隨著經濟的發展，人們生活水平的不斷提高，汽車的保有量逐年增加，人們享受著場引導、計時計費。系統主要包括停車卡、車位監測節點、區域通訊節點、終端通訊節點、上位機、泊車引導終端、取車查詢終端。該停車卡基于主控芯片和無線通訊芯片搭建，用于實現停車卡與車位監測節點之間數據交互，完成車位與停車卡對應，間接實現車輛與車位對應；車位監測節點將相關數據通過區域通訊節點和終端通訊節點逐級上傳輸。泊車引導終端用于實時發布剩余車位信息幫助車主自主泊車；而取車查詢終端主要是幫助車主查詢車輛停靠車位的信息，幫助車主快速尋車。計時計費完成停車場使用費用計算，通過上位機的軟件實現。通過該系統一一定程度上避免停車場資源浪費和因調度不合理而造成的交通擁塞；另一方面避免車主在使用停車場過程中不必要的時間浪費，最大程度上為車主提高便利，給用戶更好的泊本文主要圍繞系統的硬件部分展開，主要進行了停車卡、車位監測節點、區域通訊和泊車引導兩大部分，并根據系統要求完成了相關測試。經測試，系統各節點硬件電路設計正確，節點能夠按照預期的設計要求實現相應功能，研制的硬件部分整體運行情況第一章前言1.1選題背景及意義汽車作為現代出行中不可或缺的交通工具之一，己然成為人們日常生活中不可缺少的部分。隨著經濟的增長，人們的生活水平提高，我國私家車的保有量不斷增長，人們不斷擴寬路面、優化道路、建造大型停車場，然而情況似乎并未有城市人口密度大，土地資源有限，城市停車場大多修建于地下，為了盡可能提供多的泊位，地下停車場開始呈現出大型化、多層化的發展趨勢。面對這樣的大型停車場，就停車場資源管理與調度而言，向停車場管理者準確的提供停車場內車位總體使用情況以及各個車位的使用情況是十分必要的。而對于車主而言，置身于這樣的大型停車場內，如何在泊車時獲得可用的泊位并快速到達、在取車時怎樣準確定位車輛并取車離場也成為了車主們最為關心的事情。由于停車場內的設計、建造、結構、光線等原因造成場內視不必要的時間浪費，而且降低停車場車位資源使用效率，還會影響到停車場的管理與調較多的應屬視頻免取卡收費系統，該系統主要以視頻圖像識別辨別進出停車場的車輛信息，然后根據相同車輛出現在進出口的時間計時計費，該系統能實現停車場進出的自動務，如泊車、取車等服務。時統計車位使用情況，然后將剩余車位信息傳輸到引導終端，從而引導車主泊車；當車主取車時在查詢終端輸入車輛信息就可以準確定位車輛同時顯示路徑。但是由于系統實高，而且系統功能相對獨立，缺乏可擴展性、通用性。因此，本文提出一種自助式智能1.2國內外研究現狀泊車系統的發展可以上溯到上世紀七十年代，1971年德國亞琛市建立了一套城市泊車誘導系統，該系統被公認為是世界上最早的泊車系統。日本柏崎市在1973建立了一套德國科隆市于1986年建立了一套動態的城市泊車誘導系統，該系統的運行狀況與運行效果在當時都是比較具有代表性的；在1998的時候該市對系統做了進一步改進和優化，在系統中繼承了多功能控制中心，并將系統覆蓋至整個城區[4]。美國早在60年代就己經將視頻監視系統和電子顯示屏引入了停車場中，但在1992年才建立了一套較為先進的城市泊車引導系統，該系統管理了7個停車庫和3個停車場，使用方向指示牌和可變信息總體來說，泊車系統的發展大致經歷了從人工、半自動化兩個階段。早期的泊車系統主要采用人工的方式進行，主要適用于一些小型的停車場，由管理人員負責進出停車場的車輛記錄和安全，并在車輛離開時完成計費收費。這種方式的管理完全依賴人力，勞動強度較大，管理效率低，容易產生一些管理弊端。隨著停車場的規模越來越大，傳統的人工方式越來越不能滿足人們的需要，半自動化的泊車系統開始進入市場，車輛在進入停車場時取得停車卡或停車票，離開時交還停車卡或停車票，系統根據車輛停放時間計強度，提升了系統自動運行的能力。