遠距離不停車刷卡停車場管理系統

許倫輝，張雪

（江西理工大學 電氣工程及自動化學院，江西 贛州 341000）

0 引言

隨著汽車作為一種快速舒適的交通工具進入千家萬戶，交通擁堵、停車難等問題也隨之而來，給人們的出行帶來了一些煩惱。為了提高人們的生活質量和出行安全，很多停車場管理系統的研究成果在一定程度上緩解了交通壓力，解決了部分停車難的問題［1］。目前，越來越多的設計方案趨于信息化、智能化、網絡化發(fā)展，也成為我們研究的重點。

1 設計思路

內部停車場常見的一般有小汽車和面包車兩種汽車類型，面包車長度比小汽車長度要長，所以停車場內分為面包車停放區(qū)域和小汽車停放區(qū)域［2］。為了能讓車輛不停車進入停車場（前提是持永久卡的車輛）并快速找到停車位而提出了一種IC卡結合藍牙無線通訊方式的遠距離不停車刷卡停車場管理系統設計方案。

當車輛進入識別區(qū)域，主機控制系統通過藍牙無線模塊獲取IC卡信息，包括車主身份、汽車類型、賬戶余額等信息，并根據停車場內空車車位信息的反饋，合理分析并分配車輛車位，然后將信息記錄寫入IC卡，并將IC卡的卡號和分配好的車位號在顯示屏中顯示出來，同時啟動道閘，開始計時計費系統。當車輛駛出停車場時，通過藍牙模塊，主機控制系統與IC卡互通信息，在開啟道閘時停止計時計費系統，并自動扣除停車費用。

整體設計采用模塊化方式設計，操作方便，具有很高的擴展性。該系統包括主機模塊、藍牙模塊、顯示模塊、存儲器模塊、處理器監(jiān)控模塊、時鐘模塊等，其系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

2 硬件設計

主電路包含了藍牙模塊、顯示模塊、存儲器模塊、處理器監(jiān)控模塊、時鐘模塊等，該系統主要對藍牙模塊、存儲器模塊、處理器監(jiān)控模塊選型并進行電路設計。

2.1 主控芯片的選型

本系統采用的主控芯片是三星公司生產的S3C2440芯片。三星公司的16/32位精簡指令集（RISC）微處理器S3C2440是一款低功耗、高性能的小型芯片，整體系統成本低且提供了豐富的內部設備，具有獨立的16 KB指令高速緩存和16 KB數據高速緩存。S3C2440A芯片集成的片上功能有外部存儲控制器（SDRAM控制）、4通道DMA（存儲器直接訪問控制器）、3通道UART（通用異步收發(fā)器）、2通道SPI（串行外設接口）、4通道PWM定時器和1通道內部定時器/看門狗定時器、8通道10位ADC和觸摸屏接口、具有日歷功能的RTC和攝像頭接口等［3］，為整個停車場管理系統提供了較全面的硬件設計平臺，可拓展性強。

2.2 藍牙模塊電路設計

2.2.1 藍牙射頻前端模塊

圖2 RDAT212模塊結構圖

藍牙無線通訊模式在手機、車載等領域已有廣泛的應用，無需傳統的電線模式，且通訊距離可以在0到100 m內設定。根據發(fā)射出不同的輸出功率，藍牙傳輸距離可以分為三段:Class1為100m 左右;Class2為10 m左右，Class3在2～3 m之間。在該設計中，選擇發(fā)射功率小于4 mW，即藍牙傳輸距離在10 m左右。銳迪科微電子公司的RDAT212芯片集成了PA（功率放大器）、LNA（低噪聲放大器）、T/R射頻開關 Switch、PA bypass和LNA bypass功能于一體。當在PA bypass狀態(tài)下不消耗電流，在LNA bypass狀態(tài)下不但可以作為省電模式，還能增大接收機的動態(tài)范圍［4］。其RDAT212模塊結構如圖2所示。

2.2.2 藍牙模塊與主控芯片的連接

藍牙模塊采用GC－02芯片，該芯片自帶高效板載天線，有豐富的電路接口，是高質量的Class2藍牙模塊［5］。

當車輛進入藍牙射頻區(qū)域，RDAT212射頻前端模塊將射頻信號放大，通過射頻開關將信號傳送到天線，射頻信號經低噪聲放大器放大后在GC－02芯片下變頻，并通過UART將IC卡內的信息傳送給主機［6］。GC－02芯片的UART－RXD、UART－TXD分別連接到主控芯片的TXD0和RXD0管腳上，該兩個管腳負責數據的傳輸。GC－02芯片的四個SPI管腳分別連接到主控芯片的SPIMOSI、SPIMISO、SPICLK和nSS_SPI管腳上，用于應用軟件的編程接口，方便軟件編程的調試。其電路連接如圖3所示。

