基于SP8266 NodeMCU構建物聯(lián)網(wǎng)智能停車系統(tǒng)

　　隨著智慧城市的日益普及，每個領域都需要智能解決方案。物聯(lián)網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)控制功能實現(xiàn)了智能城市的可能性。一個人只需使用智能手機或任何連接互聯(lián)網(wǎng)的設備，就可以從世界任何地方控制安裝在他家或辦公室中的設備。智慧城市中有多個領域，智能停車是智慧城市中的熱門領域之一。

　　智能停車行業(yè)已經(jīng)看到了許多創(chuàng)新，如智能停車管理系統(tǒng)、智能門禁、可以檢測車輛類型的智能攝像頭、ANPR（自動車牌識別）、智能支付系統(tǒng)、智能進入系統(tǒng)等等。今天將采用類似的方法并構建智能停車解決方案，該解決方案將使用超聲波傳感器檢測車輛的存在并觸發(fā)門自動打開或關閉。ESP8266 NodeMCU 將在此處用作主控制器，以控制與其連接的所有外圍設備。

　　在這個物聯(lián)網(wǎng)智能停車系統(tǒng)中，我們會將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡服務器，以查找車輛停車位的可用性。在這里，我們使用 firebase 作為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫來獲取停車可用性數(shù)據(jù)。為此，我們需要找到 Firebase 主機地址和授權密鑰。

　　所需組件

　　ESP8266 NodeMCU

　　超聲波傳感器

　　直流伺服電機

　　紅外傳感器

　　16x2 i2c 液晶顯示器

　　跳線

　　電路原理圖

　　下面給出了這個基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛停車系統(tǒng)的電路圖。它包括兩個紅外傳感器、兩個伺服電機、一個超聲波傳感器和一個 16x2 液晶顯示器。

　　在這里，ESP8266 將控制整個過程，并將停車可用性信息發(fā)送到 Google Firebase，以便可以通過互聯(lián)網(wǎng)從世界任何地方對其進行監(jiān)控。兩個紅外傳感器用于入口和出口大門，以檢測汽車的存在并自動打開或關閉大門。IR 傳感器用于通過發(fā)送和接收紅外線來檢測任何物體，在此處了解有關 IR 傳感器的更多信息。我們還介紹了有關Arduino IR 傳感器接口的詳細教程，您可以查看該教程以了解更多 IR 傳感器模塊的工作原理以及如何將其與 Arduino uno 連接。

　　兩個伺服器將充當入口和出口門，它們旋轉以打開或關閉門。最后，使用超聲波傳感器檢測停車位是否可用或被占用，并將數(shù)據(jù)相應地發(fā)送到 ESP8266。查看本教程末尾提供的視頻以了解該項目的完整工作。

　　這是這個完整的智能停車系統(tǒng)原型的外觀：

為智能停車解決方案編程 ESP8266 NodeMCU

帶有工作視頻的完整代碼本教程末尾

要對 NodeMCU 進行編程，只需使用 Micro USB 電纜將 NodeMCU 插入計算機并打開 Arduino IDE。I2C 顯示器和伺服電機需要這些庫。LCD 將顯示停車位的可用性，伺服電機將用于打開和關閉出入口。Wire.h庫將用于在 i2c 協(xié)議中連接 LCD?。ESP8266 NodeMCU 中的 I2C 引腳為 D1 (SCL) 和 D2 (SDA)。這里使用的數(shù)據(jù)庫將是 Firebase，所以這里我們還包括相同的庫(FirebaseArduino.h)。

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#include  
#include  
#include  
#include  
#include 

?

然后包含從 Google Firebase 獲得的 Firebase 憑據(jù)。這些將包括包含您的項目名稱和密鑰的主機名。要查找這些值，請遵循Firebase 上的上一教程。

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#define FIREBASE_HOST "smart-parking-7f5b6.firebaseio.com"                           
#define FIREBASE_AUTH "suAkUQ4wXRPW7nA0zJQVsx3H2LmeBDPGmfTMBHCT"  

?

包括 WiFi SSID 和密碼等 WiFi 憑據(jù)。

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#define WIFI_SSID "CircuitDigest"             
#define WIFI_PASSWORD "circuitdigest101"

?

