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        基于Labview的無(wú)線網(wǎng)智能停車(chē)管理系統(tǒng)

        2018-09-14 11:31:46北京聯(lián)合大學(xué)
        電子世界 2018年17期
        關(guān)鍵詞:計(jì)費(fèi)車(chē)位停車(chē)場(chǎng)

        北京聯(lián)合大學(xué) 劉 旭 李 媛 羅 靖

        一、引言

        隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,私家車(chē)的擁有量不斷增加,所帶來(lái)的問(wèn)題就是交通擁堵,在城市商圈、大型文體活動(dòng)中心或公司集中地,堵車(chē)、停車(chē)難的問(wèn)題更加嚴(yán)重。智能停車(chē)導(dǎo)引系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)現(xiàn)狀,提高停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位使用率,起到更好地管理停車(chē)場(chǎng),降低停車(chē)場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)成本,提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的作用;還能為車(chē)主節(jié)省時(shí)間,輕松停車(chē)。

        二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        智能停車(chē)管理系統(tǒng)包括4個(gè)子系統(tǒng):(1)車(chē)位檢測(cè)系統(tǒng);(2)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng);(3)無(wú)線傳輸系統(tǒng);(4)上位機(jī)管理系統(tǒng)。其工作流程如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)工作流程圖

        1、車(chē)位檢測(cè)系統(tǒng)

        車(chē)位檢測(cè)采用紅外傳感器。紅外傳感器主要采用直接反射式的檢測(cè)模式,位于傳感器前面的被檢測(cè)物通過(guò)將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器,從而使傳感器檢測(cè)到被測(cè)物。當(dāng)有車(chē)入位時(shí),傳感器反射紅外光,輸出低電平,車(chē)位紅指示燈亮,提示此車(chē)位已有車(chē),同時(shí)將信號(hào)傳輸給子節(jié)點(diǎn)控制器;沒(méi)有紅外光時(shí),輸出高電平,指示燈不亮。

        2、節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)

        STM32系列是專為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的,全系列產(chǎn)品共用大部分引腳、軟件和外設(shè),優(yōu)異的兼容性為開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)最大的設(shè)計(jì)靈活性。STM32F103系列屬于中低端的32位ARM微控制器,該系列芯片是意法半導(dǎo)體(ST)公司出品,其內(nèi)核是Cortex-M3。

        子控制系統(tǒng)采用的STM32F103zet6有144個(gè)引腳,包括PA,PB,PC,PD,PE,PF和PG 7個(gè)端口,及晶振、電源和地線等,每個(gè)端口有16位I/O(某些端口可復(fù)用)。32個(gè)車(chē)位檢測(cè)傳感器占據(jù)了控制器PA、PB 2個(gè)端口,共32位輸入,用于接收車(chē)位信息;一個(gè)Usart接口與CC2530相連,將采集到的車(chē)位信息通過(guò)無(wú)線方式傳輸給上位管理計(jì)算機(jī)。

        3、無(wú)線傳輸系統(tǒng)

        CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能,業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU,系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存,8-KB RAM 和許多其它強(qiáng)大的功能。

        本系統(tǒng)采用2個(gè)Zigbee模塊,一個(gè)與停車(chē)場(chǎng)控制器聯(lián)接作為路由節(jié)點(diǎn),實(shí)時(shí)無(wú)線發(fā)送車(chē)位信息;一塊通過(guò)USB口與PC機(jī)連接,作為協(xié)調(diào)器,實(shí)時(shí)無(wú)線接收車(chē)位信息給上位機(jī)管理系統(tǒng)。

        4、上位機(jī)管理系統(tǒng)

        上位機(jī)管理系統(tǒng)的硬件設(shè)備可以是PC機(jī)或工控機(jī),通過(guò)USB口轉(zhuǎn)串口接收車(chē)位信息,并進(jìn)行信息管理。上位機(jī)管理系統(tǒng)具有4個(gè)功能:(1)實(shí)時(shí)車(chē)位界面顯示;(2)停車(chē)計(jì)時(shí);(3)停車(chē)計(jì)費(fèi);(4)報(bào)表生成??梢詫?shí)現(xiàn)空閑車(chē)位統(tǒng)計(jì)、車(chē)輛計(jì)時(shí)/計(jì)費(fèi)操作,還可以生成當(dāng)日、當(dāng)月或當(dāng)季的停車(chē)場(chǎng)使用信息報(bào)表及報(bào)表打印,便于停車(chē)場(chǎng)管理。

