基于单片机的智能停车场泊车诱导系统的设计

刘丹妮 陈岩

摘要：停车场引导显示系统采用 ST 公司生产的 STM32F407 芯片作为主控，系统由主控单元、车位检测单元、显示单元、车辆进出检查单元、车位引导单元、等多个部分组成。当车辆进入时，系统能通过车辆进出检查单元感知车辆的进入，然后根据停车场的状况为用户占用一个最近的可用停车位，并快速更新指示灯和显示单元上的方向标为用户寻找所占用的可用停车位，让用户节省寻找车位的时间。

关键词：车位检测，方向引导，STM32F407

1. 引言

在二十一世纪的今天，汽车已经成为人们日常生活中的一种便捷的出行方式。2018 年我国汽车总销量高达 2088 万台，城市汽车数量还在日益增加，停车位数量和汽车数量比例失衡的问题矛盾日益突出。在这种环境下，城市停车场也不得不逐渐趋向于大型化，而随着停车场的扩大，停车位难找的问题越来越突出。

为了解决停车位寻找困难的问题，本着普适、高效、便捷的思想来设计此停车场车位引导显示系统。

2. 系统整体设计

系统设计的主要内容可分为以下几点（系统设计框图如图1所示）：

1.通过在每一个车位铺设能够探测车辆是否被占用的传感器，获取每一个车位的状态信息。

2.将传感器获取到的车位信息直接传输到车位状态显示灯，通过显示灯的亮灭表示车位的占用状态，例如亮表示车位空闲，灭表示被占用。

3.通过车位检测模块获取的车位信息将提供给主控芯片做进一步处理，然后将空闲车位数量、车位位置等基础信息传输到显示器。

4.通过出入检测模块检测车辆进出，然后将信号传递给主控芯片，当有车辆进入时，主控芯片根据车位检测模块获取的信息，通过算法选择最佳的停车位，并且更新显示器和指示灯的指示方向，引导车辆寻找停车位。

3. 系统硬件设计

3.1 系统主控方案

主控选择 STM32F407ZG， 它具有FSMC（Flexible Static Memory Controller）接口，该接口能高效的控制显示器刷新。如果采用STC89C52或MSP430 作为主控芯片在驱动和刷新大屏显示器时会显得十分吃力，而且在本系统中绘制 GUI 界面需要用到多种绘图算法，需要大量的Stack空间而STM32F407ZG恰好又有较大的SRAM空间，可以为GUI绘制提供更多选择。

3.2 车位检查方案

利用红外接近传感器模块感应车位占用情况。红外接近传感器模块能通过发射和接收红外线来判断是否有障碍物，当遇到障碍物时返回低电平信号，表示前方存在障碍物。红外接近传感器模块只引出三个外接引脚，所用到的控制引脚较少，获取信息的形式简单，可直接通过判断输出电平，直接判断前方是否有障碍物，由此来判断车位是否被占用。

3.3 停车场出入检查方案

利用红外接近传感器模块感应车辆的进出，当障碍物出现时表示有车辆经过。

3.4 停車引导方案

通过在道路铺设大量的 LED 灯，当检测到车辆进入时刷新 LED 灯所引导位置，LED 灯将会以流水灯的形式从入口流向可用车位，引导车辆寻找可用车位。

3.5 车场信息显示方案

使用 LCD 彩屏显示车位信息。

4. 系统软件设计

4.1 系统软件设计逻辑与停车规则

系统软件设计逻辑如图2所示，系统开始工作后会不断获取车位信息、更新地图状态和清除超时的预约车位。当进出检测单元检测到车辆进入时判断停车场是否还有可用车位，当无可用车位时在显示器上提示无空闲，当有可用车位时给车辆预占用最近的可用车位，并且指示可用车位所在的位置。

停车规则：

（1）LCD 显示屏上显示有停车位地图，停车位状态用黄、绿、红三色表示（黄色表示已经被预约即将要被占用的车位，在停车场中绿色标记的为可用车位，红色表示已经被占用的车位）。

（2）车辆进入停车场时，系统根据是否有可用车位决定是否引导车辆进入，无可用车位时显示停车场已满并拒绝车辆进入，有可用车位时预占用一个最近的可用车位，该车位在LCD上的位置标记为黄色，并更新LCD上的方向标以及停车场中的指向灯，当车到达停车位时LCD 的位置标记刷新为红色。

（3）车辆进入停车场可以不将车停在预约的位置，但是没有在一定时间内前往预约的停车位时，预约的停车位将会被释放并标记为可用在 LCD 上对应的车位刷新为绿色，系统会再次引导其他车辆进入。

4.2 主程序设计

主程序的逻辑框图如图3所示，系统上电时先进行停车场数据、IO 口、外围设备等一系列的初始化。判断是否有车辆进入是通过判断标志位是否被外部中断置位来实现的，当标志位被置位则有车辆进入，感应到车辆进入后，主控根据相应的规则从左到右寻找离入口最近的可用车位，然后再更新方向标和指向灯将车辆引导到该车位。

5.设计总结

本设计是针对停车场停车位寻找问题的解决方案，系统采用高性能的32位STM32F407芯片主控。通过模型上的验证，系统功能已经实现了对停车场的车位信息的采集和可用车位的选择及其引导等基本功能。系统具体已实现内容如下：

（1）实现了停车场停车位状态、车辆进入数据的采集。

（2）实现停车车场信息的显示。停车场的信息显示使用了4.3寸的 LCD 屏，在显示屏上绘制停车场地图，通红黄绿三种颜色标志车位状态。

（3）实现停车场合理的车位选择及其引导。完成相关规则算法的编写，并且对算法进行优化。

参考文献

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[2]陈欣.智能停车场管理系统的设计方案研究[J].无线互联科技，2016（21）：121-112.

[3]骆泽雨，桑海伟.智能寻车和车位引导系统[J].物联网技术，2018（31）：21-22.

山东协和学院 济南 250107