智能交互式停車場(chǎng)

引 言

眾所周知，隨著城市化進(jìn)程的日益加快和機(jī)動(dòng)車保有量的迅速增加，停車問(wèn)題已成為城市交通可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。在這個(gè)信息高速發(fā)展的時(shí)代，考慮到電子設(shè)備成本低、性能高， 具有強(qiáng)大的硬件支持和可移植軟件平臺(tái)，使智能化停車成為可能。目前針對(duì)停車場(chǎng)問(wèn)題出現(xiàn)了許多解決方案。如將壓力感應(yīng)裝置設(shè)置在每個(gè)停車位上，但大部分車主在停車時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確壓住感應(yīng)器，導(dǎo)致該系統(tǒng)成為擺設(shè)。前幾年又出現(xiàn)了立體停車場(chǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可使車容量增加兩到三倍，但存在成本高、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全性不足等問(wèn)題，若設(shè)備出現(xiàn)故障極易損毀車輛，實(shí)用性較差。我們將感應(yīng)器安放在車輛的必經(jīng)之路， 借助紅外對(duì)管穩(wěn)定性強(qiáng)，價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，大大提升了該設(shè)計(jì)的實(shí)用性。本次設(shè)計(jì)著重對(duì)智能停車管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行深入探究，為之后智能停車管理發(fā)展提供了一種參考與嘗試。在提高人們生活質(zhì)量的前提下使智能化融入社會(huì)與生活中。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要由STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD1602 液晶顯示、紅外對(duì)管和 GSM 模塊、傳感器模塊組成，各模塊關(guān)系如圖 1 所示。采用紅外對(duì)管為測(cè)控車流量提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)， 在停車場(chǎng)外部設(shè)置顯示屏，第一行顯示“welcome”，第二行顯示出入車的數(shù)量和空位數(shù)量。將 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)絡(luò)， 將移動(dòng)設(shè)備（ME）作為終端（TE）。車主可以通過(guò)手機(jī)隨時(shí)隨地了解停車場(chǎng)的車流量和存位。GSM 模塊通過(guò)用戶手機(jī)向主機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送查詢短信，經(jīng)回執(zhí)短信得到停車場(chǎng)信息。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 GSM模塊

國(guó)內(nèi)使用的 GSM 模塊主要包括西門(mén)子 TC35 系列，中興ZXGM18，SIMCOM 等，本設(shè)計(jì)選用 SIMCOM 原件。該器件不但穩(wěn)定性強(qiáng)且操作簡(jiǎn)便，其外圍電路如圖 2 所示。通過(guò)廠商推薦的模塊調(diào)試應(yīng)用軟件可以快速檢測(cè) GSM 在設(shè)計(jì)中的工作狀態(tài)，并由 AT 指令設(shè)置來(lái)電顯示，具有收發(fā)短信功能。

                                                                                                                 圖1 系統(tǒng)整體框圖

(1) 接口電路。GSM通信接口電路包括 SIM卡槽接口、IPXmini天線接口電路和電平轉(zhuǎn)換部分。SIM900A芯片支持移動(dòng) 2G，3G，4G手機(jī)卡，可接打電話，收發(fā)短信，具有 TOP/ UDP GPRS透?jìng)鲾?shù)據(jù)模塊。電話卡插入卡槽后，通過(guò)卡槽接口激活電話卡，并將卡內(nèi)數(shù)據(jù)與 SIM900A模塊交換。供電范圍為 3.7～4.2V，可直接安裝鋰電池。網(wǎng)絡(luò)燈閃爍顯示工作狀態(tài)是否正常，具有兩個(gè)超大電容，有力保證系統(tǒng)性能穩(wěn)定。

(2) SIM900A控制電路。SIM900A控制電路采用上電自啟動(dòng)模式，同時(shí)也預(yù)留了通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制的電路開(kāi)關(guān)接口。當(dāng)系統(tǒng)需要獨(dú)立啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)，只需選用通過(guò)單片機(jī)控制的部分供電裝置即可。電路通過(guò) RXD和 TXD引腳與單片機(jī)完成數(shù)據(jù)信息的對(duì)接和指令發(fā)送，從而控制通信網(wǎng)絡(luò)電路進(jìn)行信息交互。復(fù)位引腳通過(guò)單片機(jī)發(fā)送復(fù)位指令可在模塊受干擾時(shí)復(fù)位。

