基于STM32的全自動智能立體車庫系統(tǒng)設計

吳豪，王紅宇，李枝強，馬利浩，鄧佳賓

基于STM32的全自動智能立體車庫系統(tǒng)設計

吳豪，王紅宇，李枝強，馬利浩，鄧佳賓

（齊齊哈爾大學 通信與電子工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

設計了一種智能立體車庫系統(tǒng)，并將其制作成了實物模型．該系統(tǒng)以STM32作為核心控制芯片，51單片機作為輔助芯片，使用驅動齒輪閘機裝置實現了小車的傳送、存放、取出等功能操作．硬件上由電源模塊、壓力傳感器、煙霧傳感器、RFID電子標簽、LCD顯示屏等模塊組成，實現車架自動升降、車庫照明、安全系統(tǒng)報警及當前車位狀態(tài)顯示等功能．軟件上通過上位機的人機交互界面，在無需工作人員協助的情況下，用戶可自助結賬和存取車輛．與此同時，通過藍牙模塊將車庫的使用情況實時地上傳到上位機端，工作人員可對車庫實現遠程監(jiān)控．經過測試，該系統(tǒng)實現了預設功能，在很大程度上解決了司機停車難的問題．

智能管理；車牌識別；車位誘導；車輛檢測

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車的保有量也逐年遞增，該情況使得汽車的存放成為人們駕車出行的一大難題，因此智能立體車庫的出現使這個問題得到改善．智能立體車庫不僅節(jié)省了土地，實現了資源利用最大化，還節(jié)省了人力成本，從根本上解決了停車難的問題，提升車位資源的使用效率[1]．所以智能立體車庫是今后的發(fā)展趨勢，在智能工業(yè)不斷發(fā)展和完善的過程中，新型智能立體車庫將會代替?zhèn)鹘y(tǒng)的停車方式，朝著環(huán)保、便利、節(jié)約資源的方向發(fā)展[2]．

1 總體設計

該設計分為２層，每層共有3個停車位，車庫的總體設計見圖1~2．智能立體車庫是全自動的停車系統(tǒng)，它由控制系統(tǒng)、上位機、RFID電子標簽組成．首先系統(tǒng)將RFID電子標簽采集到的車輛信息（車牌號等）發(fā)送給控制單元，然后控制單元再與電腦建立通信連接[3]，將車輛的存放信息準確無誤的傳輸到上位機端．該立體車庫利用托板電機和傳送帶完成存取停放車輛的任務，當用戶需要存車時，將其車輛停放到指定位置，由控制單元判斷當前車位的停放情況，然后再由控制托板電機和傳送帶設備將車輛傳送到指定位置；當用戶需要取車時，系統(tǒng)通過讀取采集到的信息，由控制托板電機和傳送帶將車輛傳送到指定位置，用戶將車輛取出[4]．該立體車庫用STM32作為核心控制芯片，51單片機作為輔助芯片，配以電源模塊、藍牙模塊、壓力傳感器、煙霧傳感器、RFID電子標簽、LCD顯示屏模塊來實現系統(tǒng)的操作和運行．

圖1 車庫正面圖

圖2 車庫系統(tǒng)俯視圖

2 硬件設計

該系統(tǒng)的硬件主要由導航模塊、信息采集模塊、動力模塊、信息顯示模塊、通信模塊、電源模塊以及火災警報模塊組成（見圖3）．

（1）導航模塊．每一個停車位都布有壓力傳感器，用它來識別車位是否為空．

（2）信息采集模塊．該模塊是基于RFID電子標簽來實現的，在車主刷卡進入停車場時，讀卡器自動獲取用戶車輛的基本信息，識別工作無須人工干預．

（3）動力模塊．通過單片機對電機控制（單片機產生PWM脈沖來控制），使車輛按設定的速度和規(guī)定路線運行．

（4）信息顯示模塊．采用LCD1602液晶顯示屏，主要顯示車輛的基本信息以及車輛停放情況．

（5）通信模塊．采用藍牙通信模塊，用于實現上位機與下位機之間的通信，該模塊是基于Bluetooth Specification IEEE802.1藍牙協議搭建而成的[5]，具有性能穩(wěn)定、嵌入方便、丟包率低等優(yōu)點．

（6）電源模塊．采用電源分立配送（當車庫進行滅火操作需要斷電時，滅火系統(tǒng)的電源是獨立的）．

（7）警報模塊．當停車場發(fā)生火災等意外事故時，該模塊利用煙霧傳感器向單片機傳送低電平信號，此時單片機啟動蜂鳴器報警，并啟動噴灑裝置進行滅火，實現對火情的控制[6]．

3 軟件設計

軟件設計部分，硬件編程采用C語言，上位機采用C#語言進行編程，車輛存取的軟件流程見圖４．

3.1 存車流程

當用戶需要存車時，首先，車輛需要被停放到指定位置，然后用戶通過讀卡器刷卡，讀卡器將卡片ID值傳給單片機，并在單片機內執(zhí)行條件判斷語句判斷該用戶所持有的卡片ID號是否在本停車場注冊過．若已注冊則車輛可以通過，否則需要先注冊才能進入停車場．其次，系統(tǒng)進行數據采集程序運行，控制系統(tǒng)判斷車庫內停車位的當前存放情況，自動為用戶分配車位．最后，啟動傳送帶，將車輛進行傳送到指定位置．此時托板電機啟動，將車輛送至指定車位，電機運行的時間以及狀態(tài)通過定時器中斷程序來控制．

