基于無線通信的智能停車管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)摘要TC"摘要"\fC：現(xiàn)代城市交通問題日益嚴(yán)峻，停車難成為了城市中的一大難題。傳統(tǒng)的停車場管理方式存在諸多問題，如停車位難以管理、費用計算不準(zhǔn)確、車輛進(jìn)出不便等。因此，本研究旨在設(shè)計一種基于無線通信的智能停車場控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有停車場管理方式存在的問題。本系統(tǒng)通過紅外傳感器和LCD屏幕的配合使用，實現(xiàn)了對停車位占用情況的實時檢測與顯示，為停車場管理帶來了極大的便利和效益。此外，系統(tǒng)利用藍(lán)牙模塊連接手機APP，實現(xiàn)車牌號的輸入和管理，通過與系統(tǒng)保存的車牌記錄進(jìn)行對比，判斷車輛是否有權(quán)進(jìn)入停車場，進(jìn)而控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動模擬開門或拒絕進(jìn)入并蜂鳴器報警。當(dāng)車輛進(jìn)入后，系統(tǒng)開始記錄費用，并在車輛離開時進(jìn)行費用扣除。此外，該系統(tǒng)還提供了手機APP充值功能，方便車主管理余額和車位信息。該系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。一方面，該系統(tǒng)可以有效解決城市停車難的問題，提高停車場管理的效率，為市民提供更加便捷的停車服務(wù)。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r檢測并顯示停車位的占用情況，而且為城市停車場管理部門提供了重要的參考數(shù)據(jù)，從而助力提升停車場管理的現(xiàn)代化水平。關(guān)鍵詞：單片機；停車位；傳感器；

ResearchanddevelopmentofintelligentparkingmanagementsystembasedonwirelesscommunicationAbstractTC"Abstract"\fC：Thetransportationproblemsinmoderncitiesarebecomingincreasinglysevere,andparkingdifficultieshavebecomeamajorchallengeinthecity.Therearemanyproblemswithtraditionalparkinglotmanagementmethods,suchasdifficultyinmanagingparkingspaces,inaccuratecostcalculations,andinconvenientvehicleentryandexit.Therefore,thisstudyaimstodesignanintelligentparkinglotcontrolsystembasedonamicrocontrollertosolvetheproblemsexistinginexistingparkinglotmanagementmethods.Thissystemusesinfraredsensorstodetectwhetheravehicleisoccupyingaparkingspace,anddisplaysthevacancyoftheparkingspaceinreal-timethroughanLCDscreen.Inaddition,thesystemusesaBluetoothmoduletoconnecttoamobileapptoinputandmanagelicenseplatenumbers.Bycomparingitwiththelicenseplaterecordssavedbythesystem,itdetermineswhetherthevehiclehastherighttoentertheparkinglot,andthencontrolstherotationofthesteppermotortosimulateopeningorrejectingthedoor,andthebuzzeralarms.Afterthevehicleenters,thesystemstartsrecordingfeesanddeductsthemwhenthevehicleleaves.Inaddition,thesystemalsoprovidesamobileapprechargefunction,makingiteasyforcarownerstomanagetheirbalanceandparkingspaceinformation.Theresearchonthissystemhasimportantpracticalsignificance.Ontheonehand,thissystemcaneffectivelysolvetheproblemofdifficultparkingincities,improvetheefficiencyofparkinglotmanagement,andprovidecitizenswithmoreconvenientparkingservices.Ontheotherhand,thissystemcanalsoprovidereferenceforurbanparkinglotmanagementdepartments,improvethemodernizationlevelofparkinglotmanagement,andenhancethemanagementlevelofurbanparkinglots.Keywords:microcontroller;Parkingspace;Sensors;

