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作者：内蒙古科技大学 韩佳旺 李博 岳晓东

指导老师：王永平

作品简介：

　　开发背景

　　随着社会不断的发展，车辆逐渐增多，这就造成车辆的停放难题，所以需要立体式智能停车场来实现对车辆的有序安放，以便于城市的规划和整洁，同时也方便人们的出行生活，所以智能停车场在今后的社会生活中必然扮演着重要的角色。

　　功能与使用说明

　　主控通过STC15F2K61S2单片机做控制，将数据通过串口发送至电脑上，显示在12864和上位机界面，以电脑为载体，来控制下位机相应部分(电器设备)工作，传感器检测各种危险情况，当有险情时会发出警报，同时将数据传到上位机。充分的展现了人机交互的功能特点，也体现了现代化无人管理技术。采用两层停放车辆式结构，提高了停车效率，有效的缓解了车辆多的压力。

　　另外，本系统配备全方位视频监控功能，通过视频采集停车场内数据，确保无死角，保障停车场内安全，保证车辆的完好无损和财产安全。

　　以下是结构说明和图片展示。

平台选型说明：

　　Microsoft Visual Studio 2010 STC15F2K61S2

　　串口猎人调试工具 Opencv

设计说明：

　　作品分为上位机和下位机两部分，二者之间通过串口传输数据。

　　1.上位机部分

　　上位机是基于Microsoft VS 2010开发平台及Opencv，用C#语言编写的控制台应用程序，用户可以对其发布指令来控制下位机相应的部分及视频采集。

　　1.1登录界面

　　需要提供帐号密码验证的界面，有控制用户权限、记录用户行为，保护操作安全及停车场的规范化。

　　1.2主控界面

　　主要显示的有车位排序、温度、有无失火、有无车进入及门状态，同时可以对串口进行设置。

　　2.下位机部分

　　下位机是对本次大赛指定的IAP15F2K61S2单片机的开发，来实现相关功能。可以实现的功能有显示、控制、报警，灭火等，具体可以分为红外对管模块、声控开关模块、视频采集模块、门禁开关模块、玻璃破碎防盗报警模块、火焰检测模块、灭火系统、电梯升降系统。

　　2.1视频采集模块

　　通过摄像头将停车场内的现场数据传送到上位机，实现对现场的监控与处理，视频采集采用Opencv处理，将图像数据进行处理，电脑上有相应的视频界面实时监控。

　　2.2门禁开关模块

　　门禁采用红外对管来实现，当有车辆进入时，第一个外对管将数据传到单片机，单片机将指令给到门禁，开启电机打开门，当车辆进入后，第二个红外对管采集数据，门自动关闭。

　　2.3电梯系统

　　此停车场采用上下双层停放车辆，当一层停车位放满后，车辆可以通过电梯进入二层停车区域，一号车位安有上升电梯系统，当一号车位的红外对管采集到数据，电梯将车辆升到二层停放，以便解决人们停车困难度的问题。

　　2.4火焰检测模块及灭火模块

　　火焰检测模块主要来探测停车场中是否有火灾发生，是通过检测火焰中的红外线来完成的。但与防盗模块是有区别的，主要体现在该模块的检测是比较灵敏的，因为加了一个电容，该电容的存在使得火焰传感器的输出电平变化更加迅速。若失火，蜂鸣器报警，同时12864显示状态为失火，上位机界面相应部分变为红色，与此同时继电器吸合，水泵打开，直至将火焰喷灭，确保停车场内安全。

　　2.5车位显示系统及反相器模块

　　车位显示系统由上位机显示界面，、12864显示屏，红外对管组成。每个停车位安有红外发射和接收模块，配有反相器，将信号放大，同时提高信号显示的灵敏性。当有车辆停放到指定的车位，相应的红外对管将数据采集并发送到单片机进行处理，同时12864显示屏和上位机将显示此车位已有车，便于实时控制停车场内部的车位调配和每位司机方便找到空车位。

　　2.6声控开关模块

　　通过声音控制停车场照明系统的开关。

　　2.7温度传感器模块及玻璃破碎防盗报警模块

　　温度传感器检测器件会将实时信息显示在上位机界面和LCD12864上，便于控制停车场内的温度，方便做出停车场内的安全处理;采用震动传感器进行检测，当玻璃破碎后蜂鸣器报警。

