基于STM32F103的智能停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)

楊哲銘，王旭東，楊振華，孫世鵬，劉利平（通訊作者），王海霞

（1華北理工大學(xué) 河北 唐山 063000）

（2 66389 部隊）

基于STM32F103的智能停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)

楊哲銘1，王旭東1，楊振華1，孫世鵬1，劉利平1（通訊作者），王海霞2

（1華北理工大學(xué) 河北 唐山 063000）

（2 66389 部隊）

為了解決大型臨時露天停車場的停車問題，該系統(tǒng)在基于STM32F103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nRF24L01無線模塊進(jìn)行接收器與顯示器的實時通訊。同時用數(shù)碼管來顯示車位編號，用蜂鳴器提醒車主。并通過2.4寸TFT彩屏實時顯示車位占用情況。便于車主及時了解到停車信息，快速找到車位。當(dāng)車主離開時，車主通過記住數(shù)碼管上顯示的編號可以通過特定的手機(jī)APP進(jìn)行實時定位和路線導(dǎo)航進(jìn)而快速的找到自己的愛車。另外該系統(tǒng)還有搜索路線功能，車主只需要在手機(jī)上點擊起點和終點就可以出來精確地路線導(dǎo)航，有助于車主更好的熟悉停車場。

STM32; 無線傳輸; 手機(jī)APP; 智能停車場; 車位引導(dǎo)

1 引言

[1]隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市居民汽車擁有量急劇增加，在擁擠的市區(qū)里汽車與停車位之間的矛盾越來越突出，特別是逢節(jié)假日，停車位是最讓人頭疼的問題。所以如何充分利用有限的停車場資源來最大程度滿足車輛的停泊要求，成了社會當(dāng)前急需解決的問題。目前停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)存在的問題是系統(tǒng)可管理車位數(shù)量規(guī)模少，不同停車場之間的車位信息不能有效互通。車主在一個停車場沒有找到合適停車位的情況下，不能很快得知其他最近停車場的車位信息。而且近幾年來對于智能停車場，車位引導(dǎo)系統(tǒng)的研究都注重于室內(nèi)停車場，室內(nèi)停車場產(chǎn)品已經(jīng)趨于完善，但是對于室外停車場卻很少有人關(guān)注，很多室內(nèi)停車場管理系統(tǒng)對室外露天的并不適用，比如大多數(shù)車位引導(dǎo)系統(tǒng)用紅燈和綠燈分別來顯示車位有無車輛，在室內(nèi)易于觀察，很遠(yuǎn)便能發(fā)現(xiàn)，[2]而在室外在陽關(guān)照射時，燈光不容易被發(fā)現(xiàn)，無法區(qū)分，而且室內(nèi)超聲波檢測安裝較為復(fù)雜，在室內(nèi)不容易實現(xiàn)。因此，該系統(tǒng)是為解決一系列大型露天臨時停車問題和找車問題而研發(fā)的系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成和功能

該系統(tǒng)由感應(yīng)終端、顯示終端和手機(jī)APP組成。如圖1所示。其中[3]感應(yīng)終端由STM32F103控制，包括超聲波傳感器、數(shù)碼管、雙色指示燈、開關(guān)、蜂鳴器和NRF24L01無線通訊模塊。顯示終端由STM32F103控制，包括TFT彩屏和NRF24L01無線通訊模塊。手機(jī)APP是由Android Studio開發(fā)的一款專門針對停車場找車的軟件。

圖1 系統(tǒng)總體構(gòu)架圖Figure1 Overall system architecture diagram

2.1 感應(yīng)終端

當(dāng)有物體擋住接受部分的超聲波模塊時，信息情況會迅速通過nRF24L01無線模塊傳輸?shù)斤@示屏上?；谶@個原理，我們可以把接收部分放于停車位前方，把顯示終端放于停車場門口。當(dāng)車輛開入車位后，前方超聲波傳感器檢測到車輛，蜂鳴器發(fā)出警報，感應(yīng)終端的數(shù)碼管顯示車位號碼，以便車主離開時方便找車，雙色指示燈由黃變紅，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)介T口的顯示終端上，顯示屏實時顯示車位的位置信息和占有信息。

