郭慧东 吕泽鑫

摘 要：针对数量日益增多的共享单车以及个人单车的情况，设计了一张立体循环式自行车停放装置，可以容量多辆自行车，以节约占地面积，同时解决自行车被偷被损坏的问题。该装置实现了自行车的存取功能。智能控制系统由ARM微控制器（LM3S811主控芯片）与12864LCD显示模块构成 ，通过串行方式连接显示系统，实现控制功能，保证存车、取车的准确性、快速性。

关键词：立体循环式;自行车停放;智能控制

0 引言

随着时代的进步，科学的发展，人们的生活日益丰富。但同时，经济社会的高速发展，交通拥堵、环境污染等大城市病日益严重。在国家倡导环保生活和绿色交通的大趋势下，自行车作为城市出行交通工具之一的自行车，普遍被大众接受。但由于自行车摆放占用道路资源，为城市交通和市容环境带来负面影响。同时，自行车随意摆放，面临被偷、损坏（人为、自然）的问题。因此，合理安排和设计一种自行车停车设施成为一现代城市待解决的问题。

设计的此种立体循环式自行车停放装置，可容量多辆自行车，节约占地面积，解决自行车丢失、损坏的问题。

1 立体循环式自行车停放装置的总体设计方案和布局

立体循环式停车装置具有突出的节约空间优势，传统的平放停车方式所占有的用地面积较多，如采用双层甚至多层的停车装置，可使土地使用率提高80%-90%，如采用高低错位式的立体停车装置，单位平方米土地上就可以停放更多的单车。

硬件方面主要是由机架、托车台2、车轨与锁车装置3和旋转传动装置4组成。其中机架和台阶1采用螺栓固定在地面上，具有足够的稳定性，能够确定机架在承载停车位2和自行车时具有一定的平衡能力。停车位2用来承载自行车，以及停车位上安有车轨和锁车装置，用来存放时固定自行车和取车时松开自行车，旋转装置4保证自行车存放方便，自行车停放时旋转装置将空托车台2旋转至停车口，取车时，将与取车票相对性的托车台旋转至取车口。控制系统以超市存储柜为基础，存好车后会在出票口弹出一张取车票，取车时，在识别口扫描取车票，会将相对应的车旋转至取车口。如图1所示

2 立体循环式自行车停放装置的部分内部结构分解

2.1托车台及车轨与锁车装置

停放装置的托车台底盘长2000mm，宽700mm，高度1500mm，适用于各种类型的自行车。车轨与锁车装置，车轨全长1200mm，高200mm，车轨开口呈梯形（200mmX70mmX400mm），方便自行车推入车轨，后部车轨呈矩形（800mmX70mm）以便固定住车，不让其倾倒。锁车装置在车轨前面有一感应装置，当自行车推至车轨底部时，这时车胎触碰锁车装置开关，将车轮锁住。当取车时，感应装置收到取车信号，车锁将自动打开并将自行车弹出。

3 立体循环式自行车停放装置的实施方案

基于运动学原理（主要是对机构平动知识的应用）实现车体的空间运动过程，采用数控和机械装置相配合，采用单片机辅助控制机械装置完成查找空位、锁车、找车、取车等功能。

本装置在自行车立体停放装置门上安装感应装置，当将自行车推到台阶（1）时，旋转装置（4）会将未停放自行车的托车台（2）转下来，将自行车推到车轨（3）上，自行车会自动滑至托车台底部，这时车胎触碰锁车装置开关（3），将车轮锁住。这时门自动关闭，出票口会弹出一张取车票，取车时，旋转装置（4）会将自行车转下来，门自动打开，锁车装置将锁打开并将车弹出，以此实现存车，锁车，取车功能。

4 立体式自行车停车场控制系统

4.1立体式自行车停车场控制系统组成

立体式自行车场的控制系统由中央控制和门控制电路构成，中央控制由微机构成，门控制电路采用lm3s811單片机作为主控芯片，每个单片机可控制多个停车位。

4.11 LM3S811芯片

ARM处理器不但便宜而且性能较传统的51单片机高得多，集成度也大大提高，为单芯片解决方案提供了非常方便的平台，在很多场合都可以用一个芯片就能包容所需的全部资源，同时ARM处理器具有程序代码少、功耗低、响应速度快、自动化程度高、体积小、可根据需要灵活定制等特点，适合于要求多任务处理和实时的场合。因此本设计采用ARM处理器。

本设计所用的ARM处理器LM3S811有48个引脚[3]，其大部分引脚具有复用功能，如LM3S811的用作JTAG的五个管脚，同时也可以作为GPIO使用。

4.1.2硬件总体框图

5 结语

立体循环式自行车停放装置可以容量多辆自行车，以节约占地面积，同时解决自行车被偷被损坏的问题。装置管理系统实现了停放装置的自动化运行，很大程度提高了管理系统的可靠性、自行车的安全性和运行有效性。停放装置的自动化管理最大程度上减少了人工的参与，降低了人为方面造成的失误和损失，提高了停放装置的安全性、经济性、和使用效率。节约了土地资源提高了城市空间利用率。

参考文献：

[1]赵紫琴，吴志涛，浅谈城市自行车公共停放设施存在的问题及改善措施一以佛山市为例[J/OL]建筑知识，2017（13）：1[2018-03-29].

[2]曹智群，汪沙娜，概念式高校校园自行车停放设施设计研究[J].轻工科技，2016，32（06）：109-110.

[3]杨玲，张明春，城市自行车停放设施设计探析[J].室内设计，2010（1）：18-21

[4]王琴，自行车停放装置的开发应用现状及发展趋势[J]，现代机械，2009（5）：82-85.

[5]金李伟，胡志彭，彭卫军，自行车轮胎尺寸体系的发展历史及现状[J].中国橡胶，2014，30（1）：26-30.

[6]曹建林，孙婕，孙雪颖等.电子密码锁设计[J].成都信息工程学院学报，2010，4（25）

[7]张志利，侯传勋，蔡伟等，全功能硬件扫描键盘控制器IP核的实现[J].电子技术应用，2006，10（111）.

[8]马忠梅，籍顺心，张凯等，单片机的C语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社，2006.

[9]张先震，黄山，李宁等.自动储物柜控制系统设计[J].微计算机信息，2009，25（43）.