(3) 控制器通過(guò)串口發(fā)送 AT命令來(lái)控制 GSM 模塊發(fā)送中英文混合短信。GSM 模塊卡槽可以插卡 1發(fā)送短信（受產(chǎn)品生產(chǎn)限制，只能使用移動(dòng)或者聯(lián)通卡）。手機(jī)向卡 1號(hào)碼發(fā)送短信“kan”，GSM與主機(jī)（PC）交互得到停車場(chǎng)數(shù)據(jù)，將停車場(chǎng)的停車位和滯留車輛數(shù)信息發(fā)送給該用戶。

2.2 紅外對(duì)管檢測(cè)模塊

本設(shè)計(jì)將紅外對(duì)管電路安裝在車輛進(jìn)出停車場(chǎng)的必經(jīng)區(qū)域。紅外對(duì)射的全稱為“主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器”，由紅外發(fā)射器、接收器兩部分組成。當(dāng)車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)會(huì)阻擋紅外接收器從而記錄車輛進(jìn)入信息，出口同理。發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)如果被阻擋則接收器無(wú)法收到紅外信號(hào)，此時(shí)會(huì)引發(fā)信號(hào)躍變，并發(fā)

送給單片機(jī)。由于探測(cè)器一般工作在可見(jiàn)自然光、房屋燈光和汽車燈光易干擾的區(qū)域，所以在實(shí)際安裝時(shí)大都在發(fā)射器和接收器上加以調(diào)制使其發(fā)射出不同頻率段的紅外光，以防止外界干擾和人為干擾。

考慮到紅外對(duì)管的壽命問(wèn)題，我們并聯(lián)不只一組。此設(shè)備具有外形小巧、響應(yīng)速度快、感應(yīng)距離大等特點(diǎn)，能有效檢測(cè)出通過(guò)的車輛從而避免其他物體通過(guò)造成的不必要的干擾。同時(shí)本電路設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)位按鈕，可以在系統(tǒng)因不可抗因素造成混亂時(shí)自動(dòng)復(fù)位。紅外對(duì)管原理如圖 3 所示。

2.3 LCD1602 液晶顯示模塊

方案一 ：采用八位共陰極 LED 數(shù)碼管進(jìn)行顯示，顯示驅(qū)動(dòng)器采用外接 MAX7219 串行輸入共陰極，考慮到單片機(jī)串行口移位寄存器的工作方式，每片都可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LED 數(shù)碼管。

方案二 ：采用點(diǎn)陣字符型 LCD1602 液晶顯示，可顯示英文字母與數(shù)字等字符，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)陣字符型LCD1602 在各種顯示場(chǎng)合中的應(yīng)用更加普遍。

比較上述兩種方案，雖然方案一驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)易，但可顯示的信息量較少，功能損耗較大 ；方案二可在低功耗、低電壓的環(huán)境下工作，顯示界面更加簡(jiǎn)潔。為了使顯示功能具有更廣泛的適用性，綜合考慮，我們選用 LCD1602 液晶顯示模塊，其接口電路如圖 4 所示。

在執(zhí)行每條指令之前需要將模塊的忙碌標(biāo)志（BF）設(shè)置為低電平，表示可以輸入新程序，否則此指令無(wú)效。要顯示字符時(shí)需先輸入顯示字符地址，軟件流程如圖 5 所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件流程如圖 6 所示。

（1）系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行初始化 ；

（2）讀取紅外采集的數(shù)值，判斷是否有車輛駛?cè)牖蝰偝觯y(tǒng)計(jì)當(dāng)前停車場(chǎng)內(nèi)滯留車輛的數(shù)量 ；

（3）通過(guò)顯示模塊顯示系統(tǒng)記錄的停車場(chǎng)內(nèi)的車輛數(shù)量 ；

（4）當(dāng) GSM 模塊接收到查詢信息后，系統(tǒng)自動(dòng)把停車場(chǎng)當(dāng)前情況通過(guò)通信模塊發(fā)送出去，方便用戶快速、準(zhǔn)確地了解停車場(chǎng)的車位情況。

4 實(shí)物圖部分

停車場(chǎng)車位查詢界面如圖 7 所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文充分運(yùn)用 GSM 和紅外模塊對(duì)停車問(wèn)題進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，具有較好的實(shí)用性，為用戶節(jié)約了大量時(shí)間的同時(shí)也為停車場(chǎng)節(jié)省了人力和財(cái)力。