室內(nèi)停車場智能引導(dǎo)管理系統(tǒng)

1、 2014“賽佰特杯”第四屆全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用大賽2014“賽佰特杯”第四屆全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用大賽作品設(shè)計報告室內(nèi)停車場智能引導(dǎo)管理系統(tǒng)Indoor parking area intelligent guide system設(shè)計報告隊伍編號：參賽學(xué)校：鄭州大學(xué)作 者：白高鵬 賈朝陽 郝冉 張浩哲 張繼德指導(dǎo)教師：高書強 馬旭東組別：本科組 高職組 目錄第一章 緒論31.1 現(xiàn)代化停車場31.2 智能交通系統(tǒng)ITS價格昂貴31.3 智能化新意3第二章 系統(tǒng)方案42.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)62.1.1硬件結(jié)構(gòu)62.1.2軟件結(jié)構(gòu)62.2網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)8第三章 功能與指標(biāo)103.1 功能103

2、.1.1RFID功能103.2指標(biāo)10第四章 實施原理及過程114.1 實施原理114.1.1網(wǎng)絡(luò)原理114.1.2 RFID原理：19第五章 硬件框圖205.1 NRF24L01無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件框圖205.2 RFID硬件框圖22第六章 軟件流程24第七章 特色與創(chuàng)新點257.1 特色點257.2創(chuàng)新點25結(jié) 論25附錄A ：26參考文獻262014“賽佰特杯”第四屆全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用大賽27參賽聲明27課題摘要： 針對室內(nèi)停車場設(shè)計的智能化的引導(dǎo)管理系統(tǒng)，無線通信網(wǎng)絡(luò)使用的是NRF24L01模塊，成本低，低功耗，高精度的設(shè)計思路，通過系統(tǒng)控制建立自動收費系統(tǒng)。 使用LED燈將要

3、停車的車輛用最優(yōu)路徑指引到停車的位置上。車輛在開進停車場時，自動更新出現(xiàn)階段停車場內(nèi)的停車狀況，在停車場入口處，系統(tǒng)會為車主智能自動分配最優(yōu)車位，即離入口最近的車位。當(dāng)多輛車連續(xù)進入時，系統(tǒng)會為所有車輛按順序提供最優(yōu)預(yù)定車位。通過紅外感應(yīng)將已停有車輛的位置上的燈點亮，使司機能夠在通過路口時就能發(fā)現(xiàn)這個區(qū)域有無空車位，并且觸發(fā)入口處停車場現(xiàn)狀的顯示屏的更新。使司機能夠更方便，更快捷地將車停在最方便進出的位置上。第一章 緒論 1.1 現(xiàn)代化停車場 隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，大規(guī)模停車場的不斷興建，停車場需要管理的車輛越來越多，管理難度也愈發(fā)困難，怎樣才能將車輛停在最優(yōu)位置并且能夠方便司機尋找最優(yōu)位置是

4、現(xiàn)在所面臨的一個重大考驗。另一方面，室內(nèi)停車場內(nèi)部對停車用戶的停車引導(dǎo)極為重要，用戶在有著千萬個停車位的停車場中，如果沒有一個智能化的引導(dǎo)系統(tǒng)，不能將用戶引導(dǎo)到適合停車的位置上，那么停車場將會非?；靵y，從而降低停車場的停車效率。而我們所設(shè)計的智能化引導(dǎo)系統(tǒng)能夠通過LED燈指引最優(yōu)路徑，將車輛指引到最優(yōu)停車位，還能夠通過紅外感應(yīng)出車位上有無車輛， 將燈點亮并觸發(fā)入口處顯示屏更新停車場現(xiàn)狀，使路過路口的用戶能夠清晰地看出什么位置上有車輛停車。1.2 智能交通系統(tǒng)ITS價格昂貴 智能交通系統(tǒng)ITS是將先進的信息技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)等有效地集成運用于整個交通運輸管理體系。然而