1緒論1.1研究背景和意義現(xiàn)代城市交通問題日益嚴(yán)峻，停車難成為了城市中的一大難題。隨著城市人口的增長和私家車的普及，停車位資源越來越緊張，車主在找尋合適的停車位上花費了大量的時間和精力。傳統(tǒng)的停車場管理方式存在諸多問題，如停車位難以管理、費用計算不準(zhǔn)確、車輛進(jìn)出不便等，這些問題不僅給車主帶來了困擾，也給城市交通管理帶來了挑戰(zhàn)[1]。因此，基于無線通信的智能停車場控制系統(tǒng)的研究成為了當(dāng)前一個備受關(guān)注的熱點。該系統(tǒng)通過采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段來解決傳統(tǒng)停車場管理方式存在的問題。該系統(tǒng)可以利用紅外傳感器檢測車輛是否占用停車位，并通過LCD屏幕實時顯示停車位的空余情況，為車主提供更加便捷的停車服務(wù)。此外，系統(tǒng)利用藍(lán)牙模塊連接手機APP，實現(xiàn)車牌號的輸入和管理，通過與系統(tǒng)保存的車牌記錄進(jìn)行對比，判斷車輛是否有權(quán)進(jìn)入停車場，進(jìn)而控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動模擬開門或拒絕進(jìn)入并蜂鳴器報警。當(dāng)車輛進(jìn)入后，系統(tǒng)開始記錄費用，并在車輛離開時進(jìn)行費用扣除。此外，該系統(tǒng)還提供了手機APP充值功能，方便車主管理余額和車位信息。該系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。一方面，該系統(tǒng)可以有效解決城市停車難的問題，提高停車場管理的效率，為市民提供更加便捷的停車服務(wù)。該系統(tǒng)不僅為城市停車場管理部門提供了寶貴的參考數(shù)據(jù)，還有助于推動停車場管理的現(xiàn)代化進(jìn)程，進(jìn)而提升整個城市停車場的管理水平。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀智能停車場控制系統(tǒng)作為一個新興的研究方向，近年來在國內(nèi)外均得到了廣泛的關(guān)注和研究[2]。在國外，智能停車場控制系統(tǒng)的研究主要集中在美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家。美國的智能停車場控制系統(tǒng)主要采用無線傳感器和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過車牌識別和GPS定位來實現(xiàn)車位的智能管理和監(jiān)控。在歐洲，研究主要集中在利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)實現(xiàn)停車場信息的實時監(jiān)測和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得每個停車位、車輛進(jìn)出口、甚至停車場內(nèi)部環(huán)境都能被實時感知和監(jiān)控。通過與云計算平臺的結(jié)合，這些數(shù)據(jù)得以快速處理和分析，為停車場管理提供決策支持。這種技術(shù)結(jié)合使得歐洲的智能停車場不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動化計費、空位查找等基本功能，還能根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整停車場的運營策略，如優(yōu)化車位分配、調(diào)整進(jìn)出口車流等，從而提高停車場的整體運行效率[3]。與此同時，日本在智能停車場控制系統(tǒng)方面則主要采用自動化技術(shù)和機器人技術(shù)。這些技術(shù)使得車輛進(jìn)出停車場的過程更加自動化和智能化。例如，通過車牌識別技術(shù)，車輛可以無需停車直接通過進(jìn)出口；機器人技術(shù)則被用于實現(xiàn)車輛的自動泊車和取車等功能。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了停車場的通行效率，也大大提升了用戶體驗。在國內(nèi)，智能停車場控制系統(tǒng)的研究也逐漸得到了關(guān)注。近年來，國內(nèi)許多高校和科研機構(gòu)都在開展相關(guān)研究。目前，國內(nèi)的研究主要集中在智能化管理和車位識別技術(shù)等方面。例如，采用視頻監(jiān)控和車牌識別技術(shù)實現(xiàn)車位的實時監(jiān)測和管理，采用紅外線傳感器和藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)車輛進(jìn)出的自動化管理和調(diào)度[4]?？偟膩碚f，智能停車場控制系統(tǒng)的研究在國內(nèi)外均得到了廣泛的關(guān)注和研究，研究方向和方法也在不斷創(chuàng)新和發(fā)展，未來的發(fā)展空間和應(yīng)用前景都十分廣闊。