《停车场车位信息检测系统（论文）》

智能停车场的车位信息检测及管理系统研究报告14969第一章前言 1211921.1研究背景 1118621.2国内外研究现状 1232271.3本文主要解决的问题 274471.4本文的组织结构 31696第二章相关技术介绍 3183332.1软件工程理论 375652.2单片机程序设计 4235472.2.1主控芯片简介 4325502.2.2STC89C52RC单片机的工作模式 5237302.3图像处理 519412.4反射红外检测电路设计 612877第三章系统需求分析 836293.1总体业务描述 830383.2系统需求分析 8119163.3管理需求分析 91696第四章系统设计 3227354.1系统的主程序流程图设计 9167834.2系统车辆进出检测模块设计 1087414.3数据采集模块程序设计 1287414.4LCD1602液晶显示模块设计 12274124.5抗干扰设计 1324228第五章系统的实现和测试 13116605.1系统的软件调试 13179155.2出入控制短信与停车费用测试 1410085第六章结论与展望 15第一章前言1.1研究背景21世纪，随着中国改革开放政策，人们的生活水平逐渐提高。当今社会，人们所追求的已经不是温饱问题，而是生活质量，相关地其消费水平也逐渐提高。消费目标也开始转向更高的层面了，一个主要的表现是在汽车的购买力上，尤其是“分期付款”流行起来后。根据公安部们统计，截至到2019年底，国内的汽车总量达到了2.6亿辆，对于2018年底，增长8.83%。其中，私人小微型载客汽车（私家车）总量就占了百分之九十五以上[1]。而私家车保有量突破两亿辆意味着什么呢？这就意味着每七个人中，就有一人已经拥有了私家车，也就是普通家庭拥有汽车已经成为现实。而根据相关部门介绍，2020年私家车的购买量还会再次增加。而随着技术的提升，汽车的生产变得更加简便化，全流水线生产。这也促使汽车的价格有所下降，让汽车成为人们生活中不可或缺的东西。就相对于目前的社会现状而言，有些家庭可能拥有3辆或者更多的汽车。在这种情况下，停车位的利用程度已经成为解决车辆快速增长问题的有效途径之一，传统的停车位管理依赖于劳动力。车辆进出需要人来引导，车辆成本需要人来计算。这种方式效率低，成本高，车辆管理不规范，不适合大面积停车位，进入了依靠计算机、互联网、数据库、自动化等技术的信息时代，IC卡得到了广泛的应用。该方法可以代替纯手工控制，具有一定的时效性，但IC卡需要的硬件设备较多，物理距离限制较大。有些车主甚至需要下车用卡。随着人工智能、成像等技术的发展，人脸识别、车辆监控、车牌识别、大数据、云计算等技术正逐步应用于各个社会阶层，如面部打孔、图像处理、图像处理等，面额支付、红外测温等。在这样的背景下，开发一个更高效、更智能的停车场管理系统及其主要功能势在必行，包括超员停车位的计算、车牌识别、自动开票、停车场车辙的快速自动登记等。才能真正实现高效智能的停车服务。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状欧洲和美国等发达国家的智能车库管理在亚洲，日本在这方面的表现是显著的。尽管一些发达国家还有很长的路要走交通总是非常严重的，但不可否认的是，智能应用车库管理系统来处理交通流数量和交通管理发挥了积极作用。由于汽车太多，一些海外发达国家对此感兴趣。这一领域的研究为这项技术的发展做出了巨大贡献，车库管理系统在欧洲、美国、日本和其他国家得到了广泛的应用。世界上第一个智能车库管理系统可以追溯到1971年。该系统通过在车库外的十字路口安装路标来发布关于停车场的信息。1980年，该系统在该市40多个停车场使用，被认为是该领域的一项发展的时代先锋[2]。在亚洲，第一个类似的车库管理系统于1973年在日本的Burp建立。