智能停車與智能車鎖的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

紀(jì)鑫樂(lè)+劉堯猛+吳紅霞+白馥齊

摘 要：為了更簡(jiǎn)便地使用停車位，滿足車主的需求，基于 GPRS/GPS 技術(shù)開發(fā)了智能體車鎖設(shè)備。硬件采用主控CPU為STM32F103C8T6，用于控制通過(guò)GPRS模塊返回的GPS信息以及實(shí)現(xiàn)與串口數(shù)據(jù)的交互。在智能鎖的設(shè)計(jì)上，通過(guò) GPIO 接口，來(lái)控制兩路繼電器模塊，實(shí)現(xiàn)智能車鎖電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)車位鎖的升起和落下。GPRS模塊采用QUECTEL系列MC20CA-04-STD芯片，實(shí)現(xiàn)GPS信息的獲取與傳輸功能。

關(guān)鍵詞：GPRS/GPS；智能；車位鎖；STM32

中圖分類號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著人們生活水平的提高，私家車已經(jīng)逐漸普及到各家各戶，停車位的需求也日益增加，而車主對(duì)哪個(gè)地方可以停車，哪個(gè)地方的車位已滿完全不了解，造成了剩余停車位的浪費(fèi)?；谶@種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了智能體車鎖，用于簡(jiǎn)化車主找車位的過(guò)程。智能體車鎖可以通過(guò)手機(jī)APP將鎖的位置和車位是否被使用告知車主，還可以通過(guò)手機(jī)APP控制車鎖的開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了車到鎖開，車走鎖關(guān)的功能。

1 主控制板的選用

該主板將GPRS模塊與主控制模塊結(jié)合在一起，內(nèi)置串口2（UART2）實(shí)現(xiàn)了GPRS模塊與主控CPU的數(shù)據(jù)交互，串口1（UART1）用于接到個(gè)人PC端，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。

主控CPU為STM32F103C8T6 單片機(jī)一顆。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)核心的樞紐， 實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的把控，并完成對(duì)應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)。引出來(lái)了多余的 GPIO 口，主要是方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)。

MC20 模塊一顆。MC20 支持 GSM/GPS/BD 功能，在設(shè)計(jì)當(dāng)中充分考慮資源最大化，引出 GPS/BD 天線引腳和 GSM 天線引腳。用戶可以實(shí)現(xiàn)利用 MC20 一顆芯片實(shí)現(xiàn) GPRS 網(wǎng)絡(luò)對(duì) GPS/BD 數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。MC20 支持北斗與 GPS 雙模功能，模塊也是默認(rèn)采用 GPS 和 北斗都是支持的格式進(jìn)行的設(shè)計(jì)。MC20 提供了一顆 LED 網(wǎng)絡(luò)指示燈。主板返回GPS信息的實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)在右下方引出了兩個(gè)對(duì)應(yīng)的 LED 燈，這兩個(gè)燈主要是方便用 戶進(jìn)行 TCP 遠(yuǎn)程開關(guān)燈控制或者是短信控制 LED 燈功能，如圖1所示。

2 主要功能的實(shí)現(xiàn)

完整的主控面板由一個(gè)3.7V、3000mAh的電源，一個(gè)J-LINK適配器，一個(gè)TTL轉(zhuǎn)USB接口，兩個(gè)用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的GPIO接口組成，如圖2所示。

2.1 GPRS模塊的實(shí)現(xiàn)

2.1.1 GPRS相關(guān)配置的實(shí)現(xiàn)

通過(guò)GPS/BD 天線引腳和 GSM 天線引腳，可以利用 MC20芯片實(shí)現(xiàn)GPRS 網(wǎng)絡(luò)對(duì) GPS/BD 數(shù)據(jù)的獲取與傳輸。GPRS模塊需要用AT指令對(duì)其進(jìn)行配置。

