一種停車場智能引導系統的設計

譚勁松

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一種停車場智能引導系統的設計

譚勁松

重慶安全技術職業學院網絡與信息安全系，重慶 404020

利用Arduino主控板和超聲波傳感器設計了一種停車場車位引導系統，能夠實現對空車位的實時監測，并通過顯示屏引導車輛快速找到空車位，節約了車主停車時間，提高了停車場管理效率。

Arduino；車位引導；超聲波傳感器

引言

近些年，隨著我國經濟的快速發展，人民的生活水平得到了顯著提高，家用汽車的數量也隨之而明顯增多。為此，公共停車場相繼建立。但是多數停車場是由人工引導或車主無目的自主尋找的方式進入停車場空停車位。這種引導方式，存在效率低、費時、停車位不能有效利用等弊端。為了使駕駛員在停車場內能快速精準找到空的停車位，基于Arduino開發了一種實用的停車場空閑車位引導系統。

1 系統總體框圖

該停車場空閑車位智能引導系統主要有兩部分組成：車位信息顯示模塊、車位信息采集模塊。

圖1 停車場智能引導系統總框圖

車位信息顯示模塊的主要作用是顯示停車場內空閑車位所在的區域及數量，位于停車場入口。假設停車場被劃分為A1、A2、A3、A4、A5五個區域，顯示模塊通過無線接收系統接收停車場內所有車位的停車與否信息，并在顯示屏上進行顯示[1]。

車位信息采集模塊位于每個停車位正上方的天花板上，主要包括車位占用與否檢測、車位狀態指示及車位信息無線發送。

2 系統硬件電路設計

2.1 硬件總體設計

圖2 停車場智能引導系統硬件原理圖

Arduino是一款操作簡單、功能強大的開源電子平臺。硬件部分包括Atmel AVR單片機、I/O接口及相關外圍電路，軟件部分采用C語言進行編程，許多常用功能已采用庫函數進行封裝，供程序開發者調用[2]。

系統工作原理：車位信息采集模塊利用安裝在車位正上方的超聲波傳感器檢測車位狀態，然后傳給Arduino進行處理，再通過無線發射模塊，將信息發送給顯示模塊。

圖3 車位信息采集模塊電路連接圖

2.2 車位信息采集模塊

車位信息采集模塊硬件包括：Arduino主控板、超聲波傳感器、無線發射模塊、LED燈。停車位狀態信號獲得后送入Arduino主控板，并通過安裝在車位正前方的LED燈進行標識，紅色LED燈亮表示車位已占，綠燈LED燈亮表示車位未占。與此同時，采集模塊通過nRF24L01將車位信息發送至車位信息顯示模塊。

本設計所采用的超聲波傳感器型號是HC-SR04，它可以非接觸測量0.03～4 m的距離，測量精度可達0.03 m，被安裝在每個車位正上方。假設超聲波傳感器到地面的垂直高度為4 m，并假設當車位處地面有高于30 cm的物體時，就認為車位已用，即當超聲波從發射到接收的時間間隔小于0.0?217?647s時，就認為車位上有車。（4－0.3）／340×2=0.0?217?647s，這些參數可以根據停車場的實際情況進行調整，以提高判斷準確率。

LED燈用來標識每個車位的使用狀態。當車位上有車時，Arduino主控板D4輸出高電平，紅色LED燈被點亮；當車位空閑時，Arduino主控板D5輸出高電平，綠色LED燈被點亮。LED燈工作電壓范圍為1.5～2.0 V，工作電流范圍為10～20 mA，Arduino主控板提供的電壓為5V。

nRF24L01將Arduino主控板處理后的信息傳遞給車庫入口的車位顯示模塊。nRF24L01是集收發功能于一體的無線射頻器件，工作頻段為2.4～2.5 GHz，其功耗極低，收發模式可以通過程序設置，在車位檢測模塊端將nRF24L01設置成發射模式。

