一種智能專用車位鎖的設(shè)計

譚科華 蔣津

摘 要：隨著汽車數(shù)量的激增，停車位越來越緊張，那么對車位的有效與智能管理就尤為重要。它主要研究智能車位鎖的設(shè)計，采用STC89C52RC作為控制核心，實現(xiàn)主從機(jī)控制系統(tǒng)，主機(jī)安裝在車位鎖內(nèi)部，從機(jī)安裝在汽車內(nèi)部，藍(lán)牙無線通信，控制升降桿升起與降落，語音提示，通過超聲波檢測車位前方是否有其他車輛停放，并發(fā)出語音提示一方面避免撞車，另一方面也避免其他車輛擋在車位外面，主從機(jī)未連接時，主機(jī)處于低功耗待機(jī)狀態(tài)，電池使用時間更持久，適用性較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：STC89C52RC；智能車位鎖；無線通信；語音提示

中圖分類號：U491.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0089-03

Abstract： With the rapid increase in the number of cars， parking spaces are becoming more and more tense， so the effective and intelligent management of parking spaces is particularly important. It mainly studies the design of intelligent parking lock. STC89C52RC is used as the control core to realize the master-slave control system. The master is installed inside the parking lock， the slave is installed inside the car， Bluetooth wireless communication is used to control the rise and fall of the lifting rod. Voice prompt， ultrasonic detection of whether there are other vehicles parked in front of the car， and issued voice warning to avoid collision on the one hand； on the other hand， to prevent other vehicles from blocking outside the parking space， when the master-slave machine is not connected. The host computer is in the standby state of low power consumption， the battery life is longer and the applicability is stronger.

Keywords： STC89C52RC； intelligent parking space lock； wireless communication； voice prompt

引言

該項目應(yīng)用于車位的智能管理，該系統(tǒng)由控制系統(tǒng)與受控系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)安裝在汽車內(nèi)部，受控系統(tǒng)安裝在車位鎖里面，當(dāng)汽車靠近車位時，藍(lán)牙無線通信自動連接，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動，車位鎖打開，并且蜂鳴器語音提示車主可以安全停車，車主離開后，車位鎖自動關(guān)閉，同時也提示擋在車位外面的車輛，不僅解決了下車和按按鈕的麻煩，還能避免其他車輛擋住車位，給用戶方便、舒適、放心的體驗。同時，受控系統(tǒng)可安裝干電池和蓄電池兩種電源，兩種電源可自動切換，也可以只安裝一種電源，供電方式多樣。

1 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)由車位鎖遙控器與車位鎖受控端組成，車位鎖遙控器由顯示電路、按鍵電路、藍(lán)牙電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)組成，遙控器總體設(shè)計電路如圖1所示。車位鎖受控端由太陽能充電電路、電源切換電路、蜂鳴器驅(qū)動電路、舵機(jī)驅(qū)動電路、藍(lán)牙驅(qū)動電路、超聲波電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)組成，受控端總體設(shè)計電路如圖2所示。當(dāng)汽車靠近車位時，車上的控制系統(tǒng)會與地上的車位鎖通過藍(lán)牙自動連接，發(fā)送配對密碼信息，配對成功車位鎖自動打開并且會有語音提示車主可以安全停車，車主離開后，車位鎖自動關(guān)閉，同時也提示擋在車位外面的車輛。

1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

受控系統(tǒng)與控制系統(tǒng)都需要單片機(jī)最小系統(tǒng)，它由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵電路、下載電路組成。晶振電路為單片機(jī)工作提供時鐘信號；復(fù)位電路用于對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位；下載電路采用串口下載方式，通過單片機(jī)P3.0、P3.1端口、利用CH340進(jìn)行下載。

1.2 藍(lán)牙電路

車位鎖遙控器和車位鎖受控端都使用了藍(lán)牙模塊HC-05，它的數(shù)據(jù)傳輸方式是串口傳輸數(shù)據(jù)，單片機(jī)的引腳P3.0接藍(lán)牙模塊的TXD引腳，單片機(jī)的P3.1連接藍(lán)牙模塊的RXD引腳，藍(lán)牙模塊的STATUS引腳連接單片機(jī)的P1.4引腳，VCC和GND連接好，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。

