羅鳳珍
摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的提高,道路上汽車越來越多,大規(guī)模停車場也越來越多,然而,停車和找車的問題也隨之出現(xiàn)。該系統(tǒng)在基于 STM32 單片機(jī)下實現(xiàn),通過控制超聲波傳感器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與傳送,采用無線模塊進(jìn)行接收器與顯示器的實時通訊,再通過手機(jī)APP查詢,系統(tǒng)可以極大縮短尋找車輛的時間,有效地提高了尋車效率。
關(guān)鍵詞:STM32;停車場;反向?qū)ぼ嚕卉囕v定位;手機(jī)APP
中圖分類號:TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-3044(2019)11-0249-02
Abstract: With the development of economy and the improvement of people living standard, there are more and more cars on the road and more large-scale parking lots. However, the problems of parking and looking for cars also appear. The system is realized based on STM32 single chip microcomputer. It can receive and transmit data by controlling ultrasonic sensor module, use wireless module for real-time communication between receiver and display, and then inquire through mobile phone APP. The system can greatly shorten the time of searching for vehicles and improve the efficiency of searching vehicles effectively.
Key words: STM32; parking lot; reverse vehicle tracking; vehicle location; Mobile phone APP
1 引言
近年來,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,社會的進(jìn)步,擁有汽車的家庭明顯增加,不只是道路變得擁擠,停車問題也日趨嚴(yán)重。為了解決這矛盾,城市中建設(shè)了大量的大規(guī)模地上、地下停車場,這在很大程度上解決了停車難的問題??墒怯捎诖蟛糠滞\噲雒娣e大,樓層多,地形相似,這讓車主在停放車輛后并不清楚車輛停放的具體位置,在返回停車場時,不熟悉停車場的位置,造成了“取車難”的問題,浪費了車主寶貴的時間,還使停車場的車位被不必要的占用,停車場的資源得不到充分利用。
目前,大型停車場針對取車引導(dǎo)的反向查詢,主要有視頻識別方式、刷卡定位方式、條碼打印機(jī)定位方式和有源RFID卡定位方式。對比于這些研究,結(jié)合現(xiàn)在強(qiáng)大的手機(jī)功能,利用手機(jī)APP,結(jié)合室內(nèi)地理信息解決反向?qū)ぼ噯栴}的思路更加新穎,方法更為簡便。因此,本文提出一種基于單片機(jī)控制系統(tǒng),通過智能手機(jī)查詢的停車場反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)及其方法,本發(fā)明能夠有效地幫助車主通過逆向查詢,很快地找到車輛,這樣不但節(jié)省了車主的時間,同時提高了停車場車位的利用率,使停車服務(wù)更加完善。
2 系統(tǒng)工作原理結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要包括:超聲波傳感器、主控制器STM32、無線通信模塊、LED顯示屏、查詢端等。圖1所示為其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
由超聲波傳感器對車位檢測,檢測停車位上是否有車輛停泊。如果有車輛進(jìn)入停車位時,超聲波傳感器可以檢測到車輛,并通過總線將檢測到的信息發(fā)送給主控制器。LED多級電子顯示屏由控制器單片機(jī)控制,主控制器將從傳感器接收到的信息分析處理后,將信息傳送至在子顯示屏上。停車位的數(shù)量和編碼實時地顯示在顯示屏幕上。這時主控制器通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心上位機(jī)通信,并通過多級總線網(wǎng)絡(luò)向下監(jiān)控各停車位的停車狀態(tài)。車主離開停車場時,只需記住停車位號,通過手機(jī)應(yīng)用程序輸入停車位號,就可以進(jìn)行實時定位和路徑導(dǎo)航,然后可以快速找到自己的車輛。
3 硬件電路設(shè)計
3.1 主控制器的設(shè)計
本系統(tǒng)的主控制器采用的是一種功能比較強(qiáng)大的32位單片機(jī)STM32芯片。該芯片不僅可以使用寄存器進(jìn)行編程,還可以使用官方提供的庫文件進(jìn)行編程。STM32103型號器件采用Cortex-M3內(nèi)核,CPU最高速度達(dá)72MHZ,具有16KB~1MB Flash、多種控制外設(shè)、USB全速接口和CAN。集高性能、實時功能、數(shù)字信號處理、低功耗與低電壓操作等特性于一身。
