《智能停车场通信系统设计与仿真研究11000字（论文）》

智能停车场通信系统设计与仿真研究摘要：高速发展的社会产生了更多新的社会需求，随着智能处理器芯片技术和程序编译技术的不断改良，在人们日常工作与生活中的点点滴滴都导入了智能化，智能家居、智能办公场所屡见不鲜，解放了人类的双手和减少无谓的精力资源浪费，使人们的生活更加舒适，工作效率得到提升。由于人工进行停车场的现场查看和管理在执行上过于低效，且需要消耗不少人力资源，更重要的一点是经常出现人为的失误造成异常，使得停车场的利用率低下，嵌入式平台处理器的发展，在近年来的智能化系统中得到了更大的推广，智慧家庭设备、智能机器人等新兴产业在屡见不鲜，物联网的大力推行将处理器和无线通信紧密相连，在未来的AI更新型的高科技应用会有更深入的提升。本文主要针对智能停车场的数据可视化和无线远程监控的需求背景，拟设计一款依托无线zigbee开发板为载体的可节点采集和远程监控的环境监测系统，解决了传统停车位是否车在位无法远程知悉的问题，具有很强的推广意义。整个系统由两个车位节点采集模块和一个协调器组成，节点CC2530单片机作为核心控制单元，功能模块有超声波模块，实现对当前车位是否有车的数据采集，协调器端同样由CC2530作为控制模块以及实现人机交互功能的OLED12864模块，并通过蓝牙HC-05模块完成数据上传至手机APP。经过调试，本设计可准确实现停车场环境1车位状态数据的采集和协调器端液晶、手机APP远程显示功能。关键词：停车场车位监测；zigbee无线技术；超声波传感器模块；无线蓝牙模块目录TOC1绪论 21.1课题研究背景及意义 21.2国内外发展及研究现状 21.3本文组织结构 32系统方案的选择 52.1课题要求及分析 52.2各模块器件的确定 52.2.1主控制模块的确定 52.2.2车位传感器模块的确定 62.2.3无线模块的确定 72.2.4液晶屏显示模块的确定 73系统硬件设计 93.1系统硬件整体设计 93.2硬件各模块电路 93.2.1CC2530协调器主控系统 93.2.2电源模块电路设计模块 103.2.3超声波传感器采集模块 113.2.4蓝牙电路设计模块 123.2.5液晶显示模块电路设计 124软件设计 144.1开发环境介绍 144.2主程序的设计 144.2超声波传感器采集程序设计 154.3液晶显示程序设计 164.4ZigBee无线通讯程序设计 175系统测试 195.1系统连接测试 195.2软件调试 205.3整机联合调试 201绪论1.1课题研究背景及意义随着新能源电动车的不断增多，随之也带来了停车难的问题，成为了人们关注的热点话题。传统商场停车位管理方式普遍是依靠人工管理的方式，这种方法的效率极其低下，耗时费力，并且存在的人为因素原来会导致数据的不准确性，也导致人力成本的增加。现如今，随着各领域的需求不断的增大，生产力也必须随之变快，且在效率加快的前提下准确性也是最基本的要求。因此嵌入式和物联网技术的商场停车位管理系统它可以有效解决手工管理方法下的缺点，该技术简单易懂，为人们所接受。极大地提什了人们停车效率，研究智能停车场具有很大的意义。由人民追求着更高的生活水平，在我们平常生活之中智能产品也不断的进入，使得我们的生活中智能停车场已进入生活，在我们日常生活之中停车场已经作为日常生活重要的一部分，慢慢受到欢迎起来，对于市场前景来说，智能停车场拥有着巨大的机会。而且伴随着现代科技的进步和发展,人民对于生活和学习等工作环境条件追求更好,在未来自动停车场产品的应用将会越来越多受到人们的喜爱,对于西欧等发达国家,已经广泛使用了自动停车场。