一种智能停车场的教学实验装置的制作方法

本实用新型涉及智能停车场控制实验设备，特别涉及一种智能停车场的教学实验装置。

背景技术：

随着我国生活水平地不断提高，我国汽车的保有量也在不断地攀升，预计到2020年中国汽车保有量将超过2亿辆，由此带来的停车问题也是日益增加，停车难已经成为我们有车一族生活中经常面临的问题。随着电子技术和通讯技术的发展，越来越多的传统设施渐渐地退出了历史舞台，传统设施进入了智能化的发展轨道。目前的停车场实验教学大多是将学生带到现实中的停车场去现场学习，这样存在很大的问题：一是大批学生在现场存在交通安全隐患，二是实际应用的智能停车管理系统不具备教学实用性，且成本高昂、占地空间比大，同时也不利于学生从概念上认知使用相关的设备以及理解相关原理。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种智能停车场的教学实验装置，解决教学上研究智能停车管理系统的工作原理。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种智能停车场的教学实验装置，包括停车场实景沙盘、车位标线、模拟小车、用于检测并显示当前车位信息的车位检测与指示模块、用于显示车辆信息及车位信息的信息显示模块、用于控制出入口栏杆开关闸的自动栏杆控制模块、上位机和集成接口板，所述的集成接口板与所述车位检测与指示模块、信息显示模块、自动栏杆控制模块、上位机电路连接。

作为本实用新型的改进，所述车位检测与指示模块包括龙门架，所述龙门架上设置有用于实时检测车位状态的红外感应装置和用于实时指示车位状态信息的指示灯。

作为本实用新型的改进，所述信息显示模块包括显示屏、通讯接口，所述显示屏设置在出入口处并通过通讯接口连接所述集成接口板。

作为本实用新型的改进，所述自动栏杆控制模块包括RFID卡、地磁检测器、自动栏杆，所述自动栏杆分别设置在出入口处，所述的RFID卡设在出入口处的自动栏杆前方一定距离，用于在模拟小车通过自动栏杆前读取的车辆信息无线发送至集成接口板并触发自动栏杆开闸；所述地磁检测器设置在出入口处自动栏杆后方，用于在检测到模拟小车通过自动栏杆后触发自动栏杆关闸。

作为本实用新型的改进，所述集成接口板包括主控芯片、与所述主控芯片电路连接的入口处自动栏杆接口、车位信息接口、入口处显示屏接口、入口处地磁接口、无线通信接口、程序下载接口、出口处自动栏杆接口、出口处地磁接口、出口处显示屏接口、复位电路、网线接口。

作为本实用新型的改进，所述集成接口板上还设置有电源开关与整流模块、12V转5V模块和12V转3.3V模块，所述电源开关与整流模块通过12V转5V模块连接出入口处自动栏杆接口；所述电源开关与整流模块通过12V转3.3V模块连接主控芯片、复位电路、网络接口、程序下载接口、出入口处显示屏接口、无线通信接口和出入口处地磁接口。

作为本实用新型的改进，所述主控芯片采用型号为STM32F103VET6的集成芯片。

作为本实用新型的改进，所述集成接口板固定安装在停车场实景沙盘底部，所述停车场实景沙盘背面设置有便于拆装置检修小门，确保集成接口板不受外界干扰，性能不受影响；

作为本实用新型的改进，所述集成接口板与停车场实景沙盘之间保持预定间距，使集成接口板具有较好的散热效果。

作为本实用新型的改进，所述的无线通信接口采用ZigBee接口。

相比现有技术，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置，通过沙盘模型模拟构建了停车场的场景，改善了教学交互，将课堂学习与实际运用紧密联系起来，激发了学生对智能停车管理系统设计开发的兴趣，减少教师实验教学工作压力，并为教师开展交通科研工作提供基础环境。本实用新型的智能停车场的教学实验装置还具有操作安全且方便，易维护的特点。