        三、停車(chē)管理軟件

        LabVIEW VISA是虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)的縮寫(xiě)(即Virtual Instruments Software Architecture),實(shí)質(zhì)上是一個(gè)I/O口軟件庫(kù)及其規(guī)范的總稱。VISA是應(yīng)用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/0應(yīng)用程序接口,是工業(yè)界通用的儀器驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)API(應(yīng)用程序接口),采用面向?qū)ο缶幊?,具有很好的兼容性、擴(kuò)展性和獨(dú)立性。用戶可用一個(gè)API控制包括VXI、GPIB及串口儀器在內(nèi)的不同種類的儀器。它還支持多平臺(tái)工作、多接口控制,是一個(gè)多類型的函數(shù)庫(kù)。 本文采用Labview軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)停車(chē)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

        1、串口通訊設(shè)計(jì)

        應(yīng)用Labview的串口通信模塊,將無(wú)線通信模塊傳輸給PC機(jī)的信息進(jìn)行接收,車(chē)位信息編碼序列如表1所示。

        表1 車(chē)位號(hào)與編碼對(duì)應(yīng)表

        0D 0A 0D 0A作為傳輸起始字符。PC機(jī)通過(guò)Labview軟件的串口模塊接收車(chē)位信息的編碼序列,程序如圖2所示,通信速率采用115200bps。通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理,分組,再判斷車(chē)輛停放情況。

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        圖2 Labview串口程序

        2、車(chē)輛計(jì)時(shí)程序設(shè)計(jì)

        通過(guò)串口獲得的車(chē)位信息編碼,Labview軟件判斷車(chē)位使用情況。車(chē)位當(dāng)前狀態(tài)與前次狀態(tài)對(duì)比,分為4種情況:(1)車(chē)位一直處于空閑狀態(tài);(2)車(chē)位一直處于有車(chē)狀態(tài);(3)目前車(chē)位中的車(chē)輛剛剛離去;(4)目前車(chē)位剛剛進(jìn)車(chē)。對(duì)于前2種情況,系統(tǒng)不做處理;如果車(chē)輛剛剛?cè)胛唬瑒t使用函數(shù)獲取車(chē)輛的入場(chǎng)時(shí)間,如圖3所示,即開(kāi)始停車(chē)計(jì)時(shí);反之,如果車(chē)輛剛剛離去,則使用出場(chǎng)時(shí)間函數(shù)獲取車(chē)輛的出場(chǎng)時(shí)間,如圖4所示。通過(guò)車(chē)輛的入場(chǎng)時(shí)間和出場(chǎng)時(shí)間之間的差值,可以得到車(chē)輛的停放時(shí)間,從而計(jì)算獲得停車(chē)費(fèi)用。停車(chē)費(fèi)用按照1小時(shí)內(nèi)單價(jià)費(fèi)用計(jì)費(fèi)和超過(guò)1小時(shí)單價(jià)費(fèi)用計(jì)費(fèi)。

        圖3 獲取入場(chǎng)時(shí)間程序界面

        圖4 獲取出場(chǎng)時(shí)間程序界面

        系統(tǒng)的停車(chē)、離開(kāi)及計(jì)費(fèi)界面如圖5所示。有車(chē)入位時(shí),車(chē)輛管理系統(tǒng)界面相應(yīng)的綠色燈亮,并記錄車(chē)輛入場(chǎng)時(shí)間;車(chē)輛離開(kāi)后,綠燈滅,并記錄相應(yīng)的車(chē)輛離場(chǎng)時(shí)間,同時(shí)計(jì)算出停車(chē)時(shí)間及相應(yīng)的金額,顯示在界面中。如圖6所示,圖中停車(chē)時(shí)間少于15分鐘,所以金額為零。

        圖5 車(chē)輛入位顯示界面

        圖6 車(chē)輛離開(kāi)及費(fèi)用顯示界面

        圖7 停車(chē)時(shí)長(zhǎng)及費(fèi)用程序界面

        3、生成報(bào)表

        為便于停車(chē)場(chǎng)的使用和管理統(tǒng)計(jì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)了報(bào)表功能,程序如圖7所示。報(bào)表內(nèi)容包括:車(chē)位號(hào),入場(chǎng)時(shí)間,出場(chǎng)時(shí)間,停車(chē)時(shí)長(zhǎng)和金額。生成的報(bào)表如圖8所示。

        圖8 停車(chē)時(shí)長(zhǎng)及費(fèi)用報(bào)表

        四、結(jié)論

        本文采用無(wú)線網(wǎng)和上位機(jī)Labview軟件設(shè)計(jì)了基于無(wú)線檢測(cè)、控制及傳輸?shù)能?chē)輛管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了停車(chē)場(chǎng)車(chē)輛信息的遠(yuǎn)程管理及計(jì)費(fèi),具有實(shí)用價(jià)值。

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