李媛媛， 湯飛碧， 徐張唯， 黃牡丹， 黃敏敏， 惲 明

(上海工程技術(shù)大學(xué)，電子電氣工程學(xué)院， 上海 201620)

0 引 言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，汽車工業(yè)發(fā)展迅速[1]，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全國(guó)私家車擁有量年增長(zhǎng)率已超過20%，使得城市“泊車難”的問題相當(dāng)嚴(yán)重[2]。面對(duì)巨大的市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)外都在發(fā)展更為先進(jìn)的停車技術(shù)，本文也致力于停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要適用于大型停車場(chǎng)，當(dāng)新的車輛駛?cè)胪＼噲?chǎng)時(shí)無法得知停車場(chǎng)具體的空置車位在哪里，通過該系統(tǒng)能夠有效引導(dǎo)車輛直接停到空置車位上，避免在停車場(chǎng)不斷的尋找，也避免多個(gè)車輛在尋找車位過程中相互出現(xiàn)刮擦等事故。

1 基本原理及設(shè)計(jì)思路

1.1 基本工作原理

本文主要采用無線通訊方式，以超聲波或光電傳感器測(cè)距，發(fā)送無線信號(hào)到無線節(jié)點(diǎn)，通過節(jié)點(diǎn)控制器接收并處理信息后通過無線路由器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送到中央控制器[3]，最終將處理過的信息顯示在上位機(jī)顯示屏上，確保駛?cè)胪＼噲?chǎng)的車輛準(zhǔn)確的知道哪里有空置車位，便于停放。

1.2 設(shè)計(jì)思路

運(yùn)用光電傳感器實(shí)時(shí)采集停車場(chǎng)的各個(gè)車位的車輛信息，利用CC2530單片機(jī)(發(fā)送機(jī))接收光電傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)然后發(fā)送給另一塊CC2530單片機(jī)(接收機(jī))，接收機(jī)將處理后的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)終端通過VB界面編程并顯示空車位數(shù)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 軟硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1.1單片機(jī)CC2530

CC2530[4-9]是用于IEEE802.15.4，ZigBee和RF4CE應(yīng)用的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530集成了業(yè)界領(lǐng)先的RF收發(fā)器、增強(qiáng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8051MCU，系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，8-KB RAM和許多其他強(qiáng)大功能。

2.1.2光電傳感器

光電傳感器[10-12]是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它把光信號(hào)(紅外、可見及紫外光輻射)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。光電傳感器發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路構(gòu)成。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度，接收器由光電二極管、光電三極管、光電池組成，最后是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。

2.1.3ZigBee

ZigBee[13-14]是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基本流程圖如圖2所示。

2.2.1VB顯示程序

Private Sub Form_Load()

MSComm1.CommPort = 5

MSComm1.Settings = "115200,n,8,1"http://設(shè)置波特率

MSComm1.InputMode = 0

MSComm1.RThreshold = 1

圖2 程序基本流程圖

MSComm1.PortOpen = True

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Dim buf //定義buf為字符型

Dim b //定義b為字符型

Dim a% //定義a為整型

buf = Trim(MSComm1.Input)

a = Len(buf) //將buf長(zhǎng)度賦值給a

If a = 4 Then //判斷buf長(zhǎng)度是否為4

b = Trim(buf)

End If

If b = "A0B0" Then //判斷b是否為A0B0

Text1 = 0 //表示停車場(chǎng)沒有空車位

Text2 = 0 //表示第一個(gè)停車位有車

Text3 = 0 //表示第二個(gè)停車位有車

ElseIf b = "B0A0" Then //判斷b是否為B0A0

Text1 = 0 //表示停車場(chǎng)沒有空車位

Text2 = 0 //表示第一個(gè)停車位有車

Text3 = 0 //表示第二個(gè)停車位有車

ElseIf b = "A1B0" Then

Text1 = 1 //表示停車場(chǎng)有1個(gè)空車位

Text2 = 1 //表示第一個(gè)停車位無車

Text3 = 0 //表示第二個(gè)停車位有車

ElseIf b = "B0A1" Then

Text1 = 1 //表示停車場(chǎng)有1個(gè)空車位

Text2 = 1 //表示第一個(gè)停車位無車

Text3 = 0 //表示第二個(gè)停車位有車

ElseIf b = "A0B1" Then

Text1 = 1 //表示停車場(chǎng)有1個(gè)空車位

Text2 = 0 //表示第一個(gè)停車位有車

Text3 = 1 //表示第二個(gè)停車位無車

ElseIf b = "B1A0" Then

Text1 = 1 //表示停車場(chǎng)有1個(gè)空車位

Text2 = 0 //表示第一個(gè)停車位有車

Text3 = 1 //表示第二個(gè)停車位無車

ElseIf b = "A1B1" Then

Text1 = 2 //表示停車場(chǎng)有2個(gè)空車位

Text2 = 1 //表示第一個(gè)停車位無車

Text3 = 1 //表示第二個(gè)停車位無車

ElseIf b = "B1A1" Then

Text1 = 2 //表示停車場(chǎng)有2個(gè)空車位

Text2 = 1 //表示第一個(gè)停車位無車

Text3 = 1 //表示第二個(gè)停車位無車

End If

End Sub

Private Sub Cmdquit_Click() //單擊cmdquit按鈕退出程序

MSComm1.PortOpen = False

Unload Me

End Sub

VB顯示界面如圖3所示。

圖3 VB顯示界面

2.2.2光電傳感器部分主程序如下

void SampleApp_SendFlashMessage( uint16 flashTime )

