大連理工大學(xué)城市學(xué)院 李百杰 謝印慶 馬淇昌 于子賀

集美大學(xué) 莊凱程

本文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種車位引導(dǎo)方案，可以在車輛進(jìn)入車庫時(shí)點(diǎn)亮預(yù)先鋪設(shè)在地面的引導(dǎo)燈帶，在車輛較少時(shí)引導(dǎo)至指定區(qū)域，在車輛較多時(shí)引導(dǎo)至指定車位，這樣車主即可依據(jù)燈帶點(diǎn)亮方向直接入庫。本設(shè)計(jì)對(duì)于車位經(jīng)常飽和的停車場(chǎng)有極大幫助。

一、引言

目前，停車難是令每位車主頭疼的問題，尤其是在一些車輛多的大型停車場(chǎng)內(nèi)，在眾多車中尋找一個(gè)空車位絕不是件簡單 的事。即便找到了車位，但當(dāng)辦完事，想開車離開時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)不知道車位置的問題。市面上現(xiàn)有配合LED顯示屏的車位引導(dǎo)方案，可以讓車主知道車位的大致方向，但還是不夠精確。本文提出了一種精確指向型車位引導(dǎo)方案，靈感來自于地鐵內(nèi)到站方向指示燈，可以很大程度上方便人們停車、取車。

圖1 系統(tǒng)硬件圖

二、系統(tǒng)工作原理及組成

系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分組成：車輛檢測(cè)模塊，引導(dǎo)燈光模塊，射頻卡讀寫模塊以及反向引導(dǎo)燈光模塊。硬件組成圖如圖1所示。

圖2 引導(dǎo)燈光點(diǎn)亮示意圖

（一）引導(dǎo)燈光模塊

由LED燈光組和控制器組成。LED燈組會(huì)預(yù)先鋪設(shè)在停車場(chǎng)行車道的中心線處，去向和來向各有一組，用以指示進(jìn)入和駛出方向；燈組由紅綠兩色組成，用以提示駕駛員是否可以行走；燈組采用編號(hào)分組，以方便系統(tǒng)進(jìn)行批量控制?？刂破饔蓡纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)組成，用來接收中央處理模塊通過GSM模塊發(fā)送的指令來點(diǎn)亮指定燈組，完成引導(dǎo)燈光點(diǎn)亮，用以指示方向；控制器采用分區(qū)域編號(hào)，以方便批量控制。所有燈模塊的控制方式為：停車場(chǎng)內(nèi)兩路口之間的直線區(qū)域內(nèi)的所有同一方向的燈光模塊由一個(gè)控制器控制，每個(gè)控制器控制若干個(gè)燈光組，停車場(chǎng)內(nèi)有多個(gè)這樣的控制單片機(jī)，由中央處理模塊根據(jù)編號(hào)進(jìn)行整體控制。燈光效果如圖2所示。

（二）射頻卡讀寫模塊

本模塊的功能主要是實(shí)現(xiàn)按時(shí)計(jì)費(fèi)以及為反向?qū)ぼ嚈C(jī)提供信息，設(shè)置在停車場(chǎng)的入口處和反向?qū)ぼ嚈C(jī)處。用戶在入口處按“停車鍵”后，模塊會(huì)把中央處理器下發(fā)的車位信息和時(shí)間信息存儲(chǔ)到卡上，以方便后續(xù)操作，然后用戶可持卡離開；待用戶回來后，通過和反向?qū)ぼ嚈C(jī)接觸，可以點(diǎn)亮反向引導(dǎo)燈光，以尋找車輛位置；帶用戶到達(dá)出口時(shí)，工作人員可以根據(jù)時(shí)間信息進(jìn)行收費(fèi)等操作。（駱澤雨,楊雪,桑海偉.智能尋車和停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2017(01)）

圖3 車位分配程序算法流程圖

（三）車輛檢測(cè)模塊

該模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有車出現(xiàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，然后通過GSM模塊傳輸至中央處理模塊，也可由中央模塊控制進(jìn)行主動(dòng)檢測(cè)。該模塊放置在車位的正上方、出入口的正上方、行車道上方和停車場(chǎng)內(nèi)路口的正上方，用以檢測(cè)車輛停放狀態(tài)，是否有車輛進(jìn)入和是否有車通過入口。其中車位上方設(shè)置兩個(gè)感應(yīng)器，以保證檢測(cè)準(zhǔn)確性。本設(shè)計(jì)采用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊。

（四）GSM通信模塊

該模塊集成在本設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊里，用以實(shí)現(xiàn)各模塊與中央模塊的無線數(shù)據(jù)通信，省去布線的麻煩，使用方便。本設(shè)計(jì)采用SIM800A模塊。本設(shè)計(jì)只采用其數(shù)據(jù)傳輸功能。

（五）中央處理模塊

本模塊由單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)成，用以接收GSM模塊得數(shù)據(jù)。主要實(shí)現(xiàn)對(duì)所有模塊的控制功能和數(shù)據(jù)處理功能，可對(duì)傳進(jìn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，傳出數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。所有的算法以及運(yùn)行全都與此模塊有關(guān)。（丁書亞,謝印慶,石海鋒.基于VHDL控制的烤面包機(jī)[J].電子世界,2018(13)）