1.3研究工作安排本文設(shè)計了一款基于單片機和無線通信技術(shù)的智能停車場控制系統(tǒng)，論文從緒論，方案設(shè)計，硬件設(shè)計，軟件設(shè)計，系統(tǒng)調(diào)試和總結(jié)對該系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的介紹，本文的主要工作安排如下：一、緒論：首先，闡述了智能停車場控制系統(tǒng)的重要性。其次，對現(xiàn)有的控制方法進(jìn)行了簡要的介紹，并對存在的問題進(jìn)行了分析。最后，闡述了本文研究的目的和意義。二、方案設(shè)計：在進(jìn)行智能停車場控制系統(tǒng)的方案設(shè)計之前，對系統(tǒng)所需實現(xiàn)的功能進(jìn)行深入分析是至關(guān)重要的。這不僅是確保系統(tǒng)設(shè)計滿足用戶需求的關(guān)鍵步驟，也是后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的基礎(chǔ)。在綜合當(dāng)前市場上常見的智能停車場控制系統(tǒng)功能，并考慮到成本效益后，我們將系統(tǒng)需要實現(xiàn)的主要功能劃分為以下幾點：三、硬件設(shè)計：詳細(xì)闡述了硬件電路的構(gòu)成，包括單片機、傳感器等。對各個組件進(jìn)行了詳細(xì)的說明，并且詳細(xì)介紹了電路的構(gòu)成，方便別人理解該系統(tǒng)。四、軟件設(shè)計：在軟件設(shè)計部分，詳細(xì)說明了軟件的模塊劃分、功能實現(xiàn)、以及軟件的整體架構(gòu)和流程。五、系統(tǒng)調(diào)試：在完成系統(tǒng)的設(shè)計之后，對其功能進(jìn)行測試，包括對硬件電路的連接，硬件是否正常運行進(jìn)行測試和對軟件進(jìn)行調(diào)試，并給出了實際的調(diào)試結(jié)果。六、總結(jié)：總結(jié)了本文的研究結(jié)果，包括系統(tǒng)的整體設(shè)計方案、硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果，并對系統(tǒng)的性能進(jìn)行了評價。最后，給出了未來的研究方向和展望。同時也對系統(tǒng)的可擴展性和適用性進(jìn)行了評價，以便為未來的研究和改進(jìn)提供參考。2方案的設(shè)計2.1系統(tǒng)功能分析在進(jìn)行系統(tǒng)的方案設(shè)計之前，首先對系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，綜合當(dāng)前市場上常見的智能停車場控制系統(tǒng)功能，同時為了降低系統(tǒng)成本，可以將系統(tǒng)需要實現(xiàn)的主要功能分為以下幾點：（1）OLED屏幕顯示停車位是否有車：通過紅外傳感器檢測停車位是否有車，并在OLED屏幕上實時顯示停車位的空余情況。（2）手機APP管理：測試藍(lán)牙模塊與手機APP的連接穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。確保用戶可以通過手機APP輸入車牌號，進(jìn)行充值、查看余額和車位信息等操作，并且數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確傳輸?shù)较到y(tǒng)中。（3）車牌識別與管理：通過紅外傳感器檢測是否有車進(jìn)入停車場。（4）記錄車輛進(jìn)出時間和費用：當(dāng)車輛進(jìn)入后開始記錄費用，當(dāng)車輛走后扣除費用，確保車主只需支付實際停車時間的費用。（5）充值功能：在手機APP上可以充值金額，并且顯示剩余額度和車位信息，方便車主管理余額和車位信息。2.2主控芯片選型方案一：STC89C52RC單片機STC89C52RC是STC（宏晶科技）公司生產(chǎn)的一款基于8051內(nèi)核的單片機。由于其繼承了8051系列的經(jīng)典特性和廣泛的社區(qū)支持，使得它在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中非常受歡迎。下面是根據(jù)STC89C52RC的特點和系統(tǒng)設(shè)計需求，可能的一些應(yīng)用方案和設(shè)計考慮。STC89C52RC單片機。STC89C52RC具有2KB的SRAM內(nèi)存，可以支持多種程序的并發(fā)運行。此外，它還有64KB的閃存，可以存儲程序代碼和數(shù)據(jù)。STC89C52RC單片機擁有40個GPIO，如UART，SPI，I2C，ADC，PWM等。這些接口可以用于與外部設(shè)備進(jìn)行通信，實現(xiàn)各種功能。這些GPIO口可以根據(jù)實際需要進(jìn)行不同類型的配置，單片機可達(dá)到33MHZ工作頻率。STC89C52RC支持SWD調(diào)試接口，可以方便開發(fā)人員調(diào)試程序。STC89C52RC單片機資料豐富，性能強大，深受嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者的青睞[5]。方案二、STC12C5A60S2單片機STC12C5A60S2單片機的開發(fā)便利性也是其一大亮點。由于其支持串口程序燒寫，用戶無需額外的開發(fā)設(shè)備，僅需通過串口即可將程序?qū)懭雴纹瑱C中。