麩件升农与系用信■与电圈
China Computer & Communication2020年第24期基于STM32和OV2640的智能车位锁控制系统设计 胡慧之
(无锡城市职业技术学院，江苏无锡214153)
摘要：针对车位锁手动控制不方便、被损坏后不到肇事者等问题，本文设计了一款基于STM32和图像处理技术 的新型的智能车位锁。该车位锁在车辆驶入停车位时能识别车牌号自动控制电机解锁，车辆驶离停车位时自动上锁；对 于非用户车辆进入停车位能及时发声警报以保护车位，并将车辆图像信息存储在S D卡中，以便车位锁被损坏后用户排查 肇事车辆。本设计具有功耗低、实用性强、操作简单的特点。 关键词：STM32; O V2640；车位铺
中图分类号：TP183 文献标识码：A文章编号：1003-9767 (2020) 24-068-03
Design of Intelligent Parking Lock Control System Based On
STM32 And Ov2640
HU Huizhi
(Wuxi City College of Vocational Technology, Wuxi Jiangsu 214153, China)
Abstract:In view of the inconvenient manual control of the parking lock and the trouble shooter can not be found after being damaged, this paper designs a new intelligent parking lock control system based on STM32 and image processing technology. The parking lock can identify the license plate number and automatically unlockwhen the vehicle enters, and lockswhen the vehicle leaves. For non-user vehicles entering the parking space, it can timely sound an alarm to protect the parking space, and store the vehicle image information in the SD card, so that the user can check the accident vehicle after the parking lock is damaged. This design has the characteristics of low power consumption, strong practicability and simple operation.
Keywords:STM32; OV2640; parking lock
〇引言
随着我国国民生活水平的提高，私家车迅速普及，给人 们出行带来便捷的同时，也引发了停车难、乱停车、车位被 占等问题。现有的小区停车场管理系统，仅能管理车辆的进 出，不能管理到具体的车
位，无法解决车位被占的问题。因此，很多车主安装了车位锁来保障自己车位的使用权。目前，市 面上的车位锁大多为手动车位锁[1]，车主需要下车手动解锁、上锁，也有遥控型的智能车位锁，可通过遥控器在车内手动 控制车位锁，但还是未能实现完全自动化控制。同时，在一 些老小区，也经常出现停车锁被撞毁却不到肇事者的现象。本文结合STM32和图像处理技术，研究设计一款新型的智 能车位锁，能采集车牌号图像并识别，实现车位锁的全自动 控制，并提高车位管理质量。
1系统总体设计方案
本文研究和设计的是基于STM32和OV2640的具有车牌作者简介：胡慧之（1980—)，女，江苏无锡人，硕士研宄生,
识别功能的智能车位锁，主要应用于居民小区停车场。主要 设计目标如下。第一，当车辆进人车位时，摄像头采集车牌 号图像信息，送至STM32主控芯片识别车牌号，并和系统 内存储的车牌号进行匹配。如果匹配成功，车位锁自动解锁，车辆可安全停人，当车辆驶出车位后车位锁又可自动上锁。第二，如果匹配不成功，则发出警报声提醒车主离开该车位。如果该车辆继续强行驶人车位，则当车辆与车位锁接近到最 小距离阈值时，车位锁拍摄车牌号并存人S D卡。第三，车 位锁用户还可以使用手机APP与车位锁进行蓝牙通信，可设 置若干个好友车牌号以有效实现车位共享、查看车位锁状态 和控制车位锁。
完整的智能车位锁控制系统由硬件和软件两个部分组 成。其中，硬件部分主要包括STM32主控模块、图像采集模块、超声波测距模块、蓝牙通信模块和声音报警模块等，如图1所示。软件部分主要包括各外设驱动、图像采集与识别、距 离测量及处理等模块。 副教授。研宄方向：应用电子技术。
2020年第24期
信層与电腼
China Computer & Communicationpet铝膜
较件开戌与系用
I 图像采集模块h I 超声波测距模块!<♦
I
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一►!电机驱动模块M 电^T 1
-
H 声音报警模块I 蓝
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E 手机APP
图1系统框图
STM 32
主控模块2硬件设计
2〜400 cm 的非接触式测量距离功能，测距精度髙达3 cm [2]。 模块接口简单，共有4个引脚：V C C
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和GND 引脚分别接3.3 V 和地；控制端Trig 和接收端Echo 分别接STM 32的PA 0和 PA 1。测距过程：PA 1 口向超声波模块的Trig 端发送一个宽 度为10 n s 以上的高电平触发测距，然后等待Echo 端口输出 髙电平，使用TIM 2_CH 2捕捉，将其转换成距离，测试距离 =(髙电平时间*声速）/2。2.1主控模块设计
2.4 SD 卡接口设计
