智能停車場(chǎng)泊車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，汽車的保有量逐年增加，人們享受著場(chǎng)引導(dǎo)、計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)。系統(tǒng)主要包括停車卡、車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)、終端通訊節(jié)點(diǎn)、上位機(jī)、泊車引導(dǎo)終端、取車查詢終端。該停車卡基于主控芯片和無線通訊芯片搭建，用于實(shí)現(xiàn)停車卡與車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)交互，完成車位與停車卡對(duì)應(yīng)，間接實(shí)現(xiàn)車輛與車位對(duì)應(yīng)；車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)將相關(guān)數(shù)據(jù)通過區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)和終端通訊節(jié)點(diǎn)逐級(jí)上傳輸。泊車引導(dǎo)終端用于實(shí)時(shí)發(fā)布剩余車位信息幫助車主自主泊車；而取車查詢終端主要是幫助車主查詢車輛停靠車位的信息，幫助車主快速尋車。計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)完成停車場(chǎng)使用費(fèi)用計(jì)算，通過上位機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)。通過該系統(tǒng)一一定程度上避免停車場(chǎng)資源浪費(fèi)和因調(diào)度不合理而造成的交通擁塞；另一方面避免車主在使用停車場(chǎng)過程中不必要的時(shí)間浪費(fèi)，最大程度上為車主提高便利，給用戶更好的泊本文主要圍繞系統(tǒng)的硬件部分展開，主要進(jìn)行了停車卡、車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、區(qū)域通訊和泊車引導(dǎo)兩大部分，并根據(jù)系統(tǒng)要求完成了相關(guān)測(cè)試。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)正確，節(jié)點(diǎn)能夠按照預(yù)期的設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，研制的硬件部分整體運(yùn)行情況第一章前言1.1選題背景及意義汽車作為現(xiàn)代出行中不可或缺的交通工具之一，己然成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚牟糠帧ｋS著經(jīng)濟(jì)的增長，人們的生活水平提高，我國私家車的保有量不斷增長，人們不斷擴(kuò)寬路面、優(yōu)化道路、建造大型停車場(chǎng)，然而情況似乎并未有城市人口密度大，土地資源有限，城市停車場(chǎng)大多修建于地下，為了盡可能提供多的泊位，地下停車場(chǎng)開始呈現(xiàn)出大型化、多層化的發(fā)展趨勢(shì)。面對(duì)這樣的大型停車場(chǎng)，就停車場(chǎng)資源管理與調(diào)度而言，向停車場(chǎng)管理者準(zhǔn)確的提供停車場(chǎng)內(nèi)車位總體使用情況以及各個(gè)車位的使用情況是十分必要的。而對(duì)于車主而言，置身于這樣的大型停車場(chǎng)內(nèi)，如何在泊車時(shí)獲得可用的泊位并快速到達(dá)、在取車時(shí)怎樣準(zhǔn)確定位車輛并取車離場(chǎng)也成為了車主們最為關(guān)心的事情。由于停車場(chǎng)內(nèi)的設(shè)計(jì)、建造、結(jié)構(gòu)、光線等原因造成場(chǎng)內(nèi)視不必要的時(shí)間浪費(fèi)，而且降低停車場(chǎng)車位資源使用效率，還會(huì)影響到停車場(chǎng)的管理與調(diào)較多的應(yīng)屬視頻免取卡收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要以視頻圖像識(shí)別辨別進(jìn)出停車場(chǎng)的車輛信息，然后根據(jù)相同車輛出現(xiàn)在進(jìn)出口的時(shí)間計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)進(jìn)出的自動(dòng)務(wù)，如泊車、取車等服務(wù)。時(shí)統(tǒng)計(jì)車位使用情況，然后將剩余車位信息傳輸?shù)揭龑?dǎo)終端，從而引導(dǎo)車主泊車；當(dāng)車主取車時(shí)在查詢終端輸入車輛信息就可以準(zhǔn)確定位車輛同時(shí)顯示路徑。但是由于系統(tǒng)實(shí)高，而且系統(tǒng)功能相對(duì)獨(dú)立，缺乏可擴(kuò)展性、通用性。因此，本文提出一種自助式智能1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀泊車系統(tǒng)的發(fā)展可以上溯到上世紀(jì)七十年代，1971年德國亞琛市建立了一套城市泊車誘導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)被公認(rèn)為是世界上最早的泊車系統(tǒng)。日本柏崎市在1973建立了一套德國科隆市于1986年建立了一套動(dòng)態(tài)的城市泊車誘導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與運(yùn)行效果在當(dāng)時(shí)都是比較具有代表性的；在1998的時(shí)候該市對(duì)系統(tǒng)做了進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化，在系統(tǒng)中繼承了多功能控制中心，并將系統(tǒng)覆蓋至整個(gè)城區(qū)[4]。