目前國內仍有一些泊車系統采用這種方式。隨著人們泊車需求的不斷增加，一些新技術的逐漸普及，泊車系統呈現出多元化發展趨勢，有基于手機平臺的泊車預定、收費系統，基于物聯網的泊車預定、引導系統，還有一些致1.2.2泊車系統的現狀目前，很多商場、小區、寫字樓等地方都配備有停車場，并且配套有相應的泊車系統。隨著用戶需求的不斷提高，一些泊車系統在運用過程中開始出現一些問題，很多企業開始針對停車過程出現的問題提出了一些自動化、智能化較高的解決方案。主要有計費收費系統、泊車引導系統、反向尋車系統這三類。其中計費收費系統主要致力于幫助而基于停車介質主要通過介質的發出和收回完成計時計費，有些停車場在停車介質上添加了自己的二維碼，用戶可以在停車場使用完成后掃描二維碼完成費用支付。泊車引導系統主要有超聲傳感和總量統計兩類，超聲傳感是利用超聲波傳感器實時監測車位的使用情況，控制信號燈指示，幫助用戶了解車位使用情況自主泊車；而總量統計則是通過統計進入停車場內的車輛數量和各區域內進出車輛的數量來判斷車位的使用情況，然后將該信息通過顯示屏向車主發布。反向尋車系統目前大致有視頻識別和簽停兩種方式，其中視頻識別是通過視頻探頭監測車位，然后將信息反饋至上位機，上位機將匯總的數據與分布在停車場各出入口的查詢終端共享，車主輸入車牌號就可以獲得車輛所停放車2015年寶馬公司推出了ParkNow系統，該系統包括路旁泊車、車庫泊車兩種功能。當路旁泊車時，用戶只需要輸入停車區編號就可以開始泊車，在泊車時間快要到達時，系統會自動提醒用戶，而且用戶可以中途延長推出時間，而且自動完成費用支付；車庫泊車時，系統支持用戶提供移動端或者導航系統進行車位預定，如果通過導航系統預定安居寶也于2015年推出了基于微信的“智慧云停車”平臺，包括后臺管理器、繳費機、道閘設備、云平臺和手機APP五部分組成。用戶在出行前，可通過手機APP或微信公眾號查詢目的地周圍的停車場車位使用情況，用戶還可以通過該平臺完成車位預定、場內導航、反向尋車、微信支付等服務。該平臺實現停車場智能化管理，同時提升用戶綜上所述：停車場泊車系統己經開始受到了廣泛的關注，越來越多的企業投入到泊車系統解決方案的研宄中，雖然系統在功能上各有千秋，但都致力于優化目前泊車系統然而這些泊車系統中大部分并未向用戶提供取車引導服務，或是提供了取車引導服務，但實施成本較高或是使用不方便。因此，本文提出的智能泊車系統目的就在于將取車引導服務集成在泊車系統中，不僅便于使用且實現低成本，而且將自助的理念引入停車場泊車系統，讓車主以自助的方式完成停車場使用過程中所需服務，而停車場管理者則只1.3課題來源與設計內容本課題來源于上海思伊電子科技有限公司研發項目“自助式城市停車場智能泊車系1.3.2設計內容本文提出的自助式城市停車場智能泊車系統旨在提供一種自動化、智能化、人性化的泊車系統，在完成停車場資源管理的同時為車主使用停車場資源提供盡可能全面的服在對目前現狀進行廣泛調研和深入研宄之后，針對系統存在的一些問題提出自己研宄內1.3.3設計目標擬采用停車卡存儲編碼以無線通訊的方式與車位監測節點實現數據交互的方式實現信息是車位檢測時所需要考慮的。本文擬采用超聲波傳感器和無線通訊相結合的方式來實現第2章系統方案設計及關鍵技術分析2.1系統功能及設計原則本文提出的自助式智能停車場泊車系統旨在為停車場管理者提供停車場資源管理，并且幫助車主自助的完成停車場使用過程中的服務。