摘 要：文章設(shè)計(jì)了一種基于Zigbee技術(shù)的無線車位引導(dǎo)系統(tǒng)，可解決大型停車場(chǎng)停車難、找位難的問題。本系統(tǒng)采用Zigbee模塊JN5139設(shè)計(jì)無線節(jié)點(diǎn)控制器和無線中央控制器，可實(shí)時(shí)停車場(chǎng)內(nèi)超聲波車位探測(cè)器、引導(dǎo)顯示屏、入口顯示屏和管理計(jì)算機(jī)之間的無線通信，減少工程布線，降低建設(shè)成本。

關(guān)鍵詞：Zigbee；車位引導(dǎo)；無線節(jié)點(diǎn)控制器

引言

現(xiàn)代社會(huì)生活中汽車普及率越來越高，對(duì)停車環(huán)境也提出了更高要求，先進(jìn)的停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)能大大縮短停車取車時(shí)間，有效提高了車位利用率，已成為各新建大型停車場(chǎng)的必備選擇。目前的車位引導(dǎo)系統(tǒng)各設(shè)備之間多采用串行通信總線、CAN總線[1]等有線連接方式，需要在停車場(chǎng)設(shè)計(jì)之初就預(yù)埋線管，且線管位置固定。因此，對(duì)于已建成的停車場(chǎng)，如需加裝車位引導(dǎo)系統(tǒng)或者更改車位配置，就需要破壞現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，重新布設(shè)通信線。文章選用具有低功耗、自組網(wǎng)功能的Zigbee技術(shù)，設(shè)計(jì)一種無線車位引導(dǎo)系統(tǒng)，可以有效減少布線、簡(jiǎn)化施工，可以方便解決新舊停車場(chǎng)建設(shè)改造難題。

1 工作原理及系統(tǒng)組成

1.1 工作原理

文章采用超聲波探測(cè)器檢測(cè)車位是否為空，其原理是利用超聲波測(cè)距，根據(jù)測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間計(jì)算發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離，當(dāng)檢測(cè)的距離短時(shí)判定車位為有車，距離長(zhǎng)時(shí)為無車。

通過超聲波車位探測(cè)器，實(shí)時(shí)采集停車場(chǎng)的各個(gè)車位停車情況，無線節(jié)點(diǎn)控制器搜集各車位探測(cè)器的信息，并按照一定規(guī)則將數(shù)據(jù)壓縮編碼后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給無線中央控制器。無線中央控制器對(duì)整個(gè)車場(chǎng)的車位信息分析處理后，發(fā)送給停車場(chǎng)內(nèi)LED顯示屏。無線車輛檢測(cè)器檢測(cè)出來車，將信息傳輸給中央控制器，中央控制器處理后將命令發(fā)布至對(duì)應(yīng)的顯示屏，顯示屏指示出空車位位置，引導(dǎo)車輛進(jìn)入相關(guān)車位，記錄車輛停泊位置。同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)查詢接口。

1.2 系統(tǒng)組成

文章設(shè)計(jì)的車位引導(dǎo)系統(tǒng)主要包括車位信息采集系統(tǒng)、信息顯示引導(dǎo)系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，如圖1所示。

（1）車位信息采集系統(tǒng)：由超聲波車位探測(cè)器、車位指示燈和無線節(jié)點(diǎn)控制器組成，每個(gè)車位上配置1個(gè)超聲波探測(cè)器用于空車位的檢測(cè)，2個(gè)車位指示燈，紅燈表示車位已占，綠燈表示車位為空，車位探測(cè)器和指示燈連接到無線節(jié)點(diǎn)控制器，無線節(jié)點(diǎn)控制器將車位信息通過無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)。

（2）信息顯示引導(dǎo)系統(tǒng)：主要用于車輛在場(chǎng)內(nèi)的引導(dǎo)信息顯示，可以實(shí)時(shí)接收管理電腦發(fā)送的引導(dǎo)信息，包括無線車位引導(dǎo)屏和入口顯示屏，考慮到設(shè)計(jì)和集成方便，將常規(guī)的LED顯示屏通過RS485接口連接到信息采集系統(tǒng)中的無線節(jié)點(diǎn)控制器上，實(shí)現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)。