2.2 顯示終端

該系統(tǒng)的顯示終端可移植性強(qiáng)，而且與感應(yīng)終端的傳輸效果好，所以可以將顯示終端放在停車場門口。當(dāng)車輛開到停車場門口時，車主可以通過觀察顯示屏快速的了解到停車場的車位位置信息和占有信息，從而可以快速有效地找到空車位。

2.3 手機(jī)APP

當(dāng)車主離開時，車主通過記住數(shù)碼管上顯示的編號可以通過手機(jī)APP進(jìn)行實時定位和路線導(dǎo)航進(jìn)而快速的找到自己的愛車。還有搜索路線功能，車主只需要在手機(jī)上點擊起點和終點就可以出來精確地路線導(dǎo)航，有助于車主更好的熟悉停車場。如圖2所示。

圖2 手機(jī)APP示意圖Figure2 Schematic diagram of mobile phone APP

3 硬件電路設(shè)計

[4]該項目采用ST公司生產(chǎn)的STM32F103作為微控制器，該芯片由意法半導(dǎo)體集團(tuán)設(shè)計，使用高性能的ARMCortex-M332位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲器(高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM)，豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號的器件都包含2個12位的ADC、3個通用16位定時器和一個PWM定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口，多達(dá)2個I2C和SPI、3個USART、一個USB和一個CAN。在處理速度和功能上比STC51提升了不少。[5]采用超聲波傳感器作為檢測裝置，它是將超聲波信號轉(zhuǎn)換成其他能量信號（通常是電信號）的傳感器。超聲波是振動頻率高于[6]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。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。相比紅外傳感器，它具有靈敏度高，受溫度和光照影響較小等優(yōu)點。采用[6]nRF24L01作為無線通訊裝置，它是由Nordic公司出品的單芯片無線收發(fā)芯片。它工作于2.4～2.5GHz ISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率發(fā)射時，工作電流只有10.5mA，接收時工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計更方便。其DuoCeiverTM技術(shù)使nRF2401可以使用同一天線，同時接收兩個不同頻道的數(shù)據(jù)。

4 軟件設(shè)計

根據(jù)[7]智能停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理，使用KEIL軟件和C語言，完成了項目軟件的設(shè)計。當(dāng)車輛靠近停車位時，超聲波傳感器接收到回波并把信號傳給感應(yīng)終端的主控芯片。然后通過nRF24L01無線通訊模塊將信號傳給顯示終端的[8]主控芯片，從而將信息顯示在屏幕上。為了配合手機(jī)APP的找車功能，當(dāng)超聲波檢測到回波時，主控芯片會把該車位的編號傳輸?shù)綌?shù)碼管上以提醒車主。[9]軟件功能實現(xiàn)流程如圖3所示。

圖3 軟件設(shè)計流程圖Figure3 Software design flow chart

5 結(jié)論

基于STM32F103的智能停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)有效的將無線通訊與屏幕顯示結(jié)合在一起，還增加了手機(jī)APP功能，可以讓車主更快捷的找到車位和愛車。開辟了一個新的思路，露天臨時停車場車位引導(dǎo)。對于[10]露天臨時停車場由于以前沒有相關(guān)的產(chǎn)品，而且室內(nèi)固定停車場的車位引導(dǎo)并不適用于露天臨時停車場，肯定有許多人因露天臨時停車場找停車位困難而苦惱，如果該系統(tǒng)能應(yīng)用于市場，肯定會受到大家的歡迎，解決這么多年露天臨時停車場不方便停車的狀況。使用方便，傳感器以及引導(dǎo)牌可臨時放置在露天臨時停車場，方便安裝并且可拆卸，可多次使用。這可大大減少臨時停車場成本，給車主帶來方便的同時也給停車場管理者帶來了好處。所以該系統(tǒng)在未來有很好的發(fā)展前景。

[1]駱澤雨.智能尋車和停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017，01(1)：100-101.

[2]王克平.大型停車場車位引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計[J].信息技術(shù)，2017，01(9)：151-156.

[3]史舔舔.智能停車場的車位信息檢測及管理系統(tǒng)[J].電子設(shè)計工程，2017，04(13)185-188.

[4]趙軍.智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計[J].軟件工程，2017，02(11)：44-46.

[5]李凌云.車位智能導(dǎo)引系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017，02(2)：7-8.

TN929.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）01-0083-03

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（X2017018）

楊哲銘(1996-)，男，河北唐山人，本科，研究方向：信息自動化。

劉利平。