日研究与设计 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｊ：ＺｉｇＢｅｅ ｎｑ １ 场综 ＩＪＩｉ务系统 ｆ究 －ｉ：ＺｉｇＢｅｅ的 能停乍场综 服务系统研究 北京医学院附属中学黄硕 北京科技大学尹 欣 摘要：针对大中型城市停车难的问题，基于ＺｉｇＢｅｅ技术，设计了一种新的智能停车场综合服务系统。 应用ＺｉｇＢｅｅ模块，组建无线传感器网络；通过漫反射式红外光电开关模块，实现车位状态的检测；采 用ＡＴｍｅｇａｌ６单片机作为系统硬件主控制器，实现对传感器数据的采集处理及信息交换等功能。软件编 程方便用户在线浏览车位状态及远程预定车位，提高了停车场的网络化管理及调度水平，弥补了当前 停车场功能不完善、系统稳定性及安全性差的漏洞，适用于老旧停车场的升级改造。 关键字：智能停车场；ＺｉｇＢｅｅ；无线传感器网络；ＡＴｍｅｇａｌ６；单片机 引言 近年来，随着我 城市化进程加快，城市机动车数越急 刷增长，城市交通管理的压力逐年增加， “车位难找、有乍难 停”正逐渐成为 内各大城市普遍面临的重要交通问题之一。 车位检测结点 （（（ 一力‘面机动午保有量迅速增长，总量远远超 现有的停车泊位 …… 数；另一方面，经常ｌ叶｛现市内部分停车场昼夜车满为患，处于 相同 位的某些停车场却长期门前冷落的“奇怪”现象。 停车 服务 驾驶员 用， ，终端 图１糸统结构框图 凶此，开发ｍ一套可以实时为用户提供可视化车位占用 信息、实现年位远程预定功能的系统，提高停车场的智能化…， 完善停车场的管理水平 ，不仅提升ｒ ｌ 作效率，也节省了大 的人力和物力＿３】，是一项具有重婴意义和富有挑战性的研究 课题。 位状态信息进行处理与判断并显示。 ＿卜位机通过协调器获取传感器结点发送的车位状态信 ２系统总体设计架构 所设计的智能停车场综合服务系统，主要ｆ｛＝１车位检测结 点、ｌ：位机、服务器、数据库及用户终端等组成，整体结构框 如 １所示。 息，然后进行处理与判断并显示。 位机通过连接服务器将车位状态实时蜓新到数据库 中。服务器通过凋用数据库的数据实现在网页｝ 的车位状态 湿示。用户可以通过浏览网页获取车位使用情况信息。 服务器获取用户的预定操作数据，并将车位预定信息 通过光电歼关传感器采集车位状态信息，经主控制器处 后进行显示。同时，将处理后的车位状态发送至ＺｉｇＢｅｅ无 线传输模块。数据南ＺｉｇＢｅｅ模块发ｍ，进入ＺｉｇＢｅｅ无线传输 ｒ“Ｊ络。 仔储至数据库。上位机通过连接服务器获取用户操作的车 位预定信息，并进行处理判断。车位预定信息经协调器进 人ＺｉｇＢｅｅ兀线数据传输网络，南各个传感器结点接收后， 对车位预定数据对应的车位进行 配。 该系统主要由车位检测节点和车位状态接收节点组成， 如冈２所示。车位检测竹点由光电传感器、主控制器（Ｍａｓｔｅｒ ＺｉｇＢｅｅ无线传输网络由一个协调器和多个数据通信终端 组成网状拓扑结构。多个结点将车位占用信息发 汇集到协调 器，数据 调器经有线通信方式发送给上位机一 位机对车 ６４ Ｉ智能机器人 ＮＴＥ Ｌ ＬＧ Ｅ ＮＴ ＲＯＢＯＴ 《智能机器人》Ｆｅｂｒｕａｒｙ．２０１７ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ，ＭＣＵ）、ＺｉｇＢｅｅ、ＬＥＤ 示和供电电源组成 乍佗状态接收节点 ＺｉｇＢｅｅ和Ｐｃ端ｆ 位机组成。 主控芯片：ＣＣ２５３０Ｆ２５６ＲＨＡＲ 通信距离：可靠通信：超过２５０米；“丁Ｆｊ动重连：超过 １２０米 １：作频段：２．