（3）中央處理系統(tǒng)：由無線中央控制器和管理電腦組成，實(shí)現(xiàn)與車位信息采集系統(tǒng)和信息顯示引導(dǎo)系統(tǒng)的控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控場(chǎng)內(nèi)車位情況。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 微控制器電路

微控制器是無線節(jié)點(diǎn)控制器和無線中央控制器的核心單元，用來實(shí)現(xiàn)程序調(diào)用、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)采集上傳和顯示信息下發(fā)等功能。無線節(jié)點(diǎn)控制器和無線中央控制器的微控制器分別選用JN5139模塊和JN5168模塊。JN5139模塊和JN5168是Jennic公司（現(xiàn)已被NXP收購）開發(fā)的用于IEEE802.15.4的無線Zigbee集成模塊，具有超低功耗、高性能、自組網(wǎng)、低成本的特點(diǎn)。它們的工作電壓范圍為2.7-3.6V，具有2個(gè)串行通信UARTs接口，1個(gè)SPI通信接口和1個(gè)兩線串行接口。[2]在外接天線情況下點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信距離可達(dá)1km，可以較好的滿足場(chǎng)內(nèi)車位引導(dǎo)通信距離要求。JN5168比JN5139引腳更精簡(jiǎn)，成本也更低，可以滿足中央控制器需求。JN5139模塊在無線節(jié)點(diǎn)控制器中的具體功能電路如圖2所示，JN5168模塊在無線中央控制器中的具體功能電路如圖3所示。

2.2 節(jié)點(diǎn)控制器存儲(chǔ)電路

存儲(chǔ)芯片選用ST公司4MFlash存儲(chǔ)器芯片M25P40，工作電壓范圍為2.7-3.6V，采用SPI總線與JN5139通信，功能電路如圖4所示。

2.3 RS485通信電路

無線節(jié)點(diǎn)控制器設(shè)計(jì)有RS485通信接口，用于實(shí)現(xiàn)與超聲波探測(cè)器或者顯示屏的通信，接口芯片選用SP485EEN。功能電路如圖5所示。

2.4 Zigbee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)接口電路

無線中央控制器主控芯片選擇JN5168模塊，并通過ENC28J60實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換，無線中央控制器可以接收到的無線數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到管理電腦中，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。功能電路如圖6所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

文章采用C語言進(jìn)行無線節(jié)點(diǎn)控制器和無線中央控制器嵌入式程序開發(fā)，采用模塊化編程思想，單獨(dú)設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊程序，最后在主函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用。如圖7所示。

4 結(jié)束語

文章中設(shè)計(jì)的基于Zigbee的停車場(chǎng)無線車位引導(dǎo)系統(tǒng)，以Zigbee無線模塊為微處理器設(shè)計(jì)無線節(jié)點(diǎn)控制器采集車位信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)處理后發(fā)布有效合理的引導(dǎo)信息。本系統(tǒng)能夠及時(shí)統(tǒng)計(jì)并顯示停車場(chǎng)內(nèi)的空閑車位，加快車主停車速度，還能有效減少停車場(chǎng)建設(shè)過程中的線纜使用，縮短建設(shè)工期，降低建設(shè)成本，有效緩解現(xiàn)代都市車輛日益增多導(dǎo)致的停車難、找位難。

參考文獻(xiàn)

[1]程軍娜，程凱，劉雪峰.CAN總線在停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，23（9-2）：71-73.

[2]Jennic JN5139數(shù)據(jù)手冊(cè)：IEEE802.15.4 and ZigBee Wireless Microcontrollers[Z].

作者簡(jiǎn)介：王娟（1983-），女，漢族，安徽阜陽人，碩士，助教，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)控制。