自动停车场产品的功能现在已经拥有了电动化、红外线遥控、无线电遥控，同时又可以根据湿度、温度等传感器自动调节停车场环境，这样就可以简化生活中的一些不重要的事，而自动化停车场产品的使用寿命比较长[5]。1.2国内外发展及研究现状互联网在近十年内的发展速度有目共睹，而互联网在各行各业都衍生了新的产物并渗透全球市场。智能化设备是互联网技术发展的一个典型产物，充分适应时代的发展和人们的需求。目前市场上普遍流通的智能化设备产品有感应灯具照明系统、自动调温系统、智能停车场系统、家庭影院、防火防盗系统等，大多通过定时控制、红外感应控制、网络通讯等技术手段进行操控、联网、上传数据，实现智能功能。单片机微控器起源于上个世纪七十年代，功能结构单一，控制器体积大，时至今日，单片机体积越来越来，功能也越发多样性、智能化，被广泛地应用于家电设备系统各大领域。从宏观来看，智能化设备系统的发展取决于几大影响因素，如政治经济环境、社会市场需求情况、技术发展进程等因素。在二十一世纪的时代中,科技的迅猛发展和我国人民对于更好日常生活追求的程度不断加深,人民对于日常生活的追求越来越高,使得再一次智能化的系统逐渐进入到了公共场所,而这就诞生了智能停车场管理。由现代电子技术、通信技术和自动化等技术相互作用组成的创造性产物智能停车场。伴随着我国高新技术的不断创新,电子设备和工业技术的不断进步和发展,新型智能设备也随之诞生,在广大人民日常生活中给他们带来了许多方面的便利,同时,也证明了智能停车场将会随之走入广大人民得日常生活之中,因此,研究和开发智能停车场控制系统具有非常重要的意义。只有欧美西欧等发达国家的自动化和暖鞋器控制技术在其应用较为普遍。虽然电动智能停车场在十多年前就已经逐渐开始大量进入了整个我国的家用市场,但是并没有火热起来,在近几年来,人民收入提高对于电控技术的提高和价格的合理性,而使智能停车场受到人民喜爱。智能停车场系统行业作为国内新起家,但是,它的发展速度是不可衡量的。中国再短短的这几年间里,智能停车场系统进入以后,智能停车场系统的生产者不断扩大,从几家公司增加到几百家,从生产者中可以明显看出该行业在中国市场上发展的步伐和速度与目前他们在行业中无法相比。目前,对于各种类型的我国自动停车场系统的制造商、分销店、集成商和家电公司都已经具有一定的销线,而且在如此的大蛋糕面前也有着国内的知名企业纷纷进军于智能停车场系统行业。目前来看，我国综合实力正在逐步向发达国家靠拢，在当前的全球经济市场竞争激烈的境遇下，国家从人力、物力、财力各方面加大了现代科学技术的投入，尤其重视新兴科技技术应用于各行业的成熟化和实用性。但由于市场的小众化，在暖鞋器的智能监测控制系统的设计研究上还是较少，随着人们关于日常家用设备的智能化需求增加，我国已经逐步意识到该方面系统的重要性，从而加大了其人力、物力、政策、近几年的芯片大战大大刺激了全国上下的心，对于智能化设备系统的研究达到了新的思想统一，各学者、企业都加强了该项研究的推动，高科技新产品的面世指日可待。1.3本文组织结构第一章，绪论。通过网上、图书馆查找设计相关的文献和资料，对本文研究的背景、意义、国内外研究现状及想要实现的功能等进行详细阐述。第二章，总体方案设计。构建本文所研究设计的整体框架，剖析本次课题的任务要求，围绕总体目标，细化各模块目标功能，在此基础上，对主控制器模块、传感器模块、无线模块等进行多方案优劣对比与选择，最终确定具可行性的方案。第三章，硬件电路设计。对本研究系统中所使用到的主控模块、传感器模块、显示模块等的设计细化阐述和研究，既简明又清晰地体现各模块设计历程和原理。