這大大降低了開發(fā)成本，同時也縮短了開發(fā)周期。此外，STC系列單片機還支持程序加密，這有效地保護了用戶的個人成果，防止了程序被非法復(fù)制和篡改。綜合以上二種方案可以得出，STC12C5A60S2單片機相對于STC89C52RC單片機具有更高的性能，性能高的可以更好的處理數(shù)據(jù)，所以本次設(shè)計采用STC12C5A60S2單片機。2.3顯示模塊選型系統(tǒng)要求顯示數(shù)據(jù)，經(jīng)過對常用的顯示模塊進(jìn)行對比，系統(tǒng)有以下兩種顯示方案可供選擇。方案一：LCD12864液晶顯示器LCD12864液晶顯示器通過單片機控制實現(xiàn)字符顯示。單片機通過其I/O口將需要顯示的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給顯示器。顯示器接收到數(shù)據(jù)后，會根據(jù)內(nèi)部編程在屏幕上對應(yīng)的坐標(biāo)點加深顯示顏色。當(dāng)背光照亮屏幕時，就會出現(xiàn)對應(yīng)的字符。這種顯示方式使得LCD12864液晶顯示器在電子顯示系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。方案二：OLED顯示屏OLED，即有機發(fā)光二極管，是一種獨特的顯示技術(shù)。它利用超薄的有機材料涂層，在電流通過時，這些材料會根據(jù)其特有的化學(xué)屬性自發(fā)發(fā)光。與傳統(tǒng)顯示器相比，OLED展現(xiàn)出卓越的可視角度和極低的功耗。由于它的自發(fā)光特性，OLED屏幕無需背光源，從而實現(xiàn)了高對比度和超薄的機身設(shè)計。此外，OLED的反應(yīng)速度極快，常被應(yīng)用于追求極致畫質(zhì)和響應(yīng)速度的顯示系統(tǒng)中。經(jīng)過對LED顯示屏和液晶顯示模塊兩種方案的對比分析，我們發(fā)現(xiàn)雖然這兩種方案都能滿足系統(tǒng)的顯示需求，但OLED顯示屏在某些關(guān)鍵性能上具有顯著優(yōu)勢。2.4紅外傳感器選型方案一：TCRT是一種常用的紅外反射式光電傳感器。它通常用于檢測物體是否在光電傳感器的前方，并進(jìn)行相應(yīng)的信號輸出。該傳感器的工作原理是通過發(fā)射紅外光，當(dāng)光線遇到物體時反射回光電接收器，光電接收器通過檢測反射光的強度來判斷物體的位置。TCRT紅外傳感器的輸出信號通常是一個模擬電壓信號，可以通過接入微控制器的ADC模塊進(jìn)行數(shù)字量轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)對物體位置的數(shù)字化檢測。該傳感器的工作電壓通常在5V左右，具有很高的靈敏度和低的噪聲?？偟膩碚f，TCRT紅外傳感器是一種高性價比，易于使用的光電傳感器，在很多工業(yè)控制、機器人等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。方案二：GP2Y0A21YK紅外傳感器：GP2Y0A21YK是一種紅外避障傳感器，常用于測量前方障礙物的距離，可以幫助機器人、智能家居等設(shè)備避免碰撞和脫離軌跡。我們要了解P2Y0A21YK傳感器是如何使用紅外光學(xué)原理來測量物體與傳感器之間的距離，首先，我們需要知道紅外線的性質(zhì)以及它是如何在傳感器和物體之間工作的。紅外線是一種電磁波，其波長比可見光長，因此人眼是看不到的。P2Y0A21YK傳感器利用紅外線的這種特性，發(fā)射紅外線束。經(jīng)過兩種方案對比，TCRT紅外傳感器的測量精度更高，響應(yīng)速度快，因此本設(shè)計采用TCRT5000用于紅外檢測車輛信息。2.5無線通信模塊選型方案一：ESP8266是一款WiFi模塊，由中國樂鑫公司推出，具有以下優(yōu)勢：ESP8266模塊價格相對較低，適合低成本產(chǎn)品的應(yīng)用。內(nèi)置WiFi芯片，支持802.11b/g/n協(xié)議，可以實現(xiàn)高速、穩(wěn)定的無線通信。支持多種接口，包括UART、SPI、I2C等，方便與各種主控芯片進(jìn)行通信。ESP8266模塊可以使用開源的NodeMCU固件，方便開發(fā)者快速開發(fā)WiFi應(yīng)用?？梢酝ㄟ^編程實現(xiàn)各種自定義功能，例如TCP/IP協(xié)議棧、HTTP服務(wù)器等。方案二：JDY31是一種低功耗藍(lán)牙4.0BLE串口透傳模塊，具有體積小、功耗低、通信距離遠(yuǎn)、性能穩(wěn)定等特點，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、無線傳輸?shù)阮I(lǐng)域。該模塊采用了Nordic公司的nRF51822芯片，具有ARMCortex-M0內(nèi)核，集成了2.4GHz藍(lán)牙低功耗無線通信技術(shù)和32位ARM微處理器，支持BLE4.0協(xié)議和多種串口通信協(xié)議。其工作頻率范圍為2.4GHz~2.5GHz，支持BLE4.0協(xié)議，最大通信距離可達(dá)100米；支持超低功耗模式，待機電流僅為400nA；支持UART、I2C、SPI等多種通信方式，可與單片機、PC機等設(shè)備進(jìn)行通信；集成32位ARM微處理器，可實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)處理功能；支持GPIO、PWM、ADC、DAC等多種外設(shè)接口。