４ＧＨｚ 温度范 ｉ：一４０Ｃ～８５Ｃ 串Ｉ １波特率：３８４００ｂｐｓ（默许），町设为＿Ｊ七 值 接『Ｉ：所有Ｉ／Ｏ接【］ ＺｉｇＢｅｅ模块与ＡＴｍｅｇａｌ６单片机的接线如 ３所， 。 参数设置软件中，选取串【｜Ｉ所插接Ｅｌ，选择卡ｆＪ同的 络ＩＤ， 没置模块ＩＤ序号。将默认的波特牢降到９６００。设置数据位为 图２两种节点的结构示意图 ８，停止位为１。 车位测节点安装到停车位 当检测到车辆停到该车 ＡＴｍｅｇａＩ６ 片机 ＴＸＤ 位｝ 时，光电传感器输ｌＬ｝Ｉ信号给ＭＣＵ，ＭＣＵ通过检测光电 传感器的数据来判断车位是否空闲，并通过ＺｉｇＢｅｅ通信模块 把车位状态信息发送给 位状态接收 点。 ＺｉｇＢｅｅ模块 ＶＣＣ ＲＸＤ ＶＣＣ／１０ ０Ｎ 车位状态接收节点收到车位榆测节点发送的车位信息后， 通过ＺｉｇＢｅｅ模块传送给ＰＣ端卜位机软件，停车场管列！人员 就可以通过卜位机软件实时观看车位的状态信息，ＨＪ户安装 ＲＸＤ ＴＸＤ ＡＮＴ 完ＡＰＰ后 也可以实时查询车位的状态信息，减少寻找 位 的时间。 图３ ＺｉｇＢｅｅ与单片机的连接示意图 ３．３车位检测的选型及参数配置 ３智能停车场的硬件设计 硬件系统主 包括车位状态检测、单片机数据处删、车 位使用情况显示及见线数据传输等。 车化状态柃测选用漫反射式 Ｉ 外光电丁Ｆ荚模块，它埘环 境的光线变化敏感，ｊ王有扰动小、便于组装、价格低廉等特点， 适ＪＩ Ｊ于小车避障、障褂物检测等。 ３。１单片机的选择及设置 选取Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴｍｅｇａｌ６作为系统硬件的丰控制器。 它具有功耗低、处理速度快等特点 】，常用于智能仪表、控 制板等领域［５１０ ＡＴｍｅｇａ１６单片机有Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四纰 ３２个Ｉ／０¨， 其中ＰＡ０ ｒ］没 为漫反射式光电开关传感器数 输入端， ＰＢ ｎ为车化预定状态显示输ｍ端，ＰＣ 为车他占用状态 显示输ｍ端。当ＤＤＲ值为１时是输ｌＬｆＩ端¨，反之为０时则 是输入端ｒ１，因此ＤＤＲＡ设为０ｘ００，ＤＤＲＢ和ＤＤＲＣ为 ０ｘｆｆ。 该传感器 ｊ ＡＴｍｅｇａｌ６单片机的接线如 ４所示。传感 器输 端口ＯＵＴ直接 单片机的ＰＡＯ［１连接，ＶＣＣ故ＧＮＤ 分圳与｝＿乜源及地连接。该传感器具有一烈红外线接收 ＿ｊ发射 箭。若乍位被占用，榆测到前方＿彳『障碍物（反射而），接收 镎就会收到发射管发ｆｔ｛的红外线，经过电路凋 比较后，点 亮指示灯，同时ＯＵＴ端输Ⅲ数字电 信号。车 探测的阌伉 …电位器调整，有效探测的范 ２ｃｍ～３０ｃｍ，１ 作的电 为 ３．３Ｖ．５Ｖ ＰＡ０ ０ＵＴ ３．２无线传感器网络的选型及参数配置 ＺｉｇＢｅｅ遵循ＩＥＥＥ８０２．１５．４短距离通信 议，功耗和成水 ＧＮＤ圈圜＝ ＝ 接收管 发送管 低，它的核心市场主要足消费类电子产品、电信服务以及 业自动化等。 ＡＴｍｅｇａｌ ６ ． ＶＣＣ 机 Ｉ采用的ＺｉｇＢｅｅ模块参数： 图４光电传感器与单片机的连接示意图 ６５ Ｉ智能机器人 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｊ Ｊ：ＺｉｇＢｅｅ ｎ Ｙ能停乍场综禽¨ｌｉ务系ｉ究 ｆ究 ４智能停车场的系统集成及硬件调试 系统集成的实物如图５所示。 