因此，系統提供了車位監測、車位時進行匯總、統計，一是方便停車場管理者實時了解停車場內車位使用的詳細情況以及控中心，停車場管理者可以在監控中心查看場內資源使用情況，更好的進行資源的管理場之前，就會被告知場內剩余車位的數量，車主進入停車場內，系統會將剩余車位的分根據上述的系統功能，將該自助式泊車系統分為車位監測系統、車位管理系統、車位引導系統、計費收費系統四個子系統，其中車位引導系統又包括泊車引導、取車定位、出2.1.2系統設計原則本文提出的自助式城市停車場智能泊車系統旨在提供一種自動化、智能化、人性化(1)功能完善。在該泊車系統中集成停車場管理和停車場使用過程中所需要的功能和服2.2系統方案設計端共享。用戶取車時，在查詢終端處持卡或輸入卡號查詢車輛位置，終端會自動匹配出卡號對應車輛的位置信息并顯示，同時顯示出查詢終端所在位置，方便車主辨識方在出口處，根據系統提示的消費情況付費離場。整個過程中停車場管理者只需要在監控在提供完整的信息同時降低勞動強度。該系統一方面能夠提高停車場的車位利用率，另2.2.2系統技術方案技術、無線通信技術、現場總線技術等完成系統硬件部分各個功能節點的設計，再通過并與查詢終端、引導終端數據共享，并利用C#語言編寫上位機管理軟件界面，查詢終端界面，完成整個系統的設計和研制。下面將分別從硬件系統和軟件系統兩個方面來講述根據系統功能己經將該自助式泊車系統分為車位監測系統、車位管理系統、車位引導系統、計費收費系統四個子系統，而系統的計費收費系統以及車位管理系統根據設計車位監測主要是通過在各個車位處安裝車位監測節點，通過車位監測節點實時監測車位納110個節點，因此車位監測系統中數據采用分級傳輸，級數可以根據停車場車位數量2-1所示。上位機終端通訊節點區域通訊節點區域通訊節點車位監測節點車位監測節點車位監測節點車位監測節點圖2-1車位監測系統原理框圖車位監測系統工作流程大致如下：停車卡以短距離無線通信的方式將自身編碼向外傳送，車位監測節點接收到停車卡傳送的數據，同時結合車位監測節點的傳感器判斷車傳出；區域通訊節點對接收到數據簡單判斷，若是車位監測節點傳來的數據，立即將數據轉發；終端通訊節點將接收到的各區域通訊節點發來的數據，立即通過串口傳輸至上車位引導主要由泊車引導、取車定位、出場引導三部分組成，它們都是建立在車位泊車引導：根據設計方案，系統的泊車引導主要采用在泊車引導終端實時發布剩余車位系統中的引導終端主要集成在區域通訊節點中，上位機完成數據的統計和分析，將停車場內剩余車位的信息通過區域級總線網絡向各區域通訊節點傳送，區域通訊節點根據引取車定位：取車定位主要是通過停車卡的編碼查詢車位編號來實現，車主在取車查詢終端輸入停車卡編碼查詢對應車位編號，取車查詢終端根據查詢結果將車輛停靠位置和取圖2-2所示。脊調終端終端查詞鎢縮查詢終端圖2-2查詢終端與上位機組成的局域網拓撲圖出場引導：出場引導主要依靠引導終端指示出口方位等信息，車主根據引導終端的提示2軟件部分根據系統設計，查詢終端的相關功能通過軟件的方式實現，因此軟件部分主要是上位機(1)上位機管理軟件首先，介紹上位機管理軟件的工作流程：終端節點向上位機傳送數據，上位機對數據進行分析處理，將數據還原為“車位號一停車卡編碼”的形式存儲在數據庫中以備查詢，同時在上位機軟件界面中定義的相應車位控件進行顯示。管理軟件提供剩余車位數量統計、并提供區域車位查詢，停車場管理者通過系統軟件可以得知停車場內車位剩余車位上位機管理軟件還提供計時計費，車主入場獲得停車卡時，管理軟件記錄該停車卡出庫時間，然后將數據儲存到數據庫中，車主出場時交回停車卡，管理軟件記錄記錄該停車高性能關系型數據管理系統，具有運行速度快、查詢效率高、系統響應迅速的特點。