基于STM32的停车场反向寻车系统

罗凤珍

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，道路上汽车越来越多，大规模停车场也越来越多，然而，停车和找车的问题也随之出现。该系统在基于 STM32 单片机下实现，通过控制超声波传感器模块进行数据接收与传送，采用无线模块进行接收器与显示器的实时通讯，再通过手机APP查询，系统可以极大缩短寻找车辆的时间，有效地提高了寻车效率。

关键词：STM32；停车场；反向寻车；车辆定位；手机APP

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）11-0249-02

Abstract： With the development of economy and the improvement of people living standard， there are more and more cars on the road and more large-scale parking lots. However， the problems of parking and looking for cars also appear. The system is realized based on STM32 single chip microcomputer. It can receive and transmit data by controlling ultrasonic sensor module， use wireless module for real-time communication between receiver and display， and then inquire through mobile phone APP. The system can greatly shorten the time of searching for vehicles and improve the efficiency of searching vehicles effectively.

Key words： STM32； parking lot； reverse vehicle tracking； vehicle location； Mobile phone APP

1 引言

近年来，随着经济的发展，社会的进步，拥有汽车的家庭明显增加，不只是道路变得拥挤，停车问题也日趋严重。为了解决这矛盾，城市中建设了大量的大规模地上、地下停车场，这在很大程度上解决了停车难的问题。可是由于大部分停车场面积大，楼层多，地形相似，这让车主在停放车辆后并不清楚车辆停放的具体位置，在返回停车场时，不熟悉停车场的位置，造成了“取车难”的问题，浪费了车主宝贵的时间，还使停车场的车位被不必要的占用，停车场的资源得不到充分利用。

目前，大型停车场针对取车引导的反向查询，主要有视频识别方式、刷卡定位方式、条码打印机定位方式和有源RFID卡定位方式。对比于这些研究，结合现在强大的手机功能，利用手机APP，结合室内地理信息解决反向寻车问题的思路更加新颖，方法更为简便。因此，本文提出一种基于单片机控制系统，通过智能手机查询的停车场反向寻车系统及其方法，本发明能够有效地帮助车主通过逆向查询，很快地找到车辆，这样不但节省了车主的时间，同时提高了停车场车位的利用率，使停车服务更加完善。

2 系统工作原理结构

本系統主要包括：超声波传感器、主控制器STM32、无线通信模块、LED显示屏、查询端等。图1所示为其系统结构图。

由超声波传感器对车位检测，检测停车位上是否有车辆停泊。如果有车辆进入停车位时，超声波传感器可以检测到车辆，并通过总线将检测到的信息发送给主控制器。LED多级电子显示屏由控制器单片机控制，主控制器将从传感器接收到的信息分析处理后，将信息传送至在子显示屏上。停车位的数量和编码实时地显示在显示屏幕上。这时主控制器通过无线通信网络与数据中心上位机通信，并通过多级总线网络向下监控各停车位的停车状态。车主离开停车场时，只需记住停车位号，通过手机应用程序输入停车位号，就可以进行实时定位和路径导航，然后可以快速找到自己的车辆。

3 硬件电路设计

3.1 主控制器的设计

本系统的主控制器采用的是一种功能比较强大的32位单片机STM32芯片。该芯片不仅可以使用寄存器进行编程，还可以使用官方提供的库文件进行编程。STM32103型号器件采用Cortex-M3内核，CPU最高速度达72MHZ，具有16KB～1MB Flash、多种控制外设、USB全速接口和CAN。集高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗与低电压操作等特性于一身。

受到广大开发者的热爱。该芯片包含了12通道的DMA控制器、2 个 12 位的US级AD转换器，特有的2通道12位DA转换器、4个16位定时器，每个定时器有4个ICOCPWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器，最多6个通道可用于PWM输出。最多多达13个通信接口：2个IIC接口、5个USART口、3个SPI接口、CAN接口、USB接口、SDIO接口。

3.2 超声波传感器的设计

本系统超声波传感器的作用是将超声波信号转换成电信号。超声波是振动频率高于 20KHZ的机械波，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好，能够成为射线而定向传播等特点。本系统的超声波检测模式采用直接反射式的检测模式。位于传感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接收器，从而使传感器检测到被测物。利用这方法可以精确地判断出停车场车位上是否有车辆停泊，方法简单可靠。超声波检测系统如图2所示。

3.3 无线通信模块

系统所采用的无线通讯装置为一款新型单片机射频收发器nRF24L01 ，它是单芯片无线收发芯片，工作于 2.4 ～ 2.5GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗非常低，以 -6dBm 的功率发射时，工作电流只有9mA，接收时工作电流只有12.3mA，在数据传输方面实现相对WiFi距离更远，但传输数据量不如WiFi，使节能设计更方便。

3.4 手机APP

手机APP是由Android Studio开发的一款反向寻车软件。当车主进入停车场把车停好之后，打开手机上安装的找车软件，把车辆所停的车位编号输入手机，寻车软件记录好车辆停放的位置信息。当车主要离开时，在靠近停车场任意一入口时，再次打开找车软件，点击反向寻车，起点为车主所在位置，终点为车辆所停的车位编号位置。APP通过调用数据库信息生成最短导航路径信息，这样就能快速地帮车主找到车辆。

4 软件设计

4.1 主控制系统软件结构

根据智能停车场反向寻车系统的工作原理，当车主把车驶入停车场并停入停车位时，停车位前上方的超声波传感器就能检测到车辆，把检测到信号传送到主控制器。主控芯片通过数据分析处理，把车位号信息通过nRF24L01无线通信模块将信号传送到显示端控芯片，从而在显示屏上显示车位号使用信息。同时，把车位信息传送到查询终端手机 APP，从而实现反向寻车。主控系统工作流程图如图3所示。

4.2 反向寻车系统软件结构

反向寻车系统主要有查询和定位导航两个部分。把停车场的每个停车位作为定位终端，当车辆停入车位之后，车主需要把车位编号输入手机寻车软件，系统根据定位端发来的信息定位车辆位置信息。在车主返回停车场时，只需要在手机上打开系统进行查询，点击反向寻车，APP通过调用数据库信息计算车辆位置路径，引导车主前往取车。根据反向寻车系统的工作流程和控制要要求，其软件结构如图4所示。

5 结束语

本文提出的基于STM32的停车场反向寻车系统。根据不同的功能设计了各个相应的模块。本文采用了高性能、低功耗的STM32F103的微处理器作为硬件平台，利用简单、方便安装操作的超声波传感器作为信号检测部件以及无线通信的方式，不仅降低了系统的设计成本，也提高了系统的可靠性。本系统还增加了手机APP功能，可以让车主更快捷地找到爱车。系统基本能够适应室内停车场复杂的现场环境，各监控模块基本能够满足实时、准确的要求。

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【通联编辑：梁书】