劉淮霞,徐 晟,王 碩（安徽理工大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院,安徽 淮南232001）

基于工控機(jī)的停車位智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉淮霞,徐 晟,王 碩
（安徽理工大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院,安徽 淮南232001）

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，目前汽車的數(shù)量已經(jīng)非常龐大，且呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。與之相關(guān)，“停車難”現(xiàn)象也逐漸成為急需解決的問(wèn)題。升級(jí)傳統(tǒng)的車庫(kù)，使其能夠解決目前廣泛存在的“停車難”和些相關(guān)的問(wèn)題的是本文的主要研究目的。基于此要求，本文主要研究了一種基于工控機(jī)的地下車庫(kù)誘導(dǎo)及管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。硬件設(shè)計(jì)上，采用了基于Cortex-M3的STM32F103VB作為主控芯片；光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)車位占用情況；使用LCD屏幕和LED指示牌作為誘導(dǎo)系統(tǒng)，引導(dǎo)車主停車取車；非接觸式IC卡記錄用戶停車信息，并且提供取車尋跡功能。軟件系統(tǒng)方面，采用VB6.0作為軟件編程，使用方便。利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采集車輛信息的功能，并且建立車庫(kù)管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用RS485通訊，采用Modbus-RTU協(xié)議通訊。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵字：STM32；RS485通訊；Modbus；上位機(jī)系統(tǒng)；停車誘導(dǎo)

1 系統(tǒng)工作的主要流程

當(dāng)有車輛想要進(jìn)入車庫(kù)停車時(shí)，用戶在入口處刷卡，系統(tǒng)判斷是否是有效信息，如果是有效信息則中控系統(tǒng)發(fā)送信息，開(kāi)啟入口處道閘，車輛放行。當(dāng)車輛進(jìn)入車庫(kù)后，入口處的大LCD顯示屏?xí)@示整個(gè)車庫(kù)所剩空車位及所在區(qū)域。車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)同時(shí)工作，LCD指示牌會(huì)指引車輛進(jìn)入正確停車區(qū)域，用戶可以根據(jù)自己的選擇，跟隨誘導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)入某一區(qū)域。當(dāng)車輛順利找到空車位并停放好車輛后，車主在該區(qū)域最近的刷卡終端上刷卡，刷卡終端記錄車輛停放位置。在用戶取車時(shí)，在入口處刷卡進(jìn)入車庫(kù)，同時(shí)終端機(jī)上回顯示用戶車輛的具體停放位置，隨后用戶可以根據(jù)誘導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)入車輛所在區(qū)域，找到自己的車。在用戶在駛出車庫(kù)時(shí)，在出口處再次刷卡，系統(tǒng)自動(dòng)扣費(fèi)。

2 硬件系統(tǒng)

停車位智能控制系統(tǒng)以工控機(jī)作為核心部件控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，多個(gè)自制的信號(hào)采集控制模塊，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)，壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、IC卡模塊、60寸LCD液晶顯示屏、LED燈指示模塊、空氣斷路器、中間繼電器等組成。實(shí)現(xiàn)對(duì)空車位多少、大型車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)情況、車庫(kù)溫度、濕度實(shí)時(shí)顯示，且對(duì)車主實(shí)時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)引導(dǎo)，避免盲目開(kāi)車。

自制的信號(hào)采集控制模塊是以stm32f103RB作為核心部件，stm32f103系列屬于中低端的32位ARM微控制器，該芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。最高72MHZ工作頻率，在存儲(chǔ)器的0的等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMisp、MHZ，利用芯片內(nèi)部的DMA來(lái)存儲(chǔ)多個(gè)模擬量，并計(jì)算平均值，大大減輕cpu的負(fù)擔(dān)。

硬件電路中主要包括單片機(jī)的最小系統(tǒng)、8位共陽(yáng)極數(shù)碼管、4個(gè)獨(dú)立按鈕開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓電源模塊，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路、24c02數(shù)據(jù)掉電存儲(chǔ)芯片、6路光電隔離驅(qū)動(dòng)微型中間繼電器電路，6路光電隔離輸入電路、max485、232通訊芯片、ds18b20溫度傳感器、3路模擬量整形輸入電路等構(gòu)成。

