基于ZigBee的停车场车辆信息采集及显示系统

李媛媛， 汤飞碧， 徐张唯， 黄牡丹， 黄敏敏， 恽 明

(上海工程技术大学，电子电气工程学院， 上海 201620)

0 引 言

近年来，随着我国经济的高速增长，汽车工业发展迅速[1]，据有关资料统计，全国私家车拥有量年增长率已超过20%，使得城市“泊车难”的问题相当严重[2]。面对巨大的市场需求，国内外都在发展更为先进的停车技术，本文也致力于停车场车位引导系统的研究设计，该系统设计主要适用于大型停车场，当新的车辆驶入停车场时无法得知停车场具体的空置车位在哪里，通过该系统能够有效引导车辆直接停到空置车位上，避免在停车场不断的寻找，也避免多个车辆在寻找车位过程中相互出现刮擦等事故。

1 基本原理及设计思路

1.1 基本工作原理

本文主要采用无线通讯方式，以超声波或光电传感器测距，发送无线信号到无线节点，通过节点控制器接收并处理信息后通过无线路由器和网络交换机发送到中央控制器[3]，最终将处理过的信息显示在上位机显示屏上，确保驶入停车场的车辆准确的知道哪里有空置车位，便于停放。

1.2 设计思路

运用光电传感器实时采集停车场的各个车位的车辆信息，利用CC2530单片机(发送机)接收光电传感器检测到的数据并存储然后发送给另一块CC2530单片机(接收机)，接收机将处理后的数据信息发送给上位机，上位机终端通过VB界面编程并显示空车位数。系统框图如图1所示。

2 软硬件设计

2.1 系统硬件设计

2.1.1单片机CC2530

CC2530[4-9]是用于IEEE802.15.4，ZigBee和RF4CE应用的片上系统(SoC)解决方案。它能够以非常低的成本建立强大的网络节点。CC2530集成了业界领先的RF收发器、增强工业标准的8051MCU，系统可编程Flash存储器，8-KB RAM和许多其他强大功能。

2.1.2光电传感器

光电传感器[10-12]是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它把光信号(红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号的器件。光电传感器发送器、接收器和检测电路构成。发送器对准目标发射光束，光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度，接收器由光电二极管、光电三极管、光电池组成，最后是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

2.1.3ZigBee

ZigBee[13-14]是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

2.2 系统软件设计

基本流程图如图2所示。

2.2.1VB显示程序

Private Sub Form_Load()

MSComm1.CommPort = 5

MSComm1.Settings = "115200,n,8,1"//设置波特率

MSComm1.InputMode = 0

MSComm1.RThreshold = 1

图2 程序基本流程图

MSComm1.PortOpen = True

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Dim buf //定义buf为字符型

Dim b //定义b为字符型

Dim a% //定义a为整型

buf = Trim(MSComm1.Input)

a = Len(buf) //将buf长度赋值给a

If a = 4 Then //判断buf长度是否为4

b = Trim(buf)

End If

If b = "A0B0" Then //判断b是否为A0B0

Text1 = 0 //表示停车场没有空车位

Text2 = 0 //表示第一个停车位有车

Text3 = 0 //表示第二个停车位有车

ElseIf b = "B0A0" Then //判断b是否为B0A0

Text1 = 0 //表示停车场没有空车位

Text2 = 0 //表示第一个停车位有车

Text3 = 0 //表示第二个停车位有车

ElseIf b = "A1B0" Then

Text1 = 1 //表示停车场有1个空车位

Text2 = 1 //表示第一个停车位无车

Text3 = 0 //表示第二个停车位有车

ElseIf b = "B0A1" Then

Text1 = 1 //表示停车场有1个空车位

Text2 = 1 //表示第一个停车位无车

Text3 = 0 //表示第二个停车位有车

ElseIf b = "A0B1" Then

Text1 = 1 //表示停车场有1个空车位

Text2 = 0 //表示第一个停车位有车

Text3 = 1 //表示第二个停车位无车

ElseIf b = "B1A0" Then

Text1 = 1 //表示停车场有1个空车位

Text2 = 0 //表示第一个停车位有车

Text3 = 1 //表示第二个停车位无车

ElseIf b = "A1B1" Then

Text1 = 2 //表示停车场有2个空车位

Text2 = 1 //表示第一个停车位无车

Text3 = 1 //表示第二个停车位无车

ElseIf b = "B1A1" Then

Text1 = 2 //表示停车场有2个空车位

Text2 = 1 //表示第一个停车位无车

Text3 = 1 //表示第二个停车位无车

End If

End Sub

Private Sub Cmdquit_Click() //单击cmdquit按钮退出程序

MSComm1.PortOpen = False

Unload Me

End Sub

VB显示界面如图3所示。

图3 VB显示界面

2.2.2光电传感器部分主程序如下

void SampleApp_SendFlashMessage( uint16 flashTime )

{

uint8 buffer[3];//定义buffer数组为无符号整型

buffer[0] = (uint8)(SampleAppFlashCounter++);

buffer[1] = LO_UINT16( flashTime );

buffer[2] = HI_UINT16( flashTime );

if ( AF_DataRequest( &SampleApp_Flash_DstAddr, &SampleApp_epDesc,

SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID,

&SampleApp_TransID,

AF_DISCV_ROUTE,

AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS )

{

}

else

{ // Error occurred in request to send.

}

}

void SampleApp_SerialCMD(mtOSALSerialData_t *cmdMsg)//发送 FE 02 01 F1 ,则返回01 F1

{

uint8 i,len,*str=NULL;

str=cmdMsg->msg;

len=*str; //msg里的第1个字节代表后面的数据长度

for(i=1;i<=len;i++)

HalUARTWrite(0,str+i,1 );

HalUARTWrite(0," ",1 );//换行

if ( AF_DataRequest( &SampleApp_Periodic_DstAddr, &SampleApp_epDesc,

SAMPLEAPP_COM_CLUSTERID,

len,// 数据长度

str+1,//数据内容

&SampleApp_TransID,// 簇ID

AF_DISCV_ROUTE,

AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS )

{

}

else

{

// Error occurred in request to send.

}

}

3 系统硬件电路(见图4)

4 测试结果

按比例缩小的停车场模型，当光电传感器前有遮挡物时，LED灯亮，经过两块单片机处理后返回0值，表明无停车位。当光电传感器前无遮挡物时，LED灯暗，经过两块单片机处理后返回1值，表明有停车位。如图5所示。

5 结 语

本文设计了车位自动引导系统[15-16]，该系统以单片机为核心处理器，配合嵌入式操作系统通过光电传感器探测车位上有无车辆，通过无线方式将该信号传输并显示在停车场入口处的控制终端，与车载信息处理平台结合后引导车辆停放到空置车位，使停车更便捷和高效。该管理系统能及时统计并分配用户空闲车位，加快用户的泊车速度，提高停车场的运行效率，并节约成本。如能广泛应用到我国的大型、中型停车场，必将带来很好的经济效益和社会效益。

图5 停车位1、2无车，VB分别显示2、1、1

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