位预定信息，通过判断，在ｆ 位机可看到车位信息。之后连 接并打开数据库，埘车位占用或预定的存储数据进行更新。 最后由网页调取数据库中的车位占用或预定数 ，进行可视 化显示，并且能够从网页界面上实现车位预定等操作。 网５系统买物图 硬件调试主嘤包括： （１）ＺｉｇＢｅｅ组网形式。给协调器供电，形成无线通信 络，之后各终端节点请求加入问络，网络搭建好后，就可实 现无线通信＾式。 （２）数据无线通信方式。从节点一协调器是点播方式， 将乍位占用状态发送到 调器，从协调器一节点以广播方式 将车位预定信息发送到各终端 点。南各终端节点判断预定 图６软件设计流程 』一位机以Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ作为集成开发环境，选取ｃ拌语言 进行编程。服务器基于ＸＡＭＰＰ软件搭建。选取结构化查询 位序 ，相应序号节点做 相应的反应。 （３）有线通信方式。ＭＣＵ—ＺｉｇＢｅｅ以ＵＳＡＲＴ通信， ＰＣ端卜位机一ＺｉｇＢｅｅ则用串门通信。 （４）节点无线传输网络调度。各终端节点同时发送数据 时，＿ｎ『能引起倩道堵塞或数据丢失。为避免这种情况，在调 试过程巾，设计了以下两种解决方法： 语言（ＳＱＬ）对数据库编程。使用Ｚｅｎｄ Ｓｔｕｄｉｏ软件编写基于 ＰＨＰ语言的网页显示后台程序。 ６结论 虚用ＺｉｇＢｅｅ兀线数据通信等技术，实现了停车场的车位 状态榆测及状态显示、车位远程预定及信息平 管理及调度 等功能，完善ｒ现有停车场智能化程度低、数据传输介质落 后的问题，弥补了当前停车场功能不完善、系统稳定性及发 全性差的漏洞，具有较好的应用发展前景。后续＿ｒ作将进一 步考虑系统的可靠性、低功耗、便携性和功能性等１二程化问题。 ①分时发送。若各 点分别以时间差△Ｔ｝传数据，协 调器没髓的初始时问为Ｔ 则『ｂ协调器确定各 点分别在Ｔ ＋（ｎｉ十１）ＡＴ时间点１２传数据。其中，ｉ＝１、２、…、ｍ、ｉ：１、 ２、…、ｎ，其中ｍ和ｎ分别为序列和节点总数。 ②轮询方式。ＺｉｇＢｅｅ无线传输『舣］络组建成功后，协调器 依序以点播的方式访问各个节点，各个节点在接收到协调器 参考文献 Ｉ１１赵捷峰．停车场控制系统技术的专利综述 论版）．２【）１６．１３：９２—９３． 的访问信息后，将车位状态传给｝办调器。 （５）下层数据滤波。为保证传感器数据的可靠性和稳定 性，住州试过程中，连续采集几场的车位状态，稳定后作为 节点的有效数据，避免凶传感器误判而引起车位状态的突变。 信息与电脑（理 【２ｌ韩凤春，曹金璇停车场智能管理系统综述 大学学报（自 然科学版），２Ｏ０２，１：５４—５７． ｆ３ｌ刘宁智能停车场管理信息系统集成技术的研究及应用 Ｊ 成都：电子科技大学，２０Ｉ（１． ５智能停车场的软件设计 软件设汁主要包括卜位机程序、串口数据及数据库凑取、 服务器 ｊ数据库、车位状态检测显示及车位预定等，其流程 【４１辛洁，孙运强，张伦．基于ＡＴｍｅｇａｌ６和ｎＲＦ２４０１的无线射频 收发系统设计 电子测试，２Ｏ０９，４：６０—６４． ｆ５１杨永ＡＴｍｅｇａ１６单片机项目驱动教程ＩＭ１．北京：电子工业出 版社．２Ｏ１ｌ 如图６所示。Ｐｃ端卜位机从串口读取由ＺｉｇＢｅｅ无线传输网 络发送来的车位状态检测信息，及读取ＭｙＳＱＬ数据库中的车 Ｉ６ｌ姜仲，刘丹．ｚｉｇＢｅｅ技术与实训教程——基于ＣＣ２５３Ｏ的无线 传感网技术『Ｍｌｌ北京：清华大学出版社，２《）１４． ６６ Ｉ智能机器人