第四章，软件设计的逻辑实现。包括整个系统的主程序流程及各功能模块的子程序组成，针对以上模块进行程序设计阐明，设计主程序及各子功能模块的逻辑程序设计流程图。第五章，实物系统调试。通过软件调试和硬件调试展现调试结果是否符合设计预期目标，分析并呈现实物调试过程。最后，总结。设计研究完成后的感悟体会，汲取经验不足之处，改进今后的方式方法，注重实际，注重成果；2系统方案的选择2.1课题要求及分析通过对市场上的主流产品的方案解析及对近些年高校大赛的获奖设计进行学习，总结出当前智能停车场管理系统市面上占比最大的实现方案如下图2-1所示，整体系统框架一般为本地控制端集端和远程监控端组成，其中本地端由主控搭载传感器及外围功能电路构成，远程监控端则多样化，例如PC端的上位机、移动端的手机app应用以及最新技术云平台。本次系统的整体框架如图2.1所示。图2-1系统设计的整体框架示意图2.2各模块器件的确定2.2.1主控制模块的确定方案一：选用STC89C52型号的单片机来实现本次系统的主控制单元。51系列单片机给电子智能化产业开启了新的篇章，应用可拓展至家庭、办公、工业等各类场景下，鉴于其优良的可靠性和功能稳定性一直深受用户和电子从业者的追捧[7]。STC89C52有40pin管脚，片内有8K字节的Flash可用于功能编译，受其结构封装等限制，C52单片机为8位处理器，在对处理要求不高的功能设计上仍是游刃有余，由于是首个进入中国市场的单片机型号，因此在开发工具的便利度和问题经验的全面性等上面会有很大的优势，对初学者来说非常适宜。方案二：选择16位的MSP430处理器，这是TI公司在微控制器早期专注于简化的指令集和超低功耗特征的一款产品，寻址方式多样化大大的提升了处理器的运算能力和速度，配置了25MHz晶振电路，指令周期可缩短至40ns，即便是在复杂算法的应用背景下仍表现的毫不费力，由于芯片内部电压采用1.8-3.6V的低压，无论是运行还是待机均处于极低的电流，成就了最具特色的超低功耗优点，但其劣势也很明显，程序指令的空间占用情况比传统单片机要大的多，在片内本不大的存储空间利用上带来隐患，另外由于使用者的数量占比远不如51等传统单片机，在很多设计和应用案例上的经验很难寻觅，无形提高了学习门槛，MSP430的优劣势都很明显，市面上主要的应用还是从其低功耗特性上出发，在需要保持长期稳定工作的工业场景上使用的最多。方案三选用ZigBee系列的CC2530型号处理器来作为本次物联网智能多参数测控系统设计的核心模块。CC2530芯片是高性能处理器，处理频率属于最高级别，其片内的SRAM容量相比其他处理器优势太明显，同时在此配置下其成本和功效相比51系列单片机无较大差异，CC2530处理器广泛用于许多智能领域，尤其是在需要收集大量参数的应用场景中，例如智能家居和智能环境监控。其强大的可编程性和兼容性也吸引了一大批忠实用户，即便是初学者也不会在适应CC2530芯片处理器上花过多的时间，综合评价很高。通过对三组主控芯片的发展和优缺点比对，结合本次设计需求和难度等级进行方案筛选，首先考虑主控方案的成熟度和设计难度，是否有丰富的经验案例和技术总结务必是前提条件，因此本次设计暂不考虑选择MSP430处理器。其次针对设计需求的外设种类和复杂程度选择可支持快速响应和稳定运行的处理器，由于本次设计需要完成多重节点的连接，若使用传统单片机例如51系列单片机则需要增加无线模块进行传输，增加设计难度，因此本次设计选用zigbee系列的CC2530控制模块是最合适的。2.2.2车位传感器模块的确定方案一：选择红外传感器作为车位的使用情况，所选用的这个传感器是通过反射光波或者是从物质表面反射，甚至是遥控器也可以发出红外线来进行感应。