智能停車與智能車鎖的開發與實現

紀鑫樂+劉堯猛+吳紅霞+白馥齊

摘 要：為了更簡便地使用停車位，滿足車主的需求，基于 GPRS/GPS 技術開發了智能體車鎖設備。硬件采用主控CPU為STM32F103C8T6，用于控制通過GPRS模塊返回的GPS信息以及實現與串口數據的交互。在智能鎖的設計上，通過 GPIO 接口，來控制兩路繼電器模塊，實現智能車鎖電機的正反轉，從而實現車位鎖的升起和落下。GPRS模塊采用QUECTEL系列MC20CA-04-STD芯片，實現GPS信息的獲取與傳輸功能。

關鍵詞：GPRS/GPS；智能；車位鎖；STM32

中圖分類號：U491 文獻標志碼：A

0 引言

隨著人們生活水平的提高，私家車已經逐漸普及到各家各戶，停車位的需求也日益增加，而車主對哪個地方可以停車，哪個地方的車位已滿完全不了解，造成了剩余停車位的浪費。基于這種現象，設計了智能體車鎖，用于簡化車主找車位的過程。智能體車鎖可以通過手機APP將鎖的位置和車位是否被使用告知車主，還可以通過手機APP控制車鎖的開啟與關閉，實現了車到鎖開，車走鎖關的功能。

1 主控制板的選用

該主板將GPRS模塊與主控制模塊結合在一起，內置串口2（UART2）實現了GPRS模塊與主控CPU的數據交互，串口1（UART1）用于接到個人PC端，用于接收和發送數據。

主控CPU為STM32F103C8T6 單片機一顆。單片機實現了整個系統核心的樞紐， 實現對整個系統的把控，并完成對應的代碼實現。引出來了多余的 GPIO 口，主要是方便用戶進行二次開發。

MC20 模塊一顆。MC20 支持 GSM/GPS/BD 功能，在設計當中充分考慮資源最大化，引出 GPS/BD 天線引腳和 GSM 天線引腳。用戶可以實現利用 MC20 一顆芯片實現 GPRS 網絡對 GPS/BD 數據的遠程傳輸。MC20 支持北斗與 GPS 雙模功能，模塊也是默認采用 GPS 和 北斗都是支持的格式進行的設計。MC20 提供了一顆 LED 網絡指示燈。主板返回GPS信息的實現。單片機在右下方引出了兩個對應的 LED 燈，這兩個燈主要是方便用 戶進行 TCP 遠程開關燈控制或者是短信控制 LED 燈功能，如圖1所示。

2 主要功能的實現

完整的主控面板由一個3.7V、3000mAh的電源，一個J-LINK適配器，一個TTL轉USB接口，兩個用于實現電機的正反轉的GPIO接口組成，如圖2所示。

2.1 GPRS模塊的實現

2.1.1 GPRS相關配置的實現

通過GPS/BD 天線引腳和 GSM 天線引腳，可以利用 MC20芯片實現GPRS 網絡對 GPS/BD 數據的獲取與傳輸。GPRS模塊需要用AT指令對其進行配置。

1. AT+QGNSSC=1 對GPS模塊上電

2. AT+QGNSSC？ 檢查上電情況

3. ATE0 關閉回顯

4. AT+CSQ 檢查CSQ（模塊當前信號質量），可以利用手機APP查看

5. AT+CPIN？ 檢查SIM卡是否在位

6. AT+CREG？ 是否注冊GSM網絡

7. AT+CGREG？ 是否注冊GPRS網絡

8. AT+QISTAT 查詢IP狀態

9. AT+QIDEACT 關閉場景

10. AT+QIFGCNT=0 配置場景，為后面的數據連接做基礎

11. AT+QICSGP=1，＼042CMNET＼042 接入APN

12. AT+QIREGAPP 開啟移動場景

13. AT+QIACT PDP上下文激活

14. AT+QIDNSIP=1 使用IP連接還是域名連接，0是IP，1是域名

15. AT+QIOPEN=＼042TCP＼042，＼042（要使用的域名）＼042，＼042（域名對應的端口號）＼042 這里是需要登錄的域名，輸入域名及其端口號。

2.1.2 GPRS模塊向CPU傳輸GPS數據的實現

主板內嵌串口2（UART2），可以將MC20模塊獲取的數據經過串口2傳送到STM32 CPU控制的模塊。

通過USART_SendData（）函數將獲取到的數據通過串口進行傳輸。

void USART_SendData（USART_TypeDef* USARTx， uint16_t Data）

{

/* Check the parameters */

assert_param（IS_USART_ALL_PERIPH（USARTx））；

assert_param（IS_USART_DATA（Data））；

/* Transmit Data */

USARTx->DR = （Data & （uint16_t）0x01FF）；

}

2.2 CPU主板部分功能的實現

主控CPU為STM32F103C8T6 單片機一顆。單片機實現了整個系統核心的樞紐， 實現對整個系統的把控，并完成對應的代碼實現。

運用Rec_Server_Data（）函數，對從服務器端接收端的數據進行處理：

（1）如果在接收緩沖區RxBuffer中收到“up”字符串，表示將進行開鎖動作，則將指示燈開啟，同時將智能鎖降下。

（2）如果在接收緩沖區RxBuffer中收到“down”字符串，表示將進行關鎖動作，則將指示燈熄滅，同時將智能鎖抬起。

void Rec_Server_Data（void）

{

……

if（strstr（RxBuffer，”up”）！=NULL）

{

LED1_ON（）；

OP_DOWN_ON（）；

Delay_nMs（100）；

OP_DOWN_OFF（）；

}

else if（strstr（RxBuffer，”down”）！=NULL）

{

LED1_OFF（）；

OP_UP_ON（）；

Delay_nMs（100）；

OP_UP_OFF（）； }

…...

}

3 智能車鎖的打開與關閉

在手機APP端點擊開鎖（或關鎖）按鈕，會通過服務器端向主板發送一條“up”（“down”）字符串，主板通過GPIO端控制兩路繼電器的高低電平來實現電機的正反轉，來實現智能鎖的打開與關閉，如圖3所示。

結語

測試結果表明，該系統可以完成預定的功能，可以正確地顯示出車鎖所在的位置，并可以通過手機端來控制在智能車鎖的開啟和關閉。此套系統簡化了私家車車主找提車位難的問題，方便了人們的出行，還可以充分利用現有的停車位資源。

參考文獻

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[2][美] 拉伯羅斯（Jean J.Labrosse）著；宮輝，曾鳴，龔光華，等.譯嵌入式實時操作系統[M].北京 ：北京航空航天大學出版社，2012：11.

[3]郭天祥，新概念51單片機C語言教程[M].北京：電子工業出版社，2009：9.endprint