美國早在60年代就己經(jīng)將視頻監(jiān)視系統(tǒng)和電子顯示屏引入了停車場(chǎng)中，但在1992年才建立了一套較為先進(jìn)的城市泊車引導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)管理了7個(gè)停車庫和3個(gè)停車場(chǎng)，使用方向指示牌和可變信息總體來說，泊車系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了從人工、半自動(dòng)化兩個(gè)階段。早期的泊車系統(tǒng)主要采用人工的方式進(jìn)行，主要適用于一些小型的停車場(chǎng)，由管理人員負(fù)責(zé)進(jìn)出停車場(chǎng)的車輛記錄和安全，并在車輛離開時(shí)完成計(jì)費(fèi)收費(fèi)。這種方式的管理完全依賴人力，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，管理效率低，容易產(chǎn)生一些管理弊端。隨著停車場(chǎng)的規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)的人工方式越來越不能滿足人們的需要，半自動(dòng)化的泊車系統(tǒng)開始進(jìn)入市場(chǎng)，車輛在進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)取得停車卡或停車票，離開時(shí)交還停車卡或停車票，系統(tǒng)根據(jù)車輛停放時(shí)間計(jì)強(qiáng)度，提升了系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的能力。目前國內(nèi)仍有一些泊車系統(tǒng)采用這種方式。隨著人們泊車需求的不斷增加，一些新技術(shù)的逐漸普及，泊車系統(tǒng)呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì)，有基于手機(jī)平臺(tái)的泊車預(yù)定、收費(fèi)系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)的泊車預(yù)定、引導(dǎo)系統(tǒng)，還有一些致1.2.2泊車系統(tǒng)的現(xiàn)狀目前，很多商場(chǎng)、小區(qū)、寫字樓等地方都配備有停車場(chǎng)，并且配套有相應(yīng)的泊車系統(tǒng)。隨著用戶需求的不斷提高，一些泊車系統(tǒng)在運(yùn)用過程中開始出現(xiàn)一些問題，很多企業(yè)開始針對(duì)停車過程出現(xiàn)的問題提出了一些自動(dòng)化、智能化較高的解決方案。主要有計(jì)費(fèi)收費(fèi)系統(tǒng)、泊車引導(dǎo)系統(tǒng)、反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)這三類。其中計(jì)費(fèi)收費(fèi)系統(tǒng)主要致力于幫助而基于停車介質(zhì)主要通過介質(zhì)的發(fā)出和收回完成計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，有些停車場(chǎng)在停車介質(zhì)上添加了自己的二維碼，用戶可以在停車場(chǎng)使用完成后掃描二維碼完成費(fèi)用支付。泊車引導(dǎo)系統(tǒng)主要有超聲傳感和總量統(tǒng)計(jì)兩類，超聲傳感是利用超聲波傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車位的使用情況，控制信號(hào)燈指示，幫助用戶了解車位使用情況自主泊車；而總量統(tǒng)計(jì)則是通過統(tǒng)計(jì)進(jìn)入停車場(chǎng)內(nèi)的車輛數(shù)量和各區(qū)域內(nèi)進(jìn)出車輛的數(shù)量來判斷車位的使用情況，然后將該信息通過顯示屏向車主發(fā)布。反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)目前大致有視頻識(shí)別和簽停兩種方式，其中視頻識(shí)別是通過視頻探頭監(jiān)測(cè)車位，然后將信息反饋至上位機(jī)，上位機(jī)將匯總的數(shù)據(jù)與分布在停車場(chǎng)各出入口的查詢終端共享，車主輸入車牌號(hào)就可以獲得車輛所停放車2015年寶馬公司推出了ParkNow系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括路旁泊車、車庫泊車兩種功能。當(dāng)路旁泊車時(shí)，用戶只需要輸入停車區(qū)編號(hào)就可以開始泊車，在泊車時(shí)間快要到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提醒用戶，而且用戶可以中途延長推出時(shí)間，而且自動(dòng)完成費(fèi)用支付；車庫泊車時(shí)，系統(tǒng)支持用戶提供移動(dòng)端或者導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行車位預(yù)定，如果通過導(dǎo)航系統(tǒng)預(yù)定安居寶也于2015年推出了基于微信的“智慧云停車”平臺(tái)，包括后臺(tái)管理器、繳費(fèi)機(jī)、道閘設(shè)備、云平臺(tái)和手機(jī)APP五部分組成。用戶在出行前，可通過手機(jī)APP或微信公眾號(hào)查詢目的地周圍的停車場(chǎng)車位使用情況，用戶還可以通過該平臺(tái)完成車位預(yù)定、場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)航、反向?qū)ぼ?、微信支付等服?wù)。