系统显示车库位置、使用情况、位置等基本信息。日本车库智能管理系统由警方开发和管理后来，英国、法国和瑞士也建立了类似的制度。分析了一些发达国家在这方面的发展情况，并总结了下列各点:（1）没有一个独立的实体，能够与其他运输系统密切合作。（2）运用范围广，通常是区域性的。（3）信息收集得很好，而且种类繁多。（4）显示的信息仅包含当前位置信息，不包含未来数据，不具有预测功能。1.2.2国内研究现状我国目前的车库管理水平还处于起步阶段，从人工管理向智能管理的转变。由于楼宇管理过时及财政资源不足，大部分泊车位(例如社区、机构、学校等)亦处于人手管理阶段。此外,现在大多数商场都进行半自动化管理、机场、车站、医院等,无需手动激活锁和收费,用户利用射频识别技术(RFID)可以刷卡打开屏幕自动咨询,并自动进行收费。近年来非常强大,在一些大城市,通过引入先进技术,通过一些停车场管理方法更智能,用户已经可以查阅空的车位，从显示在屏幕上的停车位首先进入车库,射频识别技术的应用使您无需停车就可以进入车库，并自动在车库支付费用。利用引导技术帮助用户找到停车位。由于我国的智能车库管理系统还处于起步阶段，在实际应用中也存在一些问题。在停车场管理技术的相对落后,而我国许多技术和设备是从先进国家进口的,其中很多是面向国外的交通环境和居民的文明程度但不一定适合我们国家的现实,因此不能够发挥应有的作用。例如，一些停车场使用外部车牌识别技术，旨在实现无人自动计费功能[3]。然而,在实践中,这项技术还属于盲区,例如因为车牌被封锁,饱经风霜,从而导致无法自动识别车牌的形象因其安装位置不确定,因而表现出异常运行管理体系的等待和拖延。为了解决这个问题，通常需要额外的管理员以及车牌识别和车牌识别系统。1.3本文主要解决的问题本文主要基于当前社会环境，设计智能化、实用的停车场车辆管理系统。停车场车辆管理系统的目标包括统计停车车辆数量、取得车牌号、控制停车车辆在一段时间内的变化、识别可用停车位。利用计算机视觉技术，将停车场连接起来，通过互联网向中心数据库发送信息，实时显示停车场的车辆状况和停车位状况。本文首先对停车场车辆管理系统业务进行了全面梳理和详细设计。它的具体设计主要反映在子系统和数据库的设计上。随后，本稿在停车场停车位管理层面实现了系统开发层面和业务层面的重要突破，对收费模块等提供了自动计费、自动计费等更加便利的功能。最后是多用户管理系统，系统分为后台管理员、停车场管理员和用户三种角色。当然为了提高系统的安全性，本文采取了在用户注册前设定认证代码等提高系统安全性的措施，防止系统被攻击而瘫痪。1.4本文的组织结构本文主要分为六个章节：第一章是前言。主要介绍本文的研究背景、国内外研究现状、主要解决的问题以及文章的组织结构。第二章是相关知识介绍。主要是介绍停车场车辆管理系统开发所需要的语言和所涉及到的设备，以及开发环境。第三章是对停车场车辆管理系统进行需求分析，查找文献、实地调研结合当前的环境和停车场的车位具体位置进行需求分析。 第四章主要是对系统进行设计。主要介绍了一些设计需要思考的需要分析，实现系统的总体设计、详细设计和数据库设计。第五章是系统的实现和测试部分，这一章主要详细介绍了系统的实现已经运行过程，并根据测试对系统进行修改。第六章是对全文做出整体的归纳总结，并根据对社会环境的发展的预测，对未来的工作做出展望。第二章相关技术介绍本章主要介绍与本文设计的停车场车辆管理系统需要用的技术：软件工程理论、单片机程序设计、图像处理和反射红外检测电路设计等。2.1软件工程理论到目前为止，虽然计算机系统发展迅速，但软件危机尚未完全克服。为了克服软件危机，提高软件开发和维护的效率，许多学者开始认真思考如何解决软件危机。