2.3 車位信息顯示模塊

車位信息顯示模塊硬件包括：Arduino主控板、nRF24L01、OLED顯示屏[3]。本設計采用OLED作為顯示設備，用來顯示停車場剩余車位的總數以及剩余車位所處的具體區域。OLED，即有機發光二極管，其發光材料采用有機半導體，在電場驅動下通過載流子注入而產生的現象。與通用的LCD顯示屏相比，OLED顯示屏可視角度大、安裝簡單、環保省電。在車位信息顯示模塊端，nRF24L01應設置為接收模式。

圖4 車位信息顯示模塊電路連接圖

3 系統軟件設計

本文所設計的停車場智能引導系統是基于Arduino主控板進行編程。

3.1 車位信息采集端程序

車位信息采集端程序由兩部分組成：車位信息檢測；車位信息無線發射。軟件流程圖如圖5所示。

圖5 車位信息采集模塊軟件流程圖

HC-SR04主要代碼：

pinMode（3，OUTPUT）；

pinMode（2，INPUT）；

digitalWrite（3，LOW）；

delayMicroseconds（3）；

digitalWrite（3，HIGH）；

delayMicroseconds（15）；

digitalWrite（3，LOW）；

jl=pulseIn（2，HIGH）/58.0；

nRF24L01發送模式主要代碼：

pinMode（A0，OUTPUT）；

Mirf.spi=&MirfHardwareSpi；

Mirf.init（）；

Mirf.setRADDR（（byte *）"Sen01"）；

adata=analogRead（A0）；

byte data[Mirf.payload]；

data[0]=adata&0XFF；

data[1]=adata>>8；

Mirf.setTADDR（（byte *）"Rec01"）；

Mirf.send（data）；

while（Mirf.isSending（））；

3.2 車位信息顯示端程序

車位信息顯示端程序由兩部分組成：接收車位檢測端發送的A0的值；顯示車位信息。軟件流程圖如圖6所示。

圖6 車位信息顯示模塊軟件流程圖

nRF24L01接收模式主要代碼：

Mirf.spi=&MirfHardwareSpi；

Mirf.init（）；

Mirf.setRADDR（（byte *）"Rec01"）；

Mirf.payload=sizeof（unsigned int）；

Mirf.channel=3；

Mirf.config（）；

Serial.println（"接收中..."）；

byte data[Mirf.payload]；

If（Mirf.dataReady（））

{

Mirf.getData（data）；

adata=（unsigned int）（（data[1]<<8）|data[0]）；

Serial.print（"A0="）；

Serial.println（adata）；

}

顯示屏模塊主要程序代碼：

display.println（"107PARK"）；

display.setTextColor（WHITE）；

display.println（" "）；

display.setTextSize（3）；

display.print（" 空閑車位數量為："）；

display.println（"xx"）；

4 結束語

本文設計了一種基于Arduino和超聲波檢測技術的停車場車位引導系統，該系統安全可靠、施工方便。系統應用在大型停車場中將顯著提高車位管理效率、極大地縮短駕駛員尋找空車位的時間，對停車場自動化管理具有較高的實用價值。

[1]李坤.智能停車場車位檢測與泊位誘導系統研究與設計[D].北京：中國科學院大學，2013.

[2]蘭羽，周茜.超聲波測距系統接收電路研究[J].電子設計工程，2012（14）：81-83.

[3]蔡睿妍.Arduino的原理及應用[J].電子設計工程，2012，20（16）：155-157.

Design of an Intelligent Parking Guidance System

Tan Jingsong

Department of Network and Information Security of Chongqing Security Technology Career Academy,Chongqing 404020

A parking guidance system is designed which is based on Arduino and multiple ultrasonic sensor. It can realize real-time monitoring of empty car bits, and guide the vehicle through the display screen to find the empty parking space quickly, saved car owners parking time, improved efficiency of car park management.

Arduino; park guidance; multiple ultrasonic sensor

U491.71；U495

A

譚勁松（1976—），男，重慶萬州人，重慶安全技術職業學院講師，本科學歷，研究方向為物聯網技術應用。