2.3 存儲器模塊電路設計

存儲器模塊用來存儲各類信息，包括用戶個人資料、汽車資料、用戶賬戶資料及出入停車場資料。AT24C08提供8192位的串行電可擦寫可編程只讀存儲器（EEPROM），通過I2C總線接口可以實現一個專門的寫保護功能，適用于許多要求低功耗和低電壓操作系統［7］。SCL是一個串行時鐘輸入管腳，連接到主控芯片GPE14管腳上，用于產生器件所有數據發(fā)送或接收的時鐘;SDA是一個開漏輸出管腳，連接到主控芯片GPE15管腳上，用于器件所有數據的發(fā)送或接收;A0、A1、A2是器件地址輸入端，全部接地。存儲器電路如圖4所示。

2.4 處理器監(jiān)控模塊電路設計

圖3 藍牙模塊電路

圖4 存儲器電路

若在沒有人的情況下CPU運行出現異常導致系統卡在一個地方時，一般電路中會設計一個處理器監(jiān)控電路，它具有掉電復位、手動復位及看門狗等功能。該系統選用EM6323芯片，通過程序控制不斷喂狗，即定時地將高電平送到WDI管腳上［8］，此時若出現異常，寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，EM6323芯片上的WDI管腳就得不到高電平信號，從而發(fā)出一個復位信號，使程序從程序存儲器的起始位置執(zhí)行，實現了系統自動復位功能，確保系統正常運行。處理器監(jiān)控電路如圖5所示，/MR為手動復位端，WDI是看門狗管腳，RESET是復位端，連接到主控芯片nRESET管腳上。

圖5 處理器監(jiān)控電路

3 軟件設計

軟件編程采用模塊化管理方式，分別設計了IC卡管理子系統、信息管理子系統、車輛進出子系統、計時計費子系統和藍牙通信子系統等。

圖6 主程序流程圖

藍牙通信子系統主要是將IC卡內的數據與上位機交換，實現讀卡和修改卡的功能;IC卡管理子系統主要負責用戶卡的發(fā)行、初始化設置和掛失等操作;信息管理子系統又包括數據存儲子系統、數據查詢子系統和數據管理子系統。數據存儲子系統主要對車輛進出信息及停車費用進行記錄。數據查詢子系統主要是生成各類報表，方便從數據庫中查詢目標數據。數據管理子系統可以實現系統數據備份、修改和整理等功能;車輛進出子系統主要是控制道閘的開啟和預防砸人砸車功能;計時計費子系統主要用來計算停車場費用。其主程序流程圖如圖6所示。

通過主程序協調各類子系統程序，從而使系統有條不紊的運行。

4 結束語

本文分析了目前停車場管理系統的狀況，針對智能化不停車進入停車場管理提出了一種IC卡結合藍牙無線通訊方式的遠距離不停車刷卡停車場管理系統設計方案。本文重點對藍牙模塊硬件部分進行了分析，并對存儲模塊和處理器監(jiān)控模塊作了介紹，由于受篇幅的限制，省略了時鐘模塊、顯示模塊和道閘模塊等電路設計。對軟件設計也只作了簡單的介紹。該系統采用模塊化設計，還可以擴展語音播報器、報警器等功能，為系統以后的完善提供條件。該設計方案基本上實現了系統的不停車管理，但在安全等方面沒有完善，還需進一步改進。不停車讀卡，大大提高了停車場管理效率，是智能化停車場管理系統的發(fā)展趨勢。

［1］劉文利.國內停車場管理系統的現狀與發(fā)展趨勢［J］.中國新技術新產品，2011，1（1）:20－20.

［2］文斐.遠程讀卡在停車場的應用［J］.科技資訊，2010，1（11）:4－5.

［3］三星公司.S3C2440A32位CMOS RISC微控制器用戶手冊［DB/OL］.（2011－09－22）［2012 －07 －28］.http://www.linuxidc.com/Linux/2011 －09/43528.htm.

［4］李勇.基于藍牙的智能數據采集系統的設計與實現［D］.武漢:華中科技大學，2008，22－24.

［5］南京國春電氣設備有限公司.GC－02藍牙模塊數據手冊［DB/OL］.（2008－07）［2012－07－28］.

［6］姜煒軍.基于藍牙技術的智能停車場管理系統的設計與實現［D］.武漢:華中科技大學，2007，24－25.

［7］李宏佳，巍權利，徐曉曉，等.基于非接觸IC卡自動計時停車收費系統設計開發(fā)［J］.嵌入式系統應用，2007，23（29）:28－29.

［8］ EM微電子.EM6323中文數據手冊［DB/OL］.（2006－03－06）［2012－07－28］.