基于單片機(jī)的智能車位鎖

東南大學(xué)成賢學(xué)院 徐茂薪 曹誠偉 王 宇 張家欽 龍昂昂

隨著我國汽車的使用率日益增高，車位供不應(yīng)求。為了避免因車亂停在別人車位的矛盾，提高車位利用率，很多車位都會(huì)安裝車位鎖。但市面上的車位鎖漏洞較多，例如：沒有報(bào)警系統(tǒng)、沒有夜間警示、需要手動(dòng)刷卡等。為了使車位鎖的使用更智能化，本文設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)防碰撞報(bào)警、夜間警示、無線藍(lán)牙控制且低功耗環(huán)保的智能車位鎖。

中國作為世界人口大國，隨著人民生活水平的不斷提高，如今汽車的擁有量與日俱增，停車位供不應(yīng)求。為了避免車輛占用他人車位而引起的矛盾，很多車位都會(huì)安裝車位鎖，但現(xiàn)有車位鎖開關(guān)不方便，車主要下車才能完成停車或移出車位的動(dòng)作，給停車帶來很多麻煩，時(shí)間緊迫時(shí)不能及時(shí)上鎖，導(dǎo)致一些不自覺的車主亂停入自家車位引起不必要的糾紛。因此，妥善維護(hù)車主對(duì)于私人停車位的使用權(quán)并使車輛停放達(dá)到安全便捷的效果就成為了一種需求，該項(xiàng)目正是為了實(shí)現(xiàn)這種需求而被提出。如果智能車位鎖得以優(yōu)化并普及，將大大降低車主的困擾，減少不必要的矛盾。市面上的車位鎖大多是機(jī)械鎖，還有一些通過遙控開關(guān)控制，本文設(shè)計(jì)的智能車位鎖使停車過程更加智能化，減少操作步驟，提高車位利用率。智能識(shí)別功能可通過藍(lán)牙無線傳輸模塊和單片機(jī)與車內(nèi)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)透傳，進(jìn)行車位鎖與車的短距離連接，使其上升或下降。防碰撞警報(bào)是通過模仿倒車?yán)走_(dá)，利用超聲波傳感器和蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)外來車想進(jìn)入時(shí)進(jìn)行報(bào)警，警示外來車輛。光控警示模塊是通過傳感器和單片機(jī)控制LED燈串的亮滅，提供夜間燈光指引，降低停車風(fēng)險(xiǎn)。

智能車位鎖前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大，普及后能夠有效減少停車難的問題。本產(chǎn)品既簡化車主的操作步驟，又減少資源的使用，進(jìn)一步使車主受益。車位鎖的智能化可以大大降低管理成本，推廣并應(yīng)用該產(chǎn)品將為社區(qū)帶來更大利益。

1 設(shè)計(jì)方案

智能車位鎖由51單片機(jī)控制，裝有低功耗藍(lán)牙模塊，超聲波傳感器，光敏電阻，蜂鳴器，顯示屏，電機(jī)等器件。使用可充電池作為電源，通過藍(lán)牙模塊進(jìn)行車位鎖與車之間的無線通信，超聲波模塊檢測(cè)障礙物距離，光敏電阻檢測(cè)當(dāng)前光照強(qiáng)度，并將信號(hào)傳輸至單片機(jī)進(jìn)行處理，對(duì)蜂鳴器、顯示屏、電機(jī)等進(jìn)行控制。該成品具備識(shí)別車主車輛，自動(dòng)開啟或關(guān)閉電機(jī)，防碰撞警報(bào)，夜間燈光引導(dǎo)等功能，同時(shí)擁有一定的防水及防震能力?？傮w結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 STC89C52芯片

本項(xiàng)目主要使用STC89C52芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，接收來自無線傳輸模塊、超聲波模塊、光感模塊采集到的信號(hào)，并對(duì)電機(jī)模塊、蜂鳴器模塊、燈光模塊進(jìn)行控制。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

1.2 CC2541低功率藍(lán)牙模塊

本項(xiàng)目的無線傳輸模塊使用CC2541藍(lán)牙模塊，該模塊低待機(jī)功耗90 uA～400 uA，非常適合應(yīng)用于需要超低能耗的系統(tǒng)；遠(yuǎn)連接距離可達(dá)10 m，性能優(yōu)異；而且作為主從一體模塊，具有透傳，遠(yuǎn)控，PIO采集三種功能，為系統(tǒng)的開發(fā)提供了便利。CC2541低功率藍(lán)牙模塊如圖2所示。

圖2 CC2541低功率藍(lán)牙模塊

1.3 超聲波模塊

超聲波模塊可提供2 cm～450 cm的距離檢測(cè)功能，精度可達(dá)3 mm；采用TRIG觸發(fā)測(cè)距，給至少10 us的高電平信號(hào)；超聲波模塊會(huì)產(chǎn)生8個(gè)40 khz的方波并發(fā)送出去，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，測(cè)試距離=（高電平時(shí)間×聲速）/ 2。

1.4 光敏電阻傳感器模塊

本項(xiàng)目的光感模塊使用光敏電阻傳感器模塊，該模塊采用靈敏型光敏電阻，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，超過15 mA，配可調(diào)電位器可供調(diào)節(jié)檢測(cè)光線強(qiáng)度，工作電壓3.3 V～5 V，通過數(shù)字開關(guān)量輸出和模擬電壓輸出。

1.5 蜂鳴器模塊

圖3 系統(tǒng)總電路圖

圖4 系統(tǒng)總程序流程圖

該項(xiàng)目使用無源蜂鳴器模塊，內(nèi)部不帶震蕩源，無法用直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)，需要用2 K～5 K的方波。模塊采用9012三極管驅(qū)動(dòng)，工作電壓3.3 V～5 V。

1.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與直流電機(jī)連接，外接12V直流電源并通過單片機(jī)控制電機(jī)。系統(tǒng)總電路如圖3所示，系統(tǒng)總程序流程如圖4所示。

2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

（1）車主在車輛接近車位鎖時(shí)，位于車上的主藍(lán)牙開啟或打開手機(jī)藍(lán)牙，此時(shí)車位鎖上的超聲波模塊檢測(cè)到有車輛接近并喚醒處于低功耗模式的從藍(lán)牙，藍(lán)牙連接成功后，車位鎖降下；當(dāng)車主遠(yuǎn)離車位時(shí)通過藍(lán)牙控制，車位鎖升起。

（2）當(dāng)車位鎖上的光感模塊檢測(cè)到環(huán)境光照強(qiáng)度低于預(yù)定閾值時(shí)，燈帶自動(dòng)亮起，引導(dǎo)車主找到正確的車位，并在一定程度上避免誤碰撞的發(fā)生。

（3）車位鎖處于打開狀態(tài)時(shí)，通過比較超聲波測(cè)量的距離，當(dāng)距離低于閾值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。車位鎖處于關(guān)閉時(shí)，測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)處于關(guān)閉。

結(jié)束語：該智能車位鎖可展示出無線通信，智能控制與警報(bào)提示功能，雖然無法實(shí)現(xiàn)更高精度的要求，如手動(dòng)設(shè)置報(bào)警距離等，但其獨(dú)有的超聲波測(cè)距模塊可以有效避免車位被他人占用，極大提高了停車的效率和安全性。項(xiàng)目外尚有未完成的構(gòu)思，但由于時(shí)間原因未能實(shí)現(xiàn)。