使用設備地址（此處為 0x27）和 LCD 類型初始化 I2C LCD。還包括用于進出大門的伺服電機。

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LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); 
伺服myservo；
伺服myservo1；

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啟動 I2C LCD 的 I2C 通信。

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Wire.begin(D2, D1);

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將進出伺服電機連接到 NodeMCU 的 D5、D6 引腳。

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  myservo.attach(D6); 
  myservos.attach(D5);

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選擇超聲波傳感器的觸發(fā)引腳作為輸出，回波引腳作為輸入。超聲波傳感器將用于檢測停車位的可用性。如果汽車占據(jù)了空間，那么它會發(fā)光，否則它不會發(fā)光。

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  pinMode（TRIG，輸出）；
  pinMode（回聲，輸入）；

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NodeMCU 的兩個引腳 D0 和 D4 用于獲取 IR 傳感器讀數(shù)。紅外傳感器將充當入口和出口門傳感器。這將檢測汽車的存在。

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pinMode（carExited，輸入）；
pinMode（carEnter，輸入）；

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連接到 WiFi 并等待一段時間，直到它連接上。

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  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);                                     
  Serial.print("正在連接"); 
  Serial.print(WIFI_SSID); 
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { 
    Serial.print("."); 
    延遲（500）；
  }

?

使用主機和密鑰作為憑據(jù)開始與 Firebase 連接。

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Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);

?

啟動 i2c 16x2 LCD 并將光標位置設置在第 0行第0列。

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液晶顯示器開始（）；
lcd.setCursor(0, 0);

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從超聲波傳感器中獲取距離。這將用于檢測特定地點的車輛存在。首先發(fā)送 2 微秒脈沖，然后讀取接收到的脈沖。然后將其轉換為'cm'。在此處了解有關使用超聲波傳感器測量距離的更多信息。

?

  數(shù)字寫入（觸發(fā)，低）；
  延遲微秒（2）；
  數(shù)字寫入（觸發(fā)，高）；
  延遲微秒（10）；
  數(shù)字寫入（觸發(fā)，低）；
  持續(xù)時間=脈沖輸入（回聲，高）；
  距離 = (持續(xù)時間 / 2) / 29.1;

?

以數(shù)字方式讀取 IR 傳感器引腳作為進入傳感器并檢查其是否為高電平。如果它很高，則增加條目計數(shù)并將其打印到16x2 LCD 顯示器和串行監(jiān)視器。

?

  int carEntry = digitalRead(carEnter); 
  if (carEntry == HIGH) { 
    countYes++; 
    Serial.print("汽車進入 = " ); Serial.println(countYes); 
    lcd.setCursor(0, 1); 
    lcd.print("汽車進入");

?

同時移動伺服電機角度以打開入口門。根據(jù)您的用例更改角度。

?

    for (pos = 140; pos >= 45; pos -= 1) { 
      myservos.write(pos); 
      延遲（5）；
    }
    延遲（2000）；
    for (pos = 45; pos <= 140; pos += 1) { 
      // 以 1 度為步長
      myservos.write(pos); 
      延遲（5）；
    }

?

并使用Firebase 庫的pushString函數(shù)將讀數(shù)發(fā)送到firebase。

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Firebase.pushString("/停車狀態(tài)/", fireAvailable );

?

對出口紅外傳感器和出口伺服電機執(zhí)行與上述類似的步驟。

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  int carExit = digitalRead(carExited); 
  if (carExit == HIGH) { 
    countYes--; 
    Serial.print("汽車退出 = " ); Serial.println(countYes); 
    lcd.setCursor(0, 1); 
    lcd.print("汽車退出"); 
    for (pos1 = 140; pos1 >= 45; pos1 -= 1) { 
      myservo.write(pos1); 
      延遲（5）；
    }
    延遲（2000）；

    for (pos1 = 45; pos1 <= 140; pos1 += 1) { 
      // 以 1 度為步長
      myservo.write(pos1); 
      延遲（5）；
    } 
    Firebase.pushString("/停車狀態(tài)/", fireAvailable ); 
    lcd.clear(); 
  }

?

檢查汽車是否已到達停車位，如果已到達，則發(fā)光 LED 會發(fā)出停車位已滿的信號。

?

  if (distance < 6) { 
        Serial.println("Occupied"); 
    數(shù)字寫入（領導，高）；
  }

?

否則表明該位置可用。

?

  if (距離 > 6) { 
        Serial.println("可用"); 
    數(shù)字寫入（領導，低）；
  }

?

計算停車場內的總空閑空間并將其保存在字符串中以將數(shù)據(jù)發(fā)送到 firebase。

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Empty = allSpace - countYes；
  可用 = String("可用= ") + String(Empty) + String("/") + String(allSpace);
  fireAvailable = String("Available=") + String(Empty) + String("/") + String(allSpace);
還將數(shù)據(jù)打印到 i2C LCD。
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print（可用）；

?

