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基于ZigBee的停車場(chǎng)車位指引系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要 根據(jù)大型停車場(chǎng)對(duì)車位管理以及待停車輛指引的要求，針對(duì)現(xiàn)有指引系統(tǒng)布線復(fù)雜的問題，采用工業(yè)級(jí)ARM7微處理器并運(yùn)用超聲波技術(shù)進(jìn)行車位狀態(tài)檢測(cè)，同時(shí)為適應(yīng)不同季節(jié)、不同地域的使用要求，對(duì)超聲波車位探測(cè)器進(jìn)行了溫度補(bǔ)償。此外采用ZigBee技術(shù)組建了無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)，完成了中控計(jì)算機(jī)與車位探測(cè)器之間的無(wú)線通信，解決了布線繁雜的問題，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證本系統(tǒng)能夠可靠、快速地組建停車場(chǎng)車位指引系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞 超聲波測(cè)距；溫度補(bǔ)償；ZigBee
中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）18-0018-01
現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大部分停車場(chǎng)只是對(duì)車輛的出入時(shí)間進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)為主要目的，對(duì)停車場(chǎng)空余車位的指引基本采用人工方式；較先進(jìn)的室內(nèi)停車場(chǎng)安裝了車位檢測(cè)系統(tǒng)，此類系統(tǒng)中各個(gè)車位探測(cè)器與中控計(jì)算機(jī)之間通過有線RS485方式連接，施工周期較長(zhǎng)，布線復(fù)雜、系統(tǒng)不易擴(kuò)容。
針對(duì)現(xiàn)有停車場(chǎng)車位檢測(cè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，采用ARM7內(nèi)核的LPC2129為MCU，使用溫度補(bǔ)償減小測(cè)距誤差，組建ZigBee Mesh網(wǎng)完成了中控計(jì)算機(jī)與超聲波車位探測(cè)器之間的無(wú)線通信，使得系統(tǒng)擁有更加靈活的可擴(kuò)展性。
1 系統(tǒng)工作原理
本系統(tǒng)由中控計(jì)算機(jī)、懸掛于車位正上方的超聲波車位探測(cè)器、上位機(jī)管理軟件等部分組成。
超聲波車位探測(cè)器利用超聲波發(fā)射探頭向車輛頂部或地面垂直發(fā)射超聲波進(jìn)行測(cè)距，有車和無(wú)車時(shí)探測(cè)器測(cè)得的距離是不同的，由此可判斷出車位狀態(tài)；在車位靠近道路方向的頂部安裝車位指示燈，可根據(jù)本車位狀態(tài)改變顏色。車位指示燈為三種狀態(tài)：綠色表示空閑，紅色表示有車，橙色表示預(yù)定或管制。
中控計(jì)算機(jī)通過RS232連接的ZigBee協(xié)調(diào)器模塊上電后啟動(dòng)無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)，超聲波車位探測(cè)器所包含的ZigBee路由器模塊可感知協(xié)調(diào)器的存在并建立連接。中控計(jì)算機(jī)通過協(xié)調(diào)器向超聲波車位探測(cè)器發(fā)送查詢命令，測(cè)得車位狀態(tài)后超聲波車位探測(cè)器中的路由器模塊將信息傳送到協(xié)調(diào)器。中控計(jì)算機(jī)通過上位機(jī)軟件處理，將引導(dǎo)信號(hào)及時(shí)傳給設(shè)置在停車場(chǎng)的各主要路口的信息顯示屏，動(dòng)態(tài)顯示相應(yīng)停車區(qū)域內(nèi)的空余車位個(gè)數(shù)；車主根據(jù)停車場(chǎng)信息顯示屏顯示的空閑車位情況行車至大致停車區(qū)域，根據(jù)車位上的綠燈進(jìn)行停車。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)MCU選用飛利浦公司生產(chǎn)的工業(yè)級(jí)微處理器LPC2129，具有較小的封裝以及極低的功耗，適合多種環(huán)境下的應(yīng)用。超聲波車位探測(cè)器由XBee無(wú)線通信模塊、溫度補(bǔ)償電路、超聲波發(fā)送和接收電路等組成。
超聲波發(fā)射部分中使用了NE555芯片完成占空比為50%的40KHz超聲波的輸出。當(dāng)NE555芯片的復(fù)位引腳為高電平時(shí)，發(fā)送超聲波。超聲波接收部分使用集成電路CX20106A進(jìn)行檢波，CX20106A的信號(hào)輸出引腳接收到回波信號(hào)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)下降沿變?yōu)榈碗娖健?/p>
測(cè)溫采用DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器，通過編程實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的9～12位的數(shù)字轉(zhuǎn)換，測(cè)量范圍為-55℃～+125℃。DQ為數(shù)據(jù)I/O引腳，DS18B20通過4.7 kΩ上拉電阻的DQ線外接LPC2129。