5、智能交通系統(tǒng)的成本價格太高，不能廣泛地適用于各個地方。對于一個城市來說，經(jīng)濟實用的室內(nèi)停車場智能引導(dǎo)管理系統(tǒng)才能更加適用。我們所設(shè)計的室內(nèi)停車場智能引導(dǎo)管理系統(tǒng)采用的是NRF24L01，我們的設(shè)計在一定程度上降低了成本，從而更加實用。1.3 智能化新意 在室內(nèi)停車場停車時，往往不知道哪里才是最優(yōu)路徑，最優(yōu)車位從而導(dǎo)致停車場內(nèi)的交通產(chǎn)生擁堵；當(dāng)車輛行駛到路口時無法判斷本停車道是否已有車輛停車，從而產(chǎn)生不必要的麻煩。針對這些問題，我們所設(shè)計的系統(tǒng)是當(dāng)車輛駛?cè)胪＼噲鋈肟谔帲脩魰l(fā)現(xiàn)路面上LED燈會亮起，有一條最優(yōu)路徑指向用戶將要停車的最優(yōu)位置。使用紅外感應(yīng)，得到停車位是否有車輛停放導(dǎo)致燈的亮滅，觸

6、發(fā)停車場入口處停車場現(xiàn)狀的顯示屏更新。使得用戶在經(jīng)過路口時，能夠清楚地看到哪個車位上有車輛停放，方便了用戶停放車輛。第二章 系統(tǒng)方案 本著方便，快捷智能的將車停到最優(yōu)的位置上，降低成本，使用戶能夠在停車的時候更加省心，更加快捷的目的，特設(shè)計如下方案:1. 最優(yōu)路徑引導(dǎo)：停車采用的是智能控制引導(dǎo)模式，不再使用傳統(tǒng)的模式。這樣，既節(jié)省資源，又節(jié)約成本，減少不必要的浪費，利用保護環(huán)境。采用NRF24L01無線傳感網(wǎng)絡(luò)，其特點是，低成本，低功耗?？梢越⒍鄺l網(wǎng)絡(luò)通道。符合本系統(tǒng)要求，所以本設(shè)計采用此無線傳感網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)無線引導(dǎo)功能。2. 智能化：用戶在停車時往往會出現(xiàn)這樣的問題，用戶往往不知道哪里才是最

7、優(yōu)路徑，最優(yōu)車位從而導(dǎo)致停車場內(nèi)的交通產(chǎn)生擁堵；當(dāng)車輛行駛到路口時無法判斷本停車道是否已有車輛停車，從而產(chǎn)生不必要的麻煩。為此，得出一個方案，通過控制系統(tǒng)在停車場入口處為用戶分配一個最優(yōu)車位，控制系統(tǒng)智能控制LED燈來引導(dǎo)用戶到最優(yōu)車位。是當(dāng)車輛駛?cè)胪＼噲鋈肟谔?，用戶會發(fā)現(xiàn)路面上LED燈會亮起，有一條最優(yōu)路徑指向用戶將要停車的最優(yōu)位置。使用紅外感應(yīng)，得到停車位是否有車輛停放導(dǎo)致燈的亮滅，觸發(fā)停車場入口處停車場現(xiàn)狀的顯示屏更新。使得用戶在經(jīng)過路口時，能夠清楚地看到哪個車位上有車輛停放，方便了用戶停放車輛。2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.1.1硬件結(jié)構(gòu) （一）NRF24L01硬件結(jié)構(gòu)1.主控電路： 系統(tǒng)主控電

8、路是由 芯片、晶振電路和射頻電路組成。芯片共有40個引腳，其中有21個可編程I/O口引腳，P0、P1端口是完全8位端口，P2端口只有5個可用的位。全部21個I/O引腳都具有響應(yīng)外部的中斷能力，中斷可以用來喚醒休眠。2.屏幕顯示電路：本設(shè)計所用的12864是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器、列驅(qū)動器及128*64全點陣液晶顯示器組成。此種型號的液晶顯示屏以中間間隔平均劃分為左屏和右屏分別顯示，均為64*64點陣，而且各自都有獨立的片選信號控制選擇。先顯示左屏，左屏全部顯示完后才能顯示右屏。3.RS-232串口電路，RS-232接口是一種用于和PC機通信的接口，接口上帶有MAX3232CE

9、S電平轉(zhuǎn)換，可直接與PC連接。由于電腦串口RS-232電平是-10V10V，而一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平05V，MAX3232CSE就是利用雙電荷泵在3.0V5.5V電源電壓下實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的。該器件包含兩個驅(qū)動、兩個接收器。 （二）RFID硬件結(jié)構(gòu)1.主控結(jié)構(gòu)：主控結(jié)構(gòu)是基于STC11F32XE芯片結(jié)構(gòu)，增強型8051內(nèi)核，速度比普通8051快8-12倍。STC11F32XE加密性強，無法解密，采用宏晶最新第六代加密技術(shù)，超強抗干擾，超強抗靜電。輸入電壓5.5-4.1V，支持掉電喚醒外部中斷，具有掉電喚醒專門定時器。2.RC522硬件電路：MFRC522是高度集成的非接觸式讀寫