1. AT+QGNSSC=1 對(duì)GPS模塊上電

2. AT+QGNSSC？ 檢查上電情況

3. ATE0 關(guān)閉回顯

4. AT+CSQ 檢查CSQ（模塊當(dāng)前信號(hào)質(zhì)量），可以利用手機(jī)APP查看

5. AT+CPIN？ 檢查SIM卡是否在位

6. AT+CREG？ 是否注冊(cè)GSM網(wǎng)絡(luò)

7. AT+CGREG？ 是否注冊(cè)GPRS網(wǎng)絡(luò)

8. AT+QISTAT 查詢IP狀態(tài)

9. AT+QIDEACT 關(guān)閉場(chǎng)景

10. AT+QIFGCNT=0 配置場(chǎng)景，為后面的數(shù)據(jù)連接做基礎(chǔ)

11. AT+QICSGP=1，＼042CMNET＼042 接入APN

12. AT+QIREGAPP 開啟移動(dòng)場(chǎng)景

13. AT+QIACT PDP上下文激活

14. AT+QIDNSIP=1 使用IP連接還是域名連接，0是IP，1是域名

15. AT+QIOPEN=＼042TCP＼042，＼042（要使用的域名）＼042，＼042（域名對(duì)應(yīng)的端口號(hào)）＼042 這里是需要登錄的域名，輸入域名及其端口號(hào)。

2.1.2 GPRS模塊向CPU傳輸GPS數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)

主板內(nèi)嵌串口2（UART2），可以將MC20模塊獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串口2傳送到STM32 CPU控制的模塊。

通過(guò)USART_SendData（）函數(shù)將獲取到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口進(jìn)行傳輸。

void USART_SendData（USART_TypeDef* USARTx， uint16_t Data）

{

/* Check the parameters */

assert_param（IS_USART_ALL_PERIPH（USARTx））；

assert_param（IS_USART_DATA（Data））；

/* Transmit Data */

USARTx->DR = （Data & （uint16_t）0x01FF）；

}

2.2 CPU主板部分功能的實(shí)現(xiàn)

主控CPU為STM32F103C8T6 單片機(jī)一顆。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)核心的樞紐， 實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的把控，并完成對(duì)應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)用Rec_Server_Data（）函數(shù)，對(duì)從服務(wù)器端接收端的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：

（1）如果在接收緩沖區(qū)RxBuffer中收到“up”字符串，表示將進(jìn)行開鎖動(dòng)作，則將指示燈開啟，同時(shí)將智能鎖降下。

（2）如果在接收緩沖區(qū)RxBuffer中收到“down”字符串，表示將進(jìn)行關(guān)鎖動(dòng)作，則將指示燈熄滅，同時(shí)將智能鎖抬起。

void Rec_Server_Data（void）

{

……

if（strstr（RxBuffer，”up”）！=NULL）

{

LED1_ON（）；

OP_DOWN_ON（）；

Delay_nMs（100）；

OP_DOWN_OFF（）；

}

else if（strstr（RxBuffer，”down”）！=NULL）

{

LED1_OFF（）；

OP_UP_ON（）；

Delay_nMs（100）；

OP_UP_OFF（）； }

…...

}

3 智能車鎖的打開與關(guān)閉

在手機(jī)APP端點(diǎn)擊開鎖（或關(guān)鎖）按鈕，會(huì)通過(guò)服務(wù)器端向主板發(fā)送一條“up”（“down”）字符串，主板通過(guò)GPIO端控制兩路繼電器的高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能鎖的打開與關(guān)閉，如圖3所示。

結(jié)語(yǔ)

測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以完成預(yù)定的功能，可以正確地顯示出車鎖所在的位置，并可以通過(guò)手機(jī)端來(lái)控制在智能車鎖的開啟和關(guān)閉。此套系統(tǒng)簡(jiǎn)化了私家車車主找提車位難的問(wèn)題，方便了人們的出行，還可以充分利用現(xiàn)有的停車位資源。

參考文獻(xiàn)

[1]廖義奎.Cortex-M3之STM32嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012：4.

[2][美] 拉伯羅斯（Jean J.Labrosse）著；宮輝，曾鳴，龔光華，等.譯嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)[M].北京 ：北京航空航天大學(xué)出版社，2012：11.

[3]郭天祥，新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009：9.endprint