物联网智能停车场系统的设计与实现

2017-02-17华北科技学院电子与信息工程学院段佳勇

电子世界 2017年2期

华北科技学院电子与信息工程学院郭昉段佳勇

物联网智能停车场系统的设计与实现

华北科技学院电子与信息工程学院郭昉段佳勇

设计了物联网智能停车场系统，系统主要由Internet网络设备、上位机、ZigBee 网络协调器、ZigBee 控制与采集节点四个部分组成，软件部分包括PC 上位机软件程序的设计和ZigBee 网络的协调器和各功能节点的软件设计。系统还设计了基于 ASP．NET技术的动态网页，具备远程控制和查询功能。

物联网；智能停车场；硬件设计；软件实现

1.引言

近年来，物联网成为全球关注的热点领域，我国在制定“十二五”规划时更是将物联网纳入“十二五”专题规划。在国内，物联网主要应用于智能家居系统的构建，煤矿监测系统的实现等[1-3]。在物联网中，又以无线传感器网络的应用最为广泛，而Zigbee技术则是无线传感网络的热门技术。Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的无线网络技术[4]。目前，zigbee技术成为了无线传感器网络通信方式的首选。

与此同时，基于物联网、无线传感网和Zigbee技术的智能停车场的设计也较多[5-6]，但大多数停车场都着眼于实现智能停车入库，车辆引导等功能，远程操控及预定功能较少，本文设计的智能停车场系统以ZigBee通信技术为基础，较好地实现远程操控和了解停车位详细情况等问题。给出了系统总体设计方案，详细介绍了系统的软件和硬件设计方法。

2.停车场系统的设计

2.1 系统硬件设计

停车场系统的硬件部分主要由电脑上位机、协调器和节点电路板、无线网络设备和传感器组成。电路的组成原理框图如图1所示。

图1 停车场系统原理框图

2.2 系统软件设计

智能停车场系统的软件部分包括网络，电脑上位机，zigbee协调器和zigbee节点。

下面主要介绍终端节点探测停车位是否有车这个过程是如何实现的。

首先需要设置的是设备的IO口，将其设置到电平监测状态，这个过程可以通过配置单片机CC2530的I的SEL和DIR寄存器来实现。之后通过不断地监测由停车位上的红外传感器发来的数据电平来判断是否有车。在红外传感器上，高电平表示红外线未被遮挡即无车，低电平表示红外线受阻即有车。若有车辆停靠在停车位上，则该停车位的红外线会被车所阻挡，因此红外传感器便会由高电平变成低电平。单片机通过捕获 IO口电平的跳变来检测停车位的占用信息。之后，通过调用 AF_DataRequest 函数来将监测到的数据发送给协调器。终端节点的主要功能介绍完毕。

在电脑上位机中，系统使用了两个分别名为“节点信息数组”和“控制信息数组”来存储由zigbee节点收集的停车位信息和用户通过网络下达的控制信息。电脑上位机软件用上述两个数组来处理信息将会变得非常容易。

软件具体流程图如图2所示。

图2 系统软件流程图

3 智能停车场系统的实现

3.1 硬件连接

智能停车场综合实训平台的实物图如图3所示。

图3 智能停车场综合实训平台实物图

图4 具体硬件连接图的展示

硬件连接部分主要包含ZigBee节点，红外线传感器和继电器之间的连接。ZigBee节点连接最主要的问题是共地电平和传感器引脚的连接。具体连线如图4（a）所示。控制各个交流信号灯的继电器连接方法如图4（b）所示。我们给每个继电器都做了标号，方便学生实验过程中出故障时及时查找。此外，采用面包板制作零线排、5V、12V 电源排，方便继电器、传感器、指示灯的连线。

图5 车位状态结果显示

由于该停车场内的信号指示灯是工作在 12 V电压上的，因此对于所有的信号灯都采用单一的12 V直流稳压电源来供电。继电器作为信号指示灯的开关，受到单片机I/O口的控制，当单片机上与继电器相连接的I/O引脚输出高电平时，继电器打开，信号指示灯和电源相连，正常工作；当单片机上与继电器相连接的 I/O引脚输出低电平时，继电器关断，信号指示灯和电源断开。

3.2 车位状态调试

当停车位没有车并未被预定时，车位的绿灯亮，其余灯不亮。上位机相应部分显示绿色颜色块表示车位空闲，用户可以将车停入。当车位有车时，红灯亮，其余灯不亮。上位机部分显示红色颜色块。具体调试结果如图5所示。