由于传感器无法检测到暗面，所以红外线传感器通常不能在黑暗的情况下中工作，但是超声波传感器却可以，红外线传感器只是更加适合光线好的场合。红外传感的工作核心主要是红外传感器所检测到的值在一定范围的光照条件下波动时，此时物体正好在这个范围里面通过了的话，就能够通过反射来检测到这个物体。方案二：选择超声波传感器作为车位的使用情况，超声波传感器的工作原理是反射声波以测量距离。传感器可以检测附近的其他人。超声波传感器发出声波。如果在它们前面有物体，它们将被反射回去。传感器检测到这些波并测量发送和接收这些声波之间的时间，然后在传感器与对象之间的时间间隔估计的距离内传递。但是超声波有个缺点那就是无法对非固体状的物质进行准确的检测就例如灰尘和烟雾等等。总之，红外传感器具有许多局限性。例如，由于干扰，它们不能在阳光下使用。这会使室外应用或黑暗室内应用变得非常困难。但是，超声波传感器可与声波一起工作并检测障碍物。因素的影响，本设计中需要实现当前车位是否有车在位的检测功能，所以选择方案二更合适。2.2.3无线模块的确定方案一：采用HC-05蓝牙模块作为系统的无线通讯载体。蓝牙模块是一种在2.4G定频的一种点对点的电磁波，可实现数据和音频两组关键信息的无线传输，其造价成本低，工作功耗极低，即便是用3.3V的纽扣电池仍可实现3年以上的工作周期，因此被广泛利用在手持、车载和小型智能电子设备上。但由于传输距离受限，在长距应用场景上就无法满足功能需求，且蓝牙协议不同设备可能存在多种协议，数据传输会出现丢失的不兼容现象。方案二：采用ESP8266无线wifi作为系统的无线通讯载体。Wifi是可以将各类型终端设备实现在一个无线网络下进行数据交互的技术工具，可支持多组设备任何组合方式的连线，通讯距离可达100米，广泛应用在家居电子产品上，随着智慧家居技术的不断深入，家电设备增加智能化的实现前提均少不了wifi模块，与此同时ESP8266的成本仅为5人民币，在系统满足性能的同时保持非常具有市场竞争力的价格优势，逐步扩大在无线模块领域的市场占比。由于本次设计系统需要实现在较近的距离下与停车场管理系统设备互联，两种方案都可满足距离要求，若使用wifi模块则可能存在与周边环境繁多的wifi信号相互干扰，若信号强度不高甚至无法在有限的搜索列表中体现出来，本次设计还是选用HC-05蓝牙模块来作为无线通信功能模块，保障系统的稳定性和抗干扰性。2.2.4液晶屏显示模块的确定方案一：选择一组或多组LED数码管来完成系统的显示界面需求。LED数码管显示器包含有8个高亮的LED灯。通过控制1个或多个LED灯的亮灭，就可以组成0-9数字的形状。其优点是：数码管显示数字非常直观，使用无毒材料制成，环保且坚固耐用，使用寿命较长，但其缺陷也很显著，无法满足多内容和复杂字符的需求，受限于此LED数码管方案大多仅用来显示数字界面。方案二：选择LCD1602A液晶屏来完成系统的显示界面需求。LCD1602A液晶显示屏可显示的信息种类较为多样，包括数字、英文字符与图形符号，显示容量16*2个字符，完全满足本设计的需要。并且由于它的显示程序简洁，硬件电路结构也并不复杂，仅需要对为数不多的控制线进行驱动，按照规格书中的液晶点亮时序逻辑图即可实现数据的显示。方案三：选择OLED12864液晶屏来完成系统的显示界面需求。OLED液晶屏在同等数据显示的前提下尺寸可制作的比LCD小，在越来越考虑集成化小型化的新设备上有取代LCD的趋势，例如OLED12864仅为0.96寸，非常的小巧便携。