单片机控制空中智能停车场的设计与应用探究

杜庆玺

摘要：城中心商场地带，用地紧张，停车位设置较少，交通拥挤，车辆乱停乱放的现象严重。并且许多商场周围人流量大，缺乏相应的天桥等配套设施，给行人的出行安全带来极大的隐患。本篇文章对空中停车场进行优化涉及，将其与过街天桥相结合，在满足行人过街的需求之外，在空中建设智能停车场。智能停车场利用单片机和外接传感器进行智能控制，实现无人停车场的智能控制。该设计具有功能多样、运营成本低、易于推广等特点。

关键词：多功能天桥;智能空中停车场;车辆掉头

中图分类号：TP368.1;U491.71 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0009-03

1 研究背景

随着我国经济发展，汽车保有量逐年上升。汽车数量的提升在为百姓生活带来便利的同时，也产生了一系列随之而来的车辆管理与道路交通的问题。人口与密集商业区人流量大、停车位需求也随之上升，“停车难”的现象逐渐成为常态。根据相关统计数据显示，2017年国内汽车停车位需求量达到2.7亿个，预计2018年将达到3亿个。但是按照目前的停车场发展速度来看，我国大城市的汽车保有量与停车位比例约为1：0.8，中小城市约为1：0.5，相较于发达国家的1：1.3，我国停车位比例明显偏低，停车设施的建设问题亟待解决。同时，商业区人车矛盾也随之上升，堵车严重、车辆掉头难、行人过街难等系列问题也随之产生。

2 研究方法

通过模型法和查找文献相结合的研究方法，开展本项研究。在发现问题之初，通过政府工作年鉴资料，查找阅读大量相关文献及统计资料，确定研究的发展现状和进程。再结合本地情况，配合各国各地不同的处理办法，提出新的解决方案。然后着手设计模型并准备所需的材料，进行构想的实物模型化搭建步骤。

3 研究思路

本研究主要为解决人、车流量大、用地面积紧张的中心商区汽车停车及疏散人流的问题。是集天桥、立体停车场、汽车掉头转向等于一身的多功能停车场，并配有充电装置，可为新能源汽车提供充电服务。通过本次设计可以缓解车位不足，汽车乱停乱放，行人过街难等一系列的交通管理问题，汽车还可以借助天桥转向，也间接缓解了大型十字路口的交通压力，对促进地区区域性协调可持续发展将发挥有一定的作用。

4 结构功能设计

如图1的结构草图中所绘制基本结构，设计主体为天桥造型的空中停车场，这种结构不仅可以降低停车场建造成本，同时还能够充分利用中心城区的立体空间，缓解主城区或商业区紧张的土地资源压力。在确定了主体建造结构的基础上，本设计还增加了以下几方面的功能设计。

4.1 行人过街天桥功能

人口密集的城市商业区行人过街常与车辆行驶发生冲突，除了会导致交通拥堵之外还会危害过往行人的人身安全。因此目前城市建设中会在人口密集区建设过街天桥以解决人车之间的冲突。该系统设计具有人行过街天桥的功能，能够保证人们空中过马路，避免车流与人流在平面相交时的冲突，保护行人安全的同时也提高了车辆行驶速度，很大程度上减少了交通事故发生的概率。

4.2 空中智能停车场功能

空中停车场则是把车停在空中，减少使用城区内紧张的土地资源，增加地面空间，提高空间使用率，有利于缓解交通堵塞等一系列城建压力。停车场设计实现无人控制智能化管理，利用单片机硬件和红外传感器结合，实现停车场的自动计数功能，能通过单片机的显示数码管实时显示空中停车场剩余车位，便于司机读取余位信息。停车场入口处如有车辆通过，红外传感器发出信号，在数码管上显示加一，出口处如有车辆驶出，红外传感器发出信号，在数码管上显示减一。通过数码管上的示数来反映停车场内的车位剩余量。然后借助一个显示屏公示出停车场的剩余车位数，以便司机判断是否可以上去停车。停车场可以实现智能无人控制，通过系统设计的智能控制和缴费系统，实现车辆的停留计时和缴费。

4.3 车辆掉头功能

现有的空中停车场只是为了解决“停车难”这一个问题，而本次设计为了缓解地面交通压力，加入了方便车辆掉头的功能。如果车辆能够从停车场上实现掉头，就能减少马路上部分车辆肆意掉头所导致的交通拥堵的现状和交通规划中单行道路对于司机掉头不友好的交通规划。立体停车场的车辆掉头功能可以为车辆出行带来了极大的便利，也为与司乘人员的人身安全提供了一定的保障。

