徐 博，王 冠

（平頂山學(xué)院信息工程學(xué)院，河南 平頂山 467000）

0 引言

隨著科技的發(fā)展,人民生活質(zhì)量日益提升,國(guó)內(nèi)私家車(chē)的數(shù)量每年都在急劇增加。 如何在偌大的停車(chē)場(chǎng)中迅速找到空閑車(chē)位已經(jīng)成為諸多車(chē)主出門(mén)開(kāi)車(chē)需要面臨的首要難題。 目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)停車(chē)場(chǎng)依舊采用一車(chē)一桿的方式來(lái)收取停車(chē)費(fèi),這種方式太過(guò)繁瑣和僵硬,有時(shí)車(chē)主會(huì)因此浪費(fèi)大量寶貴的時(shí)間［1］。

因此本文內(nèi)容的展開(kāi)正是抓住了人們對(duì)手機(jī)依賴(lài)程度高的生活習(xí)慣,設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠自主預(yù)約車(chē)位,合理利用地?zé)粢龑?dǎo)車(chē)位,并具備終端顯示車(chē)位信息的可靠的、效率較高的智能車(chē)位管理系統(tǒng),以此來(lái)滿(mǎn)足車(chē)主在眾多車(chē)位中快速尋找合適車(chē)位的需求,從而推動(dòng)整個(gè)停車(chē)場(chǎng)市場(chǎng)發(fā)展,提高人們出行舒適度,讓人們真切感受更加智能的服務(wù)。

1 車(chē)位管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和框架

本文以STM32F103C8T6 單片機(jī)為核心,采用紅外感應(yīng)模塊。 這種系統(tǒng)是通過(guò)感知周?chē)饩€(xiàn)變化從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)位的實(shí)時(shí)檢測(cè),同時(shí)將所獲車(chē)位信息悉數(shù)反饋至單片機(jī)上進(jìn)行判斷和處理,最終把準(zhǔn)確的總車(chē)位數(shù)量和空余車(chē)位數(shù)量顯示到OLED 液晶顯示屏上。 車(chē)主可通過(guò)觀看顯示屏的內(nèi)容自主進(jìn)行選擇停車(chē)或離開(kāi)另尋停車(chē)場(chǎng)。

車(chē)主如將車(chē)開(kāi)至停車(chē)位后,時(shí)鐘模塊開(kāi)始工作進(jìn)行計(jì)時(shí)收費(fèi),待車(chē)主開(kāi)出車(chē)位后,數(shù)據(jù)將傳輸至單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算,最終將停車(chē)費(fèi)用顯示至 OLED 液晶顯示屏上。

本設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)車(chē)主通過(guò)WiFi 連接使用App進(jìn)行車(chē)位預(yù)約。 通過(guò)App 可以提前了解車(chē)位情況,及早預(yù)定車(chē)位,車(chē)位預(yù)定成功后LED 地?zé)袅疗疬M(jìn)行車(chē)位引導(dǎo)指示,讓車(chē)主更加快速地找到自己的車(chē)位,LED 地?zé)粼陉幇淡h(huán)境也可以起到照明的作用,車(chē)位管理系統(tǒng)的總體框架如圖1 所示。

圖1 硬件總體框架

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 主控模塊

主控模塊是整個(gè)車(chē)位管理系統(tǒng)的核心部分,需要比較高的可靠性和穩(wěn)定性,能夠快速對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,同時(shí)能夠完成多項(xiàng)任務(wù)和工作。

本設(shè)計(jì)選擇使用STM32F103C8T6 單片機(jī),該型號(hào)的微處理器結(jié)合了高性能的ARM 32 位的RISC 內(nèi)核、高速嵌入式存儲(chǔ)器核心操作系統(tǒng),以及各種增強(qiáng)型I/O和外圍設(shè)備［2］。

2.2 車(chē)位檢測(cè)模塊

車(chē)位檢測(cè)模塊的作用就是對(duì)車(chē)位狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè),需要做到有車(chē)停入車(chē)位內(nèi)就立刻感應(yīng)并同時(shí)將信息傳送給單片機(jī),最終在OLED 液晶屏上顯示出車(chē)位數(shù)量和各個(gè)車(chē)位是否有車(chē)。

本設(shè)計(jì)則運(yùn)用4 個(gè)紅外感應(yīng)器來(lái)模擬4 個(gè)停車(chē)位。 該傳感器通過(guò)對(duì)周?chē)h(huán)境光線(xiàn)的變化程度來(lái)檢測(cè)是否有車(chē)輛的存在。 傳感器從發(fā)射管向四周發(fā)射固定頻率的紅外線(xiàn),當(dāng)發(fā)出的紅外線(xiàn)遇到車(chē)輛的時(shí)候,紅外線(xiàn)反射回來(lái),并被接收管接收,再通過(guò)紅外感應(yīng)器內(nèi)部lm393 進(jìn)行電壓比較,最終給出相應(yīng)的燈光指示。 當(dāng)綠色指示燈亮起表示已感測(cè)到車(chē)輛存在,同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào),單片機(jī)再將信號(hào)傳送到顯示屏轉(zhuǎn)換成文字反饋出來(lái)［3］。