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)智能化管理，同時(shí)提升用戶綜上所述：停車場(chǎng)泊車系統(tǒng)己經(jīng)開始受到了廣泛的關(guān)注，越來越多的企業(yè)投入到泊車系統(tǒng)解決方案的研宄中，雖然系統(tǒng)在功能上各有千秋，但都致力于優(yōu)化目前泊車系統(tǒng)然而這些泊車系統(tǒng)中大部分并未向用戶提供取車引導(dǎo)服務(wù)，或是提供了取車引導(dǎo)服務(wù)，但實(shí)施成本較高或是使用不方便。因此，本文提出的智能泊車系統(tǒng)目的就在于將取車引導(dǎo)服務(wù)集成在泊車系統(tǒng)中，不僅便于使用且實(shí)現(xiàn)低成本，而且將自助的理念引入停車場(chǎng)泊車系統(tǒng)，讓車主以自助的方式完成停車場(chǎng)使用過程中所需服務(wù)，而停車場(chǎng)管理者則只1.3課題來源與設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題來源于上海思伊電子科技有限公司研發(fā)項(xiàng)目“自助式城市停車場(chǎng)智能泊車系1.3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容本文提出的自助式城市停車場(chǎng)智能泊車系統(tǒng)旨在提供一種自動(dòng)化、智能化、人性化的泊車系統(tǒng)，在完成停車場(chǎng)資源管理的同時(shí)為車主使用停車場(chǎng)資源提供盡可能全面的服在對(duì)目前現(xiàn)狀進(jìn)行廣泛調(diào)研和深入研宄之后，針對(duì)系統(tǒng)存在的一些問題提出自己研宄內(nèi)1.3.3設(shè)計(jì)目標(biāo)擬采用停車卡存儲(chǔ)編碼以無線通訊的方式與車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方式實(shí)現(xiàn)信息是車位檢測(cè)時(shí)所需要考慮的。本文擬采用超聲波傳感器和無線通訊相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)分析2.1系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)原則本文提出的自助式智能停車場(chǎng)泊車系統(tǒng)旨在為停車場(chǎng)管理者提供停車場(chǎng)資源管理，并且?guī)椭囍髯灾耐瓿赏＼噲?chǎng)使用過程中的服務(wù)。因此，系統(tǒng)提供了車位監(jiān)測(cè)、車位時(shí)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)，一是方便停車場(chǎng)管理者實(shí)時(shí)了解停車場(chǎng)內(nèi)車位使用的詳細(xì)情況以及控中心，停車場(chǎng)管理者可以在監(jiān)控中心查看場(chǎng)內(nèi)資源使用情況，更好的進(jìn)行資源的管理場(chǎng)之前，就會(huì)被告知場(chǎng)內(nèi)剩余車位的數(shù)量，車主進(jìn)入停車場(chǎng)內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)將剩余車位的分根據(jù)上述的系統(tǒng)功能，將該自助式泊車系統(tǒng)分為車位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、車位管理系統(tǒng)、車位引導(dǎo)系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)收費(fèi)系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)，其中車位引導(dǎo)系統(tǒng)又包括泊車引導(dǎo)、取車定位、出2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則本文提出的自助式城市停車場(chǎng)智能泊車系統(tǒng)旨在提供一種自動(dòng)化、智能化、人性化(1)功能完善。在該泊車系統(tǒng)中集成停車場(chǎng)管理和停車場(chǎng)使用過程中所需要的功能和服2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)端共享。用戶取車時(shí)，在查詢終端處持卡或輸入卡號(hào)查詢車輛位置，終端會(huì)自動(dòng)匹配出卡號(hào)對(duì)應(yīng)車輛的位置信息并顯示，同時(shí)顯示出查詢終端所在位置，方便車主辨識(shí)方在出口處，根據(jù)系統(tǒng)提示的消費(fèi)情況付費(fèi)離場(chǎng)。整個(gè)過程中停車場(chǎng)管理者只需要在監(jiān)控在提供完整的信息同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度。該系統(tǒng)一方面能夠提高停車場(chǎng)的車位利用率，另2.2.2系統(tǒng)技術(shù)方案技術(shù)、無線通信技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等完成系統(tǒng)硬件部分各個(gè)功能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，再通過并與查詢終端、引導(dǎo)終端數(shù)據(jù)共享，并利用C#語言編寫上位機(jī)管理軟件界面，查詢終端界面，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制。