OLED由于存在自发光特性，即便在环境光照较强的情况下仍能实现较好的视觉效果，OLED的控制电路也很简单，管脚数目为7pin，仅需要一组数据管脚即可实现显示数据的通讯，不需要大幅占用IO口资源，在近些年的电子大赛和教学设计上应用的非常广泛。通过对上述三种液晶方案的分析，考虑到本次设计系统所需显示的内容为时钟数据，应用场景会涉及到强光情况，综合考虑成本和效果，选用方案三OLED12864来实现数据的完整显示，同时提高客户的体验感。3系统硬件设计3.1系统硬件整体设计通过第二章节对方案总体规划和选型分析后，本次设计以CC2530模块为主要控制模块，外部的输入设备为采集当前车位是否有车在位数据的超声波传感器模块，通过zigbee无线通信组网完成数据通信，协调器端搭建一个OLED12864液晶屏来完成人机交互，并通过蓝牙HC-05模块完成数据上传至手机APP。下图3-1为本次硬件电路的总体电路图。图3-1硬件设计系统结构框图3.2硬件各模块电路3.2.1CC2530协调器主控系统较所有的单片机比起来我所选用的这个单片机的频率工作属于最好的等级，并且时钟的频率的切换的跨幅可以达到36兆赫兹。最好的优点就是与同类别的单片机比起来他的容量大小非常可观，与此同时在相同的配置下成本和功效相比51系列单片机无较大差异，CC2530处理器在很多智能化领域广泛使用，特别是智能家居、智能环境监测等需大量采集参数的应用场景下。单片机的最小系统由一组按键实现系统初始化功能的复位电路及产生维持RTC时钟的晶振电路构成，晶振电路即利用了一个产生固定且稳定频率的石英振荡器来实现，通过适配电容来使得晶体可正常起振并持续稳定，本次设计选用的是32.768K晶体，匹配电容C4、C2通过计算后选用22pF。当系统正常供电后，晶振电路顺利起振给单片机带来时钟信号，用于完成单片机控制指令工作的前提条件最小系统原理图如下图3-2所示：图3-2最小系统电路设计图3.2.2电源模块电路设计模块本设计中，系统电源电路如图3-3所示。现阶段供电方式和接口均往标准化方向在发展，本次系统选用5V电源，但由于系统中存在CC2530等功能模块的需要3.3V电压，因此电源DC-DC电路是无法避免的，DC芯片选用了AMS1117-3.3型号，该型号的工作原理图与一般的线性稳压器相同，利用的是反馈调节机制维持3.3V输出电压的稳定，即便输入电压是4.4V，电源模块电路仍可实现稳压3.3V输出，具有很强的自适应性。电源DC转换电路的AMS1117的输入为VCC5，C31电容的存在是为了对输入电压进行滤波，输出电压端由C32实现高频和低频滤波的作用，实现3.3V的稳定输出。图3-3电源模块电路设计图3.2.3超声波传感器采集模块传感器模块从产品定义来解读，就是一种利用搭建在传感器表面的对环境中的参数会产生电气参数变化的敏感器件，例如温度的变化会对热敏电阻的阻值产生影响，湿度的变化会对湿敏电阻的阻值产生影响，光照亮度的变化会对光敏电阻的阻值产生影响，通过差异变化后需要一个AD数模转换模块，实现将微小的环境参数造成的电气参数变化经过信号处理参数过滤掉错误数据，并通过放大电路实现一个可量化的电参数，单片机可识别电参数并完成环境数据的采集。在本次课题中需要对待测检测车位环境是否有车在位进行检测，选用HC-SR04作为距离测量的核心部件，与单片机能够直接输出TTL电平，利用传感器的特性，将距离传输至微处理器，根据接收的指令及时间，换算出距离信息，检测精度较高，应用很广，集成度高，有助于简化外围电路设计。传感器内部集成了发射和接收模块，通过施加交流电至压电材料，运用压电效应使其进行伸缩运动而产生超声波。