2.3 時(shí)鐘模塊

本設(shè)計(jì)采用DS1307 芯片作為時(shí)鐘模塊的核心。DS1307 在I2C 總線(xiàn)上是從器件獨(dú)立于主晶振工作,也不受其電容的影響,具有低功耗、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、誤差小等特點(diǎn)［4］。 SDA,SCL 分別接單片機(jī) PB8,PB9 用于傳輸數(shù)據(jù)。 BAT 作為備用電源,具有自動(dòng)掉電保護(hù)的功能,它能夠防止在沒(méi)有主電源的時(shí)候丟失、遺漏時(shí)間信息和重要數(shù)據(jù)。

2.4 WiFi 模塊

本系統(tǒng)的WiFi 模塊主要是起到路由器的作用。通過(guò)用戶(hù)手機(jī)app 連接板子WiFi 局域網(wǎng),從而與單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。 選擇使用 ATKESP8266 作為WiFi 模塊的核心,它是一款高性能的串口無(wú)線(xiàn)模塊,功耗較低、模式精簡(jiǎn),擁有強(qiáng)大的片上處理和儲(chǔ)存能力［5］。

本系統(tǒng)主要是利用了ESP8266 模塊的4 個(gè)串口:VCC,RX,TX 和GND,將串口轉(zhuǎn)化為無(wú)線(xiàn)WiFi 信號(hào),隨時(shí)能夠接收到車(chē)位管理系統(tǒng)的信息。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 WiFi 模塊程序設(shè)計(jì)

使用WiFi 通信時(shí),首先要進(jìn)行初始化,與PC 端進(jìn)行通信,在串口上進(jìn)行AT 指令的發(fā)送；然后再作為AP與其客戶(hù)端通信,定義3 個(gè)數(shù)組,分別對(duì)應(yīng)WiFi 的模式,WiFi 名稱(chēng)、采用TCP 協(xié)議進(jìn)行通信的WiFi 端口號(hào)和IP 地址信息,進(jìn)行WiFi 模塊的設(shè)置,關(guān)閉回顯模式,該數(shù)組為 OFFATE［］＝“ATE0＼r＼n”,以防止系統(tǒng)恢復(fù)后會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟回顯模式,給串口發(fā)送返回消息；然后輸入WiFi 的工作模式,使用station 模式作為AP 使用,延時(shí)20 ms,進(jìn)行WiFi 連接的3 次嘗試,從而確認(rèn)端口號(hào)和IP地址連接保持一致,然后給該端口號(hào)發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為7的信息AT+CIPSEND ＝0,7,進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送,便于App 可以接收到數(shù)據(jù)顯示在界面上。 設(shè)計(jì)流程如圖2 所示。

圖2 WiFi 模塊程序設(shè)計(jì)流程

3.2 車(chē)位預(yù)約App 程序設(shè)計(jì)

主界面設(shè)計(jì)的有button 按鈕,車(chē)位預(yù)約按鈕以及車(chē)位的狀態(tài)顯示,并配置相應(yīng)的 xml 文件。 設(shè)置按main.xml 布局顯示的內(nèi)容。 調(diào)用父類(lèi)的onCreate 構(gòu)造函數(shù),保存當(dāng)前Activity 的狀態(tài)信息。 同時(shí)獲取各個(gè)數(shù)據(jù)信息,校驗(yàn)WiFi 的IP 地址和端口是否連接正確,以確保能進(jìn)行正常的網(wǎng)絡(luò)通信。

主界面設(shè)計(jì)主要使用 Linear Layout 線(xiàn)性布局和Frame Layout 幀布局以及button 按鈕的屬性設(shè)置,三者共同構(gòu)成了主界面的布局。 接著使用on Create 函數(shù)確定頁(yè)面布局,調(diào)用 set Content View 方法設(shè)置當(dāng)前Activity 的內(nèi)容布局視圖,并通過(guò)find View By Id 方法獲得Button 實(shí)例,賦予該按鈕實(shí)例化信息。

其次判斷是否和WiFi 模塊進(jìn)行連接,如果連接上的話(huà),獲取和WiFi 模塊之間的通信數(shù)據(jù)流,如果socket沒(méi)有成功連接WiFi 就會(huì)顯示連接失敗。 車(chē)位預(yù)約App程序設(shè)計(jì)流程如圖3 所示。

圖3 手機(jī)預(yù)約App 程序設(shè)計(jì)流程

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的車(chē)位管理系統(tǒng)通過(guò)紅外感應(yīng)器對(duì)車(chē)位的實(shí)時(shí)檢測(cè),使停車(chē)場(chǎng)車(chē)位信息更加透明化,WiFi 模塊的添加實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)和手機(jī)的無(wú)線(xiàn)連接,從而達(dá)到車(chē)主遠(yuǎn)程獲取車(chē)位信息和預(yù)約功能的目的,LED 指示燈為整體設(shè)計(jì)增添了人文氣息,同時(shí)也幫助車(chē)主快速找到自己的車(chē)位。

經(jīng)多次調(diào)試,本管理系統(tǒng)運(yùn)行流暢,操作簡(jiǎn)單,極大提高了停車(chē)場(chǎng)管理的智能化和自動(dòng)化水平。 本設(shè)計(jì)暫時(shí)還存在一些不足,后續(xù)可以添加車(chē)位安全鎖,車(chē)牌識(shí)別器和手機(jī)支付等功能,通過(guò)多種信息技術(shù)的應(yīng)用完善本設(shè)計(jì)。