基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的停車場管理系統(tǒng)
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2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
ZigBee通信協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)通過在不同層上的特定服務(wù)來完成所要執(zhí)行的各種任務(wù)。本設(shè)計(jì)采用TI公司提供的ZigBee 2006 Z—Stack協(xié)議棧，其在IEEE 802．1 5．4標(biāo)準(zhǔn)物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC)基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和安全服務(wù)規(guī)范，是一種較好的無線傳感網(wǎng)絡(luò)組建方案。ZigBee設(shè)備類型按網(wǎng)絡(luò)功能分為三種：協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)。
ZigBee網(wǎng)絡(luò)是由協(xié)調(diào)器建立的，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)想建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須滿足兩個(gè)條件：第一，節(jié)點(diǎn)是具有協(xié)調(diào)器功能的全功能設(shè)備(FFD)節(jié)點(diǎn)；第二，節(jié)點(diǎn)沒有和其他網(wǎng)絡(luò)連接，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只允許有唯一一個(gè)協(xié)調(diào)器，如果此節(jié)點(diǎn)與其他網(wǎng)絡(luò)連接，那么此節(jié)點(diǎn)只能作為該網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點(diǎn)，而不能建立自己的網(wǎng)絡(luò)。
協(xié)調(diào)器是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的核心，它也是網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)設(shè)備。它主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立、節(jié)點(diǎn)成員的加入、網(wǎng)絡(luò)地址分配、網(wǎng)絡(luò)鏈接表的更新、信息的收集與轉(zhuǎn)發(fā)等。此外，在本設(shè)計(jì)中協(xié)調(diào)器通過串口與AVR單片機(jī)模塊進(jìn)行通信，因此需要在協(xié)議棧中編寫ZigBee串口應(yīng)用程序。圖3為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)搭建流程圖。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/153480.htm
ZigBee路由節(jié)點(diǎn)在本設(shè)計(jì)中主要實(shí)現(xiàn)路由傳輸終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息功能，所以程序設(shè)計(jì)相比協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)較簡單。
終端節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)車位信息采集與發(fā)送。終端節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集各個(gè)傳感器的輸出車位信息，并將車位信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給協(xié)調(diào)器；同時(shí)也實(shí)時(shí)準(zhǔn)備接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的控制命令，收到控制命令執(zhí)行相應(yīng)的操作。所以終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括無線網(wǎng)絡(luò)的加入、傳感器數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
本設(shè)計(jì)中分配給每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)不同的物理地址，將物理地址作為判斷該終端節(jié)點(diǎn)所在的車位是否有汽車的依據(jù)。當(dāng)車位被占時(shí)，將該車位終端節(jié)點(diǎn)的物理地址的后兩位“XX”(XX代表每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的物理地址的后兩位)發(fā)送到協(xié)調(diào)器；當(dāng)車位空時(shí)，車位終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送“00”到協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器將收到的車位信息通過串口發(fā)送到單片機(jī)，存儲到單片機(jī)的串口存儲緩沖器中，點(diǎn)陣顯示判斷程序通過判斷存儲緩沖器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的車位信息顯示。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
終端節(jié)點(diǎn)是由CC2430、51單片機(jī)和超聲波傳感器為一體的采集節(jié)點(diǎn)組成的。由于一般的轎車底盤是20～50 cm，通過在程序里設(shè)置超聲波傳感器的檢測距離來檢測車位是否有車。當(dāng)車位被占時(shí)，超聲波傳感器采集到低電平發(fā)送給CC2430；當(dāng)車位空著時(shí)，超聲波傳感器采集到高電平發(fā)送給CC2430。系統(tǒng)通過電平差來判斷車位是否有車的存在。本設(shè)計(jì)中車位1的終端節(jié)點(diǎn)的后兩位的物理地址為20，車位2的終端節(jié)點(diǎn)的后兩位的物理地址為40。由于采用兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，每次兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的車位信息一起發(fā)送，即四位一起。圖4所示是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送車位占滿與全空的示意圖。當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)采集到車位1和車位2都被占時(shí)發(fā)送“2040”；當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)采集到兩車位都空著的信息時(shí)，協(xié)調(diào)器發(fā)送“0000”。
圖5所示是車位有一個(gè)被占時(shí)的界面示意圖。當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)采集到車位2空著，車位1被占時(shí)發(fā)送“2000”；當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)采集到車位1空著，車位2被占時(shí)發(fā)送“0040”。
4 結(jié)語
本設(shè)計(jì)綜合了ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的停車場管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地判斷車位信息，并用LED點(diǎn)陣屏顯示位信息，以引導(dǎo)停車者快速、便捷地停車。本設(shè)計(jì)能夠有效地克服大型停車場布線難的問題，同時(shí)節(jié)省成本，同時(shí)，ZigBee通過功放可在低功耗的條件下實(shí)現(xiàn)1 000 m以上的通信距離，在停車場中基本可實(shí)現(xiàn)全覆蓋。但是，本設(shè)計(jì)還有一些不足，比如超聲波傳感器的能耗問題，還有加入更多的終端節(jié)點(diǎn)該怎么判斷等問題。因此，以后還需要進(jìn)一步研究，以讓本設(shè)計(jì)更充分體現(xiàn)它的價(jià)值作用。
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