徐繼禹 黃美星 劉佳奇 劉健純

摘要：本設(shè)計(jì)以51系列單片機(jī)為核心控制單元，結(jié)合RFID射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)及無(wú)線通信技術(shù)，建立了一套基于嵌入式技術(shù)的高效利用車(chē)庫(kù)空間自動(dòng)擺放及空車(chē)位查詢的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)。試驗(yàn)證明，該系統(tǒng)具有功能豐富，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的實(shí)用參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：立體車(chē)庫(kù);嵌入式;全自動(dòng)

引言

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車(chē)的家庭越來(lái)越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車(chē)狀況的尷尬。城市的機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了停車(chē)基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)速度，這一現(xiàn)狀對(duì)于渴望“車(chē)者有其位”的車(chē)主來(lái)說(shuō)，形勢(shì)不容樂(lè)觀。立體車(chē)庫(kù)是解決停車(chē)難問(wèn)題的有效途徑之一，在功能上可以取代傳統(tǒng)停車(chē)車(chē)庫(kù)，而且立體車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)車(chē)庫(kù)相比，它的存取效率以及管理水平可以避免傳統(tǒng)車(chē)庫(kù)帶來(lái)的為取車(chē)而排隊(duì)等待，為尋找車(chē)位而徘徊許久等問(wèn)題，為車(chē)主提供更加舒心、便捷的服務(wù)。對(duì)提高工業(yè)的自動(dòng)化水平，具有很重要的實(shí)踐意義。

1 立體車(chē)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的露天停車(chē)場(chǎng)是對(duì)有限土地資源的嚴(yán)重浪費(fèi);另一方面，汽車(chē)占道停放又造成城市交通擁堵，通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型立體車(chē)庫(kù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，綜合各立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了升降橫移式立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)對(duì)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，規(guī)?？纱罂尚?，主要由控制系統(tǒng)及車(chē)庫(kù)執(zhí)行兩部分組成，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存車(chē)、取車(chē)等過(guò)程。

2 系統(tǒng)工作原理

本設(shè)計(jì)是一套基于嵌入式技術(shù)的高校利用車(chē)庫(kù)空間自動(dòng)擺放及空車(chē)位查詢的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)。當(dāng)車(chē)主想要停車(chē)時(shí)，只需要把車(chē)停在停車(chē)場(chǎng)的入口，然后從容地下車(chē)，立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)當(dāng)前空閑車(chē)位，并將愛(ài)車(chē)送入車(chē)位。當(dāng)車(chē)主來(lái)取車(chē)時(shí)，只需要輕松的按下按鈕，車(chē)就會(huì)由車(chē)庫(kù)送出，停在車(chē)主面前。立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)免去了一切駕車(chē)工作、休閑、旅游的煩惱，讓人們安心停車(chē)，舒心取車(chē)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路

立體車(chē)庫(kù)是一套全自動(dòng)的存取車(chē)系統(tǒng)。即通過(guò)RFID射頻識(shí)別技術(shù)及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)立體車(chē)庫(kù)覆蓋，收集小區(qū)用戶車(chē)輛信息及停車(chē)位是否空閑的信息，最終形成一個(gè)系統(tǒng)。小區(qū)用戶可以在進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)之前，通過(guò)RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)讀取車(chē)輛信息直接將車(chē)停在車(chē)庫(kù)入口，立體車(chē)庫(kù)將會(huì)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)及直流電機(jī)系統(tǒng)控制的升降臺(tái)和橫移臺(tái)自動(dòng)將車(chē)輛停放在用戶獨(dú)有的空閑的立體車(chē)庫(kù)中。若為非小區(qū)車(chē)輛可以憑從門(mén)衛(wèi)處領(lǐng)到的臨時(shí)射頻卡進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)，在一個(gè)顯示界面獲得空車(chē)位的信息后選擇要停放的空車(chē)位，不必像以前一樣進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)再慢慢尋找空車(chē)位也不用愁沒(méi)車(chē)位可停。