10、卡芯片。具有集成的模擬電路，解調(diào)和譯碼相應(yīng)，緩沖的輸出驅(qū)動器與天線的連接使用最少的外部元件，支持主機接口，具有64字節(jié)的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)，靈活的終端模式低功耗的硬復(fù)位功能。 （三）四路循跡傳感器模塊此模塊是為智能小車 、 機器人等自動化機械裝置提供一種多用途的紅外線探測系統(tǒng)的解決方案 。 該傳感器模塊對環(huán)境光線適應(yīng)能力強 ， 其具有一對紅外線發(fā)射與接收管 ， 發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線 ， 當(dāng)檢測方向遇到障礙物 （ 反射面）時 ， 紅外線反射回來被接收管接收 ， 經(jīng)過比較器電路處理之后 ， 同時信號輸出接 口輸出數(shù)字信號（一個低電平信號） ，可通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測距離，有效距離范圍

11、 2 6 0cm ，工作電壓為 3.3V-5V 。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機器人避障 、 避障小車、流水線計數(shù)及黑白線循跡等眾多場合。 2.1.2軟件結(jié)構(gòu)（一）上位機軟件結(jié)構(gòu)：上位機軟件由2大部分構(gòu)成，下位機數(shù)據(jù)采集，圖形界面的操作。（1）下位機數(shù)據(jù)采集：在下位機中，每一輛車的信息是先由電腦的終端節(jié)點采集，并通過NRF24L01網(wǎng)絡(luò)傳給一個協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器收到每個節(jié)點發(fā)來的信息后，將其封裝成一數(shù)據(jù)幀，并通過串口線傳輸給電腦。（2）圖形界面的操作和統(tǒng)計：軟件的運行圖（1）所示停車場未進入車時的狀態(tài) （1）圖（2）所示：當(dāng)車輛進入停車

12、場時，停車場的路徑引導(dǎo) （2）圖（3）所示：預(yù)定車輛后下一輛車再入場導(dǎo)引系統(tǒng)會分配下一個車位（二）RFID-reader程序結(jié)構(gòu)：RFID程序是在keil軟件下載用C語言做的一個工程，包括主函數(shù)，按鍵函數(shù)，RC522下的程序等都是集中在一個單片機芯片上。程序流程是先定義數(shù)據(jù)變量，聲明函數(shù)，調(diào)用函數(shù)定義，初始化每個模塊，主函數(shù)，每一個模塊。2.2網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 圖為網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分星狀網(wǎng)絡(luò)拓撲和樹狀網(wǎng)絡(luò)拓撲。該設(shè)計使用的是星狀拓撲結(jié)構(gòu)和樹狀網(wǎng)絡(luò)拓撲，主控端作為協(xié)調(diào)器，手持端作為終端設(shè)備，多個終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，由協(xié)調(diào)器接收數(shù)據(jù)，并顯示在電腦上。第三章 功能與指標(biāo) 3.1 功能3.1.1

13、RFID功能 （1）ID卡注冊：ID卡注冊可通過前臺服務(wù)端辦理注冊信息，也進行充值，密碼驗證設(shè)置。 （2）ID卡使用：當(dāng)持有標(biāo)簽的用戶進入停車場時，可直接刷卡進入停車場。3.1.2智能引導(dǎo)功能 （1）引導(dǎo)最優(yōu)路徑：引導(dǎo)最優(yōu)路徑功能是通過系統(tǒng)控制LED燈，將車輛按照LED燈所指引的路徑到達最優(yōu)車位。車輛進入停車場時，系統(tǒng)自動分配最優(yōu)路徑給用戶，點亮LED燈，引導(dǎo)車輛到達最優(yōu)車位，使用戶方便、快捷的尋找到最優(yōu)車位。（2）紅外感應(yīng)車位上是否有車輛停放：通過紅外感應(yīng)，將感應(yīng)出該車位上是否有車輛停放，若有車輛停放，則所設(shè)置的燈自動點亮；若沒有車停放，則所設(shè)置的燈不亮。當(dāng)用戶行駛到路口時，只需查看個車位上