1.3 遙控器顯示電路和矩陣按鍵

本設(shè)計顯示提示信息和密碼信息，使用LCD1602是字符型液晶顯示屏，它最多能顯示32個字符數(shù)據(jù)，它的工作電壓在4.5V到5.5V，最好的工作電壓在5V。遙控器使用矩陣按鍵。

1.4 受控端供電處理電路

多個器件共同工作，會導(dǎo)致電源電壓不穩(wěn)，同時在打開或關(guān)閉電源的時候防止電壓突然增大給電路的芯片造成損害，設(shè)計電源輸入處理電路。Futaba S3010舵機(jī)是整個系統(tǒng)設(shè)計的核心部分，它是車位鎖開鎖與關(guān)鎖的動力部分，需要有足夠的扭力，將車位鎖的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，達(dá)到開鎖與關(guān)鎖的目的。設(shè)計舵機(jī)的專門供電驅(qū)動電路，就是解決這個問題。舵機(jī)有三條線，分別是黑線（GND），紅線（VCC），白色（控制線），白色線接單片機(jī)輸出引腳P1.2，單片機(jī)輸出1KHz方波控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動。

1.5 受控端超聲波電路和蜂鳴器電路

超聲波用于測量距離，當(dāng)有車輛靠近車位鎖或是車位時，在一定范圍的距離才會檢測到，當(dāng)沒有車靠近時，就不檢測。它是利用聲音在空氣中的傳播，遇到障礙物后會返回，從而測出距離。蜂鳴器模塊用于報警功能和提示作用，其自帶震蕩源，設(shè)計一個三極管開關(guān)電路，驅(qū)動蜂鳴器。

1.6 受控端存儲模塊

使用AT24C02存儲芯片，它支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的，主器件是STC89C52RC單片機(jī)，從器件是AT24C02，器件地址輸入端是引腳E0、E1、E2，AT24C02器件的引腳7接地，表示該器件可以進(jìn)行讀寫操作，SCL和SDA位IIC總線引腳，他們需要一個10K的電阻拉高電平，保證一上電都處于高電平，IIC空閑狀態(tài)。

2 控制方法

控制芯片為STC89C52RC，主要實現(xiàn)三個功能，其一為藍(lán)牙未連接，超聲波自動檢測一定范圍的空間是否有物體靠近，從而發(fā)出報警提示信號，避免有汽車擋在車位外面，同時避免汽車撞倒車位鎖和車位里面的汽車；其二為藍(lán)牙接收控制信號去控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動從而開鎖關(guān)鎖；其三為車位鎖修改軟件密碼，通過遙控器矩陣按鍵輸入密碼，修改軟件密碼，一旦修改成功，密碼保存到受控端和遙控端的存儲芯片里，每次連接都會去讀一次密碼。

3 程序設(shè)計流程圖

軟件分為遙控器軟件和受控端軟件，遙控器軟件分為定時器模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊；受控端軟件較為復(fù)雜，分為定時器模塊、串口通信模塊、超聲波模塊、蜂鳴器模塊、pwm模塊。遙控器和受控端整體軟件設(shè)計流程圖如圖3和圖4。遙控器涉及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和接收模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送和接受，以達(dá)到控制受控端的目的，無線發(fā)送模塊藍(lán)牙使用IIC總線傳輸數(shù)據(jù)。受控端要設(shè)計專門的接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的模塊，保證受控信息的接收和反饋信息給遙控器。

4 結(jié)束語

本次的設(shè)計為一種專用智能車位鎖的設(shè)計。整體方案使用了藍(lán)牙模塊進(jìn)行無線通信，傳輸控制信號。通過藍(lán)牙的硬件密碼和程序設(shè)計的6位軟件密碼進(jìn)行匹配，保證一個遙控器匹配一個車位鎖，不受其他藍(lán)牙的影響。整體設(shè)計較為合理，制作成品能滿足項目要求，誤判率幾乎為零，成品已經(jīng)過長時間運行，運行過程穩(wěn)定。在本次項目中對于基本的電路設(shè)計與分析也有較好的掌握，對于STC89C52RC單片機(jī)能夠熟練的掌握與運用。

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