3 軟件部分設(shè)計(jì)

軟件部分主要實(shí)現(xiàn)地下車庫(kù)管理及查詢的功能。采用Visual B6.0開(kāi)發(fā)。主要可以實(shí)現(xiàn)車位實(shí)時(shí)監(jiān)控功能、車輛信息查詢功能、收費(fèi)功能等主要功能?？墒构芾碚邔?duì)于車庫(kù)的使用情況一目了然。

3.1 串行通訊實(shí)現(xiàn)

要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)通訊，則必須要實(shí)現(xiàn)通訊串口的打通。而在用VB6.0編寫(xiě)的上位機(jī)系統(tǒng)中，則必須要使用到MSComm控件。MSComm控件是通過(guò)端口來(lái)傳輸和接收數(shù)據(jù)的，給應(yīng)用程序提供了通訊功能。使用MSComm控件功能，編程者可以避免使用較為復(fù)雜的API函數(shù)，并且在VC、VB、Delphi等語(yǔ)言中都可以用。

3.2 車位監(jiān)控功能

在本文所設(shè)計(jì)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，作為一個(gè)很重要的功能存在的就是車位占用情況的監(jiān)控。本功能可以使得車庫(kù)管理者及時(shí)了解車庫(kù)中車位使用情況。該功能使用光電開(kāi)關(guān)作為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)情況的變化對(duì)光電開(kāi)關(guān)發(fā)送作用，從而使得光電開(kāi)關(guān)對(duì)主控系統(tǒng)發(fā)出相關(guān)信息，從而反映到上位機(jī)系統(tǒng)中。

3.3 監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的上位機(jī)部分采用VB編程制作，由于VB功能強(qiáng)大，易于操作，所以廣泛的使用在上位機(jī)編程上。本系統(tǒng)中該功能主要用到SSTab、Shape等幾個(gè)控件，下面分部介紹這些控件。

利用以上主要控件可以建立車位監(jiān)控系統(tǒng)的主畫(huà)面，下面附上車位監(jiān)控系統(tǒng)的主畫(huà)面。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

在上位機(jī)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，我們還要用到一個(gè)很重要的工具——數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于車輛信息的存儲(chǔ)使得我們需要開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)單位或者是一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它一般用來(lái)存儲(chǔ)企業(yè)或事業(yè)部門(mén)、團(tuán)體和個(gè)人的有關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)是從全局觀點(diǎn)出發(fā)建立的，按照一定的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行組織、描述和存儲(chǔ)。其結(jié)構(gòu)是基于數(shù)據(jù)間的自然聯(lián)系，從而可以提供一起必要的存取路徑，且數(shù)據(jù)不再針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用，而是面向全組織，具有整體的結(jié)構(gòu)化特征。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）傳統(tǒng)車庫(kù)多是靠用戶自行尋找發(fā)現(xiàn)空車位，效率低下，不容易發(fā)現(xiàn)空車位。導(dǎo)致大型車庫(kù)的利用率低。

（2）取車時(shí)，由于車庫(kù)中標(biāo)志物相似導(dǎo)致用戶取車時(shí)難以發(fā)現(xiàn)自己的停車區(qū)域，從而造成了“取車難”的現(xiàn)象。

（3）傳統(tǒng)車庫(kù)只是單純的起到停放車輛的功能，其潛在功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，對(duì)于車輛信息的獲取，車庫(kù)的管理等都存在滯后現(xiàn)象。

（4）傳統(tǒng)的車庫(kù)一般多采用人工收費(fèi)方式，不僅效率低下，容易出現(xiàn)錯(cuò)收費(fèi)亂收費(fèi)現(xiàn)象，而且極易造成財(cái)務(wù)上的疏漏和現(xiàn)金流失的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文將主要研究一種智能車庫(kù)的策略來(lái)解決目前存在的這些問(wèn)題。

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本文是安徽省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：AH201310361107

作者簡(jiǎn)介：劉淮霞（1961-），女，安徽淮南人，教師，研究方向：自動(dòng)化系統(tǒng)及控制工程。