贺 彬,杨利容,曹科伟,唐 峰

（1. 衡阳师范学院物理与电子工程学院，湖南衡阳 421008；2.衡阳师范学院南岳学院物理与电子信息科学系，湖南衡阳 421008）

停车场车位管理系统的设计

贺 彬1,杨利容1,曹科伟1,唐 峰2

（1. 衡阳师范学院物理与电子工程学院，湖南衡阳 421008；2.衡阳师范学院南岳学院物理与电子信息科学系，湖南衡阳 421008）

该系统由单片机、红外线对管检测及无线传输组成，每个车位安装检测装置，将检测到的信息通过无线模块传送给主控电路并用指示灯显示状态（绿灯为空位，红灯为有车），主控电路接收到信息后将这多组数据信息整合并显示以提示用户车位的情况，达到方便停车的效果。

单片机；红外线检测；无线传输；车位信息

0 引言

我国城市的汽车数量大量增加，停车需求越来越大，停车场的建设规模也就越来越大，传统停车场的功能已经不能满足车辆的停车需求。停车难、找车位难的问题已经成为当前停车场管理的一项重要而紧迫任务。传统停车场管理存在着车位信息不透明，车位难找，造成停车费时。因此，需要一个操作简单且行之有效的管理办法，提高停车场车位管理效率。

1 硬件电路设计

车位管理系统硬件电路主要包括主控电路、车位检测电路、总控制模块电路。主控电路主要接收单条车道两边的车位检测的信息并将其发送总控制模块；车位检测电路主要检测该车道二边车位信息并将信息以无线方式传送给主控电路；总控制模块主要安放在整个停车场总入口，用于汇总多个车道的车位信息并将信息显示，以方便车主。

1.1 主控电路

主控电路主要接收单条车道两边的车位检测信息并将信息传送至总控制模块电路。主要包括无线接收模块、通信传送模块。采用STM32系列单片机作为系统的主控制器，STM32系列单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰特点，其内部系统时钟频率为72MHz，数据处理快。由于STM32内部集成很多硬件功能，如内部SPI和I2C硬件接口以及FSMC静态存储器功能，因此可以加快数据通信速度，还可以省去外围硬件电路，电路简单易行。

1.2 车位检测电路

车位检测电路主要包含检测模块、无线发送模块、指示灯驱动模块。当检测模块检测到该位为空位时，由单片机驱动无线模块将信息发送，并驱动绿色的节能灯亮，指示车主车位信息；若该车位上有车，则红色的节能灯亮，不发送车位信息。检测模块采用LM358加红外对管，LM358是电压比较器，红外接收管对根据光的强度变化阻值，LM358会输出“0”或者“1”。LM358里面包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适用于电源电压范围很宽的单电源使用，也适合于双电源工作模式，在一定的工作条件下，电源的电流与电源电压无关。LM358使用的范围包括传感放大器、直流增益模块和其他的可用单电源供电的使用运算放大器的场合。本设计中采用红外线发射管与红外线接收管。红外发射管是由红外发光二极管组成发光体，用红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成PN结，正向偏压向PN结注入电流激发红外光，其光谱功率分布为中心波长830～950nm。LED是英文Light Emitting Diode的简称，表现是正温度系数，电流越大温度越高，温度越高电流越大，LED红外灯的功率和电流大小有关，但正向电流超过最大额定值时，红外灯发射功率反而下降。红外线接收管功能与光敏接收管相似只是不受可见光的干扰，感光面积大，灵敏度高，属于光敏二极管，一般只对红外线有反应。

1.3 无线收发电路

无线收发电路采用NRF24L01，NRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4~2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9 mA；接收时，工作电流只有12.3 mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式，接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据，若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1；若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射；若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。

接收数据时，首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RX FIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01为空闲模式1。

2 软件设计

主控电路、车位检测电路、总控制模块电路，这三个控制单元都有相应的软件控制，都由单片机控制。主控电路中主要是实现单车道二边车位检测到的信息接收整合，即无线接收和通信传送。车位检测软件主要检测信息的接收和发送，以及指示灯的驱动。总控制模块的软件主要是汇总各个车道信息并显示。三大模块中主要是各模块间信息的传送，即无线发送和接收。检测模块中当发送模块通电后，系统完成初始化，通过红外对管检测有无车辆停车，并将数据反馈单片机，单片机对其进行判断。主控模块的接收模块通电后，系统完成初始化，设置为接收模式，开始接收数据，并将接受的数据反馈回单片机，单片机对鞭判断，并将结果显示。

3 结束语

本设计主要实现车库中以车道为单元实现车位的管理，一个车位配置一个车位检测模块，一条车道配置一个主控模块，总入口配置一个总控制模块，单个车位的信息直接无线传送给主控模块，多个车道的主控模块将信息传送给总控制模块，而这种传送方式可以根据车库的大小设置，车库大可采用通信网络的方式，车库小可以无线收发的方式。

[1]吴正光.红外对管检测装置[J].广州师院学报(自然科学版),1996,01:81-85.

[2]沈勇,蒋文雄,段勇.基于nRF24L01的通用无线通信模块设计[J].电子设计工程,2013,18:84-86.

[3]卢利琼,吴东,周仕仕. 基于无线传感器网络的车位管理研究[J].电脑与信息技术,2012,05:45-47+62.

[4]李坤.智能停车场车位检测与泊位诱导系统研究与设计[D].中国科学院大学(工程管理与信息技术学院),2013.

Design of the Parking Management System

He Bing1,Yang Lirong1, Cao Kewei1,Tang Feng2
(1. Institute of Physics and Electronic Engineering, Hengyang Normal University, Hengyang Hunan，421008; 2. Department of Physics and Electronics Information Science, Hengyang Normal University School of Nanyue, Hengyang Hunan，421008)）

The system is composed of MCU, infrared detection and signal transmission circuit. Detection device installed in each parking space transmits information through the wireless circuit to the controller, and LED displays in the Detection device (Green light for the vacancy, red light is not empty). When the main control circuit receives the information, according to the information integration and display, parking information is displayed to the user. Finally parking system brings great convenience to users.

MCU; Infrared detection; Wireless transmission; Parking information