智能交互式停車場

引 言

眾所周知，隨著城市化進程的日益加快和機動車保有量的迅速增加，停車問題已成為城市交通可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。在這個信息高速發(fā)展的時代，考慮到電子設(shè)備成本低、性能高， 具有強大的硬件支持和可移植軟件平臺，使智能化停車成為可能。目前針對停車場問題出現(xiàn)了許多解決方案。如將壓力感應裝置設(shè)置在每個停車位上，但大部分車主在停車時無法準確壓住感應器，導致該系統(tǒng)成為擺設(shè)。前幾年又出現(xiàn)了立體停車場系統(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)復雜、安全性不足等問題，若設(shè)備出現(xiàn)故障極易損毀車輛，實用性較差。我們將感應器安放在車輛的必經(jīng)之路， 借助紅外對管穩(wěn)定性強，價格低廉的優(yōu)勢，大大提升了該設(shè)計的實用性。本次設(shè)計著重對智能停車管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方式進行深入探究，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與生活中。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

本設(shè)計主要由STC89C52 單片機最小系統(tǒng)、LCD1602 液晶顯示、紅外對管和 GSM 模塊、傳感器模塊組成，各模塊關(guān)系如圖 1 所示。采用紅外對管為測控車流量提供準確數(shù)據(jù)， 在停車場外部設(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)絡作為通信網(wǎng)絡， 將移動設(shè)備（ME）作為終端（TE）。車主可以通過手機隨時隨地了解停車場的車流量和存位。GSM 模塊通過用戶手機向主機實時發(fā)送查詢短信，經(jīng)回執(zhí)短信得到停車場信息。

2 硬件設(shè)計

2.1 GSM模塊

國內(nèi)使用的 GSM 模塊主要包括西門子 TC35 系列，中興ZXGM18，SIMCOM 等，本設(shè)計選用 SIMCOM 原件。該器件不但穩(wěn)定性強且操作簡便，其外圍電路如圖 2 所示。通過廠商推薦的模塊調(diào)試應用軟件可以快速檢測 GSM 在設(shè)計中的工作狀態(tài)，并由 AT 指令設(shè)置來電顯示，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 2G，3G，4G手機卡，可接打電話，收發(fā)短信，具有 TOP/ UDP GPRS透傳數(shù)據(jù)模塊。電話卡插入卡槽后，通過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)絡燈閃爍顯示工作狀態(tài)是否正常，具有兩個超大電容，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模式，同時也預留了通過單片機來控制的電路開關(guān)接口。當系統(tǒng)需要獨立啟動和關(guān)閉時，只需選用通過單片機控制的部分供電裝置即可。電路通過 RXD和 TXD引腳與單片機完成數(shù)據(jù)信息的對接和指令發(fā)送，從而控制通信網(wǎng)絡電路進行信息交互。復位引腳通過單片機發(fā)送復位指令可在模塊受干擾時復位。

(3) 控制器通過串口發(fā)送 AT命令來控制 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，只能使用移動或者聯(lián)通卡）。手機向卡 1號碼發(fā)送短信“kan”，GSM與主機（PC）交互得到停車場數(shù)據(jù)，將停車場的停車位和滯留車輛數(shù)信息發(fā)送給該用戶。

2.2 紅外對管檢測模塊

本設(shè)計將紅外對管電路安裝在車輛進出停車場的必經(jīng)區(qū)域。紅外對射的全稱為“主動紅外入侵探測器”，由紅外發(fā)射器、接收器兩部分組成。當車輛進入停車場時會阻擋紅外接收器從而記錄車輛進入信息，出口同理。發(fā)射器發(fā)射的信號如果被阻擋則接收器無法收到紅外信號，此時會引發(fā)信號躍變，并發(fā)

送給單片機。由于探測器一般工作在可見自然光、房屋燈光和汽車燈光易干擾的區(qū)域，所以在實際安裝時大都在發(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。

考慮到紅外對管的壽命問題，我們并聯(lián)不只一組。此設(shè)備具有外形小巧、響應速度快、感應距離大等特點，能有效檢測出通過的車輛從而避免其他物體通過造成的不必要的干擾。同時本電路設(shè)計了一個復位按鈕，可以在系統(tǒng)因不可抗因素造成混亂時自動復位。紅外對管原理如圖 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)碼管進行顯示，顯示驅(qū)動器采用外接 MAX7219 串行輸入共陰極，考慮到單片機串行口移位寄存器的工作方式，每片都可驅(qū)動 8 個 LED 數(shù)碼管。

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

比較上述兩種方案，雖然方案一驅(qū)動簡易，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志（BF）設(shè)置為低電平，表示可以輸入新程序，否則此指令無效。要顯示字符時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

系統(tǒng)軟件流程如圖 6 所示。

（1）系統(tǒng)上電后首先進行初始化 ；

（2）讀取紅外采集的數(shù)值，判斷是否有車輛駛?cè)牖蝰偝?，統(tǒng)計當前停車場內(nèi)滯留車輛的數(shù)量 ；

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

（4）當 GSM 模塊接收到查詢信息后，系統(tǒng)自動把停車場當前情況通過通信模塊發(fā)送出去，方便用戶快速、準確地了解停車場的車位情況。

4 實物圖部分

停車場車位查詢界面如圖 7 所示。

5 結(jié) 語

本文充分運用 GSM 和紅外模塊對停車問題進行了研究，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，具有較好的實用性，為用戶節(jié)約了大量時間的同時也為停車場節(jié)省了人力和財力。