14、的燈是否亮起便可判斷次車位上是否有車停放，從而用戶可以清楚地看到停車情況，選擇更為合適的位置停放車輛。 （3）顯示屏顯示停車場現(xiàn)狀：停車場入口處有顯示屏，顯示各個時間段停車場內(nèi)部的停車情況，當(dāng)車位上有車輛停放時，所設(shè)置的燈點亮，并且觸發(fā)電腦將系統(tǒng)更新，使用戶能夠立即了解停車場停車現(xiàn)狀，從而方便用戶選擇停車位。 3.2指標(biāo) 模塊參數(shù)說明 1當(dāng)模塊檢測到前方障礙物信號時，電路板上紅色指示燈點亮，同時OUT端口持續(xù)輸出低電平信號 , 該模塊檢測距離 260cm， 檢測角度 35 °， 檢測距離可以通過電位器進行調(diào)節(jié)，順時針調(diào)電位器，檢測距離增加；逆時針調(diào)電位器 ，檢測距離減少。 2傳感器

15、屬于 紅外線反射探測 , 因此目標(biāo)的反射率和形狀是探測距離的關(guān)鍵 。 其中黑色探測距離最小 , 白色最大 ; 小面積物體距離小 , 大面積距離大。 3.傳感器模塊輸出端口OUT可直接與單片機IO口連接即可， 也可以直接驅(qū)動 一 個 5V 繼 電 器 模 塊 或 者 蜂 鳴 器 模 塊 ； 連 接 方 式 ： VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO4 、比較器 采用LM3 39 ，工作穩(wěn)定； 4可采用 3 .3V -5V 直流電源對模塊進行供電。當(dāng)電源接通時，綠色電源指示燈點亮； 第四章 實施原理及過程 4.1 實施原理 4.1.1網(wǎng)絡(luò)原理本設(shè)計采用基于NRF24L01無線傳感網(wǎng)絡(luò)1.NR

16、F24L01無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點：1） GFSK 調(diào)制；2） 具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)射功能；3） 片內(nèi)自動生成報頭和CRC 校驗碼；4） 數(shù)據(jù)傳輸率為lMbps 或2Mbps；5） SPI 速率為010Mbps；6） 與其他nRF24 系列射頻器件相兼容；7） 供電電壓為1.93.6V。nRF24L01 芯片具有兩種通信模式： 直接模式（DirectMode）和突發(fā)模式（ShockBurs Mode）。直接模式的使用與其他傳統(tǒng)射頻收發(fā)器的原理一樣，需要通過軟件在發(fā)送端添加校驗碼和地址碼，在接收端判斷是否為本機地址，并檢查數(shù)據(jù)是否傳輸正確。突發(fā)模式使用芯片內(nèi)部的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)可從低速微控制器

17、送入，高速發(fā)射出去，地址和校驗碼由硬件自動添加和去除4。這種模式的優(yōu)點是： 可使用低速微控制器控制芯片工作； 減小功耗； 射頻信號高速發(fā)射， 抗干擾性強； 減小整個系統(tǒng)的平均電流。因此使用nRF24L01 芯片特有的突發(fā)模式，可以提高系統(tǒng)整體的性能和效率 NRF24L01工作模式：待機模式： 待機模式I在保證快速啟動的同時，減少系統(tǒng)平均消耗電流。在待機模式I下，晶振正常工作。在待機模式ii下，部分時鐘緩沖器處在工作模式。當(dāng)發(fā)送端TX FIFO寄存器為空并且CE為高電平時進入待機模式ii。在待機模式期間，寄存器配置字內(nèi)容保持不變。掉電模式：在掉電模式下，nRF24L01各功能關(guān)閉，保持電流消耗最

18、小。進入掉電模式后，nRF24L01停止工作，但寄存器內(nèi)容保持不變。nRF24L01可以設(shè)置為以下幾種模式：增強型的ShockBurst TM 模式：增強型的ShockBurst TM 模式可以使得雙向鏈接協(xié)議執(zhí)行起來更為容易、有效。典型的雙向鏈接為：發(fā)送方要求終端設(shè)備在接收到數(shù)據(jù)后有應(yīng)答信號，以便于發(fā)送方檢測有無數(shù)據(jù)丟失。一旦數(shù)據(jù)丟失，則通過重新發(fā)送功能將丟失的數(shù)據(jù)恢復(fù)。增強型的ShockBurst TM 模式可以同時控制應(yīng)答及重發(fā)功能而無需增加MCU工作量。在Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式下， nRF24L01自動處理字頭和CRC校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和CRC

