基于zigbee的无线车位引导系统设计

摘 要：文章设计了一种基于Zigbee技术的无线车位引导系统，可解决大型停车场停车难、找位难的问题。本系统采用Zigbee模块JN5139设计无线节点控制器和无线中央控制器，可实时停车场内超声波车位探测器、引导显示屏、入口显示屏和管理计算机之间的无线通信，减少工程布线，降低建设成本。

关键词：Zigbee；车位引导；无线节点控制器

引言

现代社会生活中汽车普及率越来越高，对停车环境也提出了更高要求，先进的停车场车位引导系统能大大缩短停车取车时间，有效提高了车位利用率，已成为各新建大型停车场的必备选择。目前的车位引导系统各设备之间多采用串行通信总线、CAN总线[1]等有线连接方式，需要在停车场设计之初就预埋线管，且线管位置固定。因此，对于已建成的停车场，如需加装车位引导系统或者更改车位配置，就需要破坏现场环境，重新布设通信线。文章选用具有低功耗、自组网功能的Zigbee技术，设计一种无线车位引导系统，可以有效减少布线、简化施工，可以方便解决新旧停车场建设改造难题。

1 工作原理及系统组成

1.1 工作原理

文章采用超声波探测器检测车位是否为空，其原理是利用超声波测距，根据测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间计算发射点到障碍物的实际距离，当检测的距离短时判定车位为有车，距离长时为无车。

通过超声波车位探测器，实时采集停车场的各个车位停车情况，无线节点控制器搜集各车位探测器的信息，并按照一定规则将数据压缩编码后通过无线网络传输给无线中央控制器。无线中央控制器对整个车场的车位信息分析处理后，发送给停车场内LED显示屏。无线车辆检测器检测出来车，将信息传输给中央控制器，中央控制器处理后将命令发布至对应的显示屏，显示屏指示出空车位位置，引导车辆进入相关车位，记录车辆停泊位置。同时将数据传送给计算机，由计算机将数据存放到数据库服务器，计算机系统提供数据查询接口。

1.2 系统组成

文章设计的车位引导系统主要包括车位信息采集系统、信息显示引导系统和中央处理系统等子系统，如图1所示。

（1）车位信息采集系统：由超声波车位探测器、车位指示灯和无线节点控制器组成，每个车位上配置1个超声波探测器用于空车位的检测，2个车位指示灯，红灯表示车位已占，绿灯表示车位为空，车位探测器和指示灯连接到无线节点控制器，无线节点控制器将车位信息通过无线网络上发。

（2）信息显示引导系统：主要用于车辆在场内的引导信息显示，可以实时接收管理电脑发送的引导信息，包括无线车位引导屏和入口显示屏，考虑到设计和集成方便，将常规的LED显示屏通过RS485接口连接到信息采集系统中的无线节点控制器上，实现无线联网。

（3）中央处理系统：由无线中央控制器和管理电脑组成，实现与车位信息采集系统和信息显示引导系统的控制，实时监控场内车位情况。

2 硬件设计

2.1 微控制器电路

微控制器是无线节点控制器和无线中央控制器的核心单元，用来实现程序调用、数据计算、数据采集上传和显示信息下发等功能。无线节点控制器和无线中央控制器的微控制器分别选用JN5139模块和JN5168模块。JN5139模块和JN5168是Jennic公司（现已被NXP收购）开发的用于IEEE802.15.4的无线Zigbee集成模块，具有超低功耗、高性能、自组网、低成本的特点。它们的工作电压范围为2.7-3.6V，具有2个串行通信UARTs接口，1个SPI通信接口和1个两线串行接口。[2]在外接天线情况下点对点通信距离可达1km，可以较好的满足场内车位引导通信距离要求。JN5168比JN5139引脚更精简，成本也更低，可以满足中央控制器需求。JN5139模块在无线节点控制器中的具体功能电路如图2所示，JN5168模块在无线中央控制器中的具体功能电路如图3所示。

2.2 节点控制器存储电路

存储芯片选用ST公司4MFlash存储器芯片M25P40，工作电压范围为2.7-3.6V，采用SPI总线与JN5139通信，功能电路如图4所示。

2.3 RS485通信电路

无线节点控制器设计有RS485通信接口，用于实现与超声波探测器或者显示屏的通信，接口芯片选用SP485EEN。功能电路如图5所示。

2.4 Zigbee转以太网接口电路

无线中央控制器主控芯片选择JN5168模块，并通过ENC28J60实现以太网转换，无线中央控制器可以接收到的无线数据通过以太网传送到管理电脑中，实现引导系统的远程监控和管理。功能电路如图6所示。

3 软件设计

文章采用C语言进行无线节点控制器和无线中央控制器嵌入式程序开发，采用模块化编程思想，单独设计各个功能模块程序，最后在主函数中进行调用。如图7所示。

4 结束语

文章中设计的基于Zigbee的停车场无线车位引导系统，以Zigbee无线模块为微处理器设计无线节点控制器采集车位信息，并通过无线网络将信息发送到上位机，由上位机处理后发布有效合理的引导信息。本系统能够及时统计并显示停车场内的空闲车位，加快车主停车速度，还能有效减少停车场建设过程中的线缆使用，缩短建设工期，降低建设成本，有效缓解现代都市车辆日益增多导致的停车难、找位难。

参考文献

[1]程军娜，程凯，刘雪峰.CAN总线在停车场车位引导系统中的应用[J].微计算机信息，2007，23（9-2）：71-73.

[2]Jennic JN5139数据手册：IEEE802.15.4 and ZigBee Wireless Microcontrollers[Z].

作者简介：王娟（1983-），女，汉族，安徽阜阳人，硕士，助教，研究方向：物联网技术、人工智能、计算机控制。