基于STM32的全自动智能立体车库系统设计

吴豪，王红宇，李枝强，马利浩，邓佳宾

基于STM32的全自动智能立体车库系统设计

吴豪，王红宇，李枝强，马利浩，邓佳宾

（齐齐哈尔大学 通信与电子工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

设计了一种智能立体车库系统，并将其制作成了实物模型．该系统以STM32作为核心控制芯片，51单片机作为辅助芯片，使用驱动齿轮闸机装置实现了小车的传送、存放、取出等功能操作．硬件上由电源模块、压力传感器、烟雾传感器、RFID电子标签、LCD显示屏等模块组成，实现车架自动升降、车库照明、安全系统报警及当前车位状态显示等功能．软件上通过上位机的人机交互界面，在无需工作人员协助的情况下，用户可自助结账和存取车辆．与此同时，通过蓝牙模块将车库的使用情况实时地上传到上位机端，工作人员可对车库实现远程监控．经过测试，该系统实现了预设功能，在很大程度上解决了司机停车难的问题．

智能管理；车牌识别；车位诱导；车辆检测

随着人们生活水平的不断提高，汽车的保有量也逐年递增，该情况使得汽车的存放成为人们驾车出行的一大难题，因此智能立体车库的出现使这个问题得到改善．智能立体车库不仅节省了土地，实现了资源利用最大化，还节省了人力成本，从根本上解决了停车难的问题，提升车位资源的使用效率[1]．所以智能立体车库是今后的发展趋势，在智能工业不断发展和完善的过程中，新型智能立体车库将会代替传统的停车方式，朝着环保、便利、节约资源的方向发展[2]．

1 总体设计

该设计分为２层，每层共有3个停车位，车库的总体设计见图1~2．智能立体车库是全自动的停车系统，它由控制系统、上位机、RFID电子标签组成．首先系统将RFID电子标签采集到的车辆信息（车牌号等）发送给控制单元，然后控制单元再与电脑建立通信连接[3]，将车辆的存放信息准确无误的传输到上位机端．该立体车库利用托板电机和传送带完成存取停放车辆的任务，当用户需要存车时，将其车辆停放到指定位置，由控制单元判断当前车位的停放情况，然后再由控制托板电机和传送带设备将车辆传送到指定位置；当用户需要取车时，系统通过读取采集到的信息，由控制托板电机和传送带将车辆传送到指定位置，用户将车辆取出[4]．该立体车库用STM32作为核心控制芯片，51单片机作为辅助芯片，配以电源模块、蓝牙模块、压力传感器、烟雾传感器、RFID电子标签、LCD显示屏模块来实现系统的操作和运行．

图1 车库正面图

图2 车库系统俯视图

2 硬件设计

该系统的硬件主要由导航模块、信息采集模块、动力模块、信息显示模块、通信模块、电源模块以及火灾警报模块组成（见图3）．

（1）导航模块．每一个停车位都布有压力传感器，用它来识别车位是否为空．

（2）信息采集模块．该模块是基于RFID电子标签来实现的，在车主刷卡进入停车场时，读卡器自动获取用户车辆的基本信息，识别工作无须人工干预．

（3）动力模块．通过单片机对电机控制（单片机产生PWM脉冲来控制），使车辆按设定的速度和规定路线运行．

（4）信息显示模块．采用LCD1602液晶显示屏，主要显示车辆的基本信息以及车辆停放情况．

（5）通信模块．采用蓝牙通信模块，用于实现上位机与下位机之间的通信，该模块是基于Bluetooth Specification IEEE802.1蓝牙协议搭建而成的[5]，具有性能稳定、嵌入方便、丢包率低等优点．

（6）电源模块．采用电源分立配送（当车库进行灭火操作需要断电时，灭火系统的电源是独立的）．

（7）警报模块．当停车场发生火灾等意外事故时，该模块利用烟雾传感器向单片机传送低电平信号，此时单片机启动蜂鸣器报警，并启动喷洒装置进行灭火，实现对火情的控制[6]．

