基于虚拟仪器的停车场车位检测引导系统

1 引言：

随着经济的发展，家用轿车的数量急剧增加，而车量数总体上都远超出现有的车位数; 但另一方面，却经常出现市内部分停车场昼夜车满为患、处于相同区位的某些停车场却长期门前冷落的“奇怪”现象。究其原因，除了停车设施类型、布局不足的客观条件和驾车者自身选择偏爱等主观因素外，不可否认一定程度上是相当数量的停车设施缺乏明显的诱导标志.没有可靠的信息渠道向驾车者提供停车资源状况所造成的。为了合理引导优化停车选择行为，调节停车供需趋于平衡，本文设计了一种快捷，安全的停车系统。系统包括停车场车位总数，空车位数量，目前最近车位等信息。随着科学技术的发展，虚拟仪器的出现使得对停车场的管理也变的简单，通过软件面板上的选择按钮，实现任意停车区的信息获取，起到了实时监控的作用。

2. 停车场车位检测引导系统介绍

2. 1超声波检测车位状态的原理

超声波检测车位状态是基于超声波测距原理实现的，超声波探头不易受干扰, 安装方便, 将超声波传感器安装在车位的正上方, 向下发射超声波, 超声波经地面或车辆顶部反射又由传感器接收, 可获取超声波传输的时间, 从而计算出超声波传输的距离。当车位有车时, 超声波传输的距离与无车时是不同的, 由此可判断泊位上有无车辆停放。为此, 采用超声波传感器进行车位检测器的研制。

如图1所示，在超声波检测车位状态的原理图中，L为超声波探头到反射面的距离， L=Vt/2其中：t为发射超声波与接收超声波的时间间隔，v为在空气中的传播速度。

图1 超声波检测车位状态原理图

2.2超声波检测车位状态的实现

根据超声波测距的原理，假设停车场的顶部(探头所在位置)与地面的高度为2米，空气的传播速度认为是不变的。在实际中，如果有车停入时，超声波发出后遇到汽车顶部反射,超声波接收到的时间就要比没有车时的时间短，可以根据公式L=Vt/2推出，这样得到的距离L也就小，实际测得距离小于2m，可以将2m作为比较距离, 把实测距离和2m做比较, 如果小于2m, 则表示车位有车停放,否则说明车位未被占据。为了克服人在车位上走动时的干扰, 当检测到有车刚停放时, 需要隔几秒钟之后再进行确认 。

超声波检测车位状态的电路包括：超声波发射电路、超声波接收电路和单片机电路。如图2所示。

图 2 超声波检测车位状态电路图

超声波发射电路核心器件为TCT40-16(T)，由单片机的P1.0管脚产生频率为40KHZ的方波信号。为了提高发射强度, 用推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端,。输出端采用两个反相器(集电极开路输出的门电路)并联, 用于提高驱动能力。超声波接收电路核心器件为CX20106，CX20106是日本索尼公司一款红外线检波接收的专用芯片, 常用于电视机红外遥控接收器，在输入信号过强时防止前置放大器过载, 设有带通滤波器, 频率f0可由5脚的外接电阻或电位器调节。使用时调节方便, 抗电磁干扰能力较强。考虑到红外遥控常用的载波频率38K与测距的超声波频率40K较为接近,利用CX20106制作超声波检测接收电路。当接收探头接收到回波后，把超声波信号转变为微弱的电信号。再经过CX20106的放大，滤波，会在INT0产生一个下降沿信号，此信号作为单片机的中断信号。单片机响应中断后，读取单片机内部定时器的时间，计算距离。通过距离判断此车位有无停放车辆。如果有车，则把P1.1管脚置为高电平，如果没有车，则P1.1为低电平。此电平信号作为车位状态信息送给车位信息采集模块。

3 停车场车位检测引导系统的硬件实现

超声波车位检测引导系统的原理框图如图3. 车位检测引导系统由车位检测器，车位引导屏，方向指示灯等组成。在每个车位设置一个车位检测器，通过总线并入管理软件子系统后，车位引导屏将显示沿方向指示灯的空余车位数给司机，引导司机停车，避免司机在车库内找车位的烦恼。若车库内己无车位使用，则入口车位显示屏显示“车库满位(0)”字样，不再受理车辆进库。

车位检测器由一对超声波探头组成，首先由一只超声波探头发出超声波，再由另一个超声波探头接收，把接收到的超声波转化为电信号送到单片机，通过单片机的内部软件进行判断，如有车进入，则单片机控制第1组LED实现加1显示，如有车离开，则控制LED进行减1显示，同时单片机控制第二组LED进行当前剩余车位的显示，控制第三组LED进行最近车位的号码显示。

图 3 停车场车位管理系统总体原理图

为了试验简单，停车场车位以8个作为示意。这样车位总数可以由一位数码管显示，当前空车位数用一位数码管显示，最近车位号用一位数码管显示。显示电路由74LS573锁存