车库停车向导系统.doc

2013年重庆地区第六届“盛群杯”大学生单片机应用设计竞赛作品创意书(参赛编号)车库停车向导系统重庆理工大学计算机科学与工程学院 指导老师：杨宏雨参赛学生 1：胡文杰参赛学生 2：向 阳参赛学生 3：王元伟公元 2012 年 12 月 25 日作 品 创 意 书一、 摘要随着社会的发展，汽车也逐渐普及起来，与此同时，停车场停车的问题也逐步显现出来，各大城市车库车辆停车变得十分严峻。针对于上述这种情况，我们在现有停车系统的基础上，运用所学知识，结合自己的创意，进行了一些改进，开发了基于HT66FU50单片机、ZigBee无线网络传送和上层软件结合的车库停车向导系统。单片机将采集的车位信息传给上位机进行图像处理并且显示出来，使整个车库停车更秩序化、智能化，可以更大程度上解决停车场停车问题。该创意比较贴近生活，有比较高的实际意义，如果能成功推出，将能够得到广泛的应用。关键字：HT66FU50单片机 传感器 车位信息采集 ZigBee无线网络传送 车位分布图二、 作品介绍2.1 创作动机在现代社会当中，城市中的车辆越来越多，再则大多数城市中还没有比较完善的停车场管理系统，导致了司机在车库花了很长时间都找不到空位，或者不知道车库还有没有空位，这给人们带来很大的不便，也体现了国内的停车管理系统还不是很完善。为了弥补车库中停车这一不足，使车库停车变得更加智能和可靠，让人们停车更加方便，我们就设计“车库停车向导系统”来解决这种停车场停车问题。2.2 创作目的本创意主要是为了解决人们在车库花费大量时间找车位和停车紊乱的问题。本创意打算在每个车区的每个车位的下方安装一个红外避障传传感器，当有一辆汽车进入到该车位时，红外避障传感器就通过红外发射管发射和接收来测量车辆的底板和车位地面之间的距离，如果该距离是在一定的预测范围内，就说明该车位已经被占据了，然后，单片机就通过ZigBee无线网络发送该车位的编号给上位机。上位机绘制了一副停车场车位分布图，把传送上来的车位编号进行图像处理，这样就能显示出整个停车场的车位占用情况，使驾驶员一目了然，能够清晰快速的找到车库中的空位。三、 工作原理 1. 工作原理：l 红外避障传感器：这是一种集发射与接收于一体的光电传感器，发射光经过调制后发出，接收头对反射光进行解调输出。有效的避免了可见光的干扰。透镜的使用，也使得这款传感器最远可以检测80厘米距离的问题。检测障碍物的距离可以根据要求通过尾部的电位器旋钮进行调节。该传感器输出外加一个上拉电阻即可接入IO口上。检测到目标是低电平输出，正常状态是高电平输出。l ZigBee无线网络传送：本系统使用的是通过ZigBee无线网络来发送数据给上位机的。当红外避障传感器检测到有车驶入车位时，于是HT66FU50单片机就将该传感器对应的车位编号，通过串口传送到PC机上。l 上位机（PC机）数据处理：在HT66FU50单片机通过ZigBee无线网络将车库车位编号传送给上位机上时，上位机需要设计一款软件来处理下位机传上来的车位编号，并在车库车位分布图上用红色标记该车位，用绿色标记空位，以便有驾驶员将要进入车库时，驾驶员能够很清晰的看清空车位的路径，从而使驾驶员进入车库找空车位更便捷。2. 方案：l 传感器的方案：方案1：压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。一般普通压力传感器的输出为模拟信号。我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的。当压力达到一定范围时，压力传感器就检测到该车位有车子进入。本方案的缺点是：如果车子停车，其轮胎没有压到传感器上那么就检测不到有车子进入到车位上，从而达不到检测效果。方案2：红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，利用的红外测距传感器发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据。经信号处理器处理后计算出物体的距离，从而就能测出在预设高度范围之内是否有车辆进入车位。该传感器测量距离远，很高的频率响应，适合于恶劣的工业环境中。与方案1相比，更有适用性。但是本方案也存在一定的缺陷：该传感器价格比较昂贵，并且也不必需要精确的测量距离。方案3：对比前两个传感器，本系统选用了红外避障传感器。它最远可以检测80厘米的距离，并且检测障碍物的距离可以根据要求通过尾部的电位器旋钮进行调节。于是，该传感器就能检测到预设范围内的障碍物了。再就是该传感器探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便，因此本实验选用了该传感器来检测对应车位有无车辆占用。l 数据传送方案：方案1：蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。蓝牙传输速度快，抗干扰能力强，稳定性高，但价格比较昂贵，耗电量也比较大，因此，本系统放弃了该方案。方案2：NRF24L01+无线模块，nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM频段。相对于蓝牙来说，价格便宜，功耗低，但抗干扰能力较差。方案3：WiFi通信技术现在也广泛用于现实生活当中。它的传输速率高，兼容原有设备，但是他的耗电量较之于蓝牙更为显著。方案4：ZigBee技术是一种低复杂度、低功耗、低成本、时延短网络容量大、安全可靠的双向无线通讯技术；通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展，非常适用于大型的地下停车场的数据传送，所以我们最后选择此方案。上位机设计方案：在PC机应开发出一款上层软件并绘制一个车库车位分布图，来处理下位机（下层硬件模块）传送上来的已占用的车位编号，然后，通过相应的算法，使车库车位分布图中已占用的车位通过红色加以标记，没占用的车位用绿色标记；接着，在车位分布图中显示该车库中从大门到没有被占用的车位的路径，从而使驾驶员一目了然该车库中的车位占用情况。四、 作品功能、特色红外检测：由于不同的车他们的底板与地面的距离有些不同，所以我们不必使用红外测距传感器，而使用红外避障传感器。该传感器可以直接手动调解其检测范围，方便使用，操作也很简单。数据传送方式：本系统采用的是ZigBee无线网络传送数据，由于一般大型的停车场范围比较远，若采用有线，可能会使数据传送不到上位机，从而使数据传送变得不可靠，但ZigBee无线网络传送则摆脱了这种限制。PC机上车库车位分布图像处理：当有车位被占用后，PC机就接收到从单片机传送过来的车位编号，这时上位机上的车库车位分布图上的对应的车位编号就被涂上红色，表示该位置已经被占用，没有被占用的涂上绿色，与此同时，还需指出从车库大门到未被占用的车位的路径，使人能够清楚地看清还有哪些车位未被占用以及开往该位置的路径。市场竞争力：目前，车库车位的管理在国内还是比较空缺的，我们设计的车库停车向导系统，成本低，市场回报率高，它不仅给人们停车带来很大的方便，而且也给社会交通带来了很大的便捷，因此，在将来一定有非常大的市场。五、 作品结构(一) 硬件部分(二) 软件部分 (1). 单片机程序流程图： 说明：根据红外避障传感器的不断探测，来确定是否有车子占用了车位，如果占用了，点亮工作状态指示灯，与此同时通过单片机的相应处理，将该传感器对应的车位编号传给上位机。程序流程如下图所示：(2) . 上位机程序流程图：上位机程序是用C#编写的