參(2)查詢終端軟件用戶取車查詢時，輸入停車卡號后，查詢終端界面上顯示停車場車位分布圖，根據匹配結果將相應的車位突出顯示，同時顯示出該查詢終端所在位置，車主根據分布圖上的顯查詢終端界面軟件與上位機管理軟件一樣都采用C#語言來編寫，完成數據庫查詢、查詢該系統中，硬件主要功能是確保信息可靠采集、處理、傳輸，它是該自助式泊車系統實現的基礎和保證，因此，本文主要工作都是圍繞著該自助式智能泊車系統中的硬件部分2.3關鍵技術分析為避免造成相鄰車位監測幾點之間的干擾，系統中的短距離無線通信的距離應盡量在2~2.4m之間。調制，具有125個工作頻道但是由于它無可比擬的優勢，最先被應用在電梯控制、紡織機械、農林機械等領域，后支持時間出發通信功能，其工作模式如圖2-3所示。牛由圖2-3可知，bxCAN主要有3個工作模式：睡眠模式、正常模式、初始化模式。睡位置1,發出bxCAN進入式顧名思義就是確保報文正常收發的工作狀態，若從初始化模式進入正常模式，可以通過軟件清0寄存器2.3.3數據傳輸組織方式本文提出的自助式泊車系統旨在提出一種能夠適用于各類停車場的智能泊車系統，紹，最重要是它能夠勝任遠距離傳輸(通信速率在5kbit/s以下時，其最遠的通信距離可以達到10km),但是一個CAN總線網絡最多只能容納110個節點，因此，為確保數據可靠傳輸，系統中數據傳輸采用分級傳輸的方式，其組織方式如圖2-1所示。2、停車卡編號和車位號的最多停車卡以及車位數量為256x256個，完全可以滿足大型停車場的需求。場的車位數量較多，運算處理負荷較大，因此，系統的車位監測節點完成車位監測和數據采集，最后只通過總線上傳停車卡編號和車位號，其他處理結果不上傳，這樣可以盡可能減少總線上的數據量，降低數據沖突的概率以及總線運行負荷，確保數據準確可靠第三章硬件電路設計3.1主控芯片簡介圖3-1所示。如圖所示，STM32芯片使用了8MHz和32.768kHz兩個外部晶振作為系統時鐘源，其3.2停車位卡停車位卡作為幫助車主完成使用停車場所需服務的中間介質，主要用于存儲根據停3.3車位監測節點車位監測節點是車位監測系統中數據獲取的前端，也是整個泊車系統可靠運行的保證。負責檢測車位是否被使用并在車主泊車過程中接收停車卡編碼，并將停車卡編碼及根據系統車位監測節點的功能設計，節點主要由NRF24L01無波傳感器，通過超聲波測距的方式判斷車位使用與否。節點總體框圖如圖3-6所示。通民圖3-6車位監測節點設計方案框圖卡發出的編碼，節點將接收到停車卡編號儲存起來，如果連續三次數據相同，并且超聲接口向總線上送出。如果兩個條件不能同時滿足則視為干擾，不做任何處理；當車輛離開車位時，節點根據超聲波傳感器的檢測結果和數據接收情況判斷車輛離開，則關閉泊口。當模塊供電時，在控制端輸出持續時間超過10us的高電平，等待接收端高電平輸出，當輸出高電平時打開定時器計時，當輸出低電平時停止計時讀取定時器的值，得到測距的時間，根據公式便可計算出距離。CAN總線芯片選用PHILIP公司的TJA1050,該芯片作為標準的高速CAN收發器，提供了CAN總線協議的控制器以及物理接口，用于實現總線的差動發送與接收。顯示模塊選用OLED顯示屏，使用方便，在車位監測節點中用于顯示節點處理的相關數據，方便直觀的了解節點的運行狀態。在CAN總線網絡中，最多能容納110個節點，也就意味著一個CAN總線網絡只能采集110個車位監測節點的數據，而對于停車場來講，這是個數量遠遠不夠用的，因此，為把停車場內所有車位的相關信息全部上傳至上位機，文中提出的泊車系統采用兩級CAN總線網絡，而區域通訊節點是兩級CAN總線網絡的連接點。因此，區域通訊節點作為兩級網絡的結點是確保數據可靠傳輸的重要保障。系統的總線網絡分為兩級，分別定義為現場級和區域級。現場級是指車位監測節點和區域通訊節點組成的CAN總線網絡，而區域級則是區域通訊節點與終端通訊節點組成的CAN總線網絡。