基于STM32的智能車位檢測系統設計

李思南， 李澤滔

(貴州大學 電氣工程學院， 貴陽 550025)

0 引 言

隨著人們生活水平的不斷提高，私家車越來越多，停車難是大多數人都不得不面對的問題。目前大多數停車場都是采用人工管理，由于人力有限，不能及時了解停車場內車位的情況，車主也常常會因為對停車場的車位狀態不清楚而浪費停車時間[1]。為了幫助車主及時了解車位狀態，本文設計了一種基于STM32的智能車位檢測系統。該系統以STM32F103C8T6作為主控芯片，配備了紅外避障傳感器，藍牙通信，OLED顯示等一系列模塊，能夠幫助停車場的管理人員和車主對車位信息實時監控，幫助車主減少停車時間的同時，也提高了停車場的服務質量。

1 總體設計方案

本系統主要由STM32芯片、OLED模塊、紅外避障傳感器模塊、藍牙通信模塊、電源模塊及必要的外圍電路構成，系統結構圖如圖1所示。其中控制器STM32模塊在設計上可分為如下幾個部分：STM32微控制器、晶振電路和復位電路等，主要用于采集車位信息并處理[2]；OLED模塊主要用于實時顯示車位信息；紅外避障傳感器模塊主要用于檢測車位狀態；藍牙通信模塊主要用于將車位信息傳輸到車主手機上實現實時監控；電源模塊主要是為系統供電，保證系統穩定運行。

圖1 系統結構圖

2 硬件設計

2.1 微控制器

選用STM32單片機作為控制模塊。采用的STM32F103C8T6單片機是基于ARM的Cortex-M3的32位微控制器，其功能多變，能夠接收及處理采集到的信息，其內部存儲器的容量為64 KB，具有較高效率的數據處理能力[3]。STM32F103C8T6單片機主控最小系統原理電路設計如圖2所示。

圖2 單片機最小系統

2.2 顯示模塊

本設計的顯示器采用的是OLED有機發光二極管，又被稱作有機激光顯示[4]。其具有自發光的特性，采用非常薄的有機材料涂層，當有電流流過時，有機材料就會發光，并且OLED顯示具有視角大、功耗低、反應速度快等特點，OLED屏具有多個控制指令，可以控制OLED的亮度、對比度、開關升壓電路等指令，使其顯示效果更好、功能更加豐富、操作更方便[5]。顯示模塊電路圖如圖3所示，引腳描述見表1。

圖3 顯示模塊電路圖

表1 顯示模塊引腳描述

2.3 紅外傳感器模塊

本模塊采用HJ-IR2紅外避障模塊，該模塊相當于一個紅外對射開關，在通電情況下，紅外發射頭發射紅外信號，當檢測到障礙物時，紅外線反射回來被接收頭接收，并輸出一個低電平信號，單片機通過信號采集就可以作出相應的控制[6]。與其他紅外傳感器相比，該模塊不僅可以在室內正常工作，也可以在室外陽光直射下正常工作，準確度高，適用范圍廣。實驗表明，該模塊在檢測中表現出高靈敏、高可靠性的特點。該模塊的工作原理如圖4所示。

圖4 HJ-IR2工作原理框圖

2.4 無線藍牙通信模塊

本設計采用JDY-31藍牙，基于藍牙3.0SPP設計，可以支持Windows、Linux、android數據透傳，工作頻段2.4 GHZ，調制方式GFSK，最大發射功率8 db，最大發射距離30 m，支持用戶通過AT命令修改設備名、波特率等，方便快捷、使用靈活[7]。由于該模塊可以與支持藍牙手機(android)通信。所以在本設計中選用該模塊把車位的實時狀態上傳到車主的手機端，無線藍牙通信模塊電路圖如圖5所示。

圖5 無線藍牙通信模塊電路圖

3 軟件設計

3.1 主程序設計

系統功能主要分為3個部分，即：紅外傳感器模塊子程序、藍牙通信子程序、顯示器模塊子程序。

系統進入工作狀態，單片機向紅外傳感器模塊發出檢測指令，六路停車位通過紅外模塊智能檢測，判斷是否有車輛進入車位；當單片機接收到了檢測信號后作出相應控制，OLED液晶顯示屏顯示剩余車位的數量；單片機向藍牙通信模塊發出控制指令，使其將車位狀態實時上傳到車主的手機App上，方便車主隨時查看車位狀態，減少停車所消耗的時間。

主程序設計流程如圖6所示。

圖6 主程序流程圖

3.2 紅外傳感器模塊程序設計

本系統采用的是不怕光避障紅外傳感器，既可以在室內停車場檢測車輛狀態，也可以在室外檢測[8]。當發出的紅外光檢測到有障礙物時，就會通過放大電路將信號傳送到單片機上，計算機根據接收到的信號發出相應的控制指令，流程如圖7所示。

圖7 紅外傳感器程序流程圖

3.3 藍牙通信模塊程序設計

藍牙通信模塊與單片機之間的通信采用的是AT指令[9]。AT指令是以AT這兩個字符為開始，后帶通信設備之間的協議，并以字符作為結束。該設計中藍牙通信模塊主要用來發送車位信息。發送信息設計流程如圖8所示。

圖8 發送信息流程圖

3.4 顯示器模塊程序設計

本系統采用OLED作為顯示器，當紅外傳感器檢測到有車輛進入時，單片機就會發出控制指令使顯示器顯示剩余車位數量。設計流程如圖9所示。

4 設計效果

系統運行穩定，無線藍牙通訊良好，紅外傳感器檢測車位狀態精準，顯示屏顯示車位數量準確，供電穩定。顯示屏顯示剩余車位效果圖如圖10(a)所示，藍牙通信模塊將車位信息發送到車主手機上的效果圖如圖10(b)所示。

圖9 顯示器程序流程圖

(a) 顯示屏顯示剩余車位

(b) 車位信息發送到車主手機上

5 結束語

本文以STM32F103C8T6單片機為核心，制作了一款智能車位檢測系統。本設計可以幫助停車場的工作人員實時了解車位狀態，對車位信息實時監控，有效地降低了車主停車所消耗的時間。此系統適用于各類停車場，設計簡單，運營成本低，易于實現和推廣。