传感器接收到触发指令，发射出8个40KHz的脉冲指令，经过物体反射回接收部分，内部能够根据距离输出对应的高电平指令，单片机通过定时器得出脉冲持续时间，依据公式：测距距离=（高电平时间）*声速（340M/S）/2换算出当前检测到的与障碍物之间的距离。当检测到距离过近时，则表示当前车位已有车停靠，HC-SR04最重要的是ECHO管脚和TRIG管脚，用来传输触发指令和回响信号，管脚与CC2530的P05、P04相连的原理图如3-4所示。图3-4超声波传感器模块电路图3.2.4蓝牙电路设计模块在本设计中，蓝牙通信模块选择使用HC-05模块来完成MCU控制模块与手机APP之间的数据通信功能，单片机将采集的车位是否有车的数据传输至手机APP，同时单片机接收手机APP输入的控制信号，实现双向通信功能，本系统主要应用到数据传输功能。HC-05作为蓝牙通信芯片在许多场合能被大量应用，一方面能实现数据之间传输和共享，另一方面用户能自主校调ROM，在无线数据监测和控制系统中很受开发者热捧。蓝牙通信电路设计如图3-5所示，HC-05芯片的VCC供电管脚连接至5V电压，地管脚接GND，保持稳定电压供电，EN为使能脚，可通过单片机控制切换蓝牙待机与工作的状态，BT-TX管脚连接至单片机的RX管脚，BT-RX管脚连接至单片机的TX管脚，实现与单片机串口的通信。图3-5蓝牙模块电路设计图3.2.5液晶显示模块电路设计由于人机交互的需求，本次设计通过OLED12864来呈现系统数据，体现当前停车场管理系统的车位状态数据，使得用户可一目了然的获取停车场系统当前的车位余量。因此如何合理展示数据就是设计的重点考量点。OLED12864液晶屏的尺寸大小为0.96寸，具有自发光的功能，在3.3V的正常供电下可点亮背光，屏幕的像素矩阵划分为X轴方向8个页地址，Y轴方向128个列地址，而每一单元均通过存储寄存器上的对应定位的0/1来映射，实现亮暗数据的切换。本次OLED12864使用IIC通信协议进行数据显示驱动。液晶屏管脚SCL为液晶屏的时钟信号线，SDA是液晶屏的数据信号线，此两根信号线与单片机管脚连接，单片机运行完数据逻辑处理后实现显示数据借助SCL和SDA传输到OLED12864液晶的个每一个寄存器上，进而完成数据的直观显示，设计过程中务必遵循OLED12864的数据时序图，按照所制定的逻辑规则进行程序编译。OLED12864液晶屏为6个管脚的器件，5脚为VCC电源脚，与3.3V电源线相连实现供电。6脚为GND接地脚，连接到地线上，3脚为SCL为时钟信号线，与单片机管脚P13直连，4脚为SDA是液晶数据线与单片机的P12连接实现实时通信，液晶显示模块的原理图如图3-6所示。图3-6液晶显示模块电路设计图4软件设计4.1开发环境介绍基于系统的设计开发完成硬件底层的设计和连接后，下一步就是应用层的功能软件设计，需要一个合适便捷的工具来进行代码编译和运行调试等设计步骤，实现系统主程序和各子功能调用程序的模块划分和编写，汇编语言是最早产生的一种软件编程语言，随着时代的发展和技术的改良，C语言出现完全替代掉繁琐的汇编语言，现主流设计均采用C语言进行设计，针对C语言的编译工具也根据不同平台开发了例如keiluvison、IDE、MDK等代码工具，甚至树莓派的py语言也是在C语言的基础上发展而来。本次系统开发的编程平台选择了拥有广泛群众基础的IAR，软件的界面和操作便利性得到了很大的提升和改进。