太阳能供电式智能共享车位锁

苏小康 朱景昊 谢鼎盛 李华春 汪贵龙（东北林业大学交通学院，黑龙江 哈尔滨150040）

1 概述

随着近年来汽车数量的不断增长，在大、中城市都出现了停车难问题，停车位高昂的价格让许多有车一族望而却步，但许多停车位的车主并不是24 小时停车，当他们驾车外出时停车位处于闲置状态，考虑到资源的合理利用如果可以设计出一款车位锁将车位在空闲时间出租，既能给车位车主带来经济利益，又可以解决部分车主的停车难问题，太阳能供电式智能共享车位锁不仅可以解决该问题而且如果将车锁应用于公共停车位还能实现停车位互联网化管理解放劳动力。

2 硬件设计

硬件电路是车位锁控制系统的核心部件，车锁预约命令是通过APP 实现，所以硬件部分主要集中在控制车位锁的终端。

2.1 驱动器电路：车位锁设备的驱动器，主要作用是为车位锁提供电源，就是将太阳能析产生的12V 稳定低压直流供电匹配为步进电机所需的6V 低压直流负载，提供步进电机正常工作所需要电源。驱动器是车位锁升降的核心部分，驱动电源是设备正常运行的保障。驱动电源设计为恒压输出，输出功率为控制器电路负载和步进电机电路负载之和，共需33.5W。因为配备有提示电路和其他电子设备、且驱动器转换有一定效率、各种电路元器件之间有一定差异，为整个电路增加出17%的设计余量因此实际功率最大值设计为40W。

2.2 控制器电路：控制器电路主要由负责电源转换的DC/DC 驱动电路、MCU 微型处理器、Wi-Fi 无线收发电路、超声波传感器、红外传感器、压力传感器，以及周边电路组成。无线传输部分选择ESP8266 模块。ESP8266 编程方法多样，有更多的软件支持且价格比ESP32 更加的低廉。

2.3 车位锁电路：车位锁电路主要由太阳能析供电电路，步进电机控制电路、语音提示电路和监控电路组成。由传感器感测到车位锁外部环境变换后，将信息交由MCU 微处理器处理，处理后将反馈信号输入步进电机的控制器实现车位锁的升降，从而实现预约和控制功能当控制结构发出命令以后，车位锁结构上升关闭锁扣装置将上方的按钮摁下，完成对装置结构的管控。除此之外装置在上升时对底部的按键装置功能有按压作用，通过对上升装置的升起和落下对车位锁电路进行保护。

2.4 加热融雪电路及太阳能析防尘自动电刷电路：车位锁应用情况复杂，多雨雪地域可能会由于积雪导致车位锁和太阳能析无法正常工作，会对嵌入式车锁的使用带来极大不便。因此在升降体顶端设置一个微型加热棒，当遇到雨雪天气时通过温度传感器和光线传感器驱动加热棒自动开启消除积雪。同时太阳能析工作于室外长期使用或遇到沙尘会覆盖尘土，这对于太阳能析的正常使用会造成极大影响，因此我们在太阳能析后配备有微型电机连接雨刷，定期自动开启进行除尘，保证太阳能析正常工作与此同时对加热和融雪功能通过控制温度在一定范围内，能够保证对车位锁电池寿命的延长使得车位锁得到更好的保护。

2.5 提示功能电路：车位锁提示电路由语音提示电路、夜间灯光提示电路和电量提示电路组成，语音提示电路是在车位锁未接受指令情况下通过红外传感器感应到有车辆停驻时自动发出语音提示，当传感器接收信号消失后持续15s 开关自动断开语音提示结束。夜间提示功能通过光电传感器感受到外界光线亮度下降到一定值后光电开关自动关闭，同时超声波传感器感应车辆停驻若感应值达到上限，闭合开关开启灯光提示。

2.6 太阳能析电路：太阳能电池析会将收集的太阳能转换为电能，然后通过转换器输入蓄电池，将原本的太阳能转变为12V的稳定低压直流再通过变压电路转换为动力装置需要的6V 稳定低压直流，太阳能析装置主要有：太阳能析、转换器、12V 蓄电池，除此之外在太阳能析上设置有凸透镜吸更多的太阳能，完成对光照资源的更大化利用，除此之外设置的雨刷结构可以完成对太阳能析的清洁，确保太阳能析能够最大程度的吸收太阳能。

3 软件设计

3.1 软件设计的任务是开发出车位锁手机端操作APP 以及负责控制车位锁的MCU 软件，车位锁信息传递原理图如图：

图1

3.2 手机APP 功能：车位锁APP 从车位提供者，车位使用者，车位管理者三个方面考虑设计，设有空闲车位查询、停车位共享时间发布、停车位预约、付费平台，车位状态查询，车位实时监控，车位电量显示功能，关于车位锁和车辆的匹配，车位的位置信息是通过手机APP 设置定位并没有安装定位模块这是因为部分车位所在位置信号接收器无法接收信号会造（转下页）成失灵。APP 通过对车位信息发布和预定来实现车位的共享，当驾驶人到达停车位之后扫描停车二维码对车位锁进行控制，停车位的关键步骤主要是对停车位进行共享而后实现控制，按照使用步骤使用完成后必须对车位锁进行控制上升，完成所有功能后驾驶人离开完成 使用功能。

3.3 MCU 微型处理器：考虑到传播速度采用性能较好的STC12C5A60S2 单片机为主控制器。相比于普通的51 单片机STC12C5A60S2 有8 路10 位AD，同时多出了两个定时器，设有PWM功能和SPI 接口。

3.4 软件发布及分享：通过将部分车位锁的安装和停车APP 的使用指导完成对停车APP 的推广，将停车位共享的最大优点显示出来体现出整个装置的优越性，从而实现软件的推广。

3.5 APP 编写：使用APIcloud 编写APP 所需程序，对APP需要实现的二维码扫描和需要实现的程序控制功能采用Java语言编写，在完成装置软件编写后我们可以对APP 显示出的二维码进行上传和分享，实现整个装置的功能。

4 装置测试

将软件安装到硬件中，将手机APP 与MCU 微型处理器进行连接，调整测试，检测硬件系统是否能够正常运行，对车锁机械结构部分进行压力和红外测试，检测预定功能完成情况。除此之外对车位锁供给一定的水查看装置是否有防水功能，对正常工作时对车位锁进行防尘实验，确保装置能够有一定的防尘功能为了使装置实际可使用性能大幅增加我们对太阳能析的供电性能进行测试，确保能够在正常的工作状态下达到使用年限，使得设计的装置可靠性高，实用性好可以投入实际生产中去。

5 结论

我们研究的太阳能供电式智能共享车位锁，能够通过手机APP 将私人车位进行有偿出租还能对公共车位进行互联网管理，可在积雪和沙尘条件下正常使用，利用清洁能源的同时、解放了劳动力、实现了资源的最大利用化。能够有效的缓解大、中型城市的停车问题，满足停车需求同时创造了经济效益。