JDY31藍(lán)牙模塊可以通過串口和單片機進(jìn)行通信，支持AT指令集，也可以通過AT指令配置模塊的工作模式、通信參數(shù)等。經(jīng)過兩種方案對比，JDY藍(lán)牙模塊傳輸速度快，通信更穩(wěn)定，因此本設(shè)計選用JDY31藍(lán)牙模塊。2.6總方案設(shè)計在完成了系統(tǒng)的總體功能分析后，我們可以開始設(shè)計系統(tǒng)的整體實現(xiàn)方案。根據(jù)所描述的系統(tǒng)組成，我們將對每個模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，并確保它們能夠協(xié)同工作，實現(xiàn)所需的功能。步進(jìn)電機模塊用來模擬門的開啟和關(guān)閉。使用藍(lán)牙模塊連接手機APP。本系統(tǒng)使用單片機作為主控芯片，使用據(jù)此分析可得系統(tǒng)的整體設(shè)計方案如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)設(shè)計圖

3硬件設(shè)計3.1主控模塊電路設(shè)計STC12C5A60S2是一款8位微控制器，其主控電路由許多不同的組件組成。其中包括：CPU（中央處理器）：負(fù)責(zé)執(zhí)行程序并處理數(shù)據(jù)。內(nèi)存：用于存儲程序代碼和數(shù)據(jù)。STC89C52RC具有64K字節(jié)的閃存存儲器。時鐘生成器：用于生成內(nèi)部時鐘信號，控制處理器的時鐘速度。輸入/輸出（I/O）端口：用于與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。中斷控制器：用于處理外部事件和硬件中斷請求。定時器/計數(shù)器：用于控制時間相關(guān)的操作和事件。電源管理單元：用于管理和監(jiān)控電源。其電路中的VCC和GND分別是供電電源和電源接地；P0、P1、P2、P3端口是模擬輸入、數(shù)字輸入輸出引腳，可以用于ADC、UART、I2C等外設(shè)；P2.0-P2.3可以作為外部中斷輸入使用；RST:復(fù)位端口，當(dāng)該引腳被拉低時，系統(tǒng)將會復(fù)位。EA/VPP:外部存儲器接口控制端口/編程電壓控制端口，當(dāng)該腳處于高電平的時候，可以通過該腳連接外部存儲器訪問數(shù)據(jù)，當(dāng)該腳處于低電平時，可以用來編程單片機的FlashROM。ALE：地址鎖定使能端口，當(dāng)該腳為高電平時，CPU訪問外設(shè)時，地址線A0被鎖定，用于訪問外設(shè)的寄存器地址。PSEN：程序存儲器片選端口，當(dāng)該腳為低電平時，可以選擇FlashROM，當(dāng)該腳為高電平時，可以選擇其他外設(shè)[6]。XTAL1/XTAL2：晶體振蕩器輸入輸出端口。STC12C5A60S2的各個引腳是單片機的核心部分，它們與外部設(shè)備的連接是單片機的實現(xiàn)和功能的關(guān)鍵。最終設(shè)計出的單片機主控電路如圖3-1所示。圖3-1主控芯片電路圖3.2晶振電路設(shè)計STC12C5A60S2芯片的晶振電路是單片機的重要組成部分，單片機系統(tǒng)的核心是晶振電路，它在整個系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。晶振電路的主要功能是生成單片機的時鐘信號，這個信號是單片機進(jìn)行各種操作的基礎(chǔ)，確保了單片機能夠按照固定的時鐘節(jié)拍執(zhí)行指令。因為它們能夠?qū)κ⒕w的頻率進(jìn)行調(diào)整，以確保生成的時鐘信號的穩(wěn)定性[7]。石英晶體振蕩器和兩個微調(diào)電容（通常值為20PF）通過XTAL1和XTAL2引腳與單片機相連，構(gòu)成了晶振電路。這個電路的振蕩頻率通常在1.2MHz至12MHz之間。通過這樣的連接，晶振電路產(chǎn)生的輸出信號被用作單片機的時鐘信號，單片機內(nèi)的所有操作均在此時鐘信號的驅(qū)動下精確執(zhí)行[8]。STC12C5A60S2芯片由于有高增益的反相放大器，因此晶振電路能產(chǎn)生較為穩(wěn)定的時鐘信號，為單片機的各種操作提供時鐘控制。無論是單片機內(nèi)部的指令執(zhí)行還是外部設(shè)備的數(shù)據(jù)讀寫，都需要在這個時鐘信號的控制下進(jìn)行，以保證整個系統(tǒng)的順利運行。設(shè)計出的時鐘電路如圖3-2所示。圖3-2晶振電路圖3.3復(fù)位電路設(shè)計STC12C5A60S2芯片的復(fù)位電路是單片機正常工作過程中的關(guān)鍵電路。其主要作用是當(dāng)單片機工作不正常或發(fā)生故障時，通過復(fù)位單片機，使單片機正常工作。STC12C5A60S2芯片的復(fù)位電路包含一個復(fù)位電路和一個復(fù)位按鈕。當(dāng)單片機處于復(fù)位狀態(tài)時，它的所有狀態(tài)寄存器、程序計數(shù)器、堆棧指針等都會重新設(shè)置為初始狀態(tài)，從而使單片機能夠正常工作。此外，復(fù)位電路還可以控制單片機的訪問存儲器的方式，以確保單片機在復(fù)位時能夠正常訪問存儲器。要想實現(xiàn)單片機的復(fù)位功能，則需要STC12C5A60S2的RST引腳接入電阻與電容。