车辆管理系统设计的车库,在本文也将按照软件工程的指导下,按照方案的生命周期定义问题、需求分析、详细设计,设计总体设计方案,设计etc.Al选择软件设计的方法,喜欢一种面向对象的软件设计,由于其遗传和多态的性质,会进一步提高重用和了解设计的方案,减少复杂性简化工作的创造者和决策者的维修[4]。2.2单片机程序设计单片机虽然大多数功能都集成在一个小芯片中，但它包含了完整计算机所需的大部分组件，就连在主机上外接的内存条和硬盘等存储信息的“仓库”，单片机都具备与这些“仓库”功能雷士的外部存储器[5]。除此之外，某些特定的单片机还能实现定时器的功能。就目前来看，最先进的单片机甚至能在体积不变的基础上实现图像、声音等数据量较大的输入和输出系统。2.2.1主控芯片简介STC89C52RC单元目前是一种新型的指令码，不仅与8051传统兼容，而且在周期选择的灵活性方面也有了显著的创新。主要特点如下:（1）物有所值。此外，工作电压选项也有所不同，主要是5.5-3.3或2.8-2.0这两种模式。（2）集成高，体积小，可靠性高。工作频率是传统8051的两倍，用户应用程序空间扩展到8k，集成在板上的空间为512字节，是传统8051数字的两倍[6]。此外，单元的芯片空间被更多地使用，总线结构允许芯片之间的连接在不占用额外空间的情况下完成，这不仅增加了在不同位置的操作稳定性，而且进一步减少了体积。（3）强大的控制功能。当需要两个操作指令来编程或实现系统时，STC89C52RC可以克服以前需要专业程序员的限制，并可以通过串行字节从程序中下载。毫无疑问，这极大地促进了用户的使用。（4）生产便携式产品能耗低、电压低。（5）外部总线增加了IC、SPI等串行总线模式，进一步减小了总线的尺寸，简化了总线的结构。（6）STC89C52RC单元的系统扩展和系统配置更加经典和规范，可以很容易地构成各种尺寸的应用。2.2.2STC89C52RC单片机的工作模式（1）掉电模式：这种工作模式下电流很小，其典型功耗甚至低于0.1微安，安全性得到一定保证，此外还可以借由外部中断唤醒实现中断返回后继续执行原程序[6]。（2）休息模式：典型功耗2mA。（3）正常工作模式：典型功耗4mA～7mA2.3图像处理在这个设计的系统需要图像处理，所以我们需要使用数字图像处理技术，由于图像处理过程相对缓慢，我们使用训练机器的学习方法对其进行训练。虽然这两种方法不是本文的重点，但我们稍后会提到它们，所以我将在这里简要介绍它们[7]。数字图像处理的主要方法包括图像采集、图像过滤、图像增强、图像恢复、图像处理和目标识别。这张纸主要使用灰色图像处理、图像过滤、形态操作等。灰色的处理是将颜色图像转换成灰色图像。正如它的名字所暗示的，灰色图像是一幅没有颜色的图像，它的RGB颜色成分是相同的。特别是，在灰度范围为0-255的图像中，每个像素的颜色组成部分的值变成灰度，其值表示黑白图像中心的颜色深度。现在，我们看到很多颜色的图像用RGB模式表示。在这种情况下，在图像处理中，我们必须分别处理R、G和B部分。然而，RGB并不能在一定程度上真正反映图像的形态特征，它只是通过光学来调节图像的颜色。因此，有必要将彩色图像转换成灰色图像。这个过程叫做图像尺度处理。这是图像处理的预处理阶段，可以进行以下高级操作，如图像分析、图像识别和图像分割。图像过滤的主要目的是消除图像中混合的噪声，以便提取图像特征，以便在更高的层次上识别图像。这是一个非常重要的图像预处理操作。这一步骤的处理效果可能直接影响随后的图像处理。形态学操作，如名称所暗示的，是改变物体的形状，主要包括腐蚀和膨胀的操作，对应于打开和关闭的操作，并广泛应用于字符识别。机器学习现在是一个热门话题，我们经常在网上听到。到目前为止，它是人工智能领域最热门、最成熟的研究方向之一。它的目标是改进经验的目标算法。目前，机器学习被广泛应用于医疗、工业、交通等领域。只要有足够的数据集，我们可以通过选择合适的算法来获得更精确的图像识别。2.4反射红外检测电路设计红外反射探测电路由红外反射传感器完成。