基于STM32的智能車庫管理系統(tǒng)的設計

孫越勝

摘 要：本文基于STM32單片機和GPS、Zigbee模塊，構(gòu)建了智能車庫管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由車輛識別卡、主控系統(tǒng)、上位機等部分組成，通過信息互通互聯(lián)，實現(xiàn)了車輛的身份識別、GPS定位、自動門禁、車位顯示、停車指示和收費管理等功能。

關鍵詞：智能車庫管理；GPS定位；STM32單片機；Zigbee模塊

中圖分類號：TP391，TN702 文獻標識號：A 文章編號：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

中國汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，私家車迅速普及，車數(shù)銳增，但車位卻少，導致停車難的現(xiàn)象日益突出。特別是在大型商場、醫(yī)院、寫字樓、高檔住宅小區(qū)等處，這一狀況已是迫急堪憂。基于此，智能停車管理系統(tǒng)的研發(fā)即已引起多方矚目。該系統(tǒng)能有效識別車輛信息、位置信息，并針對出入情況、車位情況、停車調(diào)度和自動收費等實施專業(yè)科學管理，不僅工作效率高、更加快捷方便，而且能節(jié)約大量人力物力、降低運行成本。因此，開發(fā)低成本、穩(wěn)定、高效的智能車庫管理系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義和商業(yè)價值。

1系統(tǒng)總體設計

智能車庫管理系統(tǒng)由車輛智能識別卡、主控系統(tǒng)、上位機等三部分組成[1] [2]。車輛智能識別卡以STM32芯片為基礎，集成GPS、Zigbee等模塊，將車輛的身份信息（車牌號碼等）、位置信息等通過Zigbee發(fā)給主控系統(tǒng)。主控系統(tǒng)即與電腦建立通訊并將車庫信息反饋給汽車用戶，從而達到智能管控車輛的目的。本系統(tǒng)主要針對車輛用戶模塊進行設計。系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計

系統(tǒng)要求對車輛GPS定位，對出入庫車輛的身份信息、位置信息進行采集并通過zigbee模塊發(fā)送給主控系統(tǒng)。主控系統(tǒng)能通過車輛和車位等信息，指示車輛行駛和合理停放[3]。

2.1 MCU模塊

Cortex-M3 擁有更強勁的性能、更高端的代碼密度、位帶操作、可嵌套中斷、低成本、低功耗等眾多優(yōu)勢，并且同時還具有全雙工異步通信口，可與M-87接口進行數(shù)據(jù)讀取、處理和輸出等多項技術控制。因此，本系統(tǒng)選擇Cortex-M3 STM32單片機作為微控制器。

2.2 GPS模塊

ATK-NEO-6M采用U-BLOX NEO-6M模組，模塊自帶高性能無源陶瓷天線，并自帶可充電后備電池。具體來說，對應指標特性如下：

接口特性：TTL，兼容 3.3V/5V 單片機系統(tǒng)；接收特性：50通道，GPS L1（1575.42Mhz）C/A碼，SBAS： WAAS/ EGNOS/ MSAS；定位精度：2.5 mCEP （SBAS：2.0mCEP）；更新速率：最大5Hz；通信協(xié)議：NMEA（默認）/UBX Binary；串口通信波特率 ：4 800、9 600、38 400（默認）、57 600。

基準頻率經(jīng)過頻率變換和頻率綜合分別送到解調(diào)器中和C/A碼發(fā)生器中，經(jīng)過一系列處理后再輸入到偽碼和相位測量，再將測量后數(shù)據(jù)送到MCU，MCU收到信號后將做出相應的判斷并發(fā)出命令，控制顯示器和各個部件的指定工作狀態(tài)。GPS模塊與單片機的接口電路如圖2所示。

2.3 Zigbee模塊

ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議[4]。ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線組網(wǎng)通信技術。具有近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的特點。

本智能管理系統(tǒng)采用WLT2408NZWLT系列ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊，具備最大8dBm輸出功率，視距傳輸距離可達500米，工作頻段2.380GHz ～ 2.500Ghz，除標準ZigBee的16個通道外，還有9個擴展頻段，可以有效避開WIFI、藍牙等其他2.4G信號干擾。

用戶設計WLT系列外圍電路時，可按照圖3所示的接法連接。三個LED燈可以指示數(shù)據(jù)的收發(fā)及錯誤情況，CPU端僅需要連接TXD和RXD引腳即可。模塊接收到休眠命令可進入休眠模式，電流最低達到 以下。SLEEP引腳可以使模塊退出休眠模式

3 系統(tǒng)軟件設計

圖4為GPS全球定位系統(tǒng)的主程序流程圖，系統(tǒng)軟件主要由初始化模塊、數(shù)據(jù)接收處理模塊組成。圖5為數(shù)據(jù)接收處理模塊的程序流程圖。

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

3.1 初始化模塊

初始化模塊完成開機上電后對單片機、Zigbee和GPS 模塊的初始化工作。對單片機設置串口工作模式、設置波特率和中斷工作模式；完成對GPS 模塊串口的成功通信和Zigbee的信息發(fā)送。

3.2 數(shù)據(jù)接收處理模塊

數(shù)據(jù)接收處理模塊負責處理從GPS接收到的數(shù)據(jù)。這里需要注意的是，GPS發(fā)送的時間是格林喬治時間，與我國的時區(qū)相差八個小時，所以還要將時間進行一定轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)束語

本設計通過軟硬件系統(tǒng)調(diào)試，能對車輛GPS定位，并運用Zigbee模塊將出入庫車輛的身份信息、位置信息等發(fā)送給主控系統(tǒng)，實現(xiàn)車庫的智能管理，并且由于其開發(fā)成本低、運行穩(wěn)定、高效，因此具有重要的現(xiàn)實意義和商業(yè)價值。

參考文獻：

[1] 趙全利. 單片機原理及應用教程（第三版）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2] 高守瑋，吳燦陽，楊超，等. Zigbee技術實踐教程[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2009.

[3] 魏瑤，陳閎中. 基于無線城域網(wǎng)的智能公交系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 計算機應用研究，2010，27（2）：603-606.

[4] 楊福寶. 基于Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的研究[J]. 制造業(yè)自動化，2011，33（19）：85-88.