系统主控芯片选用的是意法半导体公司开发的32位高 性能控制器STM 32F 407ZGT 6，以ARM Cortex -M 4为系统内 核，工作电压为1.8〜3.6 V ，工作频率为168 MHz ，支持浮 点运算和DSP 指令。STM 32F 407ZGT 6片上资源丰富，具有 192 KB SRAM 、1 024 KB FLASH 、12 个 16 位定时器、2 个 32位定时器、2个D M A 控制器、3个IIC 、6个串口、2个 USB 、1个RTC 、1个摄像头接口以及112个通用10 口，且 提供多个低功耗模式，为实现各功能提供了控制平台。2.2图像采集模块设计
S D 卡是一种常用的小体积存储设备，在本设计中用来 存储非车主车辆撞击车位锁前的车牌号图像数据。控制器对 SD 卡的通信接口一般有SPI 和SDIO 两种。STM 32F 407自 带一个SDIO 主机接口，在SDIO 模式下允许4线的高速传 输，传输速率快，最髙通信速度可达48 MHz ，每秒最髙可 传输24M 字节的数据，能够满足系统图像数据的传输速度[3]。 STM 32F 407和SD 卡的连接如图3所示，使用9
aveee接口通信：3 根电源线、1根时钟线（SDIO _SC K )、1根命令线（SDIO _ CMD )和 4 根数据线（SDIO _D 0〜SMID _D 3 )。
图像采集模块选用的是一款拥有200万像素的髙清摄像 头模块ATK -OV 2640，采用Omni Vision 公司生产的1/4寸 的 CMOS UXGA ( 1 632*1 232 )图像传感器 OV 2640。该模 块集成有源晶振和LDO ，可自行产生支持OV 2640工作的 121^1^时钟和2.8¥、1.3¥电压。图像传感器〇¥2640支持 RGB 565、JPEG 等多种数据输出格式，还可以对采集到的图 像进行补偿处理，支持伽马曲线、白平衡、饱和度、度等 基础处理，有利于提髙图像质量，得到清晰、稳定的彩图像。 模块接口简单，体积小，灵敏度高，工作电压低，非常适合 开发嵌入式拍摄应用系统。
门控系统
STM 32F 407自带了一个数字摄像头（DCMI )接 口，可接收8〜14位CMOS 摄像头发出的髙速数据流。 STM 32F 407ZGT 6与OV 2640模块的接口如图2所示，使用83软件设计
系统软件设计分为硬件的嵌入式程序设计和手机APP 程
序开发两部分，主要功能模块如图4所示。
位并行I/O 口 DCMI _D 0〜D 7接收图像数据，通过SCCB 总 线DCMI _SC L 和DCMI _SD A 配置OV 2640摄像头模块。
GND'I
DC ]D C i SCL ：MI~SDA DCMID 0
DC ]
DC ]M I D 4 11DCMI DCM 「DCMI PCLK 15PWDM7PI
GND VCC SIO C VSYNC SIO D HREF D 0RESET D 2D 1D 4
D 3
D 6D 5PCLK D 7PWDN XCLK
VCC 3.3
24
DCMI VSYNC 6 DCMrHREF" 8 DCMfRESET - 10 DCMI—Dl 丫2—
DCMI —D 3i DCMI 16 DCMI D 7 18 DCMI XCLK OV 2640
图2 OV 2640模块接口
2.3超声波测距模块设计
车辆与车位锁之间的距离信息以及车辆在位信息都是 通过超声波测距电路实现的。本设计选择常见的适应能力 强且性价比髙的HC -SR 04+超声波测距模块，该模块可提供
3.1手机APP 设计方案
通过手机自带蓝牙模块与车位锁的蓝牙模块建立通信， 手机APP 可以实现如下功能：①在使用车位锁前录入允许使 用该车位锁的车牌号码，可以录入1〜3个，后期可修改车牌 号，具有用户管理和车位共享功能；②查看车位锁状态；③通 过APP 遥控实现车位锁的自动解锁、上锁功能，防止出现识 别故障时用户无法使用车位锁。
麩件升农与系用信■与电圈
China Computer & Communication2020年第24期
3.2嵌入式软件设计
3.2.1车辆驶入停车位软件设计
车辆驶人停车位的车位锁工作流程如图5所示。在上锁 状态下，当有车辆靠近时，检测车辆与车位锁的距离，当间 距小于100 cm时唤醒摄像头通过拍照采集车牌信息并传送到 控制器对车牌号进行识别、匹配，如果与预存车牌号匹配成
功，则控制车位锁解锁，车辆驶入停车位。若驶人车辆车牌 号与预存车牌号匹配不成功，则车位锁保持上锁状态，继续 测量车距，当距离小于50 cm时，发出警报保护车位，当车 距小于20 cm时将车牌图像数据存储到SD卡，以便发生碰 撞后用户可以排查肇事车辆信息。
图5车辆驶入停车位的车位锁工作流程
3.2.2车辆驶出停车位软件设计
在解锁状态下，超声波测距模块检测不到车辆，则表明 停车结束，车辆正驶离停车位，延时一段时间后车位锁自动 上锁，上锁过程中若检测到车距小于50 c m，暂停上锁，大 于50 cm则继续上锁，实现车辆驶离自动上锁功能并防止上 锁过程中与停驻车辆发生碰撞。车辆驶出停车位的车位锁工作流程如图6所示。
图6车辆驶出停车位的车位锁工作流程
4结语
本文设计了一种基于STM32和图像处理技术的智能车
位锁控制系统，给出了系统总体结构、主要硬件设计和软件
流程。经过测试，系统能够实现自动识别车牌号控制车位锁
解锁、上锁，保存自动损坏车位锁的肇事车辆图片，并可通
接种棒过手机APP实现车位共享的功能。此车位锁是为车主设计的，
具有功耗低、可靠性强、功能多等优点。如果将本设计中的
蓝牙通信模块换成Zigbee终端，则可升级作为停车场管理系
统的车位节点使用，便于物业对小区内所有车位的实时图像
进行监控与管理。环视制作者
参考文献
[1] 宋博，李磊，王玉涛.基于单片机的遥控智能车位锁 设计[J]•电脑知识于技术,2〇16(12):227.
[2] 张可儿.基于单片机的超声波测距仪设计[f l.自动化 与仪器仪表，2017(1):62-63.
[3] 王坤，丁红胜.基于STM32的图像编码与采集系统[J]. 电子设计工程，2018(5):179-183.
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