下面將分別從硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個(gè)方面來講述根據(jù)系統(tǒng)功能己經(jīng)將該自助式泊車系統(tǒng)分為車位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、車位管理系統(tǒng)、車位引導(dǎo)系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)收費(fèi)系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)，而系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)收費(fèi)系統(tǒng)以及車位管理系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)車位監(jiān)測(cè)主要是通過在各個(gè)車位處安裝車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，通過車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車位納110個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此車位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采用分級(jí)傳輸，級(jí)數(shù)可以根據(jù)停車場(chǎng)車位數(shù)量2-1所示。上位機(jī)終端通訊節(jié)點(diǎn)區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)圖2-1車位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理框圖車位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作流程大致如下：停車卡以短距離無線通信的方式將自身編碼向外傳送，車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)接收到停車卡傳送的數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的傳感器判斷車傳出；區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到數(shù)據(jù)簡單判斷，若是車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)，立即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；終端通訊節(jié)點(diǎn)將接收到的各區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，立即通過串口傳輸至上車位引導(dǎo)主要由泊車引導(dǎo)、取車定位、出場(chǎng)引導(dǎo)三部分組成，它們都是建立在車位泊車引導(dǎo)：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)的泊車引導(dǎo)主要采用在泊車引導(dǎo)終端實(shí)時(shí)發(fā)布剩余車位系統(tǒng)中的引導(dǎo)終端主要集成在區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)中，上位機(jī)完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，將停車場(chǎng)內(nèi)剩余車位的信息通過區(qū)域級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)向各區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)傳送，區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)根據(jù)引取車定位：取車定位主要是通過停車卡的編碼查詢車位編號(hào)來實(shí)現(xiàn)，車主在取車查詢終端輸入停車卡編碼查詢對(duì)應(yīng)車位編號(hào)，取車查詢終端根據(jù)查詢結(jié)果將車輛停靠位置和取圖2-2所示。脊調(diào)終端終端查詞鎢縮查詢終端圖2-2查詢終端與上位機(jī)組成的局域網(wǎng)拓?fù)鋱D出場(chǎng)引導(dǎo)：出場(chǎng)引導(dǎo)主要依靠引導(dǎo)終端指示出口方位等信息，車主根據(jù)引導(dǎo)終端的提示2軟件部分根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，查詢終端的相關(guān)功能通過軟件的方式實(shí)現(xiàn)，因此軟件部分主要是上位機(jī)(1)上位機(jī)管理軟件首先，介紹上位機(jī)管理軟件的工作流程：終端節(jié)點(diǎn)向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將數(shù)據(jù)還原為“車位號(hào)一停車卡編碼”的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中以備查詢，同時(shí)在上位機(jī)軟件界面中定義的相應(yīng)車位控件進(jìn)行顯示。管理軟件提供剩余車位數(shù)量統(tǒng)計(jì)、并提供區(qū)域車位查詢，停車場(chǎng)管理者通過系統(tǒng)軟件可以得知停車場(chǎng)內(nèi)車位剩余車位上位機(jī)管理軟件還提供計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，車主入場(chǎng)獲得停車卡時(shí)，管理軟件記錄該停車卡出庫時(shí)間，然后將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫中，車主出場(chǎng)時(shí)交回停車卡，管理軟件記錄記錄該停車高性能關(guān)系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有運(yùn)行速度快、查詢效率高、系統(tǒng)響應(yīng)迅速的特點(diǎn)。