反射红外传感器由发射器和接收器组成。工作原理是，在物体通过发射器和接收器被探测到之前，发射器发出的光直接进入接收器。当光线被阻断时，就会通过介质产生水平信号[8]。反射红外传感器的特点是能够区分模糊的反射物体，它们有有效的距离，不受影响，高敏度，高分辨率，高光，低功率消费，快速反应时间，长时间，无任何引导，和广泛的应用范围。当接收器打开时，发射器上的红色状态指示器就会亮起来。在接收端，有红色的LED输出状态。在正常情况下，接收器可以从发射机接收持续的红外信号。目前，接收方的LED输出状态已关闭，接收方的电能消耗量仍在低水平。如果行人或车辆在开门或关闭时意外进入车门，发射器发出的红外信号将被阻塞，接收器将无法接收到当前的红外信号。在这一点上，接收方的输出状态表明LED即将启动，将接收电量增加到15mA。当前的更改导致接收板上的输出继电器响应并通过终端发出关闭信号。开门停止了。红外反射电路如下图2.1所示图2.1红外反射电路如图2.2所示，红外传输电路基于lm393AD整点芯片，这可以将模拟数量转换为数字大小。LM393是一个集成电路，由两个独立精度高压电压组成，偏航电压低至2.0mv。电力军的设计范围很广，一电或二电的供应，不管电的电压是多少，电的消耗是非常小的。它还有以下功能:即使只有一种电力供应，也有与地面比较的一般模式输入压力的范围。它主要用于控制，简单的转换器/D，脉冲发生器，发电机延迟，压力控制宽带振荡器，MOS小时，多频率振荡器和数字逻辑门高级[9]。393可以直接连接到TTL和CMOS，当两个电源激活时，它符合MOS的逻辑。这是393的唯一优势。此外，它的电力消耗特性与标准的压力机相比较低。图2.2LM393管脚图表2.3管脚功能表管脚功能显示在表2.3中。LM393的优势来自于高宽带的优势，但它也将被最小化，因为在结节结束时寄生虫的能力。然而，这种振荡只会在电路适应工作状态时才会发生，而且在电路正常工作时一般不会发生。在抑制振荡方面，尽管滤波器几乎没有效果，但PC板上的设计可以有效地减少振荡和传输信号扭曲。为了减少破坏，我们需要向电路设计中加入正的数量，以产生某种歇斯底里的影响整个电路。否则，过度膨胀会导致寄生虫容量的降低。此外，当LM393处于工作状态时，所谓的不使用状态应该受到惩罚。LM393偏差组织的静流相对稳定，所以通常不需要将旁路冷凝器添加到电力供应中。当投入的压力大于供应压力时，偏差网络不能损坏部件。其功能通常是基于输出负载囚犯可以连接到允许供应范围内的任何供应电压，而VCC终端电压值则不受限制[10]。这种输出可以作为一个简单的PLC破坏者电路在地面(如果不使用电荷)。接输出有限范围内流动设备的激活和β值的可能性。当极限电流(MA)达到时，输出晶体管输出和输出电压迅速增加。输出晶体管将输出饱和度降低到60欧姆。当负载电流非常小时，低偏移电晶体管输出(约10mv)允许输出终端处于零水平。第三章系统需求分析本章主要是对停车场车辆管理系统进行需求分析，是系统设计前必不可少缺少的过程。3.1总体业务描述在这个设计的车辆停车场管理系统主要分为两个部分，一个是图像处理系统，另一个是管理整个停车场车辆的单片机系统。对于图像处理系统，该系统可以准确地捕捉进出的车辆，精确地识别车牌号码，并将这些信息实时存储在数据库中。对于管理车辆的单片机系统，它可以直观、生动地显示停车信息，这使得整个过程高度可视化。首先，为了确保功能、维护和安全，因此系统应该有角色划分和授权设置，主要角色分别是背景管理员、停车管理员和用户。后台管路员主要负责整个系统的维护;停车场管理员可以查看车辆信息和停车场数量的变化;使用者可浏览有关泊车位及泊车位置的其他资料。3.2系统需求分析研究和分析系统功能需求主要是完成系统功能研究和需求分析，这是系统分析的基础。智能停车系统是自动运输系统中相对独立的子系统。