對于單片機而言，系統(tǒng)復(fù)位需要復(fù)位引腳接入電容到系統(tǒng)的VCC，并且連接電阻到GND，此時電路構(gòu)成RC充放電回路。使得在系統(tǒng)上電后，RST引腳高電平時間足夠久，單片機能夠完成復(fù)位工作。電阻和電容的值通常都是固定的，分別為10K、10UF。其復(fù)位電路如圖3-3所示[9]。圖3-3復(fù)位電路圖3.4顯示電路設(shè)計RS、RW、E作為控制引腳，分別與單片機的I/O口相連。通過控制這些引腳的電平狀態(tài)，我們可以實現(xiàn)OLED液晶顯示屏的讀寫功能。具體來說，OLED顯示屏的1號引腳接地（GND），而2號引腳則連接系統(tǒng)的正電源（VCC），為其提供5V的電力供應(yīng)。在數(shù)據(jù)傳輸方面，顯示屏的7號至14號引腳作為雙向數(shù)據(jù)端，與STC89C52RC單片機的P0口相連，這樣單片機就可以與顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。至于顯示屏的亮度控制，可以通過在VCC與GND之間接入一個電位器來實現(xiàn)。此時，電位器的分壓引腳需要連接到OLED液晶顯示器的3號引腳。通過調(diào)整電位器的位置，用戶可以輕松地改變液晶顯示屏的亮度。本系統(tǒng)中，OLED屏幕與單片機之間采用了并行串口通訊方式。這意味著數(shù)據(jù)的交換是通過控制讀寫引腳的時序來完成的，包括讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)以及寫字節(jié)等操作。這種通訊方式確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸，并為系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的顯示功能。液晶顯示電路的具體連接和配置如圖3-4所示。圖3-4顯示電路3.5蜂鳴器模塊電路設(shè)計當(dāng)單片機需要發(fā)出報警信號時，它會通過控制電路向驅(qū)動電路發(fā)送一個高電平信號。這個信號會使三極管導(dǎo)通，從而為蜂鳴器提供電流，使其發(fā)出聲音。而當(dāng)報警信號結(jié)束或單片機不再需要蜂鳴器發(fā)聲時，它會發(fā)送一個低電平信號，使三極管截止，蜂鳴器停止工作。這樣的設(shè)計既簡單又有效，能夠滿足大多數(shù)報警和提示的需求。報警電路如圖3-5所示。圖3-5報警電路圖3.6紅外檢測電路設(shè)計本設(shè)計采用了四個TCRT紅外傳感器模塊來檢測車輛。其中，紅外傳感器4被設(shè)定為檢測車輛的進(jìn)入，而其他三個傳感器則負(fù)責(zé)檢測停車位置上是否有車輛停放。TCRT紅外傳感器模塊由紅外發(fā)射器和紅外接收器兩部分組成，它們協(xié)同工作，能夠準(zhǔn)確檢測前方是否有車輛存在。一旦檢測到車輛，模塊會立即將信號發(fā)送給單片機。在電路連接方面，我們通常采用將傳感器模塊的VCC引腳和GND引腳分別連接到單片機的5V電源和地線。同時，將傳感器模塊的信號輸出引腳OB_OUT連接到單片機的數(shù)字輸入引腳P1.3至P1.6。在工作原理上，紅外傳感器模塊的紅外發(fā)射器會發(fā)射紅外線。當(dāng)這些紅外線遇到車輛時，會被反射回來，并被紅外接收器所接收。接收到反射回來的紅外線后，模塊會產(chǎn)生一個信號輸出。單片機通過監(jiān)測這些信號輸入引腳的狀態(tài)，便可以判斷是否有車輛存在。這樣的設(shè)計使得系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、快速地檢測車輛，從而實現(xiàn)對停車場的智能管理和監(jiān)控。如圖3-6所示。圖3-6紅外檢測電路3.7藍(lán)牙模塊電路設(shè)計JDY藍(lán)牙模塊是一種無線藍(lán)牙通信模塊，在本次設(shè)計中，JDY模塊與單片機通過串口（UART）通信，并使用AT指令進(jìn)行配置。JDY模塊通常需要5V的電源，因此，連接單片機的5V輸出到JDY模塊的VCC引腳上。JDY模塊的UTX和URX引腳與單片機的串口通信引腳連接。在單片機程序中需要對JDY模塊進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲煤统跏蓟?，以確保它能夠正常工作。系統(tǒng)中JDY藍(lán)牙模塊電路圖如圖3-7所示。圖3-7藍(lán)牙電路圖3.8步進(jìn)電機電路設(shè)計ULN2003步進(jìn)電機驅(qū)動模塊的IN1、IN2、IN3、IN4和STC12C5A60S2單片機的P346、P3.5、P3.6、P3.7的引腳口，然后其VCC接上系統(tǒng)的5V電源，GND接地。步進(jìn)電機有4個相位，因此ULN2003有4個輸入端口，用于控制每個相位的電流和方向。而STC12C5A60S2則可以通過其GPIO口輸出數(shù)字信號，控制ULN2003的輸入信號。因此，將ULN2003的輸入端口連接到STC12C5A60S2的GPIO口，可以精準(zhǔn)的控制步進(jìn)電機。具體而言，當(dāng)STC12C5A60S2的GPIO口輸出高電平時，ULN2003的對應(yīng)輸入端口會被拉高，以提供足夠的電流和電壓，使步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)一個步進(jìn)角。當(dāng)GPIO口輸出低電平時，對應(yīng)的輸入端口會被拉低，以控制步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)的方向或保持靜止。其電路圖如圖3-8所示。圖3-8驅(qū)動電路圖3.9系統(tǒng)總電路各個模塊設(shè)計完成之后，和單片機一起相連，組成總電路，如圖3-9所示。圖3-9系統(tǒng)總電路圖