在兼容性方面也很强大，可包容51全系列的单片机控制器产品、功耗极低的MSP430系列产品以及嵌入式平台的STM32系列单片机处理器，软件首先要建立一个工程文件，随后分支建立第二级、第三级等子功能模块调用函数的.C文件和.H文件，在主程序中实现库函数和功能模块函数之间的循环调用。模块化的编译方式在查找问题时也显得轻松，将范围缩小至一个函数中，待每个函数都可执行下去且无出现任何bug和错误信息，则表明程序函数的编译完成，可生成HEX文件下载至控制器内，完成系统的软硬件结合。4.2主程序的设计主程序流程为系统上电后首先完成系统参数各配置项的初始化，系统开启后完成系统配置初始化，清楚标志位和显示缓存区，系统调用超声波传感器采集程序，完成实时的停车场环境数据的停车状况采集和识别，完成当前停车场环境参数信息的读取，随后为了将数据直观显示出来，需调用zigbee通信将数据发送到协调器，实现协调器与采集端数据同步的功能。下一步就是协调器要对液晶显示程序进行调用，完成当前停车场环境管理系统的实时采集数据的显示，包含各车位的状态、车位余量与引导方向，同步调用蓝牙无线通信模块将数据发送至手机端，可通过APP实时查看，整个系统的主程序的具体流程图如图4-1所示。图4-1软件设计系统主流程图4.2超声波传感器采集程序设计本次智能停车场管理系统的基础工作便是对当前车位是否已有车辆停留的参数进行采集，首先完成各传感器的管脚连接定义，通过不同的管脚名称可以分辨出不同的传感器数据。当系统初始化时，传感器配置内的数据缓存均被消除，当传感器IO输入电平为高时，传感器不进行采集操作，当返回一个低电平信号后，传感器对当前数据进行采集。完成一组数据的接收和写入后，传感器采集程序返回，等待下一次调用。传感器程序流程图如图4-2所示。图4-2采集程序流程图4.3液晶显示程序设计对于本次OLED液显示的驱动过程程序设计，必须查明液晶屏规格书内给出的OLED12864时序图中的信号顺序，只有依照该时序方可正常驱动液晶屏点亮，完成对液晶屏的初始化后对信号进行检测，随后延时5ms后进入判断当前液晶的状态是否忙，若清屏状态下会显示清屏（0x01），若判断为未清屏，则会显示关闭；随后可写入液晶指令数据，就需要重新显示字符；如果显示完成，就可以进入下一个软件程序。液晶程序显示流程图如图4-3所示。图4-3液晶显示程序流程图4.4ZigBee无线通讯程序设计(1)、ZigBee网络节点的软件设计ZigBee模块其作用主要分为三种协调器、路由器节点、终端设备节点这三种。节点软件系统大致分为主程序处理模块，初始化模块，网络和通信模块，数据获取和转换模块，并且通信服务模块包括接收数据处理模块，发送模块等。(2)、协调器软件设计首先我们要做的是进行开机上电的操作，对于所用到的硬件进行初始化操作；接着我们将对软件配置进行初始化操作；其次建立一个我们所需要的ZigBee网络，能接受该节点进入所设计到的系统中。当某个节点与协调器配合成功后就能正常运行了。其工作流程如图4-4。图4-4协调器程序流程图(3)、Z-Stack之串口透传ZigBee通信协议的主要工作原理是在不一样的结构层上面通过指定的方案来进行各种任务的操作。这个系统使用了ZigBee相关协议栈（Z-Stack），IEEE802.15.4中的PHY和MAC的基础上新加上了网络层和应用层。除此之外还加入了安全服务，使得该无线网络方案十分的稳定且应用较好。