4 芯片的選型

立體車(chē)庫(kù)的每一個(gè)車(chē)位都需要設(shè)置無(wú)線信號(hào)的收發(fā)裝置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。因此采用NRF905無(wú)線模塊組網(wǎng)，其具有的功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)可以使立體車(chē)庫(kù)的每一個(gè)車(chē)位節(jié)點(diǎn)都得到有效控制，對(duì)其組網(wǎng)又實(shí)現(xiàn)了傳輸效率的極大利用。

主控芯片采用51系列單片機(jī)，51系列處理器是一種極高性能的高速處理芯片，低電壓、超低功耗，以及超快的中斷控制單元，可以對(duì)每一個(gè)車(chē)位節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)全面的控制。

此外，還集成了對(duì)車(chē)輛進(jìn)行搬運(yùn)的運(yùn)載車(chē)輛的控制，也就是對(duì)直流、步進(jìn)電機(jī)的控制。利用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)載車(chē)的升降以及橫向移動(dòng)，其過(guò)載性能較好，在非超載情況下，能夠不受負(fù)載大小的影響。為了達(dá)到對(duì)車(chē)輛位置的精確搬運(yùn)，每個(gè)車(chē)位節(jié)點(diǎn)附近都裝上了紅外感應(yīng)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的位置。

5 具體實(shí)施方案

根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，可完全實(shí)現(xiàn)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的基本控制功能。

設(shè)計(jì)立體車(chē)庫(kù)演示系統(tǒng)分為兩層，實(shí)際開(kāi)發(fā)可以根據(jù)需要做成多層，原理類(lèi)似。當(dāng)車(chē)輛到達(dá)時(shí)，利用RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)所采集的用戶信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送到立體車(chē)庫(kù)控制端的無(wú)線接收模塊上，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)現(xiàn)有車(chē)位情況判斷將車(chē)輛存放在哪個(gè)位置。立體車(chē)庫(kù)控制端的無(wú)線接收模塊和主控制板將用戶信息接收并與數(shù)據(jù)庫(kù)匹配再傳遞給立體車(chē)庫(kù)的步進(jìn)電機(jī)及直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，以此控制車(chē)庫(kù)升降及橫移平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，將車(chē)精準(zhǔn)的存放在空閑的車(chē)位上。

如果這一層沒(méi)有空閑的車(chē)位，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)升降裝置將車(chē)輛搬運(yùn)到二層或者三層，實(shí)現(xiàn)存車(chē)過(guò)程。取車(chē)過(guò)程即是存車(chē)過(guò)程的反過(guò)程，用戶只需在出口等待自己的愛(ài)車(chē)即可。通過(guò)傳感器，將采集到的車(chē)位信息通過(guò)RF無(wú)線通信方式發(fā)送到停車(chē)場(chǎng)入口前的LCD顯示屏上，以便用戶查詢及操作，更直接的控制立體車(chē)庫(kù)的存車(chē)及取車(chē)過(guò)程。

6 適用范圍及推廣前景

本產(chǎn)品適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)等配套停車(chē)場(chǎng)使用。與傳統(tǒng)車(chē)庫(kù)相比，升降橫移式立體車(chē)庫(kù)節(jié)省了土地的使用面積，建設(shè)的周期也相對(duì)較短，降低了投入成本，擴(kuò)大了車(chē)庫(kù)的社會(huì)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。另外，立體車(chē)庫(kù)存取車(chē)迅速，等候時(shí)間短，大大方便了人們的出行。在商業(yè)區(qū)推廣使用后，車(chē)庫(kù)可以組建成自動(dòng)收費(fèi)式停車(chē)設(shè)備，雖然需要一定的前期投入，但是考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益來(lái)說(shuō)，基于嵌入式技術(shù)的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)必將為建設(shè)者帶來(lái)更大的收益，也讓顧客能夠舒心停車(chē)、安心取車(chē)。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀擁軍.立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用與發(fā)展[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，04.

[2]蔣金周，顧蓉蓉.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，02.

[3]龔海峰.升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)及控制系統(tǒng)的研究[D].蘭州理工大學(xué)，2003.

作者簡(jiǎn)介：徐繼禹（2001），男，滿族，吉林省長(zhǎng)春市人，學(xué)生，本科，學(xué)校：長(zhǎng)春大學(xué)，研究方向：金融工程