基于STM32的全自動(dòng)智能立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳豪，王紅宇，李枝強(qiáng)，馬利浩，鄧佳賓

基于STM32的全自動(dòng)智能立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳豪，王紅宇，李枝強(qiáng)，馬利浩，鄧佳賓

（齊齊哈爾大學(xué) 通信與電子工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

設(shè)計(jì)了一種智能立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)，并將其制作成了實(shí)物模型．該系統(tǒng)以STM32作為核心控制芯片，51單片機(jī)作為輔助芯片，使用驅(qū)動(dòng)齒輪閘機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)了小車(chē)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(biāo)簽、LCD顯示屏等模塊組成，實(shí)現(xiàn)車(chē)架自動(dòng)升降、車(chē)庫(kù)照明、安全系統(tǒng)報(bào)警及當(dāng)前車(chē)位狀態(tài)顯示等功能．軟件上通過(guò)上位機(jī)的人機(jī)交互界面，在無(wú)需工作人員協(xié)助的情況下，用戶(hù)可自助結(jié)賬和存取車(chē)輛．與此同時(shí)，通過(guò)藍(lán)牙模塊將車(chē)庫(kù)的使用情況實(shí)時(shí)地上傳到上位機(jī)端，工作人員可對(duì)車(chē)庫(kù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控．經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)設(shè)功能，在很大程度上解決了司機(jī)停車(chē)難的問(wèn)題．

智能管理；車(chē)牌識(shí)別；車(chē)位誘導(dǎo)；車(chē)輛檢測(cè)

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車(chē)的保有量也逐年遞增，該情況使得汽車(chē)的存放成為人們駕車(chē)出行的一大難題，因此智能立體車(chē)庫(kù)的出現(xiàn)使這個(gè)問(wèn)題得到改善．智能立體車(chē)庫(kù)不僅節(jié)省了土地，實(shí)現(xiàn)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(chē)難的問(wèn)題，提升車(chē)位資源的使用效率[1]．所以智能立體車(chē)庫(kù)是今后的發(fā)展趨勢(shì)，在智能工業(yè)不斷發(fā)展和完善的過(guò)程中，新型智能立體車(chē)庫(kù)將會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的停車(chē)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(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)分為２層，每層共有3個(gè)停車(chē)位，車(chē)庫(kù)的總體設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1~2．智能立體車(chē)庫(kù)是全自動(dòng)的停車(chē)系統(tǒng)，它由控制系統(tǒng)、上位機(jī)、RFID電子標(biāo)簽組成．首先系統(tǒng)將RFID電子標(biāo)簽采集到的車(chē)輛信息（車(chē)牌號(hào)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(chē)輛的存放信息準(zhǔn)確無(wú)誤的傳輸?shù)缴衔粰C(jī)端．該立體車(chē)庫(kù)利用托板電機(jī)和傳送帶完成存取停放車(chē)輛的任務(wù)，當(dāng)用戶(hù)需要存車(chē)時(shí)，將其車(chē)輛停放到指定位置，由控制單元判斷當(dāng)前車(chē)位的停放情況，然后再由控制托板電機(jī)和傳送帶設(shè)備將車(chē)輛傳送到指定位置；當(dāng)用戶(hù)需要取車(chē)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)讀取采集到的信息，由控制托板電機(jī)和傳送帶將車(chē)輛傳送到指定位置，用戶(hù)將車(chē)輛取出[4]．該立體車(chē)庫(kù)用STM32作為核心控制芯片，51單片機(jī)作為輔助芯片，配以電源模塊、藍(lán)牙模塊、壓力傳感器、煙霧傳感器、RFID電子標(biāo)簽、LCD顯示屏模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操作和運(yùn)行．

圖1 車(chē)庫(kù)正面圖

圖2 車(chē)庫(kù)系統(tǒng)俯視圖

2 硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的硬件主要由導(dǎo)航模塊、信息采集模塊、動(dòng)力模塊、信息顯示模塊、通信模塊、電源模塊以及火災(zāi)警報(bào)模塊組成（見(jiàn)圖3）．

（1）導(dǎo)航模塊．每一個(gè)停車(chē)位都布有壓力傳感器，用它來(lái)識(shí)別車(chē)位是否為空．

（2）信息采集模塊．該模塊是基于RFID電子標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在車(chē)主刷卡進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，讀卡器自動(dòng)獲取用戶(hù)車(chē)輛的基本信息，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)．

（3）動(dòng)力模塊．通過(guò)單片機(jī)對(duì)電機(jī)控制（單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖來(lái)控制），使車(chē)輛按設(shè)定的速度和規(guī)定路線(xiàn)運(yùn)行．

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

（5）通信模塊．采用藍(lán)牙通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，該模塊是基于Bluetooth Specification IEEE802.1藍(lán)牙協(xié)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(diǎn)．

（6）電源模塊．采用電源分立配送（當(dāng)車(chē)庫(kù)進(jìn)行滅火操作需要斷電時(shí)，滅火系統(tǒng)的電源是獨(dú)立的）．

（7）警報(bào)模塊．當(dāng)停車(chē)場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)等意外事故時(shí)，該模塊利用煙霧傳感器向單片機(jī)傳送低電平信號(hào)，此時(shí)單片機(jī)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，并啟動(dòng)噴灑裝置進(jìn)行滅火，實(shí)現(xiàn)對(duì)火情的控制[6]．

