王先杰 李陽 陳剛

摘 要：停車難是城市發(fā)展過程中面臨的重大問題，一方面是因為機動車數量飛速增長造成車位缺口不斷增大，另一方面是許多專用停車位利用率低下導致停車位越發(fā)緊張。本文采用“共享車位”模式，提出了基于BLE的共享車位監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用nRF52832模塊作為控制核心，通過BLE藍牙模塊實現車輛的自我識別，通過藍牙和WIFI實現數據更新，采用超聲波進行車位停車監(jiān)測，采用點陣屏實現信息實時顯示。系統(tǒng)結合安卓平臺和云服務器，實現車位的錯峰停車，提高了車位的利用率，有助于緩解我國停車難問題。

關鍵詞：共享車位;nRF52832;ESP8266;BLE

0 引言

我國機動車保有量呈快速上升的趨勢，截止到2018年11月底，國內機動車保有量達3.25億輛。相比日益增長的汽車保有量，停車位卻嚴重不足，“車多位少”問題越來越突出，停車難給城市帶來很多問題，首先就是交通堵塞，同時車輛尋找車位以及等待車位過程中會增加車輛的能量消耗，給環(huán)境帶來污染。然而，許多停車難路段的地下停車場在上班時間卻大量車位閑置，由此許多學者提出了“共享車位”的概念[1]。本文以nRF52832藍牙模塊為核心，設計一種共享車位的監(jiān)測系統(tǒng)，對“共享停車”推廣有重要的應用價值。

1 系統(tǒng)方案

在“共享車位”模式中，停車場的閑置車位實時監(jiān)測是最重要的一個部分[2]。為了方便實現閑置車位共享，降低成本，方便用戶使用，設計了一套基于BLE的共享車位監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)置于車位正上方，總體框圖如圖1所示。系統(tǒng)工作時，用戶可以通過手機APP采用BLE通信系統(tǒng)發(fā)送控制命令，實現“車位共享”模式的開啟與關閉。若用戶需要共享自己車位，通過APP進行設置后，系統(tǒng)點陣模塊顯示車位可共享的時長，該段時間內車位開放供用戶使用。超聲波測距模塊監(jiān)測停車時長，生成共享車位所產生的收益。同時，車位的相關狀態(tài)信息可以通過ESP8266WIFI模式上傳到服務器，車位所有人能實時查詢更新[3]。

2 硬件電路設計

（1）nRF52832。nRF52832是Nordic公司推出的新一代的支持藍牙5.0，802.15.4，ANT及2.4GHz私有協(xié)議等多無線解決方案的處理器，搭載集成了支持浮點運算的ARMCortex-M4F內核的32位處理器，具有512kB閃存和64kBRAM，主頻可達64MHz。nRF52832內部集成了8路12位逐次逼近型ADC、2路I2C總線、2路SPI、1路UART串口和1路I2S音頻接口等多種接口[4]。其特有的共20個可用的PPI（Programmable Peripheral Interconnect）映射機制使得外設之間的事件可獨立于CPU進行連接，節(jié)省CPU資源。新增加的EasyDMA技術，外設可直接訪問內部RAM，而無需CPU干預。

（2）電源接口設計。nRF52832藍牙芯片工作電壓為3.3V，超聲波測距模塊、esp8266模塊工作電壓為5V，LED點陣屏工作電壓為12V。因此，本系統(tǒng)采用12伏開關電源供電，通過LM2596-5.0芯片穩(wěn)壓到5V，再將5V電壓經過LDO降壓芯片XC6206穩(wěn)壓到3.3V供系統(tǒng)使用。

（3）WIFI模塊設計。本系統(tǒng)采用ESP8266WIFI無線通信模塊實現設備互聯(lián)，ESP8266芯片集成了單片機+WiFi兩部分功能，具有強大的數據存儲和處理能力，能通過SDK實現二次開發(fā)。由于nRF52832具有較強的運算能力及豐富的外設，ESP8266模塊僅用作網絡通信接口，實現車位監(jiān)測信息的實時更新。ESP8266模塊與nRF52832通過串口TXD/RXD進行通信，ESP8266模塊設置成AP模式，通過接收nRF52832發(fā)送的AT命令進行網絡配置和數據傳輸。

（4）檢測與報警電路設計。系統(tǒng)選用HC-SR04型超聲波測距模塊，通過測量與地面距離判讀車位是否空閑，該模塊測距范圍2～450cm，測量精度可高達3厘米，滿足車位監(jiān)測實際應用。測距時，由nRF52832通過超聲波測距模塊的Trig引腳，發(fā)出一個至少10微秒的高電平信號。模塊收到信號后自動發(fā)出8個40kHz的方波，如果監(jiān)測到有信號返回，模塊接收端的ECHO輸出一個高電平，高電平的持續(xù)時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，測試距離=（高電平時間*聲速（340m/s））/2。

（5）LED點陣系統(tǒng)設計。車位狀態(tài)顯示模塊采用3.75單元板16*64點陣屏，主控制器使用STM32F103C8T6單片機，nRF52832通過IIC總線傳送顯示內容。單片機的PA1～PA4用于控制74HC154譯碼器譯碼后的16條行信號線，通過S8050三極管驅動相應的行線。列驅動電路由8位移位寄存器74HC595構成，共采用8片74HC595進行級聯(lián)，共用同一個數據鎖存信號RCK和移位時鐘信號SCK。作為列掃描控制器，為了降低成本，同時由于需要顯示的字符有限，因此直接在程序中建立漢字及字符的點陣庫。

3 軟件設計

nRF52832的工作流程如圖2所示，首先，進行nRF52832外設和BLE協(xié)議棧初始化，包括nRF52832的串口、GPIO和IIC的初始化，接著初始化RTC實時時鐘，然后進行BLE藍牙協(xié)議棧等初始化工作，接著對各個I/O接口進行實時數據采集與輸入輸出。

4 結語

本文針對“互聯(lián)網+”模式下，人們對共享停車的實際需要，設計了一種基于nRF52832藍牙模塊的車位監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)實時監(jiān)測車位狀態(tài)信息，通過BLE藍牙實現車輛停車的自我識別，并通過WIFI與云端數據庫信息進行實時通訊，通過LED點陣進行車位信息的實時顯示。本系統(tǒng)的開發(fā)，結合安卓平臺和云服務器，實現錯峰停車，有效的利用各種“閑置車位”的共享，緩解停車難問題。

參考文獻：

[1]王星辰.淺談城市“共享車位”APP的開發(fā)及應用模式[J].科技資訊，2018（20）：1-3.

[2]徐欣，周香琴，江先志.基于物聯(lián)網技術的小區(qū)停車位共享平臺的設計與開發(fā)[J].工業(yè)控制計算機，2018，31（01）：139-141.

[3]黃振宇，王先杰，陳剛.基于“互聯(lián)網+”的閑置車位共享系統(tǒng)[J]. 電子世界，2018（13）：60-61.

[4]白鵬飛，劉強，段飛波，安琪.基于MAX30102的穿戴式血氧飽和度檢測系統(tǒng)[J].激光與紅外，2017，47（10）：79-82.

[5]朱桐，馬茗萱，高廷紅.基于物聯(lián)網平臺的智能停車場系統(tǒng)[J]. 電子技術與軟件工程，2017（19）：81-82.