受到廣大開發(fā)者的熱愛。該芯片包含了12通道的DMA控制器、2 個 12 位的US級AD轉(zhuǎn)換器,特有的2通道12位DA轉(zhuǎn)換器、4個16位定時器,每個定時器有4個ICOCPWM或者脈沖計數(shù)器。2個16位的6通道高級控制定時器,最多6個通道可用于PWM輸出。最多多達(dá)13個通信接口:2個IIC接口、5個USART口、3個SPI接口、CAN接口、USB接口、SDIO接口。
3.2 超聲波傳感器的設(shè)計
本系統(tǒng)超聲波傳感器的作用是將超聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波是振動頻率高于 20KHZ的機(jī)械波,它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好,能夠成為射線而定向傳播等特點。本系統(tǒng)的超聲波檢測模式采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器,從而使傳感器檢測到被測物。利用這方法可以精確地判斷出停車場車位上是否有車輛停泊,方法簡單可靠。超聲波檢測系統(tǒng)如圖2所示。
3.3 無線通信模塊
系統(tǒng)所采用的無線通訊裝置為一款新型單片機(jī)射頻收發(fā)器nRF24L01 ,它是單芯片無線收發(fā)芯片,工作于 2.4 ~ 2.5GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù),其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗非常低,以 -6dBm 的功率發(fā)射時,工作電流只有9mA,接收時工作電流只有12.3mA,在數(shù)據(jù)傳輸方面實現(xiàn)相對WiFi距離更遠(yuǎn),但傳輸數(shù)據(jù)量不如WiFi,使節(jié)能設(shè)計更方便。
3.4 手機(jī)APP
手機(jī)APP是由Android Studio開發(fā)的一款反向?qū)ぼ囓浖?。?dāng)車主進(jìn)入停車場把車停好之后,打開手機(jī)上安裝的找車軟件,把車輛所停的車位編號輸入手機(jī),尋車軟件記錄好車輛停放的位置信息。當(dāng)車主要離開時,在靠近停車場任意一入口時,再次打開找車軟件,點擊反向?qū)ぼ?,起點為車主所在位置,終點為車輛所停的車位編號位置。APP通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息生成最短導(dǎo)航路徑信息,這樣就能快速地幫車主找到車輛。
4 軟件設(shè)計
4.1 主控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
根據(jù)智能停車場反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)的工作原理,當(dāng)車主把車駛?cè)胪\噲霾⑼H胪\囄粫r,停車位前上方的超聲波傳感器就能檢測到車輛,把檢測到信號傳送到主控制器。主控芯片通過數(shù)據(jù)分析處理,把車位號信息通過nRF24L01無線通信模塊將信號傳送到顯示端控芯片,從而在顯示屏上顯示車位號使用信息。同時,把車位信息傳送到查詢終端手機(jī) APP,從而實現(xiàn)反向?qū)ぼ嚒V骺叵到y(tǒng)工作流程圖如圖3所示。
4.2 反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)主要有查詢和定位導(dǎo)航兩個部分。把停車場的每個停車位作為定位終端,當(dāng)車輛停入車位之后,車主需要把車位編號輸入手機(jī)尋車軟件,系統(tǒng)根據(jù)定位端發(fā)來的信息定位車輛位置信息。在車主返回停車場時,只需要在手機(jī)上打開系統(tǒng)進(jìn)行查詢,點擊反向?qū)ぼ?,APP通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息計算車輛位置路徑,引導(dǎo)車主前往取車。根據(jù)反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)的工作流程和控制要要求,其軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
5 結(jié)束語
本文提出的基于STM32的停車場反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)。根據(jù)不同的功能設(shè)計了各個相應(yīng)的模塊。本文采用了高性能、低功耗的STM32F103的微處理器作為硬件平臺,利用簡單、方便安裝操作的超聲波傳感器作為信號檢測部件以及無線通信的方式,不僅降低了系統(tǒng)的設(shè)計成本,也提高了系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)還增加了手機(jī)APP功能,可以讓車主更快捷地找到愛車。系統(tǒng)基本能夠適應(yīng)室內(nèi)停車場復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境,各監(jiān)控模塊基本能夠滿足實時、準(zhǔn)確的要求。
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