19、校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和CRC校驗碼nRF24L01配置為增強型的ShockBurst TM 模式 下時，只要MCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送，nRF24L01就會自動啟動ShockBurst TM模式來發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送完數(shù)據(jù)后nRF24L01轉(zhuǎn)到接收模式，并等待終端的應(yīng)答信號。如果沒有收到應(yīng)答信號，nRF24L01將重發(fā)相同的數(shù)據(jù)包，直到收到應(yīng)答信號或重發(fā)次數(shù)超過SETUP_RETR_ARC寄存器中設(shè)置的值為止，如果重發(fā)次數(shù)超過了設(shè)定值，則產(chǎn)生MAX_RT中斷。只要接收到確認信號，nRF24L01就認為最后一包數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送成功（接收方已經(jīng)收到數(shù)據(jù)），把TX FIFO中的數(shù)據(jù)清除掉并產(chǎn)生TX

20、_DS中斷（IRQ引腳置高）。 增強型ShockBurstTM 發(fā)送模式：配置寄存器位PRIM_RX 為低當(dāng)MCU 有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，接收節(jié)點地址（TX_ADDR）和有效數(shù)據(jù)(TX_PLD)通過SPI 接口寫入nRF24L01。發(fā)送數(shù)據(jù)的長度以字節(jié)計數(shù)從MCU 寫入TX FIFO。當(dāng)CSN 為低時數(shù)據(jù)被不斷的寫入。發(fā)送端發(fā)送完數(shù)據(jù)后，將通道0 設(shè)置為接收模式來接收應(yīng)答信號，其接收地址(RX_ADDR_P0)與接收端地址(TX_ADDR)相同。例：在上圖 中數(shù)據(jù)通道5 的發(fā)送端(TX5)及接收端(RX)地址設(shè)置如下：TX5：TX_ADDR=0xB3B4B5B605TX5：RX_ADDR_P0=0x

21、B3B4B5B605RX：RX_ADDR_P5=0xB3B4B5B605設(shè)置CE 為高，啟動發(fā)射。CE 高電平持續(xù)時間最小為10 us。nRF24L01 ShockBurstTM 模式：無線系統(tǒng)上電啟動內(nèi)部16MHz 時鐘無線發(fā)送數(shù)據(jù)打包高速發(fā)送數(shù)據(jù)（由MCU 設(shè)定為1Mbps 或2Mbps）如果啟動了自動應(yīng)答模式（自動重發(fā)計數(shù)器不等于0，ENAA_P0=1），無線芯片立即進入接收模式。如果在有效應(yīng)答時間范圍內(nèi)收到應(yīng)答信號，則認為數(shù)據(jù)成功發(fā)送到了接收端，此時狀態(tài)寄存器的TX_DS 位置高并把數(shù)據(jù)從TX FIFO 中清除掉。如果在設(shè)定時間范圍內(nèi)沒有接收到應(yīng)答信號，則重新發(fā)送數(shù)據(jù)。如果自動重發(fā)計數(shù)

22、器（ARC_CNT）溢出（超過了編程設(shè)定的值），則狀態(tài)寄存器的MAX_RT 位置高。不清除TX FIFO 中的數(shù)據(jù)。當(dāng)MAX_RT 或TX_DS 為高電平時IRQ 引腳產(chǎn)生中斷。IRQ 中斷通過寫狀態(tài)寄存器來復(fù)位。如果重發(fā)次數(shù)在達到設(shè)定的最大重發(fā)次數(shù)時還沒有收到應(yīng)答信號的話，在MAX_RT 中斷清除之前不會重發(fā)數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包丟失計數(shù)器(PLOS_CNT)在每次產(chǎn)生MAX_RT 中斷后加一。也就是說：重發(fā)計數(shù)器ARC_CNT 計算重發(fā)數(shù)據(jù)包次數(shù)，PLOS_CNT 計算在達到最大允許重發(fā)次數(shù)時仍沒有發(fā)送成功的數(shù)據(jù)包個數(shù)。如果CE 置低，則系統(tǒng)進入待機模式I。如果不設(shè)置CE 為低，則系統(tǒng)會發(fā)送TX

23、FIFO 寄存器中下一包數(shù)據(jù)。如果TX FIFO 寄存器為空并且CE 為高則系統(tǒng)進入待機模式II。如果系統(tǒng)在待機模式II，當(dāng)CE 置低后系統(tǒng)立即進入待機模式I。增強型ShockBurstTM 接收模式：ShockBurstTM 接收模式是通過設(shè)置寄存器中PRIM_RX 位為高來選擇的。準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的通道必須被使能（EN_RXADDR 寄存器），所有工作在增強型ShockBurstTM 模式下的數(shù)據(jù)通道的自動應(yīng)答功能是由(EN_AA 寄存器)來使能的，有效數(shù)據(jù)寬度是由RX_PW_Px 寄存器來設(shè)置的。地址的建立過程見增強型ShockBurstTM 發(fā)送章節(jié)。接收模式由設(shè)置CE 為高來啟動。 13