要建立智能停车管理系统的架构，首先，我们必须能够确定整个系统的功能需求，并解释智能停车管理系统的功能。这篇论文分析了交通部、停车场经理和H.这篇论文主要集中于停车场管理系统的设计和实施，最后两个方面尤其被认为是可取的。汽车经理和车主首先考虑的是安全和安全。此外，加载方法和操作效率也是经理应该考虑的问题，而且要尽快找到最好的停车位是许多用户会考虑的问题。整个停车场管理系统的功能举例如下：(1)当车辆进入停车场时，可以自动拍照并保留收集到的照片;(2)收集车辆照片后，许可证识别将自动进行，并与数据库中的记录进行比较。旧用户将自动发布，新用户牌照信息将自动添加到存储单元，并在发布后释放;(3)监管停车场。它可以精确和实时监控，并控制停车场;(4)迅速引导车辆进入最佳停车场。一旦车辆进入现场，车辆可以迅速引导车辆进入最佳停车空间，以节省用户的时间;一旦车辆进入提供的停车位，车辆将立即提供正确进入的权利，如果输入的空间不正确，将发出警报;(5)实时支付功能，w用户可以自己充值卡片，在车辆离开停车位时自动停止充值，并收取适当的费用;(6)信息问题的功能，可以为用户提供停车地点问题，方便用户快速找到自己的汽车，并节省汽车搜索时间;(7)历史信息的出口功能可以为用户提供许可证信息、通行时间、停车地点、停车时间和其他信息。3.3管理需求分析对于一个实时更新数据的管理系统来说，对数据库承载能力要求严格，因为数据库是管理系统能持续稳定高效运行的保障，在本系统管理要求如下。（1）车辆进入管理当车主从入口处开进停车场时，感测线圈感测到车辆进入停车区域，系统将从数据库查询空车位并向用户显示空的停车数据。车主看提示信息来判断是否进入停车场，高清摄像头会捕捉该车辆信息图片，并将照片发送到系统后台进行识别处建立客户信息并分配停车位，让车主开进去。（2）车辆离开管理车辆的离开管理比较复杂，不仅要处理感应线圈感应和车牌识别部分，还要处理该车主在停车场内的停车费用计算。车辆离开需要以下步骤：首先，客户将驾驶汽车驶出出口，退出线圈感觉以检测车辆通行[11]。高清摄像头捕捉图片数据并将数据通过网络传输到后台服务器进行识别。查询到客户停车信息后，计算客户的停车费用。第四章系统设计4.1系统的主程序流程图设计与需要c语言进行转换以获得人类互动相比，编译语言在与人交流中具有自然优势，但是，语法的了解需求较高，编译语言很难实现，因此c语言配置对于编程来说是一种困难。STC89C52RC的主控制芯片可以从一开始就通过重置键初始化，这样LCD模块就可以通过GSM串行端口清除0。GSM模块启动液晶模块显示了进出车辆的输入和阻塞车辆。停车场的出入口有两个红外传感器。一个侦探撞了车，另一个从车里出来。当车辆进入车库系统时，增加1个，当车辆离开车库时减少1个停车点。LCD屏幕上有一个液晶显示器，你可以看到汽车实时进入车库的数量。设置停车得价格。车主可以通过发短信或发送短信内容中的“查看”来知道现在是否有空的车位以及停车的价格和收费情况。4.2系统车辆进出检测模块设计该系统的车辆测试模块是在这个设计中设计的，车辆访问控制模块是主要的比较模块。该项目使用两个红外传感器来确定车辆的状态。其中两个传感器的位置显示在图4.2中。其中AB代表两个红外传感器。当红外传感器被物体阻挡时，红外接收器就能探测到被阻挡物体返回的红外光束，连接到变化传感器的管子的水平就会很高，当没有阻塞时，反弹率就会下降。因此，可以设计出，当两个传感器按照a到b的顺序被锁定时，汽车进入停车场，反之亦然。图4-2车辆进出检测模块流程图4.3数据采集模块程序设计当红外传感器的信号被障碍物阻挡时，数据采集模块将形成要放大的电平信号，然后通过微机的芯片方向将其送入电路。控制模块不会产生电平波动。值得注意的是，在红外发射传感器启动之前，必须关闭整个系统才能启动设备[12]。此外，气象学应仔细观察红外反射传感器的显示灯在信号采集前是否被覆盖。