0 引言
隨著經濟的增長，越來越多的人加入了購車行列。汽車數量的劇增和停車場地的相對短缺，使得停車場的管理收費問題凸現。特別是大型超市的臨時停車場管理收費更加困難。
1 現有停車場收費管理系統
目前的停車場收費管理系統通常采用以下兩種計費方式：
(1)攝像計費方式：在停車場出入口分別放置一臺攝像機，通過攝像機攝下汽車車牌號碼，送單片機或者電腦處理。再通過單片機計算停車時間和費用，并控制大門開啟。該方案信息量大，要求具有較大的存儲容量。軟件設計復雜，成本高。
(2)刷卡計費方式：車主到指定地點辦理IC卡，通過打卡進出停車場，并通過IC卡繳費。但該方式更適合于有長期固定停放車位的停車場。
為了解決上述傳統計費方式的不足，筆者設計了一款基于89C51單片機的臨時停車場自動停車收費管理系統。本系統采用紅外線檢測單片機計費方式，所需存儲容量小，具備了自動開啟關閉大門功能、自動計費功能、顯示功能(顯示停車場狀況)、查詢功能和打印功能，而且收費方式可以調節，使系統更具靈活性。整個系統操作簡單、價格低廉、安裝調試方便。能夠滿足管理臨時停車場的要求。此外，該系統還可以方便地實現信息加密和各種功能擴展，通過改進可成為通用型收費管理系統。
2 系統框架與工作流程
2．1系統框架
按功能劃分。本臨時停車場收費管理系統分為7大模塊，如圖1所示。
圖1臨時停車場自動停車收費管理系統框圖
(1)紅外線檢測模塊：安裝在車場出入口以及每個停車位上，用于檢測汽車的進出車場大門和停車位信號．送單片機作相應處理。紅外線檢測模塊由紅外線發射電路和紅外線接收電路組成。其中接收電路又分為大門紅外線接收電路和停車位紅外線接收電路。
2)大門控制模塊：與紅外線檢測模塊協作，執行停車場大門的開閉功能。
(3)單片機控制中心：采用89C51單片機系統，它是本系統的核心部分，主要功能是監控鍵盤狀態．處理鍵盤輸入的操作信息；監控停車場狀態，控制大門開閉，有車駛入停車位后開始計時，汽車駛出停車位后停止計時，將停車時間換算為停車費用信息；控制顯示器按要求顯示各種信息；控制信息的打印過程。
(4)停車場狀態顯示模塊：顯示停車場狀態信號。黃燈表示進出的汽車正在處理中；綠燈表示有空位：紅燈表示場內車位全滿，不允許汽車進入。
(5)數碼管顯示模塊：顯示停車的各種信息，包括北京時間、停車位、停車時間、空位數、停車費用、營業總額、收費標準和操作提示等內容。本模塊采用8個共陽數碼管靜態顯示方式，節約了成本。
(6)操作鍵盤模塊：通過4x4鍵盤(16個開關組成的行列陣1進行多種人丁操作，包括顯示、查詢各類信息，修改收費標準，校準北京時間，打印當前顯示內容等。
(7)微型打印機模塊：選用TPUP一40A，打印發票和總營業額。
其中，操作鍵盤模塊、數碼管顯示模塊、停車場狀態顯示模塊、微型打印機模塊和單片機控制中心合稱為中心控制電路。
2．2 工作流程
當汽車通過或者停在停車場時，紅外線檢測模塊將通知單片機有汽車進、出，單片機再根據停車場的狀態控制停車場大門的開啟、關閉，計算停車的時間和費用，并送顯示器顯示，打印機打印，處理鍵盤的顯示、查詢、修改要求。停車收費標準為n元／小時，超過30分鐘按一小時計，否則不計。該系統還可以充當時鐘。
3 紅外線檢測模塊工作原理
紅外線檢測模塊是本系統的主要模塊。本節將詳細介紹該模塊的工作原理。
3．1紅外線發射端
如圖2所示，紅外線發射電路包括相距一定距離的兩個紅外發射器D3和D4，用來發射紅外線射束。兩塊NE555定時器芯片各自構成多諧振蕩器，第一只為0．67KHz．其輸出一方面送至第二只振蕩器(21KHz方波)的4腳，對它進行調制，最后的輸出用來點亮D3和D4；一方面送至IC5作為時鐘信號，控制大門的開閉。
圖2 紅外線發射電路原理圖
圖3 停車位紅外線接收電路原理圖
紅外接收器TSOP1738的輸出為集電器開路形式，兩只紅外線射束分別送至紅外線接收器U1、U2。當紅外射束不被汽車阻斷時，U1、U2輸出都為0V，如果射束被阻斷則分別輸出+5V電平。因此只有當兩只紅外線射束都被阻斷時，U1、U2才輸出+5V電平，分別送至上升延觸發與下降延觸發的集成單穩態觸發器U4、U5，使74121輸出方波OUT1和OUT2，送至74LS148優先譯碼器，作為汽車進出車位的中斷信號 當汽車駛入停車位時，單片機取出此時的系統時間送相應RAM，當汽車駛出停車位時，單片機再次取出該時刻的系統時間，并和初始時間相減，所得時間即為停車總時間，并送相應RAM。
4 單片機控制中心的設計
單片機控制中心控制著本系統所有信號的輸入、處理與輸出，將各個模塊有機地聯系起來，它是系統的核心部分。
4．1硬件設置
本控制中心采用89C51單片機系統。因為系統所需存儲容量不大，所以只使用89C51的內部RAM即可，不需要外擴RAM。該單片機采用上電與按鈕復位電路，內部時鐘頻率為12MHz，通過軟件構成系統時鐘。定時器，I10設置為最高中斷優先級，保證系統時間的準確性。在I／0口的設置上，單片機的P0口作為數據口．P0.0～P0．7分別與微型打印機的DB0～DB7相連。P1．0～P1．5作為外部中斷源擴展口。P2．0～P2．2分別與紅、綠、黃燈相連，作為停車場狀態信號指示燈。
自動停車收費管理系統要處理的中斷比較多(包括汽車出入停車場中斷、駛入駛出停車位中斷等)，而且要求響應速度很快，所以采用軟件查詢的方法進行中斷優先級排隊滿足不了要求。因此本系統采用74LS148優先編碼器擴展單片機外部中斷源，對應不同的中斷處理(例如開始和停止計時、計費等)，并送顯示器顯示。
單片機控制中心電路圖(包含在中心控制電路中)比較復雜，由于篇幅所限，這里將其略去。
4．2 程序設計
本單片機控制中心的程序采用MCS51匯編語言編寫．運行效率較高。其主要程序有：
①主循環程序：用于內部RAM和各種中斷的設置，不斷掃描鍵盤，做出相應操作，并送顯示器顯示。根據系統要求，主循環程序的流程如圖4所示。
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