智能立体停车系统的设计

金立立，梁伟，张君

（1.湖北汽车工业学院 材料工程系，湖北 十堰 442002；2.湖北汽车工业学院 汽车工程系，湖北 十堰 442002）

智能立体停车系统的设计

金立立1，梁伟2，张君2

（1.湖北汽车工业学院 材料工程系，湖北 十堰 442002；2.湖北汽车工业学院 汽车工程系，湖北 十堰 442002）

从立体车库的框架结构、控制系统、管理软件这3个方面介绍，设计并开发出一套适用的智能立体停车系统的原型。实现了停取车过程的智能化。

立体车库；框架结构；控制系统；管理软件

随着我国近年来汽车数量的激增，大城市停车难的矛盾日益突出，都市停车难已成为当前大中城市普遍存在的一种现象。结合目前国内外立体车库的发展情况及我国大中型城市停车难的这一现状综合考虑，运用传感检测、机电一体化、计算机自动控制等各方面的知识，设计并制作出适合于大型公共场合的智能化立体停车系统的原型，为解决停车难这一问题提供比较经济的方案。

预期完成的智能立体停车系统要实现车辆的自动存取及计时收费管理。对用户而言要极大的体现自动化和便捷方便，对维护人员而言要尽可能简洁便于查找问题所在。实现此要求系统需要3个部分：机械及物理框架结构、控制系统、管理软件，系统的组成图如图1所示。

1 车库的物理框架

车库的框架即储存系统，它是自动化立体车库的基础，其结构决定着控制系统及管理软件对车位的调度方式。本系统采用了多层圆盘旋转式结构（图2），升降台的运动只有垂直升降和水平旋转2个过程，因而存取车快捷迅速；载车台上载有独立的载车板，停放时连板带车一起停放到车位处，简化了机械结构，稳定性可靠性得到保障。

在车库内有一个从底层直通顶层的提升架升降井道，停车泊位则星形布置在此井道的四周。本课题设计以每层8个停车位在车库中间设置垂直升降平台，在此平台上设置一个水平回转台，回转台上设有推进装置，当汽车进入车库停在活动载车板上后，水平回转台上的推进装置将载着汽车的载车板拉到水平回转台，此后升降平台带着回转台和上面的汽车上升。到有空车位的楼层后水平回转台开始旋转，将载车板对准空车位，回转台上的推进装置将载着汽车的载车板推进车位。取车时，升降台上升到汽车所在的楼层，水平回转台旋转到指定车位，推进装置把载车板从泊位拖出，回转台回转升降台下降到出口，驾驶员上车便可向前进方向开车出库。

2 控制系统

控制系统根据用户提交的信息控制各个装置（升降装置、回转装置、推进装置），实现车辆的停放。其构成包括主控部分、各装置的驱动、检测、通信接口等［1］。在本课题中此控制系统采用上下位机的主从模式，可快速稳定的实现存取车过程。数据管理、人机界面由上位机PC实现，下位机则负责按一定时序控制各个机构运转以及反馈给上位机相关数据，上下位机RS-232通信。这样简化了控制系统的复杂性，实现了车库管理的网络化。

1）主控部分

下位机控制系统结构如图3所示，下位机选用Freescale的MC9S12D64作为控制器 （MCU）,它是一种低功耗、高性能16位微控制器，具有16 bit中央处理单、64 kB的flash存储器,集成了 SPI通信接口、8通道10 bit AD转换模块、CAN控制器和8通道PWM输出［2］。其硬件满足对下位机各机构的控制。

2）升降及推进电机驱动

驱动电路见图4，是IRF540及33883 H桥驱动集成电路，最大驱动电压46V，电流36A，在此独立驱动2个直流减速电机，以PWM方式调节电机的转速，转动方向由控制信号决定。

3）转台步进电机驱动

转台旋转电机为混合式步进电机。其基于L297/298驱动芯片驱动器的单片机硬件接口电路如图5～6所示L297输出信号可控制L298双桥驱动集成电路，驱动电压最高为46 V，总电流4 A及以下的步进电机。L297只需要时钟、方向和模式输入信号，相位由内部产生，从而减轻微处理器和程序设计的负担。

4）传感检测

霍尔线性开关元件A3114，配合永磁铁块做位置和行程的检测。A3144内置有放大器，输出为高速脉冲信号，工作温度从-40～85℃在供电为4.5～24V时最大输出电流25mA，外接上拉电阻可直接作TTL驱动［3］，它具有快速精确稳定性好的特点，单片机根据检测到的脉冲信号进行相应程序控制。

3 管理软件

管理软件是整个系统的核心，结构见图7，包括前台界面采集数据采集、车位调度、后台数据查询删除更新、控制命令和数据收发。在本系统中，它对车位的调度命令的下达及所有操作都是建立在与车库实际情况相对应的数据表的基础之上，对用户而言并不需要了解车库的实际结构。

1）前台界面

本系统前台用LabVIEW开发，模块化设计易用性好、维护方便，主界面为实现停取车及管理维护，分别设计了停车、取车、查询、收费、数据库管理界面。后台数据库用Access设计，它提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块7种用来建立数据库系统的对象；提供了多种向导、生成器、模板，把数据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化［5］，为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便。2）通信模块

上下位机RS-232半双工通信，开始通信时要进行握手，即上位机发送命令字符询问下位机的工作状态，下位机接收到就立即发送回复字符，然后立即处于等待状态，在整个过程中下位机始终处于被动接收状态。上下位机以RS-232模式串口通信，其硬件电路见图9。SCI编程模型见图10。

4 结论

立体车库的框架采用了多层旋转式，容量大、停取车迅速；设计了升降提升装置、推进装置、载车台旋转装置，实现了停取车过程安全平稳。控制系统采用上下位机主从模式，下位机以单片机MC9S12D64为控制核心，外接升降电机驱动、推进电机驱动、旋转电机驱动、霍尔传感器、实现了对各个装置的准确控制。上位机用PC配合图形丰富操作简洁的人机界面，实现用户数据的采集，上下位机以RS-232串口模式半双工通信。管理软件前台用LV开发，后台数据库用ACCESS开发实现了停取车过程中用户数据的查找、更新，软件模块化设计，开发周期短维护方便。整个系统结构化设计，操作管理方便很好的实现了停取车过程智能化。

［1］周祖德，陈幼平.机电一体化技术与系统［M］.2版.武汉：华中科技大学出版社，2003.

［2］王宜怀，刘晓升.嵌入式系统-使用HCS12微控制器的设计与应用 ［M］.北京:北京航天航空大学出版社, 2008:12321.

［3］张传友.测控电路及装置［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2002.

［4］孙同景，陈桂友.Freescale 9S12十六位单片机原理及嵌入式开发技术［M］.北京：机械工业出版社，2008.

［5］李敏业，王颖.Access数据库应用实例完全解析［M］.北京：人民邮电出版社，2006.

（指导老师：缪勇）

Design of Multidimensional Intelligent Parking System

Jin Lili1，Liang Wei2，Zhang Jun2
（1.Dept.of Material Engineering，Hubei Automotive Industries Institute，Shiyan 442002，China；2.Dept.of Automotive Engineering，Hubei Automotive Industries Institute,Shiyan 442002，China）

The multidimensional garage was introduced from three aspects of the overallframework structure，controlsystem，management software.A model of multidimensional intelligent parking system was designed and developed to realize the intelligentized process of parking cars.

multidimensional garage；overall framework;control system；management software

TP311.52:U491.7+1

A

1008-5483（2011）03-0074-03

2011-06-13

湖北汽车工业学院学生科技创新活动科研项目（SJ200913）