24、0us 后nRF24L01 開始檢測空中信息。接收到有效的數(shù)據(jù)包后（地址匹配、CRC 檢驗正確），數(shù)據(jù)存儲在RX_FIFO 中，同時RX_DR 位置高，并產(chǎn)生中斷。狀態(tài)寄存器中RX_P_NO 位顯示數(shù)據(jù)是由哪個通道接收到的。 如果使能自動確認信號，則發(fā)送確認信號。MCU 設(shè)置CE 腳為低，進入待機模式I（低功耗模式）。MCU 將數(shù)據(jù)以合適的速率通過SPI 口將數(shù)據(jù)讀出。芯片準(zhǔn)備好進入發(fā)送模式、接收模式或掉電模式。nRF24L01 在接收模式下可以接收6 路不同通道的數(shù)據(jù)每一個數(shù)據(jù)通道使用不同的地址，但是共用相同的頻道。也就是說6 個不同的nRF24L01 設(shè)置為發(fā)送模式后可以與同一個設(shè)置為接收

25、模式的nRF24L01 進行通訊，而設(shè)置為接收模式的nRF24L01 可以對這6 個發(fā)射端進行識別。數(shù)據(jù)通道是通過寄存器EN_RXADDR 來設(shè)置的，默認狀態(tài)下只有數(shù)據(jù)通道0 和數(shù)據(jù)通道1 是開啟狀態(tài)的。nRF24L01在確認收到數(shù)據(jù)后記錄地址，并以此地址為目標(biāo)地址發(fā)送應(yīng)答信號，在發(fā)送端，數(shù)據(jù)通道0被用作接收應(yīng)答信號，因此屬通道0 的接收地址要與發(fā)送地址端地址相等，以確保接收到正確的應(yīng)答信號。數(shù)據(jù)通道0 是唯一的一個可以配置為40 位自身地址的數(shù)據(jù)通道。15 數(shù)據(jù)通道都為8 位自身地址和32 位公用地址。所有的數(shù)據(jù)通道都可以設(shè)置為增強型ShockBurst 模式。nRF24l01的SPI通信時

26、序：串口通信：#include <reg52.h>typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;sbit RXD2 = P30;sbit TXD2 = P31;sbit IN = P17;#define MCLK11059200UL#define BAUD_RATE9600UL#define WAIT_TIME()dowhile(!TF0);TF0 = 0;while(0)/* * 定時器初始化*/void timer0_init(void)TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x02; /計數(shù)器0，方

27、式2TH0 = 256 - MCLK/(12*BAUD_RATE);TL0 = TH0;TF0 = 0;TR0 = 0;/* * UART發(fā)送*/void UART_send_byte(uint8 dat)uint8 len=8;/ 1. start bitTL0 = TH0;TR0 = 1;TXD2 = 0;WAIT_TIME();/ 2. DAT_LEN bit datawhile (len-)TXD2 = (bit)(dat & 0x01); /先發(fā)送低位WAIT_TIME();dat = dat>>1;/ 3. stop bitTXD2 = 1;WAIT_TIME(

28、);TR0=0;/* * UART接收*/uint8 UART_rev_byte(void) uint8 len=8, dat=0;while (RXD2);/ 1. jump start bitTR0 = 1;TL0 = 256 - MCLK/(12*BAUD_RATE)/2; WAIT_TIME();WAIT_TIME(); / 2. receive DAT_LEN bit data while (len-) dat >>= 1; if (RXD2) dat |= 0x80;WAIT_TIME(); / 3. wait stop bitWAIT_TIME();TR0 = 0;

29、return dat;main()/uint8 a;/timer0_init();while (1)if(IN=0) UART_send_byte('y');else ;無線通信：#include<reg52.h>#define uchar unsigned charuchar flag,temp;void init()TMOD=0x20;TH1=0xFD;TL1=0xFD;TR1=1;SM0=0;SM1=1;REN=1;EA=1;ES=1;void main()init();while(1)if(flag=1) ES=0;flag=0;SBUF=temp;whil