4.4 停車平台功能设计

空中智能停车场剧本基本的过街天桥功能、智能停车场功能、车辆掉头功能之外，还在空中平台的剩余部分进行进一步的功能完善设计，利用剩余空间面积进行新能源汽车充电功能区、司机休息区划分。随着新能源汽车的发展和普及，汽车充电桩的配置越来越成为司机出行时的焦虑问题。利用空中停车场的剩余空间规划数个共享充电桩，能够有效解决新能源汽车的充电难题，同时给司机提供了短暂休闲区，如图2。

5 技术原理

5.1 系统基本功能描述

无人智能停车场利用非计算机编程硬件DP801单片机编程，主要利用2个红外传感器、单片机上数码管板和扬声器实现模拟智能识别智能停车场空位的过程，如图3。单片机主板上的数码管显示的数字为当前车库所剩余的车辆数，每当有1辆车进入智能停车场时，出发红外传感器，单片机控制数码管上的数会自动减1，表示当前车库内的停车位减少1位;每当有1辆车驶出智能停车场时，单片机控制数码管上的数会自动加1，表示当前车库内的停车位增加1位。而且当车库内停车位已满时，数码管上显示数字为00，若再有车辆进入停车场，扬声器发出报警声音，提醒车主车位已满。

5.2 技术要点

编程过程中，要注意红外传感器的灵敏度调节，红外传感器的检测距离要刚好能够检测到车辆从出入口正常通过时情况，红外传感器检测距离不能调整过长，过长则会检测到墙壁等障碍物造成红外传感器误触而使停车场计数功能失灵。同时单片机对于红外传感器的出发程序要编写成红外传感器断开-闭合-断开作为一个检测和计数周期，这样计数功能才精准，要不然会导致车辆的一次驶过而红外传感器的的持续触发导致数次单片机数次计数，从而导致计数功能不准。

6 项目亮点

在查阅相关文献资料时，尚未发现与“基于非计算机编程空中智能停车场的设计与实际应用”相关的资料记载。该设计主要创新点如下：

（1）将人行过街天桥与空中停车场相结合，减少了成本，既有利于拥挤路段的汽车停放，又有利于保障过街行人的安全，将有效缓解“停车难”、“过路难”的问题。

（2）汽车可以通过天桥进行变道变方向掉头，免去了必须通过路口转弯的麻烦。既便利了司机的正常行驶，又有利于提高道路的行车效率，缓解了道路的行车压力，利于改善道路的行车状况，有充当“道路缓冲器”的功能。

（3）集多种功能于一体：此种停车场包含了充电、停车、人行天桥、休闲娱乐等一系列功能。设计配备充电装置，有利于新能源汽车的出行，可以一定程度上减轻新能源汽车“出行难”、“里程短”的问题，同时也为电动自行车等非机动车提供了固定的充电场所，便于市民绿色出行，提升行车里程。

（4）在有限程度内极大的利用了马路空间，有利于提高城市内土地的集中利用率。并且也可在天桥上提供饮食等休闲娱乐项目，既可以为低收入人群提供一定的收入来源，又便于城市小摊小贩的规范经营与管治，促进城市管理的规范化。

（5）空中停車场相比于地下停车场成本低廉，并且开发型式多种多样，建设用地灵活，不用同地下停车场一样考虑地质等问题，可以按照需要在不同社区及单位前进行建设。

7 结语

本设计集人行道、停车场等多项功能于一身，有利于停车场的规划、人行天桥的设置以及城市的合理管理。将人行过街天桥与空中停车场相结合，合理利用马路空间，提高城市土地资源利用率，促进了拥挤路段的汽车停放与过街行人的安全等问题的解决。汽车可以通过天桥变方向掉头，便利司机行驶且提升行车效率。同时设计配备充电功能，方便新能源汽车出行，增加续航里程。并且空中停车场成本低，建设灵活，适合应用于用地紧张的大型超市、中心商务区，经改造后也可用于繁华的十字路口，特别适用于优先发展的老城区和正在规划的新城区。通过相关文献资料可以了解到，之前国内外关于立体停车场的研究都只是具有单一功能，并且大都是公益性，建设于某一个别单位旁，没有做到大众化，而且维护成本较高。个体企业无力修建国内现有形式的停车场。故本次实验对于以上相关问题都进行考量，并实施了一定程度的改进。

参考文献

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