一種智能專用車位鎖的設計

譚科華 蔣津

摘 要：隨著汽車數量的激增，停車位越來越緊張，那么對車位的有效與智能管理就尤為重要。它主要研究智能車位鎖的設計，采用STC89C52RC作為控制核心，實現主從機控制系統，主機安裝在車位鎖內部，從機安裝在汽車內部，藍牙無線通信，控制升降桿升起與降落，語音提示，通過超聲波檢測車位前方是否有其他車輛停放，并發出語音提示一方面避免撞車，另一方面也避免其他車輛擋在車位外面，主從機未連接時，主機處于低功耗待機狀態，電池使用時間更持久，適用性較強。

關鍵詞：STC89C52RC；智能車位鎖；無線通信；語音提示

中圖分類號：U491.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0089-03

Abstract： With the rapid increase in the number of cars， parking spaces are becoming more and more tense， so the effective and intelligent management of parking spaces is particularly important. It mainly studies the design of intelligent parking lock. STC89C52RC is used as the control core to realize the master-slave control system. The master is installed inside the parking lock， the slave is installed inside the car， Bluetooth wireless communication is used to control the rise and fall of the lifting rod. Voice prompt， ultrasonic detection of whether there are other vehicles parked in front of the car， and issued voice warning to avoid collision on the one hand； on the other hand， to prevent other vehicles from blocking outside the parking space， when the master-slave machine is not connected. The host computer is in the standby state of low power consumption， the battery life is longer and the applicability is stronger.

Keywords： STC89C52RC； intelligent parking space lock； wireless communication； voice prompt

引言

該項目應用于車位的智能管理，該系統由控制系統與受控系統組成，控制系統安裝在汽車內部，受控系統安裝在車位鎖里面，當汽車靠近車位時，藍牙無線通信自動連接，控制舵機轉動，車位鎖打開，并且蜂鳴器語音提示車主可以安全停車，車主離開后，車位鎖自動關閉，同時也提示擋在車位外面的車輛，不僅解決了下車和按按鈕的麻煩，還能避免其他車輛擋住車位，給用戶方便、舒適、放心的體驗。同時，受控系統可安裝干電池和蓄電池兩種電源，兩種電源可自動切換，也可以只安裝一種電源，供電方式多樣。

1 系統設計

系統由車位鎖遙控器與車位鎖受控端組成，車位鎖遙控器由顯示電路、按鍵電路、藍牙電路和單片機最小系統組成，遙控器總體設計電路如圖1所示。車位鎖受控端由太陽能充電電路、電源切換電路、蜂鳴器驅動電路、舵機驅動電路、藍牙驅動電路、超聲波電路和單片機最小系統組成，受控端總體設計電路如圖2所示。當汽車靠近車位時，車上的控制系統會與地上的車位鎖通過藍牙自動連接，發送配對密碼信息，配對成功車位鎖自動打開并且會有語音提示車主可以安全停車，車主離開后，車位鎖自動關閉，同時也提示擋在車位外面的車輛。

1.1 單片機最小系統

受控系統與控制系統都需要單片機最小系統，它由單片機、晶振電路、復位電路、按鍵電路、下載電路組成。晶振電路為單片機工作提供時鐘信號；復位電路用于對單片機進行復位；下載電路采用串口下載方式，通過單片機P3.0、P3.1端口、利用CH340進行下載。

1.2 藍牙電路

車位鎖遙控器和車位鎖受控端都使用了藍牙模塊HC-05，它的數據傳輸方式是串口傳輸數據，單片機的引腳P3.0接藍牙模塊的TXD引腳，單片機的P3.1連接藍牙模塊的RXD引腳，藍牙模塊的STATUS引腳連接單片機的P1.4引腳，VCC和GND連接好，就能進行數據收發。

1.3 遙控器顯示電路和矩陣按鍵

本設計顯示提示信息和密碼信息，使用LCD1602是字符型液晶顯示屏，它最多能顯示32個字符數據，它的工作電壓在4.5V到5.5V，最好的工作電壓在5V。遙控器使用矩陣按鍵。

1.4 受控端供電處理電路

多個器件共同工作，會導致電源電壓不穩，同時在打開或關閉電源的時候防止電壓突然增大給電路的芯片造成損害，設計電源輸入處理電路。Futaba S3010舵機是整個系統設計的核心部分，它是車位鎖開鎖與關鎖的動力部分，需要有足夠的扭力，將車位鎖的轉軸轉動，達到開鎖與關鎖的目的。設計舵機的專門供電驅動電路，就是解決這個問題。舵機有三條線，分別是黑線（GND），紅線（VCC），白色（控制線），白色線接單片機輸出引腳P1.2，單片機輸出1KHz方波控制舵機轉動。

1.5 受控端超聲波電路和蜂鳴器電路

超聲波用于測量距離，當有車輛靠近車位鎖或是車位時，在一定范圍的距離才會檢測到，當沒有車靠近時，就不檢測。它是利用聲音在空氣中的傳播，遇到障礙物后會返回，從而測出距離。蜂鳴器模塊用于報警功能和提示作用，其自帶震蕩源，設計一個三極管開關電路，驅動蜂鳴器。

1.6 受控端存儲模塊

使用AT24C02存儲芯片，它支持I2C總線數據傳送協議的，主器件是STC89C52RC單片機，從器件是AT24C02，器件地址輸入端是引腳E0、E1、E2，AT24C02器件的引腳7接地，表示該器件可以進行讀寫操作，SCL和SDA位IIC總線引腳，他們需要一個10K的電阻拉高電平，保證一上電都處于高電平，IIC空閑狀態。

2 控制方法

控制芯片為STC89C52RC，主要實現三個功能，其一為藍牙未連接，超聲波自動檢測一定范圍的空間是否有物體靠近，從而發出報警提示信號，避免有汽車擋在車位外面，同時避免汽車撞倒車位鎖和車位里面的汽車；其二為藍牙接收控制信號去控制舵機轉動從而開鎖關鎖；其三為車位鎖修改軟件密碼，通過遙控器矩陣按鍵輸入密碼，修改軟件密碼，一旦修改成功，密碼保存到受控端和遙控端的存儲芯片里，每次連接都會去讀一次密碼。

3 程序設計流程圖

軟件分為遙控器軟件和受控端軟件，遙控器軟件分為定時器模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊；受控端軟件較為復雜，分為定時器模塊、串口通信模塊、超聲波模塊、蜂鳴器模塊、pwm模塊。遙控器和受控端整體軟件設計流程圖如圖3和圖4。遙控器涉及數據發送模塊和接收模塊，實現數據的連續發送和接受，以達到控制受控端的目的，無線發送模塊藍牙使用IIC總線傳輸數據。受控端要設計專門的接收數據和發送數據的模塊，保證受控信息的接收和反饋信息給遙控器。

4 結束語

本次的設計為一種專用智能車位鎖的設計。整體方案使用了藍牙模塊進行無線通信，傳輸控制信號。通過藍牙的硬件密碼和程序設計的6位軟件密碼進行匹配，保證一個遙控器匹配一個車位鎖，不受其他藍牙的影響。整體設計較為合理，制作成品能滿足項目要求，誤判率幾乎為零，成品已經過長時間運行，運行過程穩定。在本次項目中對于基本的電路設計與分析也有較好的掌握，對于STC89C52RC單片機能夠熟練的掌握與運用。

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