附图说明

图1为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的逻辑结构示意图。

图3为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的集成接口板的结构框图。

图4为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的主控芯片的电路图。

图5为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的自动栏杆模块的电路图。

图6为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的车位信息接口的电路图。

图7为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的显示屏接口的电路图。

图8为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的地磁接口的电路图。

图9为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的网络接口的电路图。

图10为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的电源开关与整流模块的电路图。

图11为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的12V转5V模块的电路图。

图12为本实用新型提供的智能停车场的教学实验装置的12V转3.3V模块的电路图。

图中：10-停车场实景沙盘；20-模拟小车；30-集成接口板；40-自动栏杆；50-显示屏；60-龙门架；70-车位标线；80-指示灯；100-主控芯片；101-入口处自动栏杆接口；102-车位信息接口；103-入口处显示屏接口；104-入口处地磁接口；105-ZigBee接口；106-程序下载接口；107-出口处自动栏杆接口；108-出口处地磁接口；109-出口处显示屏接口；110-电源开关与整流模块；111-12V转3.3V模块；112-12V转5V模块；113-复位电路；114-网线接口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图3，一种智能停车场的教学实验装置，包括停车场实景沙盘10、车位标线70、模拟小车20、用于检测并显示当前车位信息的车位检测与指示模块、用于显示车辆信息及车位信息的信息显示模块、用于控制出入口栏杆开关闸的自动栏杆控制模块、上位机和集成接口板30，所述的集成接口板30与所述车位检测与指示模块、信息显示模块、自动栏杆控制模块、上位机电路连接。所述车位检测与指示模块包括龙门架60，所述龙门架60上设置有用于实时检测车位状态的红外感应装置和用于实时指示车位状态信息的指示灯80。

所述信息显示模块包括显示屏50(OLED显示屏)、通讯接口，所述显示屏设置在出入口处并通过通讯接口连接所述集成接口板。

所述自动栏杆控制模块包括RFID卡、地磁检测器、自动栏杆40，所述自动栏杆40分别设置在出入口处，所述的RFID卡设在出入口处的自动栏杆前方一定距离，用于在模拟小车通过自动栏杆前读取的车辆信息无线发送至集成接口板并触发自动栏杆开闸；所述地磁检测器设置在出入口处自动栏杆后方，用于在检测到模拟小车通过自动栏杆后触发自动栏杆关闸。

所述集成接口板30包括主控芯片100、程序下载接口106、复位电路113、入口处地磁接口104、出口处地磁接口108、入口处自动栏杆接口101、出口处自动栏杆接口107、入口处显示屏接口103、出口处显示屏接口109、网线接口114、车位信息接口102、ZigBee接口105；所述程序下载接口106、复位电路113、入口处地磁接口104、出口处地磁接口108、入口处自动栏杆接口101、出口处自动栏杆接口107、入口处显示屏接口103、出口处显示屏接口109、网线接口114、车位信息接口102、ZigBee接口105均连接主控芯片100。

本实施例中，所述集成接口板30固定安装在停车场实景沙盘10下面，用螺丝拧紧，确保集成接口板30不受外界干扰，性能不受影响；所述停车场实景沙盘10背面设置有小门（图中未示出），以便于拆装置检修。更优的，集成接口板30与停车场实景沙盘10（图中未示出）之间保持预定间距，使集成接口板具有较好的散热效果。

请参阅图1、图2，所述模拟小车20到达自动栏杆40前，模拟小车读到铺在沙盘底下的RFID卡（图中未示出）时，通过ZigBee无线通讯技术将模拟小车20车辆信息发送到主控芯片100，所述主控芯片100将检测到的车辆信息发送到信息显示模块和上位机，显示屏50将车位信息（空余车位、占用车位）显示在屏上；检测到车辆信息后自动栏杆40开启放行，开闸后模拟小车20经过地磁检测器，地磁检测器安装在栏杆后的沙盘底下，地磁检测到模拟小车20后，自动栏杆40进行关闸。

所述模拟小车20进入停车场内，通过红外检测模式，实时检测车位状态，另红外检测将车位信息上传至信息显示模块，供其判断车位信息；指示灯80位于各个车位的上面，实时指示车位的状态信息，车位被占用则亮红灯，车位空余则指示绿灯；设备载体采用龙门架的形式，上面预留红外感应装置（图中未示出）及指示灯80的安装位置。

所述模拟小车20驶离开停车场时，模拟小车再次读到另一张RFID卡，通过ZigBee无线通讯技术将模拟小车20车辆信息发送到主控芯片100，主控芯片100将检测到的车辆信息发送到信息显示模块和上位机，再次显示屏50将车位信息（空余车位、占用车位）显示在屏上；检测到车辆信息后自动栏杆40开启放行，开闸后模拟小车20经过另一个地磁检测器，地磁检测到模拟小车20后，自动栏杆40进行关闸，最终模拟小车驶离了停车场。

所述复位电路113用于在主控芯片100出现故障时，重启主控芯片使主控芯片复位。

请一并参阅图1、图4、图5和图6，所述入口处自动栏杆101的JP3芯片上PMW管脚连接主控芯片100的PC6管脚；所述出口处自动栏杆接口107的JP4芯片上PMW管脚连接主控芯片100的PC7管脚；所述车位信息接口102的JP2芯片上1管脚连接主控芯片100的PA2管脚；所述车位信息接口102的JP2芯片上2管脚连接主控芯片100的PA3管脚。