圖3 硬件控制圖

圖4 存取車過程

3.2 取車流程

當用戶需要取車時，用戶需要先刷卡，然后系統(tǒng)程序開始運行．首先，托板電機裝置開始運作，將車輛從目標車位橫移出來，然后送至指定位置，車輛到達之后，傳送帶裝置開始運作，將車輛傳送到指定位置，最后用戶將車輛取出，取車完畢等待下一個操作指令．

3.3 上位機

上位機采用C#語言編寫程序，把程序下載到上位機中．上位機將采集的信息顯示在上位機屏幕中．

4 系統(tǒng)測試

在該階段對項目進行安裝和調試．首先，進行硬件調試，綜合考慮51，STM32和驅動齒輪閘機的整體功能匹配，將各個部分的功能統(tǒng)一進行調試，然后采集數據并做數據分析，對數據偏差較大的部分進行調整修改，使實驗數據更加貼近理想數據[7]．其次，進行軟件調試，先將程序燒寫進STM32和51單片機，并將車輛信息錄入RFID電子標簽內，然后將射頻卡采集的信息傳送到STM32單片機內進行處理，記錄停車信息[8]．通過藍牙模塊與整個智能停車場主控進行串口通信，并將信息傳輸到上位機端[9-10]．最后，進行整體測試，對測試中遇到的問題做集中處理，進行最后綜合調試．

5 結語

本文設計的立體車庫采用STM32作為主控芯片實現了硬件功能，通過驅動齒輪閘機裝置實現了機械功能，用C#語言實現了軟件設計．經過測試，該系統(tǒng)達到了預設目標，完成了智能立體車庫的全部功能．相信隨著技術的發(fā)展和完善，智能立體車庫必將取代現有停車設備，成為我國未來的智能停車設備的首選．

[1] 程子健，趙永強．機械式智能立體車庫的創(chuàng)新設計[J]．內燃機與配件，2017（23）：1-2

[2] 鄧杰．基于智能技術的機械式立體車庫控制系統(tǒng)設計[J]．中國高新科技，2019（13）：51-54

[3] 楊哲銘，王旭東，楊振華，等．基于STM32F103的智能停車場車位引導系統(tǒng)[J]．信息記錄材料，2018，19（1）：83-85

[4] 張琴，龔成林．基于PLC的智能立體車庫設計[J]．電腦與電信，2019（4）：42-44，47

[5] 丁偉成，崔恩漢，杜思晗．智能車庫的設計及其調度策略[J]．中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（7）：181-182

[6] 王強，陳海龍，夏昭．新型立體化智能車庫控制系統(tǒng)的設計與實現[J]．自動化與儀表，2018，33（4）：95-99

[7] 劉鑫，李向均，李淑瀅，等．智能車庫[J]．電子世界，2018（23）：109

[8] 徐佳敏，王改芳．基于STM32和RFID的小區(qū)車輛管理系統(tǒng)設計[J]．實驗技術與管理，2015（10）：154-156

[9] 付立華，白靖宇，龐展翔．一種智能立體車庫的設計與實驗室實現[J]．實驗室研究與探索，2019，38（4）：62-66

[10] 李昶亮，謝樂天，于貝．智能立體車庫模擬系統(tǒng)設計與實現[J]．電子世界，2018（1）：105-107

Design of fully automatic intelligent stereo garage based on STM32

WU Hao，WANG Hongyu，LI Zhiqiang，MA Lihao，DENG Jiabin

（School of Communication and Electronic Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

Designs an intelligent stereo garage system and the system is maded into a physical model．The system takes STM32 as the core control chip，51 MCU is used as the auxiliary chip，and the transmission，storage，removal and other functions of the trolley are realized by using the driving gear gate device．The hardware is consist of power module，pressure sensor，smoke sensor，RFID electronic tag，LCD display screen and other modules that achieves the automatic lifting of vehicle frame，garage lighting，alarm of safety system，display of current parking status and other functions．The man-machine interface of the upper computer，without the assistance of staff，save car users can self-check out and self-access cars is design in the software of the system．At the same time，the system can also transmit the usage of the garage to the upper computer through the bluetooth module in real time，the remote monitoring function of the garage is realized．After testing，the system realizes the pre-adjustment function and solves the problem of difficult parking for drivers to a great extent．

intelligent management；license plate identification；parking induction；vehicle detection

TP39∶U270

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.04.010

1007-9831（2020）04-0047-04

2019-12-18

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽項目（201910232209）

吳豪（1998-），男，廣東雷州人，在讀本科生．

鄧佳賓（1983-），男，黑龍江齊齊哈爾人，講師，在讀博士，從事無線通信研究．E-mail：djb83@qq.com