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)部分，硬件編程采用C語(yǔ)言，上位機(jī)采用C#語(yǔ)言進(jìn)行編程，車(chē)輛存取的軟件流程見(jiàn)圖４．

3.1 存車(chē)流程

當(dāng)用戶(hù)需要存車(chē)時(shí)，首先，車(chē)輛需要被停放到指定位置，然后用戶(hù)通過(guò)讀卡器刷卡，讀卡器將卡片ID值傳給單片機(jī)，并在單片機(jī)內(nèi)執(zhí)行條件判斷語(yǔ)句判斷該用戶(hù)所持有的卡片ID號(hào)是否在本停車(chē)場(chǎng)注冊(cè)過(guò)．若已注冊(cè)則車(chē)輛可以通過(guò)，否則需要先注冊(cè)才能進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)．其次，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集程序運(yùn)行，控制系統(tǒng)判斷車(chē)庫(kù)內(nèi)停車(chē)位的當(dāng)前存放情況，自動(dòng)為用戶(hù)分配車(chē)位．最后，啟動(dòng)傳送帶，將車(chē)輛進(jìn)行傳送到指定位置．此時(shí)托板電機(jī)啟動(dòng)，將車(chē)輛送至指定車(chē)位，電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間以及狀態(tài)通過(guò)定時(shí)器中斷程序來(lái)控制．

圖3 硬件控制圖

圖4 存取車(chē)過(guò)程

3.2 取車(chē)流程

當(dāng)用戶(hù)需要取車(chē)時(shí)，用戶(hù)需要先刷卡，然后系統(tǒng)程序開(kāi)始運(yùn)行．首先，托板電機(jī)裝置開(kāi)始運(yùn)作，將車(chē)輛從目標(biāo)車(chē)位橫移出來(lái)，然后送至指定位置，車(chē)輛到達(dá)之后，傳送帶裝置開(kāi)始運(yùn)作，將車(chē)輛傳送到指定位置，最后用戶(hù)將車(chē)輛取出，取車(chē)完畢等待下一個(gè)操作指令．

3.3 上位機(jī)

上位機(jī)采用C#語(yǔ)言編寫(xiě)程序，把程序下載到上位機(jī)中．上位機(jī)將采集的信息顯示在上位機(jī)屏幕中．

4 系統(tǒng)測(cè)試

在該階段對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行安裝和調(diào)試．首先，進(jìn)行硬件調(diào)試，綜合考慮51，STM32和驅(qū)動(dòng)齒輪閘機(jī)的整體功能匹配，將各個(gè)部分的功能統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)試，然后采集數(shù)據(jù)并做數(shù)據(jù)分析，對(duì)數(shù)據(jù)偏差較大的部分進(jìn)行調(diào)整修改，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加貼近理想數(shù)據(jù)[7]．其次，進(jìn)行軟件調(diào)試，先將程序燒寫(xiě)進(jìn)STM32和51單片機(jī)，并將車(chē)輛信息錄入RFID電子標(biāo)簽內(nèi)，然后將射頻卡采集的信息傳送到STM32單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，記錄停車(chē)信息[8]．通過(guò)藍(lán)牙模塊與整個(gè)智能停車(chē)場(chǎng)主控進(jìn)行串口通信，并將信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)端[9-10]．最后，進(jìn)行整體測(cè)試，對(duì)測(cè)試中遇到的問(wèn)題做集中處理，進(jìn)行最后綜合調(diào)試．

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的立體車(chē)庫(kù)采用STM32作為主控芯片實(shí)現(xiàn)了硬件功能，通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪閘機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)械功能，用C#語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了軟件設(shè)計(jì)．經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)設(shè)目標(biāo)，完成了智能立體車(chē)庫(kù)的全部功能．相信隨著技術(shù)的發(fā)展和完善，智能立體車(chē)庫(kù)必將取代現(xiàn)有停車(chē)設(shè)備，成為我國(guó)未來(lái)的智能停車(chē)設(shè)備的首選．

[1] 程子健，趙永強(qiáng)．機(jī)械式智能立體車(chē)庫(kù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]．內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（23）：1-2

[2] 鄧杰．基于智能技術(shù)的機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．中國(guó)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(chē)場(chǎng)車(chē)位引導(dǎo)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(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)[J]．電腦與電信，2019（4）：42-44，47

[5] 丁偉成，崔恩漢，杜思晗．智能車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)及其調(diào)度策略[J]．中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（7）：181-182

[6] 王強(qiáng)，陳海龍，夏昭．新型立體化智能車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．自動(dòng)化與儀表，2018，33（4）：95-99

[7] 劉鑫，李向均，李淑瀅，等．智能車(chē)庫(kù)[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(chē)輛管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015（10）：154-156

[9] 付立華，白靖宇，龐展翔．一種智能立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38（4）：62-66

[10] 李昶亮，謝樂(lè)天，于貝．智能立體車(chē)庫(kù)模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[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(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽項(xiàng)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(wú)線(xiàn)通信研究．E-mail：djb83@qq.com