基于單片機(jī)的智能車位鎖

東南大學(xué)成賢學(xué)院 徐茂薪 曹誠偉 王 宇 張家欽 龍昂昂

隨著我國汽車的使用率日益增高，車位供不應(yīng)求。為了避免因車亂停在別人車位的矛盾，提高車位利用率，很多車位都會(huì)安裝車位鎖。但市面上的車位鎖漏洞較多，例如：沒有報(bào)警系統(tǒng)、沒有夜間警示、需要手動(dòng)刷卡等。為了使車位鎖的使用更智能化，本文設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)防碰撞報(bào)警、夜間警示、無線藍(lán)牙控制且低功耗環(huán)保的智能車位鎖。

中國作為世界人口大國，隨著人民生活水平的不斷提高，如今汽車的擁有量與日俱增，停車位供不應(yīng)求。為了避免車輛占用他人車位而引起的矛盾，很多車位都會(huì)安裝車位鎖，但現(xiàn)有車位鎖開關(guān)不方便，車主要下車才能完成停車或移出車位的動(dòng)作，給停車帶來很多麻煩，時(shí)間緊迫時(shí)不能及時(shí)上鎖，導(dǎo)致一些不自覺的車主亂停入自家車位引起不必要的糾紛。因此，妥善維護(hù)車主對(duì)于私人停車位的使用權(quán)并使車輛停放達(dá)到安全便捷的效果就成為了一種需求，該項(xiàng)目正是為了實(shí)現(xiàn)這種需求而被提出。如果智能車位鎖得以優(yōu)化并普及，將大大降低車主的困擾，減少不必要的矛盾。市面上的車位鎖大多是機(jī)械鎖，還有一些通過遙控開關(guān)控制，本文設(shè)計(jì)的智能車位鎖使停車過程更加智能化，減少操作步驟，提高車位利用率。智能識(shí)別功能可通過藍(lán)牙無線傳輸模塊和單片機(jī)與車內(nèi)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)透傳，進(jìn)行車位鎖與車的短距離連接，使其上升或下降。防碰撞警報(bào)是通過模仿倒車?yán)走_(dá)，利用超聲波傳感器和蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)外來車想進(jìn)入時(shí)進(jìn)行報(bào)警，警示外來車輛。光控警示模塊是通過傳感器和單片機(jī)控制LED燈串的亮滅，提供夜間燈光指引，降低停車風(fēng)險(xiǎn)。

智能車位鎖前景廣闊，市場潛力巨大，普及后能夠有效減少停車難的問題。本產(chǎn)品既簡化車主的操作步驟，又減少資源的使用，進(jìn)一步使車主受益。車位鎖的智能化可以大大降低管理成本，推廣并應(yīng)用該產(chǎn)品將為社區(qū)帶來更大利益。

1 設(shè)計(jì)方案

智能車位鎖由51單片機(jī)控制，裝有低功耗藍(lán)牙模塊，超聲波傳感器，光敏電阻，蜂鳴器，顯示屏，電機(jī)等器件。使用可充電池作為電源，通過藍(lán)牙模塊進(jìn)行車位鎖與車之間的無線通信，超聲波模塊檢測障礙物距離，光敏電阻檢測當(dāng)前光照強(qiáng)度，并將信號(hào)傳輸至單片機(jī)進(jìn)行處理，對(duì)蜂鳴器、顯示屏、電機(jī)等進(jìn)行控制。該成品具備識(shí)別車主車輛，自動(dòng)開啟或關(guān)閉電機(jī)，防碰撞警報(bào)，夜間燈光引導(dǎo)等功能，同時(shí)擁有一定的防水及防震能力。總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 STC89C52芯片

本項(xiàng)目主要使用STC89C52芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，接收來自無線傳輸模塊、超聲波模塊、光感模塊采集到的信號(hào)，并對(duì)電機(jī)模塊、蜂鳴器模塊、燈光模塊進(jìn)行控制。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

1.2 CC2541低功率藍(lán)牙模塊

本項(xiàng)目的無線傳輸模塊使用CC2541藍(lán)牙模塊，該模塊低待機(jī)功耗90 uA～400 uA，非常適合應(yīng)用于需要超低能耗的系統(tǒng)；遠(yuǎn)連接距離可達(dá)10 m，性能優(yōu)異；而且作為主從一體模塊，具有透傳，遠(yuǎn)控，PIO采集三種功能，為系統(tǒng)的開發(fā)提供了便利。CC2541低功率藍(lán)牙模塊如圖2所示。

圖2 CC2541低功率藍(lán)牙模塊

1.3 超聲波模塊

超聲波模塊可提供2 cm～450 cm的距離檢測功能，精度可達(dá)3 mm；采用TRIG觸發(fā)測距，給至少10 us的高電平信號(hào)；超聲波模塊會(huì)產(chǎn)生8個(gè)40 khz的方波并發(fā)送出去，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，測試距離=（高電平時(shí)間×聲速）/ 2。

1.4 光敏電阻傳感器模塊

本項(xiàng)目的光感模塊使用光敏電阻傳感器模塊，該模塊采用靈敏型光敏電阻，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，超過15 mA，配可調(diào)電位器可供調(diào)節(jié)檢測光線強(qiáng)度，工作電壓3.3 V～5 V，通過數(shù)字開關(guān)量輸出和模擬電壓輸出。

1.5 蜂鳴器模塊

圖3 系統(tǒng)總電路圖

圖4 系統(tǒng)總程序流程圖

該項(xiàng)目使用無源蜂鳴器模塊，內(nèi)部不帶震蕩源，無法用直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)，需要用2 K～5 K的方波。模塊采用9012三極管驅(qū)動(dòng)，工作電壓3.3 V～5 V。

1.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與直流電機(jī)連接，外接12V直流電源并通過單片機(jī)控制電機(jī)。系統(tǒng)總電路如圖3所示，系統(tǒng)總程序流程如圖4所示。

2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

（1）車主在車輛接近車位鎖時(shí)，位于車上的主藍(lán)牙開啟或打開手機(jī)藍(lán)牙，此時(shí)車位鎖上的超聲波模塊檢測到有車輛接近并喚醒處于低功耗模式的從藍(lán)牙，藍(lán)牙連接成功后，車位鎖降下；當(dāng)車主遠(yuǎn)離車位時(shí)通過藍(lán)牙控制，車位鎖升起。

（2）當(dāng)車位鎖上的光感模塊檢測到環(huán)境光照強(qiáng)度低于預(yù)定閾值時(shí)，燈帶自動(dòng)亮起，引導(dǎo)車主找到正確的車位，并在一定程度上避免誤碰撞的發(fā)生。

（3）車位鎖處于打開狀態(tài)時(shí)，通過比較超聲波測量的距離，當(dāng)距離低于閾值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。車位鎖處于關(guān)閉時(shí)，測距報(bào)警系統(tǒng)處于關(guān)閉。

結(jié)束語：該智能車位鎖可展示出無線通信，智能控制與警報(bào)提示功能，雖然無法實(shí)現(xiàn)更高精度的要求，如手動(dòng)設(shè)置報(bào)警距離等，但其獨(dú)有的超聲波測距模塊可以有效避免車位被他人占用，極大提高了停車的效率和安全性。項(xiàng)目外尚有未完成的構(gòu)思，但由于時(shí)間原因未能實(shí)現(xiàn)。