基于STM32的智能车库管理系统的设计

孙越胜

摘 要：本文基于STM32单片机和GPS、Zigbee模块，构建了智能车库管理系统。该系统由车辆识别卡、主控系统、上位机等部分组成，通过信息互通互联，实现了车辆的身份识别、GPS定位、自动门禁、车位显示、停车指示和收费管理等功能。

关键词：智能车库管理；GPS定位；STM32单片机；Zigbee模块

中图分类号：TP391，TN702 文献标识号：A 文章编号：2095-2163（2015）05-

Design of Intelligent Garage Management System based on STM32

SUN Yuesheng

（Electronic Engineering Institute， Hefei 230037， China）

Abstract： This paper constructs an intelligent garage management system based on the STM32 MCU 、GPS and Zigbee. This system is comprised of vehicle identification card， master control system， the host computer and other parts， and can realize the function of vehicle identification， GPS positioning， entrance guard， parking， parking instructions and charge management by information interconnection.

Keywords： Intelligent Garage Management System； GPS Positioning； STM32 MCU； Zigbee

0 引 言

中国汽车产业蓬勃发展，私家车迅速普及，车数锐增，但车位却少，导致停车难的现象日益突出。特别是在大型商场、医院、写字楼、高档住宅小区等处，这一状况已是迫急堪忧。基于此，智能停车管理系统的研发即已引起多方瞩目。该系统能有效识别车辆信息、位置信息，并针对出入情况、车位情况、停车调度和自动收费等实施专业科学管理，不仅工作效率高、更加快捷方便，而且能节约大量人力物力、降低运行成本。因此，开发低成本、稳定、高效的智能车库管理系统，具有重要的现实意义和商业价值。

1系统总体设计

智能车库管理系统由车辆智能识别卡、主控系统、上位机等三部分组成[1] [2]。车辆智能识别卡以STM32芯片为基础，集成GPS、Zigbee等模块，将车辆的身份信息（车牌号码等）、位置信息等通过Zigbee发给主控系统。主控系统即与电脑建立通讯并将车库信息反馈给汽车用户，从而达到智能管控车辆的目的。本系统主要针对车辆用户模块进行设计。系统总体设计框图如图1所示。

2 系统硬件设计

系统要求对车辆GPS定位，对出入库车辆的身份信息、位置信息进行采集并通过zigbee模块发送给主控系统。主控系统能通过车辆和车位等信息，指示车辆行驶和合理停放[3]。

2.1 MCU模块

Cortex-M3 拥有更强劲的性能、更高端的代码密度、位带操作、可嵌套中断、低成本、低功耗等众多优势，并且同时还具有全双工异步通信口，可与M-87接口进行数据读取、处理和输出等多项技术控制。因此，本系统选择Cortex-M3 STM32单片机作为微控制器。

2.2 GPS模块

ATK-NEO-6M采用U-BLOX NEO-6M模组，模块自带高性能无源陶瓷天线，并自带可充电后备电池。具体来说，对应指标特性如下：

接口特性：TTL，兼容 3.3V/5V 单片机系统；接收特性：50通道，GPS L1（1575.42Mhz）C/A码，SBAS： WAAS/ EGNOS/ MSAS；定位精度：2.5 mCEP （SBAS：2.0mCEP）；更新速率：最大5Hz；通信协议：NMEA（默认）/UBX Binary；串口通信波特率 ：4 800、9 600、38 400（默认）、57 600。

基准频率经过频率变换和频率综合分别送到解调器中和C/A码发生器中，经过一系列处理后再输入到伪码和相位测量，再将测量后数据送到MCU，MCU收到信号后将做出相应的判断并发出命令，控制显示器和各个部件的指定工作状态。GPS模块与单片机的接口电路如图2所示。

2.3 Zigbee模块

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议[4]。ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线组网通信技术。具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率的特点。

本智能管理系统采用WLT2408NZWLT系列ZigBee数据传输模块，具备最大8dBm输出功率，视距传输距离可达500米，工作频段2.380GHz ～ 2.500Ghz，除标准ZigBee的16个通道外，还有9个扩展频段，可以有效避开WIFI、蓝牙等其他2.4G信号干扰。

用户设计WLT系列外围电路时，可按照图3所示的接法连接。三个LED灯可以指示数据的收发及错误情况，CPU端仅需要连接TXD和RXD引脚即可。模块接收到休眠命令可进入休眠模式，电流最低达到 以下。SLEEP引脚可以使模块退出休眠模式

3 系统软件设计

图4为GPS全球定位系统的主程序流程图，系统软件主要由初始化模块、数据接收处理模块组成。图5为数据接收处理模块的程序流程图。

Fig.4 Program flow chart of GPS system Fig.5 Program flow chart of data receiving

3.1 初始化模块

初始化模块完成开机上电后对单片机、Zigbee和GPS 模块的初始化工作。对单片机设置串口工作模式、设置波特率和中断工作模式；完成对GPS 模块串口的成功通信和Zigbee的信息发送。

3.2 数据接收处理模块

数据接收处理模块负责处理从GPS接收到的数据。这里需要注意的是，GPS发送的时间是格林乔治时间，与我国的时区相差八个小时，所以还要将时间进行一定转换。

4 结束语

本设计通过软硬件系统调试，能对车辆GPS定位，并运用Zigbee模块将出入库车辆的身份信息、位置信息等发送给主控系统，实现车库的智能管理，并且由于其开发成本低、运行稳定、高效，因此具有重要的现实意义和商业价值。

参考文献：

[1] 赵全利. 单片机原理及应用教程（第三版）[M]. 北京：机械工业出版社，2013.

[2] 高守玮，吴灿阳，杨超，等. Zigbee技术实践教程[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[3] 魏瑶，陈闳中. 基于无线城域网的智能公交系统设计与实现[J]. 计算机应用研究，2010，27（2）：603-606.

[4] 杨福宝. 基于Zigbee无线传感器网络节点的研究[J]. 制造业自动化，2011，33（19）：85-88.