基于51单片机控制的自动停车收费管理系统

0 引言

随着经济的增长，越来越多的人加入了购车行列。汽车数量的剧增和停车场地的相对短缺，使得停车场的管理收费问题凸现。特别是大型超市的临时停车场管理收费更加困难。

1 现有停车场收费管理系统

目前的停车场收费管理系统通常采用以下两种计费方式：

(1)摄像计费方式：在停车场出入口分别放置一台摄像机，通过摄像机摄下汽车车牌号码，送单片机或者电脑处理。再通过单片机计算停车时间和费用，并控制大门开启。该方案信息量大，要求具有较大的存储容量。软件设计复杂，成本高。

(2)刷卡计费方式：车主到指定地点办理IC卡，通过打卡进出停车场，并通过IC卡缴费。但该方式更适合于有长期固定停放车位的停车场。

为了解决上述传统计费方式的不足，笔者设计了一款基于89C51单片机的临时停车场自动停车收费管理系统。本系统采用红外线检测单片机计费方式，所需存储容量小，具备了自动开启关闭大门功能、自动计费功能、显示功能(显示停车场状况)、查询功能和打印功能，而且收费方式可以调节，使系统更具灵活性。整个系统操作简单、价格低廉、安装调试方便。能够满足管理临时停车场的要求。此外，该系统还可以方便地实现信息加密和各种功能扩展，通过改进可成为通用型收费管理系统。

2 系统框架与工作流程

2．1系统框架

按功能划分。本临时停车场收费管理系统分为7大模块，如图1所示。

图1临时停车场自动停车收费管理系统框图

(1)红外线检测模块：安装在车场出入口以及每个停车位上，用于检测汽车的进出车场大门和停车位信号．送单片机作相应处理。红外线检测模块由红外线发射电路和红外线接收电路组成。其中接收电路又分为大门红外线接收电路和停车位红外线接收电路。

(2)大门控制模块：与红外线检测模块协作，执行停车场大门的开闭功能。

(3)单片机控制中心：采用89C51单片机系统，它是本系统的核心部分，主要功能是监控键盘状态．处理键盘输入的操作信息；监控停车场状态，控制大门开闭，有车驶入停车位后开始计时，汽车驶出停车位后停止计时，将停车时间换算为停车费用信息；控制显示器按要求显示各种信息；控制信息的打印过程。

(4)停车场状态显示模块：显示停车场状态信号。黄灯表示进出的汽车正在处理中；绿灯表示有空位：红灯表示场内车位全满，不允许汽车进入。

(5)数码管显示模块：显示停车的各种信息，包括北京时间、停车位、停车时间、空位数、停车费用、营业总额、收费标准和操作提示等内容。本模块采用8个共阳数码管静态显示方式，节约了成本。

(6)操作键盘模块：通过4x4键盘(16个开关组成的行列阵1进行多种人丁操作，包括显示、查询各类信息，修改收费标准，校准北京时间，打印当前显示内容等。

(7)微型打印机模块：选用TPUP一40A，打印发票和总营业额。

其中，操作键盘模块、数码管显示模块、停车场状态显示模块、微型打印机模块和单片机控制中心合称为中心控制电路。

2．2 工作流程

当汽车通过或者停在停车场时，红外线检测模块将通知单片机有汽车进、出，单片机再根据停车场的状态控制停车场大门的开启、关闭，计算停车的时间和费用，并送显示器显示，打印机打印，处理键盘的显示、查询、修改要求。停车收费标准为n元／小时，超过30分钟按一小时计，否则不计。该系统还可以充当时钟。

3 红外线检测模块工作原理

红外线检测模块是本系统的主要模块。本节将详细介绍该模块的工作原理。

3．1红外线发射端

如图2所示，红外线发射电路包括相距一定距离的两个红外发射器D3和D4，用来发射红外线射束。两块NE555定时器芯片各自构成多谐振荡器，第一只为0．67KHz．其输出一方面送至第二只振荡器(21KHz方波)的4脚，对它进行调制，最后的输出用来点亮D3和D4；一方面送至IC5作为时钟信号，控制大门的开闭。

图2 红外线发射电路原理图

图3 停车位红外线接收电路原理图

红外接收器TSOP1738的输出为集电器开路形式，两只红外线射束分别送至红外线接收器U1、U2。当红外射束不被汽车阻断时，U1、U2输出都为0V，如果射束被阻断则分别输出+5V电平。因此只有当两只红外线射束都被阻断时，U1、U2才输出+5V电平，分别送至上升延触发与下降延触发的集成单稳态触发器U4、U5，使74121输出方波OUT1和OUT2，送至74LS148优先译码器，作为汽车进出车位的中断信号 当汽车驶入停车位时，单片机取出此时的系统时间送相应RAM，当汽车驶出停车位时，单片机再次取出该时刻的系统时间，并和初始时间相减，所得时间即为停车总时间，并送相应RAM。

4 单片机控制中心的设计

单片机控制中心控制着本系统所有信号的输入、