基于STM32的停車場反向尋車系統

羅鳳珍

摘要：隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，道路上汽車越來越多，大規模停車場也越來越多，然而，停車和找車的問題也隨之出現。該系統在基于 STM32 單片機下實現，通過控制超聲波傳感器模塊進行數據接收與傳送，采用無線模塊進行接收器與顯示器的實時通訊，再通過手機APP查詢，系統可以極大縮短尋找車輛的時間，有效地提高了尋車效率。

關鍵詞：STM32；停車場；反向尋車；車輛定位；手機APP

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）11-0249-02

Abstract： With the development of economy and the improvement of people living standard， there are more and more cars on the road and more large-scale parking lots. However， the problems of parking and looking for cars also appear. The system is realized based on STM32 single chip microcomputer. It can receive and transmit data by controlling ultrasonic sensor module， use wireless module for real-time communication between receiver and display， and then inquire through mobile phone APP. The system can greatly shorten the time of searching for vehicles and improve the efficiency of searching vehicles effectively.

Key words： STM32； parking lot； reverse vehicle tracking； vehicle location； Mobile phone APP

1 引言

近年來，隨著經濟的發展，社會的進步，擁有汽車的家庭明顯增加，不只是道路變得擁擠，停車問題也日趨嚴重。為了解決這矛盾，城市中建設了大量的大規模地上、地下停車場，這在很大程度上解決了停車難的問題。可是由于大部分停車場面積大，樓層多，地形相似，這讓車主在停放車輛后并不清楚車輛停放的具體位置，在返回停車場時，不熟悉停車場的位置，造成了“取車難”的問題，浪費了車主寶貴的時間，還使停車場的車位被不必要的占用，停車場的資源得不到充分利用。

目前，大型停車場針對取車引導的反向查詢，主要有視頻識別方式、刷卡定位方式、條碼打印機定位方式和有源RFID卡定位方式。對比于這些研究，結合現在強大的手機功能，利用手機APP，結合室內地理信息解決反向尋車問題的思路更加新穎，方法更為簡便。因此，本文提出一種基于單片機控制系統，通過智能手機查詢的停車場反向尋車系統及其方法，本發明能夠有效地幫助車主通過逆向查詢，很快地找到車輛，這樣不但節省了車主的時間，同時提高了停車場車位的利用率，使停車服務更加完善。

2 系統工作原理結構

本系統主要包括：超聲波傳感器、主控制器STM32、無線通信模塊、LED顯示屏、查詢端等。圖1所示為其系統結構圖。

由超聲波傳感器對車位檢測，檢測停車位上是否有車輛停泊。如果有車輛進入停車位時，超聲波傳感器可以檢測到車輛，并通過總線將檢測到的信息發送給主控制器。LED多級電子顯示屏由控制器單片機控制，主控制器將從傳感器接收到的信息分析處理后，將信息傳送至在子顯示屏上。停車位的數量和編碼實時地顯示在顯示屏幕上。這時主控制器通過無線通信網絡與數據中心上位機通信，并通過多級總線網絡向下監控各停車位的停車狀態。車主離開停車場時，只需記住停車位號，通過手機應用程序輸入停車位號，就可以進行實時定位和路徑導航，然后可以快速找到自己的車輛。

3 硬件電路設計

3.1 主控制器的設計

本系統的主控制器采用的是一種功能比較強大的32位單片機STM32芯片。該芯片不僅可以使用寄存器進行編程，還可以使用官方提供的庫文件進行編程。STM32103型號器件采用Cortex-M3內核，CPU最高速度達72MHZ，具有16KB～1MB Flash、多種控制外設、USB全速接口和CAN。集高性能、實時功能、數字信號處理、低功耗與低電壓操作等特性于一身。

受到廣大開發者的熱愛。該芯片包含了12通道的DMA控制器、2 個 12 位的US級AD轉換器，特有的2通道12位DA轉換器、4個16位定時器，每個定時器有4個ICOCPWM或者脈沖計數器。2個16位的6通道高級控制定時器，最多6個通道可用于PWM輸出。最多多達13個通信接口：2個IIC接口、5個USART口、3個SPI接口、CAN接口、USB接口、SDIO接口。

3.2 超聲波傳感器的設計

本系統超聲波傳感器的作用是將超聲波信號轉換成電信號。超聲波是振動頻率高于 20KHZ的機械波，它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好，能夠成為射線而定向傳播等特點。本系統的超聲波檢測模式采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發射的聲波部分地發射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。利用這方法可以精確地判斷出停車場車位上是否有車輛停泊，方法簡單可靠。超聲波檢測系統如圖2所示。

3.3 無線通信模塊

系統所采用的無線通訊裝置為一款新型單片機射頻收發器nRF24L01 ，它是單芯片無線收發芯片，工作于 2.4 ～ 2.5GHz ISM頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗非常低，以 -6dBm 的功率發射時，工作電流只有9mA，接收時工作電流只有12.3mA，在數據傳輸方面實現相對WiFi距離更遠，但傳輸數據量不如WiFi，使節能設計更方便。

3.4 手機APP

手機APP是由Android Studio開發的一款反向尋車軟件。當車主進入停車場把車停好之后，打開手機上安裝的找車軟件，把車輛所停的車位編號輸入手機，尋車軟件記錄好車輛停放的位置信息。當車主要離開時，在靠近停車場任意一入口時，再次打開找車軟件，點擊反向尋車，起點為車主所在位置，終點為車輛所停的車位編號位置。APP通過調用數據庫信息生成最短導航路徑信息，這樣就能快速地幫車主找到車輛。

4 軟件設計

4.1 主控制系統軟件結構

根據智能停車場反向尋車系統的工作原理，當車主把車駛入停車場并停入停車位時，停車位前上方的超聲波傳感器就能檢測到車輛，把檢測到信號傳送到主控制器。主控芯片通過數據分析處理，把車位號信息通過nRF24L01無線通信模塊將信號傳送到顯示端控芯片，從而在顯示屏上顯示車位號使用信息。同時，把車位信息傳送到查詢終端手機 APP，從而實現反向尋車。主控系統工作流程圖如圖3所示。

4.2 反向尋車系統軟件結構

反向尋車系統主要有查詢和定位導航兩個部分。把停車場的每個停車位作為定位終端，當車輛停入車位之后，車主需要把車位編號輸入手機尋車軟件，系統根據定位端發來的信息定位車輛位置信息。在車主返回停車場時，只需要在手機上打開系統進行查詢，點擊反向尋車，APP通過調用數據庫信息計算車輛位置路徑，引導車主前往取車。根據反向尋車系統的工作流程和控制要要求，其軟件結構如圖4所示。

5 結束語

本文提出的基于STM32的停車場反向尋車系統。根據不同的功能設計了各個相應的模塊。本文采用了高性能、低功耗的STM32F103的微處理器作為硬件平臺，利用簡單、方便安裝操作的超聲波傳感器作為信號檢測部件以及無線通信的方式，不僅降低了系統的設計成本，也提高了系統的可靠性。本系統還增加了手機APP功能，可以讓車主更快捷地找到愛車。系統基本能夠適應室內停車場復雜的現場環境，各監控模塊基本能夠滿足實時、準確的要求。

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【通聯編輯：梁書】