基于單片機的智能停車場泊車誘導系統的設計

劉丹妮 陳巖

摘要：停車場引導顯示系統采用 ST 公司生產的 STM32F407 芯片作為主控，系統由主控單元、車位檢測單元、顯示單元、車輛進出檢查單元、車位引導單元、等多個部分組成。當車輛進入時，系統能通過車輛進出檢查單元感知車輛的進入，然后根據停車場的狀況為用戶占用一個最近的可用停車位，并快速更新指示燈和顯示單元上的方向標為用戶尋找所占用的可用停車位，讓用戶節省尋找車位的時間。

關鍵詞：車位檢測，方向引導，STM32F407

1. 引言

在二十一世紀的今天，汽車已經成為人們日常生活中的一種便捷的出行方式。2018 年我國汽車總銷量高達 2088 萬臺，城市汽車數量還在日益增加，停車位數量和汽車數量比例失衡的問題矛盾日益突出。在這種環境下，城市停車場也不得不逐漸趨向于大型化，而隨著停車場的擴大，停車位難找的問題越來越突出。

為了解決停車位尋找困難的問題，本著普適、高效、便捷的思想來設計此停車場車位引導顯示系統。

2. 系統整體設計

系統設計的主要內容可分為以下幾點（系統設計框圖如圖1所示）：

1.通過在每一個車位鋪設能夠探測車輛是否被占用的傳感器，獲取每一個車位的狀態信息。

2.將傳感器獲取到的車位信息直接傳輸到車位狀態顯示燈，通過顯示燈的亮滅表示車位的占用狀態，例如亮表示車位空閑，滅表示被占用。

3.通過車位檢測模塊獲取的車位信息將提供給主控芯片做進一步處理，然后將空閑車位數量、車位位置等基礎信息傳輸到顯示器。

4.通過出入檢測模塊檢測車輛進出，然后將信號傳遞給主控芯片，當有車輛進入時，主控芯片根據車位檢測模塊獲取的信息，通過算法選擇最佳的停車位，并且更新顯示器和指示燈的指示方向，引導車輛尋找停車位。

3. 系統硬件設計

3.1 系統主控方案

主控選擇 STM32F407ZG， 它具有FSMC（Flexible Static Memory Controller）接口，該接口能高效的控制顯示器刷新。如果采用STC89C52或MSP430 作為主控芯片在驅動和刷新大屏顯示器時會顯得十分吃力，而且在本系統中繪制 GUI 界面需要用到多種繪圖算法，需要大量的Stack空間而STM32F407ZG恰好又有較大的SRAM空間，可以為GUI繪制提供更多選擇。

3.2 車位檢查方案

利用紅外接近傳感器模塊感應車位占用情況。紅外接近傳感器模塊能通過發射和接收紅外線來判斷是否有障礙物，當遇到障礙物時返回低電平信號，表示前方存在障礙物。紅外接近傳感器模塊只引出三個外接引腳，所用到的控制引腳較少，獲取信息的形式簡單，可直接通過判斷輸出電平，直接判斷前方是否有障礙物，由此來判斷車位是否被占用。

3.3 停車場出入檢查方案

利用紅外接近傳感器模塊感應車輛的進出，當障礙物出現時表示有車輛經過。

3.4 停車引導方案

通過在道路鋪設大量的 LED 燈，當檢測到車輛進入時刷新 LED 燈所引導位置，LED 燈將會以流水燈的形式從入口流向可用車位，引導車輛尋找可用車位。

3.5 車場信息顯示方案

使用 LCD 彩屏顯示車位信息。

4. 系統軟件設計

4.1 系統軟件設計邏輯與停車規則

系統軟件設計邏輯如圖2所示，系統開始工作后會不斷獲取車位信息、更新地圖狀態和清除超時的預約車位。當進出檢測單元檢測到車輛進入時判斷停車場是否還有可用車位，當無可用車位時在顯示器上提示無空閑，當有可用車位時給車輛預占用最近的可用車位，并且指示可用車位所在的位置。

停車規則：

（1）LCD 顯示屏上顯示有停車位地圖，停車位狀態用黃、綠、紅三色表示（黃色表示已經被預約即將要被占用的車位，在停車場中綠色標記的為可用車位，紅色表示已經被占用的車位）。

（2）車輛進入停車場時，系統根據是否有可用車位決定是否引導車輛進入，無可用車位時顯示停車場已滿并拒絕車輛進入，有可用車位時預占用一個最近的可用車位，該車位在LCD上的位置標記為黃色，并更新LCD上的方向標以及停車場中的指向燈，當車到達停車位時LCD 的位置標記刷新為紅色。

（3）車輛進入停車場可以不將車停在預約的位置，但是沒有在一定時間內前往預約的停車位時，預約的停車位將會被釋放并標記為可用在 LCD 上對應的車位刷新為綠色，系統會再次引導其他車輛進入。

4.2 主程序設計

主程序的邏輯框圖如圖3所示，系統上電時先進行停車場數據、IO 口、外圍設備等一系列的初始化。判斷是否有車輛進入是通過判斷標志位是否被外部中斷置位來實現的，當標志位被置位則有車輛進入，感應到車輛進入后，主控根據相應的規則從左到右尋找離入口最近的可用車位，然后再更新方向標和指向燈將車輛引導到該車位。

5.設計總結

本設計是針對停車場停車位尋找問題的解決方案，系統采用高性能的32位STM32F407芯片主控。通過模型上的驗證，系統功能已經實現了對停車場的車位信息的采集和可用車位的選擇及其引導等基本功能。系統具體已實現內容如下：

（1）實現了停車場停車位狀態、車輛進入數據的采集。

（2）實現停車車場信息的顯示。停車場的信息顯示使用了4.3寸的 LCD 屏，在顯示屏上繪制停車場地圖，通紅黃綠三種顏色標志車位狀態。

（3）實現停車場合理的車位選擇及其引導。完成相關規則算法的編寫，并且對算法進行優化。

參考文獻

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