和应用具有深远的意义。
1.2 国内外研究现状
智能停车场系统是一种利用先进的技术手段，提供便捷的车辆停放和管理服务的系统。该系统利用单片机和其他模块来实现车辆的进入和离开，车辆信息的识别和存储，以及相关信息的显示与控制。目前，智能停车场系统在国内外都得到了广泛研究和应用。
国内智能停车场系统研究自上世纪90年代开始，随着信息技术和嵌入式系统的发展，研究逐渐深入和完善。国内的研究主要集中在以下几个方面：第一：车辆识别技术：车辆识别技术是智能停车场系统的关键技术之一。在本设计中，入口和出口都采用了IC卡和RFID技术进行车辆识别。国内的车辆识别技术主要有车牌识别、RFID识别、红外线识别等。近年来，深度学习技术的发展为车牌识别提供了更准确的解决方案。第二：中控部分：中控部分是整个系统的核心，主要负责数据处理和控制输出部分。本设计采用了STM32F103单片机作为中控部分，国内在单片机的应用研究中，除了STMicroelectronics的STM系列，还有一些国产单片机厂家，如华清远见、新唐等，都在该领域有相关研究。第三：电机控制：电机控制模块用于模拟抬杆和降杆。国内智能停车场系统多采用步进电机和直流电机来实现抬杆和降杆的控制，此外还有一些研究采用伺服电机等。第四：TFT显示屏：TFT显示屏用于显示时间、车牌号、费用、停车位和停车时间等信息。国内对液晶显示技术的研究也比较丰富，有一些研究聚焦在TFT技术的优化和显示效果的提升上。
国外智能停车场系统的研究也得到了较大的关注，各国在智能停车场系统方面进行了大量的研究和应用。在欧美地区，智能停车场系统的研究主要集中在车辆识别技术、支付方式和用户体验等方面。智能停车场系统在这些地区已经广泛应用，采用了多种先进的车辆识别技术，如光学字符识别（OCR）、摄像头识别等。日本作为智能停车场系统的先驱之一，其研究主要关注车辆进出的高效率和智能化。日本的智能停车场系统在车辆识别、支付方式和车辆管理方面表现出色。韩国在智能停车场系统的研究中，注重车辆管理的精细化和数据处理的高效率。韩国的智能停车场系统在车辆识别、计费方式和智能化程度上都有一定的技术优势。
罗灿，胡龙基等（2019）设计一种基于RFID射频识别技术的智能车库系统控制系统,该设计通过单片机及微电子系统实现人力物力的利用率提升.该系统实现了自动识别车辆信息,快速启停控制的功能,其优点是大大地节约了人力成本,提升了工作效率[2]。
高庆华、王洁等（2020）设计了基于STM32单片机的智能停车场实验项目,作为对单片机综合设计实验的补充与提升.介绍了系统的总体设计方案和功能要求,采用模块化设计,方便移植,应用灵活,并对车位检测模块,显示模块,测距模块,舵机模块,无线通信模块等具体功能模块进行了硬件设计[3]。
喻彩丽，赵诣琛，李亮（2022）设计了一种基于RFID智能停车场收费管理系统.该系统设计主要以STC89C52单片机为控制核心,RC522无线射频模块,红外避障传感器模块,电源模块,蜂鸣器模块等硬件设计完成车辆的自动进出及交互功能,结合上位机,12864液晶模块及按键模块实现车辆信息查询及收费功能.结果表明,系统实际运行可满足无接触管理要求,实现了停车场的自动化管理[4]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本课题旨在设计和实现基于STM32F103单片机的智能停车场系统，该系统分为入口和出口两大部分，每个部分包括中控部分、输入部分和输出部分。主要内容包括以下几个方面：
课题首先将进行硬件设计和搭建，包括选择合适的硬件模块，如STM32F103单片机、IC卡、RFID模块、DS1302时钟模块、矩阵键盘、四相步进电机驱动芯片、TFT显示屏和ZigBee通信模块等。各模块之间的连接和通信方式也将在这一阶段确定。在入口部分，将实现车辆的识别和数据获取功能。通过IC卡和RFID模块，系统能够准确地识别车辆，并获取车辆信息。DS1302时钟模块将用于记录车辆进入停车场的时间。矩阵键盘将提供用户操作界面，包括抬杆、降杆、卡操作选择、设置时间等功能。中控部分采用STM32F103单片机，负责数据处理和控制输出部分。在数据处理方面，系统将对车辆信息进行处理，计算停车时间和费用等。根据用户的操作，系统将控制步进电机实现抬杆和降杆功能。通过ZigBee通信模块，系统将与出口部分进行数据传输和通信。出口部分同样包括车辆识别和数据获取功能。通过IC卡和RFID模块，系统可以识别车辆并获取相关信息。ZigBee通信模块将接收入口部分传来的时间数据。TFT显示屏将显示车辆的时间、车牌号、费用、停车位等信息。除了完成基本功能，课题还可以探讨智能停车场系统的扩展和前景。可以考虑引入更先进的识别技术，如人脸识别、车型识别等，以提高识别的准确性和效率。此外，可以进一步研究用户支付方式的便捷化，如移动支付和在线预约等。