30、e(!TI);TI=0;ES=1;void ser() interrupt 4RI=0;temp=SBUF;P0=temp;flag=1; 4.1.2 RFID原理： 1.RFID技術(shù)：RFID技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的。與傳統(tǒng)的條形碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無磨損、不受環(huán)境影響、壽命長、便于使用的特點和具有防沖突功能，能同時處理多張卡片。在國外，射頻識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。 2.RFID分類 最基本的RFID系統(tǒng)有三部分組成： （1）標(biāo)簽(Tag，即

31、射頻卡)：由耦合原件和芯片組成，標(biāo)簽內(nèi)置天線，用于和射頻間天線通信。 （2）閱讀器：讀?。ㄔ跇?biāo)簽卡中還可以寫入）標(biāo)簽信息設(shè)備。 （3）天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。4.2實施過程使用 nRF24L01芯片進行無線數(shù)據(jù)通信時不需要進行曼徹斯特編碼, 編程和應(yīng)用非常方便. 單片機對 nRF24L01 芯片的控制包括在配置模式下對 nRF24L01的初始化配置、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收存儲數(shù)據(jù). 本系統(tǒng)中采用 ShockBurstTMM ode完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收. 下面具體介紹發(fā)送和接收的軟件編程.ShockBurstTM 發(fā)送發(fā)送模式的過程為 :1)配置寄存器位 PR IM _RX 為低;2)當(dāng) M

32、CU 有數(shù)據(jù)要發(fā)送時, 接收節(jié)點地址和有效數(shù)據(jù)通過 SPI接口寫入 nRF24L01. 當(dāng) CSN 為低時發(fā)送數(shù)據(jù)被不斷地寫入;3)設(shè)置 CE為高, 啟動發(fā)射. CE高電平持續(xù)時間最小為 10 s;4)啟動內(nèi)部 16 MH z時鐘, M CU 設(shè)置發(fā)送速度為 1 M bps或 2 M bps, 無線發(fā)送數(shù)據(jù);5)若啟動了自動應(yīng)答模式, nRF24L01 立即進入接收模式;6)如果 CE置低, 則系統(tǒng)進入待機模式.基于這個過程, 下面給出相關(guān)的程序. 此程序應(yīng)用在井下人員定位系統(tǒng)中, 完成人員標(biāo)識卡號的發(fā)送.TX _DATA 0 = ID1;TX_DATA 1 = ID2;/ /2個標(biāo)識卡號字節(jié)

33、spi_write_reg(W _REG + SETUP_AW, 0x03); spi_write_buf(W _REG + TX _ADDR, TX _ADDRESS,5);sp i_write_bu f(W _REG + RX _ADDR _P0, TX _ADDRESS, 5);/ /設(shè)置發(fā)送 /接收地址寬度為 5 字節(jié)spi_write_buf(W _TX_PAYLOAD, TX _DATA, 2);/ /發(fā)送 2個字節(jié): ID1和 ID2spi_write_reg(W _REG + EN _AA, 0x01);/ /使能自動應(yīng)答spi_write_reg(W _REG + EN _R

34、XADDR, 0x01);/ /使能通道 0傳輸數(shù)據(jù)spi_write_reg(W _REG + SETUP_RETR, 0X1A );/ /使能自動重發(fā)spi_write_reg(W _REG + RF_CH, 40);/ /選擇通信頻率為 2. 4 Gspi_write_reg(W _REG + RF_SETUP, 0X07);/ /速率 2 M bps, 功率 0 dBmP1OUT | = BIT5;/ /P1. 5( CE) = 1, 啟動發(fā)射ShockBurstTM接收接收模式和發(fā)送模式的設(shè)置過程大概相同, 具體過程為 :1)配置寄存器位: PR IM _RX為高;2)打開所使用的接

35、收數(shù)據(jù)通道, 自動應(yīng)答功能, 有效數(shù)據(jù)寬度由設(shè)置;3)設(shè)置 CE為高啟動接收模式;4) 130s后 nRF24L01開始檢測空中信息;5)接收到有效的書包后, 數(shù)據(jù)存儲在 RX _FIFO 中, 同時 RX _DR 位置高;6)如果啟動自動應(yīng)答功能, 則發(fā)送應(yīng)答信號; 7)MCU 設(shè)置 CE腳為低, 進入待機模式. 下面舉例在井下人員定位系統(tǒng)中, 完成接收過程設(shè)置的相關(guān)程序.P1OUT& = BIT5;/ / P1. 5( CE) = 0, 停止接收SPI_W rite_Reg(W _REG+ SETUP_AW, 0X03);SPI_W rite_Buf(W _REG + RX _AD