參(2)查詢終端軟件用戶取車查詢時(shí)，輸入停車卡號(hào)后，查詢終端界面上顯示停車場(chǎng)車位分布圖，根據(jù)匹配結(jié)果將相應(yīng)的車位突出顯示，同時(shí)顯示出該查詢終端所在位置，車主根據(jù)分布圖上的顯查詢終端界面軟件與上位機(jī)管理軟件一樣都采用C#語言來編寫，完成數(shù)據(jù)庫查詢、查詢?cè)撓到y(tǒng)中，硬件主要功能是確保信息可靠采集、處理、傳輸，它是該自助式泊車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和保證，因此，本文主要工作都是圍繞著該自助式智能泊車系統(tǒng)中的硬件部分2.3關(guān)鍵技術(shù)分析為避免造成相鄰車位監(jiān)測(cè)幾點(diǎn)之間的干擾，系統(tǒng)中的短距離無線通信的距離應(yīng)盡量在2~2.4m之間。調(diào)制，具有125個(gè)工作頻道但是由于它無可比擬的優(yōu)勢(shì)，最先被應(yīng)用在電梯控制、紡織機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械等領(lǐng)域，后支持時(shí)間出發(fā)通信功能，其工作模式如圖2-3所示。牛由圖2-3可知，bxCAN主要有3個(gè)工作模式：睡眠模式、正常模式、初始化模式。睡位置1,發(fā)出bxCAN進(jìn)入式顧名思義就是確保報(bào)文正常收發(fā)的工作狀態(tài)，若從初始化模式進(jìn)入正常模式，可以通過軟件清0寄存器2.3.3數(shù)據(jù)傳輸組織方式本文提出的自助式泊車系統(tǒng)旨在提出一種能夠適用于各類停車場(chǎng)的智能泊車系統(tǒng)，紹，最重要是它能夠勝任遠(yuǎn)距離傳輸(通信速率在5kbit/s以下時(shí)，其最遠(yuǎn)的通信距離可以達(dá)到10km),但是一個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)最多只能容納110個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此，為確保數(shù)據(jù)可靠傳輸，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸采用分級(jí)傳輸?shù)姆绞?，其組織方式如圖2-1所示。2、停車卡編號(hào)和車位號(hào)的最多停車卡以及車位數(shù)量為256x256個(gè)，完全可以滿足大型停車場(chǎng)的需求。場(chǎng)的車位數(shù)量較多，運(yùn)算處理負(fù)荷較大，因此，系統(tǒng)的車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)完成車位監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，最后只通過總線上傳停車卡編號(hào)和車位號(hào)，其他處理結(jié)果不上傳，這樣可以盡可能減少總線上的數(shù)據(jù)量，降低數(shù)據(jù)沖突的概率以及總線運(yùn)行負(fù)荷，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠第三章硬件電路設(shè)計(jì)3.1主控芯片簡介圖3-1所示。如圖所示，STM32芯片使用了8MHz和32.768kHz兩個(gè)外部晶振作為系統(tǒng)時(shí)鐘源，其3.2停車位卡停車位卡作為幫助車主完成使用停車場(chǎng)所需服務(wù)的中間介質(zhì)，主要用于存儲(chǔ)根據(jù)停3.3車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)是車位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)獲取的前端，也是整個(gè)泊車系統(tǒng)可靠運(yùn)行的保證。負(fù)責(zé)檢測(cè)車位是否被使用并在車主泊車過程中接收停車卡編碼，并將停車卡編碼及根據(jù)系統(tǒng)車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的功能設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)主要由NRF24L01無波傳感器，通過超聲波測(cè)距的方式判斷車位使用與否。節(jié)點(diǎn)總體框圖如圖3-6所示。通民圖3-6車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案框圖卡發(fā)出的編碼，節(jié)點(diǎn)將接收到停車卡編號(hào)儲(chǔ)存起來，如果連續(xù)三次數(shù)據(jù)相同，并且超聲接口向總線上送出。如果兩個(gè)條件不能同時(shí)滿足則視為干擾，不做任何處理；當(dāng)車輛離開車位時(shí)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)超聲波傳感器的檢測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)接收情況判斷車輛離開，則關(guān)閉泊口。當(dāng)模塊供電時(shí)，在控制端輸出持續(xù)時(shí)間超過10us的高電平，等待接收端高電平輸出，當(dāng)輸出高電平時(shí)打開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)輸出低電平時(shí)停止計(jì)時(shí)讀取定時(shí)器的值，得到測(cè)距的時(shí)間，根據(jù)公式便可計(jì)算出距離。CAN總線芯片選用PHILIP公司的TJA1050,該芯片作為標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器，提供了CAN總線協(xié)議的控制器以及物理接口，用于實(shí)現(xiàn)總線的差動(dòng)發(fā)送與接收。