　　3.作品应用的部分技术、原理介绍

　　3.1视频采集及Opencv图像处理技术

　　Opencv的全称是：Open Source Computer Vision Library，Intel公司支持的开源计算机视觉库，采用c/c++编写，可以运行在linux/windows/mac等操作系统上。

　　其目标是构建一个简单易用的计算机视觉框架，以帮助开发人员更便捷地设计更复杂的计算机视觉相关应用程序。Opencv包含的函数有500多个，覆盖了如工厂产品检测、医学成像、信息安全、用户界面、摄像机标定、立体视觉和机器人等。 Opencv利用了IPP(高性能多媒体函数库)高度手工优化，且在inter处理器上有更高的运行速度，有效的处理停车场内的视频采集数据。

　　3.2直流电机硬件电路设计

　　本作品采用的直流电机工作电压为5V，结合直流电机驱动芯片L298的工作原理。此驱动模块能够驱动直流电机，并且可以同时驱动两个电机。

　　驱动电压可以在5-12V之间随意变化，当L298的选通端接高电平时即一端被选通，通过改变输入引脚的电平变化可以控制电机的正反转。该电路设计的创新之处在于光耦的接入，它完全实现了电路前面和后面电路的隔离，使得驱动电压可以在5-12V随意变化。设计出的电机驱动原理图如图下所示。

　　3.2直流电机硬件电路设计

　　本作品采用的直流电机工作电压为5V，结合直流电机驱动芯片L298的工作原理。此驱动模块能够驱动直流电机，并且可以同时驱动两个电机。

　　驱动电压可以在5-12V之间随意变化，当L298的选通端接高电平时即一端被选通，通过改变输入引脚的电平变化可以控制电机的正反转。该电路设计的创新之处在于光耦的接入，它完全实现了电路前面和后面电路的隔离，使得驱动电压可以在5-12V随意变化。设计出的电机驱动原理图如图下所示。

　　3.3蜂鸣器硬件电路设计

　　蜂鸣器是用三极管9013来驱动的，如果单片机的输出信号为高电平给三极管的基极，三极管就会导通，蜂鸣器两端分别接到了高低电平，蜂鸣器响。电路如图12所示。

　　3.4实验室水泵的原理

　　微型的工作原理：电机的圆周运动，通过机械装置使水泵内部的隔膜做往复式运动，从而压缩、拉伸泵腔(固定容积)内的空气，在单向阀作用下，在排水口处形成正压(实际输出压力大小跟泵排水口受到的助力和泵的特性有关);在抽水口处形成真空，从而与外界大气压间产生压力差。在压力差的作用下，将水压入进水口，再从排水口排出。在电机传递的动能作用下，水持续不断的吸入、排出，形成较稳定的流量，

　　3.5火焰传感器原理如图14所示

　　4. 防盗报警模块硬件设计

　　红外对管的结构：直径：3mm，波长：940nm，工作电压：1.2V，工作电流：20mA，测量距离：<20cm。波段为红外光，受可见光干扰小。红外对管包括红外发射及接受，当红外接收管接收到红外信号时，引脚电平将会发生变化，通过检测输出端电平的变化，从而得知是否有人强行进入。电路如图14、15所示。

　　先进性：

　　本作品集于视频、声控、监控、报警于一身，实现了真正的智能监测与控制。

　　实用性

　　本设计所用成本低廉，器件在市面上很容易购买到，安装简单快速，维修简易，特别适合现代都市的停车场设计规划。

　　创新性

　　1.本作品的上位机设计是最大的创新亮点。目前有关智能停车场的设计很多，但将上位机控制技术融入其中的产品还是比较少见。我们正是抓住这一点，将二者进行结合，达到真正意义上的智能控制、自动控制。另外，立体式停车方式，减少了停车场的占地面积，便于停车场的设计和城市规划，同时缓解了出门停车难的社会热点问题。

　　2.利用Opencv图像处理技术，便捷地设计更复杂的计算机视觉相关应用程序，实时监控停车场内的视频动态，便于管理人员对现场的处理及停车场内的安全和规范化。

　　3.本作品的自动识别开关门系统和自动升降电梯系统也是一大亮点，当有车进入时，门禁自动打开，车辆进入后，自动关闭，其门禁内部采用红外对管接收发射信号，通过单片机处理信号来控制门禁开关;同样自动升降电梯也是采用此技术，有效的控制车辆的上升下降，以便有序的将车辆停放到二层停车场。

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