智能停车与智能车锁的开发与实现

纪鑫乐+刘尧猛+吴红霞+白馥齐

摘 要：为了更简便地使用停车位，满足车主的需求，基于 GPRS/GPS 技术开发了智能体车锁设备。硬件采用主控CPU为STM32F103C8T6，用于控制通过GPRS模块返回的GPS信息以及实现与串口数据的交互。在智能锁的设计上，通过 GPIO 接口，来控制两路继电器模块，实现智能车锁电机的正反转，从而实现车位锁的升起和落下。GPRS模块采用QUECTEL系列MC20CA-04-STD芯片，实现GPS信息的获取与传输功能。

关键词：GPRS/GPS；智能；车位锁；STM32

中图分类号：U491 文献标志码：A

0 引言

随着人们生活水平的提高，私家车已经逐渐普及到各家各户，停车位的需求也日益增加，而车主对哪个地方可以停车，哪个地方的车位已满完全不了解，造成了剩余停车位的浪费。基于这种现象，设计了智能体车锁，用于简化车主找车位的过程。智能体车锁可以通过手机APP将锁的位置和车位是否被使用告知车主，还可以通过手机APP控制车锁的开启与关闭，实现了车到锁开，车走锁关的功能。

1 主控制板的选用

该主板将GPRS模块与主控制模块结合在一起，内置串口2（UART2）实现了GPRS模块与主控CPU的数据交互，串口1（UART1）用于接到个人PC端，用于接收和发送数据。

主控CPU为STM32F103C8T6 单片机一颗。单片机实现了整个系统核心的枢纽， 实现对整个系统的把控，并完成对应的代码实现。引出来了多余的 GPIO 口，主要是方便用户进行二次开发。

MC20 模块一颗。MC20 支持 GSM/GPS/BD 功能，在设计当中充分考虑资源最大化，引出 GPS/BD 天线引脚和 GSM 天线引脚。用户可以实现利用 MC20 一颗芯片实现 GPRS 网络对 GPS/BD 数据的远程传输。MC20 支持北斗与 GPS 双模功能，模块也是默认采用 GPS 和 北斗都是支持的格式进行的设计。MC20 提供了一颗 LED 网络指示灯。主板返回GPS信息的实现。单片机在右下方引出了两个对应的 LED 灯，这两个灯主要是方便用 户进行 TCP 远程开关灯控制或者是短信控制 LED 灯功能，如图1所示。

2 主要功能的实现

完整的主控面板由一个3.7V、3000mAh的电源，一个J-LINK适配器，一个TTL转USB接口，两个用于实现电机的正反转的GPIO接口组成，如图2所示。

2.1 GPRS模块的实现

2.1.1 GPRS相关配置的实现

通过GPS/BD 天线引脚和 GSM 天线引脚，可以利用 MC20芯片实现GPRS 网络对 GPS/BD 数据的获取与传输。GPRS模块需要用AT指令对其进行配置。

1. AT+QGNSSC=1 对GPS模块上电

2. AT+QGNSSC？ 检查上电情况

3. ATE0 關闭回显

4. AT+CSQ 检查CSQ（模块当前信号质量），可以利用手机APP查看

5. AT+CPIN？ 检查SIM卡是否在位

6. AT+CREG？ 是否注册GSM网络

7. AT+CGREG？ 是否注册GPRS网络

8. AT+QISTAT 查询IP状态

9. AT+QIDEACT 关闭场景

10. AT+QIFGCNT=0 配置场景，为后面的数据连接做基础

11. AT+QICSGP=1，＼042CMNET＼042 接入APN

12. AT+QIREGAPP 开启移动场景

13. AT+QIACT PDP上下文激活

14. AT+QIDNSIP=1 使用IP连接还是域名连接，0是IP，1是域名

15. AT+QIOPEN=＼042TCP＼042，＼042（要使用的域名）＼042，＼042（域名对应的端口号）＼042 这里是需要登录的域名，输入域名及其端口号。

2.1.2 GPRS模块向CPU传输GPS数据的实现

主板内嵌串口2（UART2），可以将MC20模块获取的数据经过串口2传送到STM32 CPU控制的模块。

通过USART_SendData（）函数将获取到的数据通过串口进行传输。

void USART_SendData（USART_TypeDef* USARTx， uint16_t Data）

{

/* Check the parameters */

assert_param（IS_USART_ALL_PERIPH（USARTx））；

assert_param（IS_USART_DATA（Data））；

/* Transmit Data */

USARTx->DR = （Data & （uint16_t）0x01FF）；

}

2.2 CPU主板部分功能的实现

主控CPU为STM32F103C8T6 单片机一颗。单片机实现了整个系统核心的枢纽， 实现对整个系统的把控，并完成对应的代码实现。

运用Rec_Server_Data（）函数，对从服务器端接收端的数据进行处理：

（1）如果在接收缓冲区RxBuffer中收到“up”字符串，表示将进行开锁动作，则将指示灯开启，同时将智能锁降下。

（2）如果在接收缓冲区RxBuffer中收到“down”字符串，表示将进行关锁动作，则将指示灯熄灭，同时将智能锁抬起。

void Rec_Server_Data（void）

{

……

if（strstr（RxBuffer，”up”）！=NULL）

{

LED1_ON（）；

OP_DOWN_ON（）；

Delay_nMs（100）；

OP_DOWN_OFF（）；

}

else if（strstr（RxBuffer，”down”）！=NULL）

{

LED1_OFF（）；

OP_UP_ON（）；

Delay_nMs（100）；

OP_UP_OFF（）； }

…...

}

3 智能车锁的打开与关闭

在手机APP端点击开锁（或关锁）按钮，会通过服务器端向主板发送一条“up”（“down”）字符串，主板通过GPIO端控制两路继电器的高低电平来实现电机的正反转，来实现智能锁的打开与关闭，如图3所示。

结语

测试结果表明，该系统可以完成预定的功能，可以正确地显示出车锁所在的位置，并可以通过手机端来控制在智能车锁的开启和关闭。此套系统简化了私家车车主找提车位难的问题，方便了人们的出行，还可以充分利用现有的停车位资源。

参考文献

[1]廖义奎.Cortex-M3之STM32嵌入式系统设计[M].北京：中国电力出版社，2012：4.

[2][美] 拉伯罗斯（Jean J.Labrosse）著；宫辉，曾鸣，龚光华，等.译嵌入式实时操作系统[M].北京 ：北京航空航天大学出版社，2012：11.

[3]郭天祥，新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009：9.endprint