（六）反向燈光引導(dǎo)模塊

設(shè)置在停車場(chǎng)支撐柱上，用以指示用戶車輛停放大致區(qū)域，可以指示區(qū)域位置。反向?qū)ぼ嚤容^容易，只需指出大致區(qū)域即可，因此反向燈光不需要大范圍設(shè)置，只需按區(qū)域少量設(shè)置。該模塊與反向?qū)ぼ嚈C(jī)有關(guān)，需要中央處理器根據(jù)射頻卡的車輛存放數(shù)據(jù)來工作?？▋?nèi)記錄的是哪個(gè)區(qū)域，即點(diǎn)亮某個(gè)方向的指示燈。

三、軟件程序運(yùn)行

程序主要功能是維持硬件正常工作和數(shù)據(jù)處理，還有緊急數(shù)據(jù)處理功能。主要由以下幾個(gè)部分：運(yùn)行程序、車位分配程序、燈光引導(dǎo)程序，反向?qū)ぼ嚦绦蚝途o急情況程序。

（一）運(yùn)行程序

此程序是其他程序的基礎(chǔ)程序，用以保證此系統(tǒng)內(nèi)的所有硬件的正常工作，包括燈光點(diǎn)亮程序、超聲波測(cè)距程序、顯示程序等，還包括車位分區(qū)等信息。

圖4 燈光引導(dǎo)程序算法流程圖

（二）車位分配程序

在用戶進(jìn)入停車場(chǎng)后激活，用以分配車位。程序運(yùn)行原則如下：程序遵循距離（距離出口）優(yōu)先、空區(qū)域優(yōu)先、隔位（不相鄰?fù)＼嚕﹥?yōu)先、位置（無障礙物且方便?？康能囄唬﹥?yōu)先的原則。運(yùn)行流程：預(yù)先引導(dǎo)至距離出口最近區(qū)域，隔位停滿后引導(dǎo)至其他區(qū)域。優(yōu)先區(qū)域停至50%后，對(duì)除優(yōu)先區(qū)域的每一區(qū)域的車位進(jìn)行檢測(cè)得出空車位數(shù)量，然后把每個(gè)區(qū)域的值進(jìn)行對(duì)比取最小值min，確定停車區(qū)域。繼而取出空車位編號(hào)與有車車位的編號(hào)進(jìn)行對(duì)比，若編號(hào)值相差1，則為鄰位，自動(dòng)忽略，尋找下一不相鄰車位；若本區(qū)域沒有不相鄰車位，跳至比min小的區(qū)域?qū)ふ?，直至找到；若全區(qū)域都沒不相鄰車位，則優(yōu)先安排位置優(yōu)先車位，然后運(yùn)行規(guī)則按照如上所說的四原則進(jìn)行選擇，最后提取出車位編號(hào)X呈遞中央處理模塊。至此程序結(jié)束。算法流程圖如圖3所示。

（三）燈光引導(dǎo)程序

在車位分配程序結(jié)束后激活，實(shí)現(xiàn)自入口處至車位X的燈光點(diǎn)亮。運(yùn)行原則如下：距離最短優(yōu)先、道路順暢優(yōu)先、避開事故路線。運(yùn)行流程如下：得到X的車位編號(hào)后，若該區(qū)域停車數(shù)小于80%，只開啟引導(dǎo)至該區(qū)域燈光；若大于80%，則開啟引導(dǎo)到位燈光。找到預(yù)先存儲(chǔ)的若干路線，激活行車道上方檢測(cè)器，對(duì)路線通暢情況進(jìn)行檢測(cè)。若最短路線通暢，則選擇最短路線，若不通暢，選擇其他路線。確定路線后進(jìn)行沿途引導(dǎo)燈點(diǎn)亮。當(dāng)車輛到達(dá)區(qū)域間節(jié)點(diǎn)后，熄滅已走過路段的引導(dǎo)燈。當(dāng)車位上方的檢測(cè)器檢測(cè)到車到庫時(shí)，熄滅燈光，程序結(jié)束。程序流程圖如圖4所示。

（四）反向?qū)ぼ嚦绦?/h3>

設(shè)置于車庫立柱上的引導(dǎo)燈與射頻卡讀卡器結(jié)合，外加顯示屏，構(gòu)成反向?qū)ぼ嚈C(jī)。當(dāng)用戶刷卡時(shí)，引導(dǎo)燈會(huì)點(diǎn)亮到固定區(qū)域的指示燈，簡單明了。（張?jiān)孪?劉永超,王加慶,孟令望.基于Android和嵌入式的智能停車場(chǎng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2015.23(8)）

（五）緊急情況程序

當(dāng)進(jìn)入緊急情況時(shí)，停車場(chǎng)內(nèi)的主干道會(huì)雙向閃亮紅燈，用以告知停車場(chǎng)內(nèi)人員發(fā)生緊急情況，比如為緊急車輛清障等用途。

四、結(jié)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，單一人工管理的傳統(tǒng)停車場(chǎng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，取而代之的是智能和人工管理甚至是全智能管理的停車場(chǎng)。這些新出現(xiàn)的停車場(chǎng)不僅給使用者帶來極大方便，更有利于管理者進(jìn)行管理，節(jié)約了時(shí)間，節(jié)省了成本。本設(shè)計(jì)基于方使用者和管理者的設(shè)計(jì)要求，為停車場(chǎng)管理提供了一套解決方案，希望能幫助個(gè)人幫助更多的人提高效率。（李界家,原寶龍,朱棟華,劉建順.智能停車場(chǎng)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].房材與應(yīng)用,2008,2(30)）