3 软件设计

软件设计部分，硬件编程采用C语言，上位机采用C#语言进行编程，车辆存取的软件流程见图４．

3.1 存车流程

当用户需要存车时，首先，车辆需要被停放到指定位置，然后用户通过读卡器刷卡，读卡器将卡片ID值传给单片机，并在单片机内执行条件判断语句判断该用户所持有的卡片ID号是否在本停车场注册过．若已注册则车辆可以通过，否则需要先注册才能进入停车场．其次，系统进行数据采集程序运行，控制系统判断车库内停车位的当前存放情况，自动为用户分配车位．最后，启动传送带，将车辆进行传送到指定位置．此时托板电机启动，将车辆送至指定车位，电机运行的时间以及状态通过定时器中断程序来控制．

图3 硬件控制图

图4 存取车过程

3.2 取车流程

当用户需要取车时，用户需要先刷卡，然后系统程序开始运行．首先，托板电机装置开始运作，将车辆从目标车位横移出来，然后送至指定位置，车辆到达之后，传送带装置开始运作，将车辆传送到指定位置，最后用户将车辆取出，取车完毕等待下一个操作指令．

3.3 上位机

上位机采用C#语言编写程序，把程序下载到上位机中．上位机将采集的信息显示在上位机屏幕中．

4 系统测试

在该阶段对项目进行安装和调试．首先，进行硬件调试，综合考虑51，STM32和驱动齿轮闸机的整体功能匹配，将各个部分的功能统一进行调试，然后采集数据并做数据分析，对数据偏差较大的部分进行调整修改，使实验数据更加贴近理想数据[7]．其次，进行软件调试，先将程序烧写进STM32和51单片机，并将车辆信息录入RFID电子标签内，然后将射频卡采集的信息传送到STM32单片机内进行处理，记录停车信息[8]．通过蓝牙模块与整个智能停车场主控进行串口通信，并将信息传输到上位机端[9-10]．最后，进行整体测试，对测试中遇到的问题做集中处理，进行最后综合调试．

5 结语

本文设计的立体车库采用STM32作为主控芯片实现了硬件功能，通过驱动齿轮闸机装置实现了机械功能，用C#语言实现了软件设计．经过测试，该系统达到了预设目标，完成了智能立体车库的全部功能．相信随着技术的发展和完善，智能立体车库必将取代现有停车设备，成为我国未来的智能停车设备的首选．

[1] 程子健，赵永强．机械式智能立体车库的创新设计[J]．内燃机与配件，2017（23）：1-2

[2] 邓杰．基于智能技术的机械式立体车库控制系统设计[J]．中国高新科技，2019（13）：51-54

[3] 杨哲铭，王旭东，杨振华，等．基于STM32F103的智能停车场车位引导系统[J]．信息记录材料，2018，19（1）：83-85

[4] 张琴，龚成林．基于PLC的智能立体车库设计[J]．电脑与电信，2019（4）：42-44，47

[5] 丁伟成，崔恩汉，杜思晗．智能车库的设计及其调度策略[J]．中小企业管理与科技（下旬刊），2019（7）：181-182

[6] 王强，陈海龙，夏昭．新型立体化智能车库控制系统的设计与实现[J]．自动化与仪表，2018，33（4）：95-99

[7] 刘鑫，李向均，李淑滢，等．智能车库[J]．电子世界，2018（23）：109

[8] 徐佳敏，王改芳．基于STM32和RFID的小区车辆管理系统设计[J]．实验技术与管理，2015（10）：154-156

[9] 付立华，白靖宇，庞展翔．一种智能立体车库的设计与实验室实现[J]．实验室研究与探索，2019，38（4）：62-66

[10] 李昶亮，谢乐天，于贝．智能立体车库模拟系统设计与实现[J]．电子世界，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

大学生创新创业竞赛项目（201910232209）

吴豪（1998-），男，广东雷州人，在读本科生．

邓佳宾（1983-），男，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，在读博士，从事无线通信研究．E-mail：djb83@qq.com