　　這就是如何在 Firebase 上在線跟蹤停車位的可用性，如下面的快照所示：

　　這樣就完成了使用 ESP8266 NodeMCU 模塊和不同外設的完整智能停車系統(tǒng)。

#include

#include

#include

#include

#include


#define FIREBASE_HOST "smart-parking-7f5b6.firebaseio.com" // 來自 firebase id 的項目名稱地址

#define FIREBASE_AUTH "suAkUQ4wXRPW7nA0zJQVsx3H2LmeBDPGmfTMBHCT" // 從 firebase 生成的密鑰


#define WIFI_SSID "CircuitDigest" // 輸入您的家庭或公共 wifi 名稱

#define WIFI_PASSWORD "circuitdigest101" // Wifi 的密碼

String Available = ""; //可用性字符串

String fireAvailable = "";


LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); //i2c 顯示地址 27 和 16x2 lcd 顯示

Servo myservo; //伺服作為門

伺服myservos; //伺服作為門

int Empty; //可用空間整數(shù)

int allSpace = 90;

整數(shù)計數(shù)是 = 0;

int carEnter = D0; // 進入傳感器

int carExited = D4; //exi 傳感器

int TRIG = D7; //超聲波觸發(fā)引腳

int ECHO = D8; // 超聲波回波引腳

int led = D3; // 現(xiàn)場占用信號

int pos;

詮釋 pos1;


持續(xù)時間長，距離遠；


無效設置（）{

延遲（1000）；

串行.開始（9600）；// 串口調試

Wire.begin(D2, D1); // i2c 啟動

myservo.attach(D6); //伺服引腳到D6

myservos.attach(D5); // 伺服管腳到 D5

pinMode(TRIG, OUTPUT); // 觸發(fā)引腳作為輸出

pinMode(ECHO, INPUT); // echo pin 作為輸入

pinMode(led, OUTPUT); // 現(xiàn)場指示

pinMode(carExited, INPUT); // ir 作為輸入

pinMode(carEnter, INPUT); // ir 作為輸入


WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); //嘗試連接wifi

Serial.print("Connecting to ");

Serial.print(WIFI_SSID); // 顯示 ssid

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

Serial.print("."); // 如果未連接，則打印此

延遲（500）；

}

Serial.println();

Serial.print("連接到");

Serial.println(WIFI_SSID);

Serial.print("IP 地址為：");

Serial.println(WiFi.localIP()); //打印本地IP地址

Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); // 開始 Firebase 身份驗證


液晶顯示器開始（）；//開始液晶

屏 lcd.home();

lcd.setCursor(0, 0); // 第 0 行第 0 列

lcd.print("Smart Parking");

}


無效循環(huán)（）{


數(shù)字寫入（觸發(fā)，低）；// 使觸發(fā)引腳為低

delayMicroseconds(2);

數(shù)字寫入（觸發(fā)，高）；// 使觸發(fā)引腳高

delayMicroseconds(10);

數(shù)字寫入（觸發(fā)，低）；

持續(xù)時間=脈沖輸入（回聲，高）；

距離 = (持續(xù)時間 / 2) / 29.1; // 以厘米為單位取距離


Serial.print("厘米：");

Serial.println(距離);


int carEntry = digitalRead(carEnter); // 讀取 ir 輸入

if (carEntry == HIGH) { // 如果高則計數(shù)并發(fā)送數(shù)據(jù)

countYes++; //遞增計數(shù)

Serial.print("Car Entered = " ); Serial.println(countYes);

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("汽車進入");

for (pos = 140; pos >= 45; pos -= 1) { // 改變伺服位置

myservos.write(pos);

延遲（5）；

}

延遲（2000）；


for (pos = 45; pos <= 140; pos += 1) { // 改變伺服位置

// 以 1 度為步長

myservos.write(pos);

延遲（5）；

}


Firebase.pushString("/停車狀態(tài)/", fireAvailable ); // 發(fā)送字符串到

firebase lcd.clear();

}

int carExit = digitalRead(carExited); //讀取退出紅外傳感器

if (carExit == HIGH) { //如果高則計數(shù)并發(fā)送

countYes--; //遞減計數(shù)

Serial.print("Car Exited = " ); Serial.println(countYes);

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("汽車退出");

for (pos1 = 140; pos1 >= 45; pos1 -= 1) { // 改變伺服位置

myservo.write(pos1);

延遲（5）；

}

延遲（2000）；


for (pos1 = 45; pos1 <= 140; pos1 += 1) { // 改變伺服位置

// 以 1 度為步長

myservo.write(pos1);

延遲（5）；

}

Firebase.pushString("/停車狀態(tài)/", fireAvailable ); // 發(fā)送字符串到

firebase lcd.clear();

}

if (distance < 6) { //如果距離小于 6cm 然后在 led

Serial.println("Occupied");

數(shù)字寫入（領導，高）；

}


if (distance > 6) { //如果距離大于 6cm 則關閉

LED Serial.println("Available");

數(shù)字寫入（領導，低）；

}


Empty = allSpace - countYes；//計算可用數(shù)據(jù)



Available = String("Available=") + String(Empty) + String("/") + String(allSpace); // 將 int 轉換為字符串

fireAvailable = String("Available=") + String(Empty) + String("/") + String(allSpace);


lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print（可用）；//將可用數(shù)據(jù)打印到lcd



}