系統(tǒng)選用了Digi公司內(nèi)置協(xié)議棧的XBee/XBee-PRO模塊，工作頻率為2.4 GHz。XBee-PRO是XBee的加強(qiáng)型模塊，傳輸距離大幅增加，在空曠環(huán)境下可達(dá)1.5 km，兩種模塊的封裝以及操作模式是一致的。超聲波車位探測(cè)器包含XBee路由器模塊。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
超聲波車位探測(cè)器測(cè)距模塊首先利用脈寬調(diào)制器（PWM）產(chǎn)生控制脈沖，一個(gè)周期為41 ms，1 ms高電平，40 ms低電平。高電平時(shí)555定時(shí)電路發(fā)送40 KHz的超聲波，低電平時(shí)停止超聲波發(fā)送，方便超聲波車位探測(cè)器接收超聲波回波信號(hào)。超聲波開始發(fā)送時(shí)定時(shí)器1延時(shí)1 ms啟動(dòng)，避免超聲波接收探頭接收到部分超聲波從而出現(xiàn)誤觸發(fā)；啟用定時(shí)器0對(duì)CX20106A的輸出引腳進(jìn)行下降沿捕獲，在接收到超聲波回波信號(hào)時(shí)，程序會(huì)進(jìn)入捕獲中斷服務(wù)子程序計(jì)算所測(cè)距離。
DS18B20的每次讀寫之前都要進(jìn)行一次復(fù)位操作，12位轉(zhuǎn)換精度下溫度值為16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式。LPC2129與DS18B20之間采用單總線通信，程序中跳過了ROM序列號(hào)的讀取。
數(shù)據(jù)幀幀頭為Ox7E，此格式為固定格式。目標(biāo)模塊的地址包括目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)地址和MAC地址；車位位置信息包含車位的區(qū)域信息和車位的具體編號(hào)，前者為大寫英文字母的ASCⅡ值，后者為3到4位十進(jìn)制數(shù)的ASCⅡ值。
中控計(jì)算機(jī)連接有XBee協(xié)調(diào)器模塊，需要查詢各個(gè)車位狀態(tài)時(shí)，發(fā)送查詢數(shù)據(jù)幀。車位探測(cè)器包含的XBee路由器模塊接收到數(shù)據(jù)時(shí)，觸發(fā)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，當(dāng)判定接收到的數(shù)據(jù)幀中含有車位狀態(tài)查詢指令時(shí)，開始檢測(cè)相應(yīng)車位的狀態(tài)，并將車位占用情況發(fā)送至協(xié)調(diào)器。
運(yùn)用MFC設(shè)計(jì)了本車位指引系統(tǒng)的上位機(jī)管理軟件，以完成中控計(jì)算機(jī)與XBee協(xié)調(diào)器的RS232通信，按照停車場(chǎng)樓層及停車區(qū)域的劃分，使用輪詢方式查詢相應(yīng)車位狀態(tài)信息，從而得出相應(yīng)區(qū)域的空閑車位數(shù)，并在上位機(jī)管理軟件界面上直觀顯示。
4 結(jié)束語(yǔ)
本車位指引系統(tǒng)硬件上使用了ZigBee無(wú)線通信模塊，并采用ARM7微處理器作為MCU，對(duì)超聲波測(cè)距的結(jié)果通過溫度傳感器進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，車位探測(cè)的準(zhǔn)確度大幅提高。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，本系統(tǒng)中超聲波車位探測(cè)器與中控計(jì)算機(jī)間的無(wú)線通信可靠、快速，車位狀態(tài)檢測(cè)精確，從上位機(jī)管理軟件的界面中可以簡(jiǎn)潔直觀的看到各個(gè)樓層及不同停車區(qū)域的車位空余及占用狀態(tài)。本系統(tǒng)采用無(wú)線通信方式避免了當(dāng)前市場(chǎng)同類系統(tǒng)布線復(fù)雜的問題，在控制能耗方面表現(xiàn)較佳，能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大多數(shù)客戶對(duì)此類系統(tǒng)的要求，有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]劉凱.ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.
[2]顧晗.基于PIC18F2580的CAN總線超聲波測(cè)距智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用，2009（03）：27-30.
[3]（加）Ekram Hossain，（英）Kin K.Leung編著.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議[M].易燕等譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.
[4]曾慶鐘，溫志渝，陳伯勝.基于ARM的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007（17）：127-129 .
[5]孫雪峰.基于Mesh網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線抄表系統(tǒng)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2009.
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