36、DR _P0, TX _AD DRESS, TX _ADDR _LEN ); / /設(shè)置通道 0接收地址寬度和地址SPI_W rite_Reg(W _REG+ EN _AA, 0x01);/ /開啟自58應(yīng)用科技第 35卷動應(yīng)答SPI_W rite_R eg(W _REG + EN _RXADDR, 0x01); / / 接收地址允許SPI_W rite_Reg(W _REG + RF_CH, 40);/ /Fre= 2.4GSPI_W rite_R eg(W _REG + RX _PW _P0, TX _DATA _LEN );/ /設(shè)置接收數(shù)據(jù)寬度SPI_W rite_R eg(W _RE

37、G + RF_SETUP, 0x07);/ /速率 2 M bps, 功率 0 dBmP1OUT | = BIT5;/ / P1. 5( CE) = 1, 啟動接收第五章 硬件框圖 5.1 NRF24L01無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件框圖 1.模塊電路NRF24L01單端匹配網(wǎng)絡(luò)：晶振、偏執(zhí)電阻、去耦電容2. 串口電路5.2 RFID硬件框圖1. RC522硬件電路2. STC11F32 主控硬件電路第六章 軟件流程入口處紅外觸發(fā)經(jīng)下位機處理傳給上位機由下位機控制點亮最優(yōu)路徑引導(dǎo)顯示車位處紅外觸發(fā)經(jīng)上位機刷新停車場空車位分布圖上位機將控制信號發(fā)送給下位機由上位機計算分配最優(yōu)車位及路徑第七章 特色與創(chuàng)新點

38、 7.1 特色點 該產(chǎn)品適用于所有室內(nèi)停車場，方便了停車場管理和減輕了服務(wù)員的工作任務(wù)，讓用戶進入停車場時，更加方便的選擇停車位，通過智能引導(dǎo)系統(tǒng)能夠?qū)④囕v引導(dǎo)到最佳位置上，方便了用戶使用停車場停車。停車場可以通過此智能引導(dǎo)功能將將要停車的車輛方便快捷的引導(dǎo)到離入口最近的最佳停車位上，加強了智能化發(fā)展，避免了不必要的錯誤。例如，當(dāng)用戶將車開進停車場時，用戶不知道哪里是最優(yōu)位置，從而也不會選擇最佳路徑找到最佳位置將車停到位置上。在經(jīng)過路口時，用戶往往不知道哪個位置上已停有車輛，所以會在不知道的情況下走不必要走的路，這樣就導(dǎo)致了停車場內(nèi)部的交通堵塞，從而使得停車場變得混亂，只能需要人工的指揮停車場

39、交通才能不堵塞，這樣的話，就大大的增加了成本及人力資源。而本產(chǎn)品最大的特色就是可以智能引導(dǎo)車輛停車，當(dāng)用戶的車輛進入到停車場后，電腦會自動更新出此時停車場的內(nèi)部狀態(tài)，使用戶能夠?qū)ν＼噲霈F(xiàn)狀一目了然。之后，系統(tǒng)會自動匹配出最優(yōu)路徑及最佳車位，并且路上的LED燈會點亮，會指引著用戶將車開到最優(yōu)車位上。當(dāng)車輛停到車位上時，紅外感應(yīng)系統(tǒng)會感應(yīng)出有車輛停車，并將車位上的燈點亮，提醒開到路口的車輛這個車位上已經(jīng)有車停放，以免車輛多走不該走的路。將燈點亮的同時，連接系統(tǒng)，將系統(tǒng)的信息進行更新。該系統(tǒng)為用戶提供了一個智能，方便，快捷的室內(nèi)停車場。7.2創(chuàng)新點 該產(chǎn)品主要就是為用戶提供一個更加方便，智能的室內(nèi)停車場，用戶可以直接跟著LED燈找到最佳停車位，以往的停車場系統(tǒng)基本上使用的是人力資源，當(dāng)用戶不知道哪個位置是最佳停車位時，就會在停車場內(nèi)繞，會造成停車場內(nèi)部交通堵塞，不得不使用人力將車輛進行疏導(dǎo)，使停車場恢復(fù)原有的樣子。這樣的話，就會使得用戶更為不方便。本設(shè)計充分解決了這些問題，我們所設(shè)計的系統(tǒng)是當(dāng)車輛駛?cè)胪＼噲鋈肟谔帲?/p>