{

uint8 buffer[3];//定義buffer數(shù)組為無符號(hào)整型

buffer[0] = (uint8)(SampleAppFlashCounter++);

buffer[1] = LO_UINT16( flashTime );

buffer[2] = HI_UINT16( flashTime );

if ( AF_DataRequest( &SampleApp_Flash_DstAddr, &SampleApp_epDesc,

SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID,

&SampleApp_TransID,

AF_DISCV_ROUTE,

AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS )

{

}

else

{ // Error occurred in request to send.

}

}

void SampleApp_SerialCMD(mtOSALSerialData_t *cmdMsg)//發(fā)送 FE 02 01 F1 ,則返回01 F1

{

uint8 i,len,*str=NULL;

str=cmdMsg->msg;

len=*str; //msg里的第1個(gè)字節(jié)代表后面的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

for(i=1;i<=len;i++)

HalUARTWrite(0,str+i,1 );

HalUARTWrite(0," ",1 );//換行

if ( AF_DataRequest( &SampleApp_Periodic_DstAddr, &SampleApp_epDesc,

SAMPLEAPP_COM_CLUSTERID,

len,// 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

str+1,//數(shù)據(jù)內(nèi)容

&SampleApp_TransID,// 簇ID

AF_DISCV_ROUTE,

AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS )

{

}

else

{

// Error occurred in request to send.

}

}

3 系統(tǒng)硬件電路(見圖4)

4 測(cè)試結(jié)果

按比例縮小的停車場(chǎng)模型，當(dāng)光電傳感器前有遮擋物時(shí)，LED燈亮，經(jīng)過兩塊單片機(jī)處理后返回0值，表明無停車位。當(dāng)光電傳感器前無遮擋物時(shí)，LED燈暗，經(jīng)過兩塊單片機(jī)處理后返回1值，表明有停車位。如圖5所示。

5 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了車位自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)[15-16]，該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心處理器，配合嵌入式操作系統(tǒng)通過光電傳感器探測(cè)車位上有無車輛，通過無線方式將該信號(hào)傳輸并顯示在停車場(chǎng)入口處的控制終端，與車載信息處理平臺(tái)結(jié)合后引導(dǎo)車輛停放到空置車位，使停車更便捷和高效。該管理系統(tǒng)能及時(shí)統(tǒng)計(jì)并分配用戶空閑車位，加快用戶的泊車速度，提高停車場(chǎng)的運(yùn)行效率，并節(jié)約成本。如能廣泛應(yīng)用到我國(guó)的大型、中型停車場(chǎng)，必將帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖5 停車位1、2無車，VB分別顯示2、1、1

[1] 付菊芳，張小龍，東亞斌.國(guó)外汽車自動(dòng)停車系統(tǒng)的介紹與分析[J].中國(guó)科技信息 2009(2):27-29.

FU Ju-fang, ZHANG Xiao-long, DONG Ya-bin. Presentation and Analysis of Automatic car parking system abroad [J]. The China Science and Technology Information， 2009(2):27-29.

[2] 蘇 磊，宋 楊，胡昱希，等.停車場(chǎng)車位自動(dòng)化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 國(guó)外電子元器件,2008(7):52-61.

[3] 北京紫光百會(huì)科技有限公司.立體車庫智能停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)方案 [R].2011-9-15.

[4] 陳桂年.增強(qiáng)型8051單片機(jī)實(shí)用開發(fā)技術(shù)[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010.

[5] 李良光，張宏群.模擬電子技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.

[6] 謝婉青.集成運(yùn)算放大器應(yīng)用原理[M].北京:清華大學(xué)出版社，1997.

[7] 張紅潤(rùn)，劉秀英，張亞凡.單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)200例[J].數(shù)字電位器與單片機(jī)接口及程序設(shè)計(jì)，2006:208-210.

ZHANG Hong-run,LIU Xiu-ying,ZHANG Ya-fan. 200 cases of single chip microcomputer application design[J]. Digital Potentiometer and Single Chip Microcomputer Interface and Program Design, 2006:208-210.

[8] 馮育長(zhǎng). 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[9] 陳雪麗. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[10] 陳黎敏.傳感器技術(shù)及其應(yīng)用[M].上海:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[11] 王慶有. 光電傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[12] 何 勇，王生澤. 光電傳感器及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[13] 沈建華，郝立平. STM32無線射頻Zigbee單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

[14] 李文仲，段朝玉.PIC單片機(jī)與Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)戰(zhàn)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[15] KEYTOP澳門科拓公司.無線車位引導(dǎo)系統(tǒng)[DB/OL]. 2012-08-15.

[16] 周巧儀，孫 全.大型停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)方案探析[J].今日科技，2010(6):15-17.

ZHOU Qiao-yi,SUN Quan.The analysis of guidance system’s scheme in a large parking lot [J]. Today Science and Technology，2010(6):15-17.