基于单片机的自动停车收费系统的设计

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概要

  本课题对自动停车收费系统进行研究，介绍了基于STM32F103C6T6单片机的一种停车场的自动停车收费系统的设计。该基于STM32F103C6T6单片机完成的自动停车收费系统采用了比传统停车计费系统方式更加优异的管理车库的方法，采用RFID检测汽车进入和驶出，然后传递给单片机进行相应的计费方式的计算，具备了能够自动开启关闭大门、显示停车场状态、查询停车场车位、自动显示需要收取费用等的一些功能，使系统更具灵活性，完成了硬件的设计和软件的编程设计。愈来愈多的停车场慢慢地采用更加自动且智能化的管理系统，相比于以前的人工管理的自
动停车场，可以极大地减少了人力成本，增强了管理效率。
关键词：单片机，STM32,自动停车收费，停车场管理

一、主要工作

  虽然驾驶人与机动车数量增长迅猛，但由于城市周转腾挪的空间有限，加大车位的供应量，并不能从根本上解决“停车难”问题。尤其在中心城区和拥堵区域，停车位的盲目增加可能会导致交通更加拥堵。因此，对有限的资源进行科学合理的整合和调配是关键。停车设施建设严重落后于车辆的增长情况, 导致停车矛盾愈加严重, 停车难、乱停车的恶性循环成为城市交通管理的难点, 也直接导致交通堵塞、擦车追尾等交通事故, 不同程度阻碍了城市经济的发展。尤其在景区的旅游旺季, 举办大型展览, 会议及大型社会活动时, 人多车多, 停车更是一件非常不易之事, 因此解决停车难就成了所有开发商首先要考虑的一个问题。
　　因此，停车场管理系统就被大家重视了起来。根据我们国家目前的这一现状，本文提出了一种基于STM32F103C6T6为核心的单片机的智能停车管理系统。该停车场的收费管理系统运行极为简便,且产品价格也相对便宜,而且安装与调试迅捷简单,很好地解决了临时停车位的管理与收费方面的基础问题。同时能够大大节省停车场的管理费用及人手，提高停车场的利用效率。因此，由于这些独特且优秀的特性，使得本设计特别适用于旅游旺季、大型活动以及城市中心地带等所增设的各种停车场的现代化停车场管理收费, 同时也可以大大地缓解因停车难而造成的停车场附近道路交通拥堵等相关问题。

二、系统方案设计

2.1 总体设计

本设计是基于STM32F103C6T6单片机的自动停车收费系统，采用了比传统停车计费系统方式更加优异的管理车库的方法，采用RFID检测汽车进入和驶出，然后传递给单片机进行相应的计费方式的计算，具备了能够自动开启关闭大门、显示停车场状态、查询停车场车位、自动显示需要收取的费用等功能，使系统更具灵活性，为临时停车场提供了一个操作简便、价格低廉，而且行之有效的管理办法。
　　设计中采用STM32F103C6T6单片机来控制系统，所以需要有时钟电路，键盘电路，OLED显示电路，报警电路等几个部分。要实现系统的设计要用到的知识点有单片机的原理及其应用OLED的原理和应用以及键盘和时钟电路的设计等。

2.2 系统框架

（1）大门控制模块：在单片机的控制下与出入模块协同作业，通过RFID射频识别技术控制舵机执行停车场大门的升闸和降闸。保证了停车场的安全，维护了停车场的秩序，也能够增加停车场的效率。
　　（2）出入模块：该模块是通过RFID模块安装在停车场入口和出口，用于检测汽车驶入停车场大门和驶出停车场大门，把信息传递给单片机控制中心并进行相应计费，保持了停车场的秩序和安全问题。
　　（3）OLED显示：显示停车场的各种实时信息，包括北京时间、目前有多少车辆在停车场内、停车场总停车位数、停车需要付款的费用和各种操作提示等内容。
　　（4）单片机控制中心：采用STM32F103C6T6单片机系统，它是本设计的核心部分。主要功能是：有无车辆的进出，以及车辆进出的记录和将其显示出来；停车收费并进行信息记录与存储；处理键盘状态, 调节键盘操作的各种实时信息；显示和调整停车场状态，控制停车场闸道的升闸和降闸，使得汽车更方便快捷地进入以及离开停车场；有汽车驶入时停车场内的汽车数加一，当停车场内的停车数目与总容纳车数一样时，红灯亮起，不能再让汽车进入停车场。汽车驶出停车场后显示停车场内车辆数减一，闸道转动，让它离开；将车辆在停车场内的时间用单位换算成车辆需要在停车场内付款的总金额；控制显示器的运行，按照停车场内的实时信息显示停车场内的各种信息；如有非正常情况发生，比如火灾，会触发声光报警，提醒停车场内的人们赶紧离开。
　　（5）操作键盘模块：通过按键可以修改各种OLED显示器上的信息，可以修改显示的时间以及当前停车场内的停车数目以及停车场可以容纳的总共停车数量，也会有一些操作提示等内容。
　　（6）停车场状态显示模块：显示模块可以显示当前停车场内停的车辆总数以及停车场内允许容纳的最大车辆总数，通过这些就可以得知停车场内目前有多少空位，能容纳多少空余的车辆。当有空余的时候，停车场状态显示上亮的是绿灯，当停车场内没有车位空余时，停车场状态显示模块上的红灯亮起，此时不再允许车辆进入。所以停车场状态显示不仅可以显示车辆停车需要付的费用，更能显示停车场内有无空余车位，以及有多少空余车位。这样不仅方便了停车场的管理状态，还能够极大地方便了各个车辆的选择是否要进入停车场停车，增加停车效率。

三、系统的软件设计

4.1 控制系统的主程序功能及流程图

主程序完成下述主要功能：

1. 初始化程序的设置；
2. 时钟的显示与存储；
3. 存取车状态的读入；
4. 存取车子程序的调入；
5. 给存取车控制系统的单片机信号的传递；
   6.停车场状态的读取与现实；

四、结论

  　系统可以实现自动开启关闭大门功能、自动计费功能、显示功能、查询功能，而且时钟显示等均可调节，使系统更具灵活性。
  设计中采用单片机来控制系统，有时钟电路，键盘电路，OLED显示电路，报警电路等几个部分组成。
　　停车收费标准可以调节，方便停车场运营，系统初始值设为2元/时。可以停车时交费也可以离开时交费经营者可以根据自己的情况来定。该系统还可以充当时钟来使用，时间的小时、分钟和秒数都可以调节。实现系统的设计用到了单片机的原理及其应用，键盘和时钟电路的设计等。
　　系统的实际开发使用将大大节省临时停车场的管理费用及人手，提高临时停车场的利用效率。该课题所实现的功能及性能可以经过适当的设计和完善运用于生活和生产实际中，例如一些临时停车场和大型超市等环境。本课题在设计过程中，最复杂的部分就是硬件电路的设计和单片机编程，在程序设计过程中遇到了问题，这些问题是程序设计中的一个难点，这些问题往往需要多次调试才能实现。所有系统在完善性方面还有待提高。这个系统的实现使我对电工技术、元器件芯片以及单片机的原理及应用都有了深刻的认识，真正做到了学有所得、学有所用，可以说获益匪浅。