请参阅图4和图7，所述入口处显示屏接口103的Oled1芯片上CS管脚连接主控芯片100的PD6管脚；所述Oled1芯片上RES管脚连接主控芯片100的PD5管脚；所述Oled1芯片上D/C管脚连接主控芯片100的PD4管脚；所述Oled1芯片上CLK管脚连接主控芯片100的PD3管脚；所述Oled1芯片上SDIN管脚连接主控芯片100的PD2管脚；所述出口处显示屏109的Oled2芯片上CS管脚连接主控芯片100的PE12管脚；所述Oled2芯片上RES管脚连接主控芯片100的PE11管脚；所述Oled2芯片上D/C管脚连接主控芯片100的PE10管脚；所述Oled2芯片上CLK管脚连接主控芯片100的PE9管脚；所述Oled2芯片上SDIN管脚连接主控芯片100的PE8管脚。

请参阅图4和图8，所述入口处地磁接口104的HGS1芯片上SCL管脚连接主控芯片100的PE5管脚；所述入口处地磁接口104的HGS1芯片上SDA管脚连接主控芯片100的PE6管脚；所述出口处地磁接口108的HGS2芯片上SCL管脚连接主控芯片100的PE0管脚；所述出口处地磁接口108的HGS2芯片上SDA管脚连接主控芯片100的PE1管脚。

请参阅图4和图9，在本实用新型实施例中，所述网络接口114包括ENC28J60接口芯片及其外围的若干电阻、电容；所述ENC28J60接口芯片上的INT管脚连接主控芯片100的PB12管脚；所述ENC28J60接口芯片上的SO管脚连接主控芯片100的PA6管脚；所述ENC28J60芯片上的SI管脚连接主控芯片100的PA7管脚；所述ENC28J60芯片上的SCK管脚连接主控芯片100的PA5管脚；所述ENC28J60芯片上的CS管脚连接主控芯片100的PA4管脚；所述ENC28J60芯片上的RESET管脚连接主控芯片100的PA11管脚。

本实施例中，请参阅图4，在本实用新型的智能停车场的教学实验装置，所述主控芯片采用采用型号为STM32F103VET6的集成芯片，所述主控芯片的PA14管脚连接程序下载接口的JP1芯片上的2管脚和PA13管脚连接程序下载接口的JP1芯片上的1管脚；所述主控芯片的NRST管脚连接复位电路；所述复位电路采用常规的开关式复位电路，此处不作详述。

在本实用新型的智能停车场的教学实验装置中，所述集成接口板上设置有电源开关与整流模块110、12V转5V模块112和12V转3.3V模块111，所述电源开关与整流模块通过12V转5V模块连接出入口处自动栏杆接口；所述电源开关与整流模块通过12V转3.3V模块连接主控芯片100、复位电路113、网络接口114、程序下载接口106、入口处显示屏接口103、出口处显示屏接口109、ZigBee接口105、入口处地磁接口104和出口处地磁接口108。

请参阅图10，所述电源开关与整流模块包括DC接口、电源开关、二极管 、电容等，用于输出12V直流电压。所述DC接口采用DC12V2A直流电源接口，所述电源开关为按键开关，所述电源开关与整流模块110输出的12V电压分别输入12V转5V模块112和12V转3.3V模块111中。

请一并参阅图11，所述12V转5V模块112包括第一电压转换芯片及其外围的电感、二极管、及若干电阻、电容，所述第一电压转换芯片的VIN管脚连接电源开关与整流模块110接入12V电压，经第一电压转换芯片将12V直流电压转换成5V直流电压从第一电压转换芯片的FreeBack管脚输出，第一电压转换芯片的FreeBack管脚分别连接入口处自动栏杆接口101的5V管脚、出口处自动栏杆接口107的5V管脚，分别给其供电。

请一并参阅图12，所述12V转3.3V模块111包括第二电压转换芯片及其外围的电感、二极管、及若干电阻、电容，所述第二电压转换芯片的VIN管脚连接电源开关与整流模块接入12V电压，经第二电压转换芯片将12V直流电压转换成3.3V直流电压从第二电压转换芯片的VOUT管脚输出，第二电压转换芯片的VOUT管脚分别连接STM32F103VET6主控芯片的VDD_1、VDD_2、VDD_3、VDD_4和VDD_5管脚，复位电路的开关接口S1，网络接口114的VDD管脚、Vddosc管脚、Vddpll管脚、Vddrx管脚和Vddtx管脚，程序下载接口106的JP1接口上的第1管脚，ZigBee接口105的P2接口上的第1管脚，入口处显示屏接口103的Oled1芯片上的3.3V管脚，出口处显示屏接口109的Oled2芯片上的3.3V管脚，入口处地磁接口104的HGS1芯片上的3.3V管脚，出口处地磁接口108的HGS2芯片上的3.3V管脚，分别给其供电。

