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、停車難的問(wèn)題更加嚴(yán)重。智能停車導(dǎo)引系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示停車場(chǎng)的停車現(xiàn)狀，提高停車場(chǎng)的車位使用率，起到更好地管理停車場(chǎng)，降低停車場(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；還能為車主節(jié)省時(shí)間，輕松停車。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能停車管理系統(tǒng)包括4個(gè)子系統(tǒng):（1）車位檢測(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、車位檢測(cè)系統(tǒng)

車位檢測(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)有車入位時(shí)，傳感器反射紅外光，輸出低電平，車位紅指示燈亮，提示此車位已有車，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，用于接收車位信息；一個(gè)Usart接口與CC2530相連，將采集到的車位信息通過(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)車位界面顯示；（2）停車計(jì)時(shí)；（3）停車計(jì)費(fèi)；（4）報(bào)表生成。可以實(shí)現(xiàn)空閑車位統(tǒng)計(jì)、車輛計(jì)時(shí)/計(jì)費(fèi)操作，還可以生成當(dāng)日、當(dāng)月或當(dāng)季的停車場(chǎng)使用信息報(bào)表及報(bào)表打印，便于停車場(chǎng)管理。

三、停車管理軟件

LabVIEW VISA是虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)的縮寫(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，車位信息編碼序列如表1所示。

表1 車位號(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，再判斷車輛停放情況。

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圖2 Labview串口程序

2、車輛計(jì)時(shí)程序設(shè)計(jì)

通過(guò)串口獲得的車位信息編碼，Labview軟件判斷車位使用情況。車位當(dāng)前狀態(tài)與前次狀態(tài)對(duì)比，分為4種情況：（1）車位一直處于空閑狀態(tài)；（2）車位一直處于有車狀態(tài)；（3）目前車位中的車輛剛剛離去；（4）目前車位剛剛進(jìn)車。對(duì)于前2種情況，系統(tǒng)不做處理；如果車輛剛剛?cè)胛唬瑒t使用函數(shù)獲取車輛的入場(chǎng)時(shí)間，如圖3所示，即開(kāi)始停車計(jì)時(shí)；反之，如果車輛剛剛離去，則使用出場(chǎng)時(shí)間函數(shù)獲取車輛的出場(chǎng)時(shí)間，如圖4所示。通過(guò)車輛的入場(chǎng)時(shí)間和出場(chǎng)時(shí)間之間的差值，可以得到車輛的停放時(shí)間，從而計(jì)算獲得停車費(fèi)用。停車費(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、離開(kāi)及計(jì)費(fèi)界面如圖5所示。有車入位時(shí)，車輛管理系統(tǒng)界面相應(yīng)的綠色燈亮，并記錄車輛入場(chǎng)時(shí)間；車輛離開(kāi)后，綠燈滅，并記錄相應(yīng)的車輛離場(chǎng)時(shí)間，同時(shí)計(jì)算出停車時(shí)間及相應(yīng)的金額，顯示在界面中。如圖6所示，圖中停車時(shí)間少于15分鐘，所以金額為零。

圖5 車輛入位顯示界面

圖6 車輛離開(kāi)及費(fèi)用顯示界面

圖7 停車時(shí)長(zhǎng)及費(fèi)用程序界面

3、生成報(bào)表

為便于停車場(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：車位號(hào)，入場(chǎng)時(shí)間，出場(chǎng)時(shí)間，停車時(shí)長(zhǎng)和金額。生成的報(bào)表如圖8所示。

圖8 停車時(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)能囕v管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了停車場(chǎng)車輛信息的遠(yuǎn)程管理及計(jì)費(fèi)，具有實(shí)用價(jià)值。