4軟件部分設(shè)計4.1系統(tǒng)環(huán)境搭建相關(guān)技術(shù)Keil4是一種經(jīng)常被用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）軟件，主要應(yīng)用于開發(fā)和調(diào)試嵌入式系統(tǒng)上的程序。Keil4軟件擁有許多開發(fā)調(diào)試工具，包括編譯器、調(diào)試器、仿真器、連接器等。同時，Keil4軟件還支持多種嵌入式處理器的開發(fā)，如ARMCortex-M系列處理器、STC系列處理器、51系列處理器等。C語言是一種高級程序設(shè)計語言，其憑借簡潔高效的設(shè)計語言在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。C語言的語法簡潔高效，有極高的可移植性和可靠性。其可以方便地訪問硬件資源，如I/O端口、中斷向量等，并且可以通過指針來直接操作內(nèi)存，提高程序的執(zhí)行效率。在單片機設(shè)計中，Keil4軟件和C語言常常被用來開發(fā)嵌入式系統(tǒng)程序。Keil4軟件可以通過編寫C語言程序來實現(xiàn)單片機的控制，并使用Keil4軟件提供的調(diào)試器和仿真器對程序進(jìn)行調(diào)試和測試，以保證程序的正確性和穩(wěn)定性。同時，Keil4軟件還提供了豐富的代碼庫和開發(fā)工具，可以方便地完成單片機的開發(fā)、調(diào)試和測試工作。4.2系統(tǒng)總體工作流程系統(tǒng)在開始工作之前首先需要進(jìn)行初始化操作，接上電源，給系統(tǒng)供電正常使用，使用紅外傳感器檢測停車位是否有車，實時將車位信息傳輸?shù)絆LED屏幕上，通過藍(lán)牙模塊連接手機APP，讓用戶在手機app上實時了解停車信息。當(dāng)有車輛進(jìn)行停車場時，紅外傳感器檢測是否有車進(jìn)入，隨即對車牌進(jìn)行比對，車牌匹配成功，步進(jìn)電機控制開門，反之，拒絕進(jìn)入。車輛進(jìn)入后，系統(tǒng)開始停車費計算，車輛離開時計費結(jié)束，系統(tǒng)自動扣除停車費用、并且更新停車場的車位信息。系統(tǒng)的總體流程圖如4-1所示。圖4-1系統(tǒng)總流程圖4.3顯示數(shù)據(jù)流程設(shè)計在本設(shè)計中的使用OLED顯示屏顯示停車位的信息，首先需要對單片機、OLED顯示屏以及相關(guān)的驅(qū)動程序進(jìn)行初始化。初始化結(jié)束之后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并把傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆LED顯示屏，進(jìn)而把單片機接收的OLED顯示屏返回的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染，將渲染后的圖像顯示在屏幕上。根據(jù)渲染后的圖像數(shù)據(jù)，單片機控制OLED顯示屏進(jìn)行圖像顯示。不斷更新數(shù)據(jù)，使顯示的內(nèi)容保持最新。其流程圖如圖4-2所示。圖4-2顯示屏工作流程4.4紅外檢測流程設(shè)計首先需要初始化紅外傳感器，并設(shè)置傳感器的閾值。然后，程序在一個循環(huán)中不斷讀取傳感器數(shù)值，并檢查它是否超過了閾值。如果傳感器數(shù)值超過了閾值，程序會發(fā)送檢測到車輛的信號，否則，程序會發(fā)送沒有車輛的信號。同時，程序還將傳感器數(shù)值通過串口發(fā)送給單片機，以便主控板進(jìn)行處理。程序會等待一段時間，然后重復(fù)這個過程。其流程圖如圖4-3所示。圖4-3紅外檢測流程設(shè)計圖4.5無線通信程序設(shè)計確定JDY31藍(lán)牙模塊的串口通信協(xié)議，例如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等。整個流程涵蓋以下關(guān)鍵步驟：1.配置串口通信協(xié)議，這涉及到設(shè)定波特率、數(shù)據(jù)位和停止位等核心參數(shù)，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。2.初始化JDY31模塊，這包括設(shè)置其工作模式、密碼等關(guān)鍵參數(shù)，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和控制操作。3.監(jiān)控串口接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，一旦接收到數(shù)據(jù)，立即進(jìn)行解析并根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作。4.