具体实施时，当连接设备（如电脑、集成接口板等）成功后，主控芯片100内设256M的闪存记忆芯片，保证系统设置和数据的安全性。当突然丢失电源，恢复供电后重新加电，主控芯片的控制参数和实时脉冲信号不丢失，仍能正常工作。本实用新型不涉及程序或协议的改进，同时，上位软件则根据相应软件设置来控制智能停车的管理，由于软件的控制部分为现有技术，此处不作详述。

为了更好的理解本实用新型，以下对本实用新型的教学实验装置的组装和工作方式进行详细说明：

首先，按照如附图上的所有管脚连接成功后，然后将集成接口板30固定在沙盘底部，之后，将两个RFID卡分别固定在自动栏杆位置的沙盘底部；之后，接上集成接口板30附带的12V电源并打开电源开关后，连接上位机的电脑，启动停车场实景沙盘，模拟小车20开始进入停车场进行停车。

本实用新型的教学实验装置其系统由停车场实景沙盘和配套智能停车管理系统上位机构成，其上位软件为现有技术，具体操作步骤如下：

第一步、安装集成接口板30：在集成接口板30上安装主控芯片100、程序下载接口106、复位电路113、入口处地磁接口104、出口处地磁接口108、入口处自动栏杆接口101、出口处自动栏杆接口107、入口处显示屏接口103、出口处显示屏接口109、网线接口114、车位信息接口102、ZigBee接口105；所述程序下载接口、复位电路、入口处地磁接口、出口处地磁接口、入口处自动栏杆接口、出口处自动栏杆接口、入口处显示屏接口、出口处显示屏接口、网线接口、车位信息接口、ZigBee接口均连接主控芯片；

第二步、连电源烧录单片机程序：连接电源后，通过程序下载接口烧写C语言代码到STM32F103VET6主控芯片，该主控芯片有个复位开关，如果获取数据不成功，可复位该主控芯片；

第三步、在烧录单片机程序成功后，启动停车场实景沙盘；

第四步、连接上位机；

第五步、模拟小车启动。

综上所述，本实用新型的教学实验装置有以下功能：

1.技术原理教学功能

关于原理教学课应用的措施如下：

（1）基础设施认知实验

本实用新型的教学实验装置参考智能停车系统的设计方案，提供了一套完整的智能停车管理平台，该装置包含了智能停车管理系统所需的基本设备，学生可根据该平台充分体会到智能停车管理系统的基本结构，对相应设备的基本功能和在系统中的作用有更深入的认知，使该项教学不再只局限于课本之上。

（2）设备基础实训

学生可以通过动手操作整套实验装置，去体会系统的基本工作原理，另外学生可以通过分析不同场景，进而去设计不同的应用方式，掌握不同组成部分的基本工作原理，为其进行系统设计及二次开发做服务。

2.各功能设备组装及应用教学功能

智能停车管理实验系统提供了车位指示及检测板、停车信息显示屏、自动栏杆及控制板等设备，每项设备都是有独立的功能，其功能是为整个智能停车管理实验系统做服务的，学生可以通过整个平台的各个部分去理解和掌握各部分的基本原理，达到实验教学的目的。

设备实训如下：

提供采集、控制、信息显示等电子设备及实验箱，学生可以：a，通过设备搭建实验，掌握设备组成结构及各部分的基本功能；b，通过系统结构及基本组成分析，掌握一般智能停车系统的方案设计。

3.应用系统解决方案设计和集成开发功能

智能停车管理实验系统的前述功能使学生的动手操作能力显著增强，同时学生掌握了道路交通及安全设施的设计、安装的原理，具备了一定的方案设计的综合能力。接着，通过应用系统解决方案设计和集成开发的实操过程，学生将得到更好的锻炼。措施如下：

（1）场景方案设计实训

提供多样的应用场景，学生可以依据实验场景，开展应用多台种设备组合的应用系统的解决方案设计，并以此为基础进行方案集成实验；

（2）二次开发

智能停车管理实验系统开放电子设备访问接口，教师和学生可以根据兴趣或研究课题进行软硬件开发实验。

本实用新型的教学实验装置由沙盘模拟停车场、停车电子设备、集成实验软件三大部分组成。其将搬到实验室，解决了实验无现场、实验难、实验内容单一的问题。学生通过实验操作可加深对智能停车的基本概念、工作原理等内容的理解，熟识智能停车场的操作方法，将课堂学习与实际运用紧密联系起来。激发了学生对智能停车系统设计开发的兴趣，减少教师实验教学工作压力，并为教师开展交通科研工作提供基础环境。设备操作安全且方便，易维护。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。