当灯被阻塞时，数据被存储并转换为单片机控制系统，最后返回到主程序。数据采集模块如图4.3所示。当车辆进入社区停车场时，增加1。当车辆离开停车场时，减1。停车场管理人员最好能实时查看社区停车场的车辆数量。图4-3数据采集流程图4.4LCD1602液晶显示模块设计本设计采用的数据是99个停车场空位进行演示设计LCD显示模块设计首先开始显示初始化的界面，显示演示停车场自动查询系统，然后显示欢迎来到停车场，停车场的进出车辆数和停车场的收费价格，然后开始通过红外反射传感器来判断是否有车辆经过停车场，如果有车辆经过停车场那么就通过单片机控制后显示控制后的停车场的进出车辆和它的滞留车辆，以及它的收费价格[13]。如果没有车辆通过就返回上一步。然后结束。车辆管理人员可以通过复位键来改变停车场的车位状况将车位数全部清零。便于停车场管理人员进行管理使得显示车位数全部置零。还可以根据实际情况调整停车场收费价格程序流程图如下4.4所示：图4.4调整停车场收费价格程序流程图4.5抗干扰设计由于电力供应、宇宙干扰或其他原因，汽车经常受到这些方面的强烈噪音的影响。这些改变经常影响数字设备的显示，导致故障和事故。但是如果这个系统有一个看门狗的功能，这个功能会在程序运行时得到反映，系统会恢复到恢复状态，然后系统会恢复到正常运行状态[14]。此外，这些干扰也会影响射频电路信号，不仅会导致传输扭曲，还会在严重情况下干扰信号。因此，对于汽车的整体抗干扰能力，不仅在系统设计上，而且在射频电路元件的选择和布局上。此外，二维滤波器，中频陶瓷滤波器和选择的频率可以产生一些抗干扰效果。第五章系统的实现和测试5.1系统的软件调试硬件问题似乎基本上已经解决，主要是在调试软件程序时。首先使用keil进行软件调试，虽然该软件功能强大，不仅包括开发环境、甚至连各种编辑器和调试器的功能都可以实现。但是，饶是如此，使用此方法仍然需要了解如何使用所使用的组件以及它们如何互相连接连。在软件调试过程中，以前遇到以下问题：第一次打开硬件时，发现LCD亮度不够均匀。分析是由程序设置中的显示程序的延迟不满足引起的。对于硬件系统的调试，模拟调试可以在单个端口上进行，但两个端口同时连接，但系统不工作。经过分析，这是一个程序编辑问题。在GSM串口调试过程中打开“GSM串口调试助手”端口选择COM3，当波特率显示115200的时候，打开串口，发现红灯未亮，通过检查电脑、连接线、驱动等，发现是连接线未接稳的问题。图5.1为正常状态5.1正常状态打开串行端口后，命令开始发送。按下软件上的按钮，如图5.2所示。点击下面SIM卡的状态按钮，看看连接是否正确，XR是否与TX相连，XR是否与XR相连，模块上的灯是否闪烁。5.2GSM调试窗口5.2出入控制短信与停车费用测试在车库门口红外传感器的感应下，一旦汽车进入车库，那么就会遮挡红外发射信号，从而产生中断。这时候只需要把其从SIM卡存储中删除并发以下指令去接收短信放到计算机中:接收短信AT命令：AT+CMGR=XCR(从X存储区读短消息)删除短信AT命令:AT+CMGD=XCR(从X存储区删除短消息)这些信息代表手机号码、时间、消息等的基本信息。当这些信息通过电路传输并进入计算机系统时，它表明汽车进入了停车场。查看发送到请求系统的停车位数量请求请求的停车位数量然后通过短信输入查看充电价格，询问停车价格。发送短信AT命令:AT+CMGS="+8613xxxxxxxxx"+CR+（消息内容）当然，为了更加明确用户的意图，用户可以在发送短信息时加入内容，比如01表示出去车辆；02表示进入车辆；03表示滞留车辆信息；04表示收费价格信息。第六章结论与展望经过几个月的尝试，设计一个基于MCU和GSM的自动问题系统，基本上满足了设计的需求。基于MCU的计数器可以在实际时间戳和精确计算。详细研究这个主题。使用STC89