目 录
一、 引言 1
（一） 停车场管理系统的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 停车场控制系统的处理器选择 3
（二） AT89C51单片机简要介绍 3
（三） HC-SR04型超声波传感器介绍 4
（四） NRF24L01无线收发芯片概述 5
（五） LCD1602型集成液晶概述 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 停车场管理系统方案设计 8
（二） 单片机最小系统设计 8
（三） 超声波传感器电路设计 9
（四） NRF24L01电路设计 10
（五） LCD1602外围电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 软件系统流程图设计 13
（二） 超声波传感器工作流程设计 14
（三） NRF24L01无线收发软件流程设计 15
（四） LCD1602液晶屏工作流程图 16
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 部分程序 25
引言
停车场管理系统的发展背景
随着国民经济的迅速发展以及人们生活质量的迅猛提升，催动了汽车工业的不断发展，如今私家车已经成为一个普遍现象，目前绝大多数家庭都有了自己的私家车，这一现象一方面反应了人们的生活已经脱离了温饱，不断向小康社会迈进，另一方面也给带来了城市交通带来了巨大的压力，从而诞生出了许许多多轿车的衍生品，如倒车雷达、倒车影像、停车场管理系统等。智能停车场管理系统是一种集车位实时监控、数据采集处理、射频无线通信等功能于一身的高智能化控制系统，它能够实现车位是否空余、停车场管理数据无线发送以及液晶显示等功能。智能停车场管理系统是在汽车工业成熟后并且私家车成为一种普遍现象后出现的，它是城市发展过程中产生的一个必然现象，在城市交通尚不繁忙
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给带来了城市交通带来了巨大的压力，从而诞生出了许许多多轿车的衍生品，如倒车雷达、倒车影像、停车场管理系统等。智能停车场管理系统是一种集车位实时监控、数据采集处理、射频无线通信等功能于一身的高智能化控制系统，它能够实现车位是否空余、停车场管理数据无线发送以及液晶显示等功能。智能停车场管理系统是在汽车工业成熟后并且私家车成为一种普遍现象后出现的，它是城市发展过程中产生的一个必然现象，在城市交通尚不繁忙之前，路上的汽车还非常少，城市的停车场处于传统的管理模式，停车场管理多采用笔头记录的方式进行车位登记、空余车位查询等，由于此时私家车数量相对较少，因此停车场的业务稀疏，传统的管理方法比较适用。
随着国名经济的快速发展，私家车几乎进入了每家每户，无论是上下班还是出去游玩，私家车成了主要交通工具，因此传统停车场管理已经完全不能顺畅运转了，停车场车位每天都在不断扩大，成百上千的车位如果再采用笔头记录方式进行管理，会把车场管理员忙疯掉，这时候电子停车场管理系统应运而生，这种模式下主要依靠IC卡进行管理，IC卡内部的芯片部分存储了每个用户的个人身份以及车位信息，当在停车时车主将IC卡在停车场内的登记器上刷取信息，接着系统给车主自动分配空余车位，停车场管理员通过PC机就可监控停车场内各个停车位的使用情况、车主信息以及停车的去起止时间等，这样就做到了停车场的电子管理化。
随着单片机技术以及射频无线通信技术的迅速发展，射频收发机以及能够被集成到一个手指甲大小面积的芯片上了，通过控制器（单片机）的控制，能够轻松地完成中远距离无线通信，设计人员将这种射频无线系统植入到停车场管理系统中，就产生了智能停车场管理系统，通过该系统，探头对车位进行实时监测，将车位的使用情况传送到微处理器，微处理器进行简单处理后通过射频无线模块将数据发送到主机（管理方），主机不断地接收各车位发来的信息后形成汇总，以平面图的形式将停车场内各车位的使用情况显示给管理者。因此本文以基于单片机的停车场管理系统为课题，研究具有无线数据收发功能的停车场管理系统。
国内外发展现状
如今私家车越来越多，一个家庭几乎拥有一辆以上的轿车，这种背景下传统的停车场管理系统已经不能方便地对车场内的车辆进行灵活管理了，智能停车场管理系统的出现使得这一局面得到了改善，如今国内外许多研究机构都对智能停车场管理系统产生了兴趣，他们的研究热点是如何将多个停车场管理系统组建成一个完整的网络，这样停车场管理员就能够通过主控界面轻松地对每个车位进行足不出户的管理和监控，同时研究者们也在不断地将功能各异的传感器以及车牌识别探头植入到管理系统中，通过识别探头，每个车位的车牌号码以及车主信息等数据自动采集进系统。
本文主要研究内容
本文以智能停车场管理系统为课题，主要设计了一个能够自动对车位使用情况进行实时监测的控制系统，检测部分采用超声波传感器作为主要模块，通过超声波的收发来实现对车位垂直距离的测量，当车位有车时测得的垂直距离比较小，而没车时距离比较大，微处理器通过对这两个距离的比较，来判断车位是否有车，微处理器同时将车位的使用情况通过射频无线收发模块发送给主机。
方案选择及元器件介绍
停车场控制系统的处理器选择
方案一：选择8位单片机中的51单片机作为控制系统的主控芯片，所谓51单片机是指那些片内采用MCS—51架构作为内核的单片机，如美国ATMEL公司的AT89C51、AT89C52、AT89S51以及AT89S52，中国宏晶公司生产的STC89C51、STC89C52、STC12系列等，它们都是采用51内核，只是片内资源不同的经典51单片机。采用51单片机作为控制系统有两大好处，一是51单片机内部需要操控的寄存器较少，非常适合初学者和学生使用，容易完成系统的设计；而是51单片机采用串口进行程序的下载和调试，不需要专门的JATG式仿真器，因此成本非常低。但是使用51单片机作为主控核心也有几个缺点，一是51单片机的主频较低，内部没有集成锁相环电路，因此芯片的处理速度较低；二是51单片机内部集成的资源较少，如常用的IIC、SPI以及AD采样模块都没有集成进去，使用者需要自己在片外配置。然而综合到自身的学习情况，对于51单片机的使用能够很熟练的程度，这对于顺利完成毕业设计是有利的。
方案二：采用FPGA作为本系统的主控核心，FPGA同单片机或者ARM不同的是，单片机或者ARM是一种软件结构，是通过C语言来构建的一种系统，而FPGA却是一种硬件芯片，通过它的名称（现场可编程门阵列）就可以清楚的看到，它是一种通过程序的设定来配置内部门电路连接关系的集成电路，也就是它内部的基本单元是一个个最基本的门电路，通过将门电路的不同连接关系来设计不同的逻辑电路，由于FPGA内部含有成百上万个门电路，因此其构建出的逻辑电路不但功能复杂，而且速度极快。FPGA采用硬件描述
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