賀 彬,楊利容,曹科偉,唐 峰

（1. 衡陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，湖南衡陽 421008；2.衡陽師范學(xué)院南岳學(xué)院物理與電子信息科學(xué)系，湖南衡陽 421008）

停車場車位管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

賀 彬1,楊利容1,曹科偉1,唐 峰2

（1. 衡陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，湖南衡陽 421008；2.衡陽師范學(xué)院南岳學(xué)院物理與電子信息科學(xué)系，湖南衡陽 421008）

該系統(tǒng)由單片機(jī)、紅外線對管檢測及無線傳輸組成，每個(gè)車位安裝檢測裝置，將檢測到的信息通過無線模塊傳送給主控電路并用指示燈顯示狀態(tài)（綠燈為空位，紅燈為有車），主控電路接收到信息后將這多組數(shù)據(jù)信息整合并顯示以提示用戶車位的情況，達(dá)到方便停車的效果。

單片機(jī)；紅外線檢測；無線傳輸；車位信息

0 引言

我國城市的汽車數(shù)量大量增加，停車需求越來越大，停車場的建設(shè)規(guī)模也就越來越大，傳統(tǒng)停車場的功能已經(jīng)不能滿足車輛的停車需求。停車難、找車位難的問題已經(jīng)成為當(dāng)前停車場管理的一項(xiàng)重要而緊迫任務(wù)。傳統(tǒng)停車場管理存在著車位信息不透明，車位難找，造成停車費(fèi)時(shí)。因此，需要一個(gè)操作簡單且行之有效的管理辦法，提高停車場車位管理效率。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

車位管理系統(tǒng)硬件電路主要包括主控電路、車位檢測電路、總控制模塊電路。主控電路主要接收單條車道兩邊的車位檢測的信息并將其發(fā)送總控制模塊；車位檢測電路主要檢測該車道二邊車位信息并將信息以無線方式傳送給主控電路；總控制模塊主要安放在整個(gè)停車場總?cè)肟?，用于匯總多個(gè)車道的車位信息并將信息顯示，以方便車主。

1.1 主控電路

主控電路主要接收單條車道兩邊的車位檢測信息并將信息傳送至總控制模塊電路。主要包括無線接收模塊、通信傳送模塊。采用STM32系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，STM32系列單片機(jī)具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾特點(diǎn)，其內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為72MHz，數(shù)據(jù)處理快。由于STM32內(nèi)部集成很多硬件功能，如內(nèi)部SPI和I2C硬件接口以及FSMC靜態(tài)存儲(chǔ)器功能，因此可以加快數(shù)據(jù)通信速度，還可以省去外圍硬件電路，電路簡單易行。

1.2 車位檢測電路

車位檢測電路主要包含檢測模塊、無線發(fā)送模塊、指示燈驅(qū)動(dòng)模塊。當(dāng)檢測模塊檢測到該位為空位時(shí)，由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)無線模塊將信息發(fā)送，并驅(qū)動(dòng)綠色的節(jié)能燈亮，指示車主車位信息；若該車位上有車，則紅色的節(jié)能燈亮，不發(fā)送車位信息。檢測模塊采用LM358加紅外對管，LM358是電壓比較器，紅外接收管對根據(jù)光的強(qiáng)度變化阻值，LM358會(huì)輸出“0”或者“1”。LM358里面包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適用于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適合于雙電源工作模式，在一定的工作條件下，電源的電流與電源電壓無關(guān)。LM358使用的范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他的可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。本設(shè)計(jì)中采用紅外線發(fā)射管與紅外線接收管。紅外發(fā)射管是由紅外發(fā)光二極管組成發(fā)光體，用紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成PN結(jié)，正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，其光譜功率分布為中心波長830～950nm。LED是英文Light Emitting Diode的簡稱，表現(xiàn)是正溫度系數(shù)，電流越大溫度越高，溫度越高電流越大，LED紅外燈的功率和電流大小有關(guān)，但正向電流超過最大額定值時(shí)，紅外燈發(fā)射功率反而下降。紅外線接收管功能與光敏接收管相似只是不受可見光的干擾，感光面積大，靈敏度高，屬于光敏二極管，一般只對紅外線有反應(yīng)。

1.3 無線收發(fā)電路

無線收發(fā)電路采用NRF24L01，NRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4~2.5 GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。NRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 mA；接收時(shí)，工作電流只有12.3 mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。通過配置寄存器可將nRF241L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式，接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù)，若CE為低則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1；若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射；若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。

接收數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和CRC時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在RX FIFO中，同時(shí)中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU去取數(shù)據(jù)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。最后接收成功時(shí)，若CE變低，則nRF24L01為空閑模式1。

2 軟件設(shè)計(jì)

主控電路、車位檢測電路、總控制模塊電路，這三個(gè)控制單元都有相應(yīng)的軟件控制，都由單片機(jī)控制。主控電路中主要是實(shí)現(xiàn)單車道二邊車位檢測到的信息接收整合，即無線接收和通信傳送。車位檢測軟件主要檢測信息的接收和發(fā)送，以及指示燈的驅(qū)動(dòng)?？偪刂颇K的軟件主要是匯總各個(gè)車道信息并顯示。三大模塊中主要是各模塊間信息的傳送，即無線發(fā)送和接收。檢測模塊中當(dāng)發(fā)送模塊通電后，系統(tǒng)完成初始化，通過紅外對管檢測有無車輛停車，并將數(shù)據(jù)反饋單片機(jī)，單片機(jī)對其進(jìn)行判斷。主控模塊的接收模塊通電后，系統(tǒng)完成初始化，設(shè)置為接收模式，開始接收數(shù)據(jù)，并將接受的數(shù)據(jù)反饋回單片機(jī)，單片機(jī)對鞭判斷，并將結(jié)果顯示。

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)車庫中以車道為單元實(shí)現(xiàn)車位的管理，一個(gè)車位配置一個(gè)車位檢測模塊，一條車道配置一個(gè)主控模塊，總?cè)肟谂渲靡粋€(gè)總控制模塊，單個(gè)車位的信息直接無線傳送給主控模塊，多個(gè)車道的主控模塊將信息傳送給總控制模塊，而這種傳送方式可以根據(jù)車庫的大小設(shè)置，車庫大可采用通信網(wǎng)絡(luò)的方式，車庫小可以無線收發(fā)的方式。

[1]吳正光.紅外對管檢測裝置[J].廣州師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1996,01:81-85.

[2]沈勇,蔣文雄,段勇.基于nRF24L01的通用無線通信模塊設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2013,18:84-86.

[3]盧利瓊,吳東,周仕仕. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車位管理研究[J].電腦與信息技術(shù),2012,05:45-47+62.

[4]李坤.智能停車場車位檢測與泊位誘導(dǎo)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院),2013.

Design of the Parking Management System

He Bing1,Yang Lirong1, Cao Kewei1,Tang Feng2
(1. Institute of Physics and Electronic Engineering, Hengyang Normal University, Hengyang Hunan，421008; 2. Department of Physics and Electronics Information Science, Hengyang Normal University School of Nanyue, Hengyang Hunan，421008)）

The system is composed of MCU, infrared detection and signal transmission circuit. Detection device installed in each parking space transmits information through the wireless circuit to the controller, and LED displays in the Detection device (Green light for the vacancy, red light is not empty). When the main control circuit receives the information, according to the information integration and display, parking information is displayed to the user. Finally parking system brings great convenience to users.

MCU; Infrared detection; Wireless transmission; Parking information