根據系統功能和設計方案，區域通訊節點在系統中主要完成兩個任務：一是負責將現場級總線網絡上的數據上傳至區域級總線網絡，二是負責將上位機傳送的數據進行分析處理后顯示在泊車引導終端上。作為兩級CAN總線網絡的連接點，區域通訊節點需要提供兩個CAN總線接口，節點設計方案如圖3-10所示。CANI通訊CAN2通訊圖3-10區域通訊節點設計方案框圖如圖所示，區域通訊節點提供兩路CAN總線通訊接口以及顯示模塊。顯示模塊主要是指泊車引導終端，節點電路較為簡單。本節主要對兩路CAN總線的硬件設計進行描述，顯示模塊的電路將在引導終端部分介紹。3.5終端通訊節點終端通訊節點是指上位機處的通訊節點，主要用于接收區域級總線網絡上的數據并上傳至上位機，同時接收上位機傳來的數據并轉發至區域級總線網絡和擴展引導終端總線網絡。其中擴展引導終端總線網絡是考慮到停車場內引導終端數量需要而在終端通訊線通信接口作為終端通訊節點與上位機之間數據傳輸的通道。因此，終端通訊節點主要接，完成數據發送。節點設計方案如圖3-12所示。圖3-12終端通訊節點設計方案框圖如圖所示，終端通訊節點的CAN通訊與232通訊的轉換都是在STM32中完成，由于終端節點匯總整個停車場的數據，數據量較大，因此在節點只進行數據的轉發，數據的3.6泊車引導終端泊車引導終端是根據停車場規劃和結構而設置的用于向車主實時發布場內剩余車位兩類，一類是集成在區域通訊節點中的，通過區域級總線網絡獲取上位機發出的數據，為使提出的自助式泊車系統能夠達到預期的設計目標，除了穩定可靠的硬件電路，區域通訊節點、終端通訊節點、泊車引導終端進行軟件程序設計，使節點能夠按照設計執行相應的操作。節點程序采用c語言編寫，詳細介紹如下。4.1停車卡4.1.1停車卡工作流程按照停車卡的功能要求，主要工作任務是在車主使用泊車的過程中以無線通信的方模擬SPI時序驅動NRF24L01芯片，具體工作流程如圖4-1所否是發送數據圖4-1停車卡的工作流程如圖所示，停車卡采用循環工作模式，以30s為周期向外發送停車卡編碼。為降低停車卡的功耗，提高停車卡使用時間，停車卡車主泊車完成后停止工作。其主要依靠于泊停車卡收到反饋信息后，判斷車位監測節點己經收到停車卡編碼，于是停止向外發送數4.1.2停車卡程序設計關鍵，本文采用模擬SPI時序驅動NRF24L01,因此需要對NRF24L01進行配置，包括寄存{NRF24L01_Init();{}//定義發送數組//按鍵初始化//LED接口初始化//NRF24L01初始化//24L01在線檢測{GET_KEY();tx_buf[0]=NO1;tx_buf[1]{{//按鍵檢查//讀取按鍵值//發送模式4.2車位監測節點板據變化?是是 停車卡回饋車位編號收到的信息；當超聲波線通訊，無線通訊在前一節己經講過，由于在系統設計時，各節點相同功能塊均采用相通訊。此處給出節點程序設計的流程圖。如圖4-3所示。開始開始超聲波檢消否是是圖4-3車位監測節點程序流程圖的工作狀態。節點無數據顯示時，顯示屏上顯示全為0。LED燈主要用來顯示節點工作狀4.3區域通訊節點線網絡，二是負責將上位機傳送的數據進行分析處理后顯示在泊車引導終端上。節點的工作流程如圖4-4所示。是是圖4-4區域通訊節點工作流程圖4.3.2區域通訊節點程序設計中斷優先級為1,CAN2接收0中斷優先級為2。給出區域通訊節點的程序流程圖如圖4-5所示。開始開始初始化是數據顯示是圖4-5區域通訊節點程序流程圖能，因此區域通訊節點接收到的數據有可能是其他區域通訊節點向上位機傳送的數據，因此，區域通訊節點需要對接收到的數據進行判斷，只有自身監測范圍內的車位監測節通訊節點存儲范圍內的車位號，通過對比完成。同時區域通訊節點還要接收上位機發送的數據并根據所在位置和區域進行數據篩選并顯示，因此程序設計時，注意綜合考慮集4.4終端通