顯示模塊選用OLED顯示屏，使用方便，在車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中用于顯示節(jié)點(diǎn)處理的相關(guān)數(shù)據(jù)，方便直觀的了解節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，最多能容納110個(gè)節(jié)點(diǎn)，也就意味著一個(gè)CAN總線網(wǎng)絡(luò)只能采集110個(gè)車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而對(duì)于停車場(chǎng)來講，這是個(gè)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用的，因此，為把停車場(chǎng)內(nèi)所有車位的相關(guān)信息全部上傳至上位機(jī)，文中提出的泊車系統(tǒng)采用兩級(jí)CAN總線網(wǎng)絡(luò)，而區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)是兩級(jí)CAN總線網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)。因此，區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)作為兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)是確保數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)闹匾Ｕ?。系統(tǒng)的總線網(wǎng)絡(luò)分為兩級(jí)，分別定義為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和區(qū)域級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)是指車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)組成的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，而區(qū)域級(jí)則是區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)與終端通訊節(jié)點(diǎn)組成的CAN總線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)系統(tǒng)功能和設(shè)計(jì)方案，區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中主要完成兩個(gè)任務(wù)：一是負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)上傳至區(qū)域級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)，二是負(fù)責(zé)將上位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后顯示在泊車引導(dǎo)終端上。作為兩級(jí)CAN總線網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)，區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)需要提供兩個(gè)CAN總線接口，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案如圖3-10所示。CANI通訊CAN2通訊圖3-10區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案框圖如圖所示，區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)提供兩路CAN總線通訊接口以及顯示模塊。顯示模塊主要是指泊車引導(dǎo)終端，節(jié)點(diǎn)電路較為簡單。本節(jié)主要對(duì)兩路CAN總線的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行描述，顯示模塊的電路將在引導(dǎo)終端部分介紹。3.5終端通訊節(jié)點(diǎn)終端通訊節(jié)點(diǎn)是指上位機(jī)處的通訊節(jié)點(diǎn)，主要用于接收區(qū)域級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)并上傳至上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)至區(qū)域級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展引導(dǎo)終端總線網(wǎng)絡(luò)。其中擴(kuò)展引導(dǎo)終端總線網(wǎng)絡(luò)是考慮到停車場(chǎng)內(nèi)引導(dǎo)終端數(shù)量需要而在終端通訊線通信接口作為終端通訊節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。因此，終端通訊節(jié)點(diǎn)主要接，完成數(shù)據(jù)發(fā)送。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案如圖3-12所示。