將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照特定格式進(jìn)行封裝，隨后通過串口發(fā)送給HC05模塊，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸和接收。首先，我們需要找到并成功連接JDY31模塊。隨后，我們將數(shù)據(jù)發(fā)送給HC05模塊，并密切監(jiān)聽JDY31模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)。一旦接收到數(shù)據(jù)，我們會立即進(jìn)行解析，并根據(jù)數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作。最后，我們還需要確保單片機與手機APP之間建立穩(wěn)定的連接，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)的順暢傳輸和交互。其設(shè)計流程圖如圖4-4所示。圖4-4無線通信流程圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件調(diào)試系統(tǒng)使用STC12C5A60S2單片機進(jìn)行設(shè)計，該模塊的正常供電電壓應(yīng)該為5V，首先使用萬用表測量單片機40號引腳電壓是否為5V，如果電壓不正常則立刻斷電，防止芯片損壞，如果工作電壓正常，則依次測量單片機其他引腳，首先測量單片機的20號引腳是否為0V，如果不是0伏則說明系統(tǒng)電路中存在短路情況，需立刻斷電排查，測量單片機其他雙向I/O口電壓，正常情況下，雙向I/O口電壓應(yīng)與單片機的電源電壓保持一致，如出現(xiàn)電壓過低情況，仔細(xì)排查該引腳的連接電路是否出現(xiàn)短路情況，直至各引腳電壓正常。繼續(xù)測量其他電路的供電電壓，均為正常狀態(tài)。5.2軟件調(diào)試在完成硬件調(diào)試之后，需要進(jìn)行軟件調(diào)試，軟件調(diào)試運用到STC單片機專用燒錄軟件—STC-ISP。軟件主界面如圖5-1所示。圖5-1STC-ISP主界面圖在程序燒寫和運行過程中，若遇到模塊未能按預(yù)期邏輯執(zhí)行的情況，調(diào)試成為了解決問題的關(guān)鍵步驟。我們需按照程序執(zhí)行的流程，逐步排查問題，確保每一步邏輯的正確性。在此過程中，通訊邏輯的檢查尤為重要。通過使用邏輯分析儀，我們可以深入剖析模塊的通訊過程，并與數(shù)據(jù)手冊上的通訊時序進(jìn)行比對。一旦發(fā)現(xiàn)任何偏差，必須仔細(xì)復(fù)查程序并修正錯誤。在調(diào)試過程中，自我檢查是首要的。我們必須認(rèn)真審視每一步的編程邏輯，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，應(yīng)立即修正。若自我檢查未能發(fā)現(xiàn)問題，可以查閱相關(guān)書籍、網(wǎng)絡(luò)資源，甚至利用在線調(diào)試工具來協(xié)助排查。在嘗試多種方法后，若問題仍未解決，不妨尋求老師和同學(xué)的幫助。畢竟，編程的世界里，合作與交流是成長的催化劑。經(jīng)過層層測試，不斷地優(yōu)化和改進(jìn)程序，直至編譯過程中不再出現(xiàn)任何錯誤，且程序能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的基本功能，我們才能說軟件測試初步成功。這是一個既充滿挑戰(zhàn)又富有成就感的過程，它鍛煉了我們的編程技能，也提升了我們解決問題的能力。5.3調(diào)試結(jié)果在系統(tǒng)完成軟硬件調(diào)試后，我們將根據(jù)系統(tǒng)的整體工作流程來編寫主函數(shù)。隨后，將編譯好的程序下載到單片機中，以進(jìn)行最終測試。為了驗證系統(tǒng)的功能是否符合預(yù)期設(shè)計，我們首先測試系統(tǒng)的時間修改功能。在系統(tǒng)上電后，我們將按照預(yù)設(shè)的步驟進(jìn)行操作，以檢查時間修改功能是否準(zhǔn)確無誤，測試結(jié)果如圖5-1所示。圖5-2系統(tǒng)整體圖使用紅外傳感器檢測停車位上是否有車，并顯示在LCD屏幕上，。其測試圖如圖5-3所示。圖5-3停車位檢測測試圖使用藍(lán)牙模塊連接手機APP，然后可以在手機APP上輸入車牌號，顯示停車位信息，余額，可以進(jìn)行充值，其測試圖如圖5-4所示。圖5-4APP測試圖當(dāng)車輛進(jìn)入停車場之后，開始計費，并顯示費用在手機APP上，等車輛離開后，進(jìn)行扣費，其測試圖如圖5-5所示。圖5-5扣費測試圖6結(jié)論經(jīng)過了幾個月的努力，本次基于單片機的智能停車場控制系統(tǒng)的設(shè)計終于完成，方案設(shè)計所提出的需求和功能都已經(jīng)實現(xiàn)并且可以穩(wěn)定運行。在設(shè)計過程中遇到了許多問題，但最終在老師的幫助下都相繼解決，現(xiàn)對整個過程進(jìn)行以下總結(jié)。本次設(shè)計的基于單片機的智能停車場控制系統(tǒng)是用STC12C5A60S2單片機為主控中心，使用OLED屏幕顯示停車位是否有車，使用紅外傳感器檢測停車位是否有車，使用藍(lán)牙模塊連接手機APP，在手機APP上可以輸入車牌號，使用紅外傳感器檢測是否有車進(jìn)入，對比車牌號和系統(tǒng)保存