基于zigbee的無線車位引導系統設計

摘 要：文章設計了一種基于Zigbee技術的無線車位引導系統，可解決大型停車場停車難、找位難的問題。本系統采用Zigbee模塊JN5139設計無線節點控制器和無線中央控制器，可實時停車場內超聲波車位探測器、引導顯示屏、入口顯示屏和管理計算機之間的無線通信，減少工程布線，降低建設成本。

關鍵詞：Zigbee；車位引導；無線節點控制器

引言

現代社會生活中汽車普及率越來越高，對停車環境也提出了更高要求，先進的停車場車位引導系統能大大縮短停車取車時間，有效提高了車位利用率，已成為各新建大型停車場的必備選擇。目前的車位引導系統各設備之間多采用串行通信總線、CAN總線[1]等有線連接方式，需要在停車場設計之初就預埋線管，且線管位置固定。因此，對于已建成的停車場，如需加裝車位引導系統或者更改車位配置，就需要破壞現場環境，重新布設通信線。文章選用具有低功耗、自組網功能的Zigbee技術，設計一種無線車位引導系統，可以有效減少布線、簡化施工，可以方便解決新舊停車場建設改造難題。

1 工作原理及系統組成

1.1 工作原理

文章采用超聲波探測器檢測車位是否為空，其原理是利用超聲波測距，根據測量聲波在發射后遇到障礙物反射回來的時間計算發射點到障礙物的實際距離，當檢測的距離短時判定車位為有車，距離長時為無車。

通過超聲波車位探測器，實時采集停車場的各個車位停車情況，無線節點控制器搜集各車位探測器的信息，并按照一定規則將數據壓縮編碼后通過無線網絡傳輸給無線中央控制器。無線中央控制器對整個車場的車位信息分析處理后，發送給停車場內LED顯示屏。無線車輛檢測器檢測出來車，將信息傳輸給中央控制器，中央控制器處理后將命令發布至對應的顯示屏，顯示屏指示出空車位位置，引導車輛進入相關車位，記錄車輛停泊位置。同時將數據傳送給計算機，由計算機將數據存放到數據庫服務器，計算機系統提供數據查詢接口。

1.2 系統組成

文章設計的車位引導系統主要包括車位信息采集系統、信息顯示引導系統和中央處理系統等子系統，如圖1所示。

（1）車位信息采集系統：由超聲波車位探測器、車位指示燈和無線節點控制器組成，每個車位上配置1個超聲波探測器用于空車位的檢測，2個車位指示燈，紅燈表示車位已占，綠燈表示車位為空，車位探測器和指示燈連接到無線節點控制器，無線節點控制器將車位信息通過無線網絡上發。

（2）信息顯示引導系統：主要用于車輛在場內的引導信息顯示，可以實時接收管理電腦發送的引導信息，包括無線車位引導屏和入口顯示屏，考慮到設計和集成方便，將常規的LED顯示屏通過RS485接口連接到信息采集系統中的無線節點控制器上，實現無線聯網。

（3）中央處理系統：由無線中央控制器和管理電腦組成，實現與車位信息采集系統和信息顯示引導系統的控制，實時監控場內車位情況。

2 硬件設計

2.1 微控制器電路

微控制器是無線節點控制器和無線中央控制器的核心單元，用來實現程序調用、數據計算、數據采集上傳和顯示信息下發等功能。無線節點控制器和無線中央控制器的微控制器分別選用JN5139模塊和JN5168模塊。JN5139模塊和JN5168是Jennic公司（現已被NXP收購）開發的用于IEEE802.15.4的無線Zigbee集成模塊，具有超低功耗、高性能、自組網、低成本的特點。它們的工作電壓范圍為2.7-3.6V，具有2個串行通信UARTs接口，1個SPI通信接口和1個兩線串行接口。[2]在外接天線情況下點對點通信距離可達1km，可以較好的滿足場內車位引導通信距離要求。JN5168比JN5139引腳更精簡，成本也更低，可以滿足中央控制器需求。JN5139模塊在無線節點控制器中的具體功能電路如圖2所示，JN5168模塊在無線中央控制器中的具體功能電路如圖3所示。

2.2 節點控制器存儲電路

存儲芯片選用ST公司4MFlash存儲器芯片M25P40，工作電壓范圍為2.7-3.6V，采用SPI總線與JN5139通信，功能電路如圖4所示。

2.3 RS485通信電路

無線節點控制器設計有RS485通信接口，用于實現與超聲波探測器或者顯示屏的通信，接口芯片選用SP485EEN。功能電路如圖5所示。

2.4 Zigbee轉以太網接口電路

無線中央控制器主控芯片選擇JN5168模塊，并通過ENC28J60實現以太網轉換，無線中央控制器可以接收到的無線數據通過以太網傳送到管理電腦中，實現引導系統的遠程監控和管理。功能電路如圖6所示。

3 軟件設計

文章采用C語言進行無線節點控制器和無線中央控制器嵌入式程序開發，采用模塊化編程思想，單獨設計各個功能模塊程序，最后在主函數中進行調用。如圖7所示。

4 結束語

文章中設計的基于Zigbee的停車場無線車位引導系統，以Zigbee無線模塊為微處理器設計無線節點控制器采集車位信息，并通過無線網絡將信息發送到上位機，由上位機處理后發布有效合理的引導信息。本系統能夠及時統計并顯示停車場內的空閑車位，加快車主停車速度，還能有效減少停車場建設過程中的線纜使用，縮短建設工期，降低建設成本，有效緩解現代都市車輛日益增多導致的停車難、找位難。

參考文獻

[1]程軍娜，程凱，劉雪峰.CAN總線在停車場車位引導系統中的應用[J].微計算機信息，2007，23（9-2）：71-73.

[2]Jennic JN5139數據手冊：IEEE802.15.4 and ZigBee Wireless Microcontrollers[Z].

作者簡介：王娟（1983-），女，漢族，安徽阜陽人，碩士，助教，研究方向：物聯網技術、人工智能、計算機控制。