5系统测试在以上软硬件的设计完成后，需要安排实际的电路设备的功能调试，根据硬件原理图所导出的电子物料清单进行逐一购买，购物的物料需查看各规格书中对管脚定义的说明后方可进行下一步的焊接操作，避免管脚弄错导致的器件损毁更有甚至会产生更多不良的后果。软件的程序编译需理清楚每一层的逻辑单元，在keil软件上完成逻辑编译和调试，运行无出现任何错误时才可安排下载至单片机，可先使用仿真软件对设计进行初步验证，避免到真正器件电路上才发现异常，有可能使得造成经济损失，影响设计过程的自信心，因此系统调试是必不可少的步骤，此举可在设计过程中对实物的功能进行验证。5.1系统连接测试硬件选用了PCB板，区分出各器件的正负极后按照PCB封装焊接到位，不可出现虚焊、包焊等不良的现象。由于功能模块均使用的是现成品如CC2530开发板核心模块、HS-SR04超声波传感器模块以及OLED显示屏模块等，因此就必须通过杜邦线来连接外围的功能模块。可利用不同颜色的杜邦线来将对应管脚的两端连接起来，这样可便于区分和检查是否由连接错误的情况。此时要注意管脚连接的杜邦线不允许过长，也不允许重复交叉多圈，轻则可能会产生信号串扰。最终主机实物连接图如下图5-1所示：图5-1系统实物连接图本设计的硬件调试方案为功能模块化测试方式，首先断开外部的所有功能模块，确保单片机最小系统可实现稳定运行无异常卡死或断电不良，随后逐个添加独立的子功能模块进行性能测试，是否按照预期的功能实现，由于变更的内容仅为新增的独立功能子模块，因此这样有利于排查当前的故障原因，更容易理顺问题的分析思路而不会被其他模块干扰造成困惑，所有的功能模块均添加并调试成功后，可以以整机完整功能进行可靠性测试。5.2软件调试软件测试过程：（1）在编译软件中按照逻辑写好程序，解决存在的错误和BUG信息；（2）通过烧录器将HEX程序文件烧入CC2530芯片中；（3）系统上电查看液晶屏是否被点亮，显示的数据与预期是否一致；（4）使用手模拟遮挡车位1的超声波传感器后离开，观察液晶屏的车位数值是否由on后变更为off。（5）使用手机完成蓝牙连接，观察手机APP界面是否可实时刷新显示各车位状态和余量。5.3整机联合调试整机调试开启后，采集端从机通过无线zigbee配网将采集的实时环境数据全部传输到协调器端的OLED12864液晶模块上，OLED12864液晶显示界面如图5-2所示，第一行为当前项目的名称“智能停车场系统”，第二行为车位余量此时为2个总车位、剩余0个，第三行为系统当前各车位的占用状态数据均有车处于off状态。图5-2实物上电图完成蓝牙连接后，协调器端的数据实时上传至手机APP，手机APP显示界面如图5-3所示。综上整机调试，液晶屏和手机APP接收端显示的数据内容主要为当前各车位的占用信息，整体来看内容相对简单且清晰，因此本部分的关键功能调试主要就是节点端与协调器显示的准确性比对，同时也对系统的软件工程化开发进行可靠性测试。经过整机调试，实物可满足任务所需求的智能停车场的车位占用情况确认和入场引导的功能。最终的测试用例与测试结果如表5.1所示：表5.1测试用例与测试结果测试功能预期结果实际结果测试结论车位占用实时采集能通过超声波准确实时采集车位占用数据能通过超声波准确实时采集车位占用数据成功无线传输Zigbee能实现节点与协调器相连Zigbee能实现节点与协调器相连成功远程显示协调器可以实现远程数据监控协调器可以实现远程数据监控成功手机APP同步显示可以实现通过蓝牙模块完成手机同步显示可以实现通过蓝牙模块完成手机同步显示成功

6结束语本次设计完成基于zigbee无线通信的智能停车场管理系统的设计，实现了预定的功能设计要求，对zigbee无线通信技术的应用和传感器采集技术的使用有了深入的了解，同时在协调器端设置了OLED12864液晶屏来完成数据显示的人机交互。手机端也可通过蓝牙通信稳定实现数据接收，从调试的结果来看本次系统功能联合测试的准确率可达到精度较高的程度，但即