圖3-12終端通訊節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案框圖如圖所示，終端通訊節(jié)點(diǎn)的CAN通訊與232通訊的轉(zhuǎn)換都是在STM32中完成，由于終端節(jié)點(diǎn)匯總整個(gè)停車場(chǎng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，因此在節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)的3.6泊車引導(dǎo)終端泊車引導(dǎo)終端是根據(jù)停車場(chǎng)規(guī)劃和結(jié)構(gòu)而設(shè)置的用于向車主實(shí)時(shí)發(fā)布場(chǎng)內(nèi)剩余車位兩類，一類是集成在區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)中的，通過區(qū)域級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)獲取上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)，為使提出的自助式泊車系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，除了穩(wěn)定可靠的硬件電路，區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)、終端通訊節(jié)點(diǎn)、泊車引導(dǎo)終端進(jìn)行軟件程序設(shè)計(jì)，使節(jié)點(diǎn)能夠按照設(shè)計(jì)執(zhí)行相應(yīng)的操作。節(jié)點(diǎn)程序采用c語言編寫，詳細(xì)介紹如下。4.1停車卡4.1.1停車卡工作流程按照停車卡的功能要求，主要工作任務(wù)是在車主使用泊車的過程中以無線通信的方模擬SPI時(shí)序驅(qū)動(dòng)NRF24L01芯片，具體工作流程如圖4-1所否是發(fā)送數(shù)據(jù)圖4-1停車卡的工作流程如圖所示，停車卡采用循環(huán)工作模式，以30s為周期向外發(fā)送停車卡編碼。為降低停車卡的功耗，提高停車卡使用時(shí)間，停車卡車主泊車完成后停止工作。其主要依靠于泊停車卡收到反饋信息后，判斷車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)己經(jīng)收到停車卡編碼，于是停止向外發(fā)送數(shù)4.1.2停車卡程序設(shè)計(jì)關(guān)鍵，本文采用模擬SPI時(shí)序驅(qū)動(dòng)NRF24L01,因此需要對(duì)NRF24L01進(jìn)行配置，包括寄存{NRF24L01_Init();{}//定義發(fā)送數(shù)組//按鍵初始化//LED接口初始化//NRF24L01初始化//24L01在線檢測(cè){GET_KEY();tx_buf[0]=NO1;tx_buf[1]{{//按鍵檢查//讀取按鍵值//發(fā)送模式4.2車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)板據(jù)變化?是是 停車卡回饋車位編號(hào)收到的信息；當(dāng)超聲波線通訊，無線通訊在前一節(jié)己經(jīng)講過，由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，各節(jié)點(diǎn)相同功能塊均采用相通訊。此處給出節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)的流程圖。如圖4-3所示。開始開始超聲波檢消否是是圖4-3車位監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)程序流程圖的工作狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)無數(shù)據(jù)顯示時(shí)，顯示屏上顯示全為0。LED燈主要用來顯示節(jié)點(diǎn)工作狀4.3區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)線網(wǎng)絡(luò)，二是負(fù)責(zé)將上位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后顯示在泊車引導(dǎo)終端上。節(jié)點(diǎn)的工作流程如圖4-4所示。是是圖4-4區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)工作流程圖4.3.2區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)中斷優(yōu)先級(jí)為1,CAN2接收0中斷優(yōu)先級(jí)為2。給出區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)的程序流程圖如圖4-5所示。開始開始初始化是數(shù)據(jù)顯示是圖4-5區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)程序流程圖能，因此區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)有可能是其他區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)向上位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)，因此，區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)需要對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，只有自身監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的車位監(jiān)測(cè)節(jié)通訊節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)范圍內(nèi)的車位號(hào)，通過對(duì)比完成。同時(shí)區(qū)域通訊節(jié)點(diǎn)還要接收上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)并根據(jù)所在位置和區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選并顯示，因此程序設(shè)計(jì)時(shí)，注意綜合考慮集4.4終端通