投稿類別 : 工程技術類 篇名 : 停車帶位系統之研究 作者 : 賴珈妤 私立東海高中 訊三丙班吳彥霆 私立東海高中 訊三丙班陳詮承 私立東海高中 訊三丙班 指導老師 : 許國財老師

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1 投稿類別 : 工程技術類 篇名 : 作者 : 賴珈妤 私立東海高中 訊三丙班吳彥霆 私立東海高中 訊三丙班陳詮承 私立東海高中 訊三丙班 指導老師 : 許國財老師

2 壹 前言 一 研究動機 無論我們是到大賣場, 公共停車場婚宴場所尋找停車位, 總會發生車位難找或者已無車位的情形, 為了解決這樣的不便性, 透過手機 app 的設計與場所管理處做統合, 只需要透過手機就能查詢該處是否有多的停車格, 當到了現場時, 自動帶位將您帶到您事先預約的停車位置, 降低尋找車位所浪費的時間以及不方便性 二 研究方法 透過各種管道搜尋各大相關的資料, 並且採取可行以及我們能力範圍的措 施去執行, 組員互相討論停車格的設計以及手機程式設計及電路設計, 並請教 資深教授提點, 最後希望能夠實際操作看看收集數據 三 研究流程 圖 1. 研究流程 ( 資料來源 : 自行製作 ) 四 研究目的 時間在走, 時代必須跟著在進步, 現在已有機械式停車場的產生, 但為了追求更加方便, 以往我們看到上網訂餐可預約, 現在連停車位也能預約了, 讓我們在上網預約餐廳的同時, 也能預約好停車位, 達到有效的便利性, 並且只需要透過手機花不到幾分鐘的時間即可完成, 如果有需要取消也可以立刻上網做取消的動作, 甚至不用擔心位置被占走, 透過電路的設計, 只要尚未照著指示前進就會發出警訊, 屢勸不聽者自動取消車位的預約, 可以帶給人們更大的方便就是我們的研究目的 貳 正文 1

3 一 研究設備及器材 表 1. 研究設備及器材 名稱 規格 數量 單位 備註 電腦 Intel Core i5 1 臺 程式開發與燒錄 開發軟體 Arduino 套 開發 Arduino 程式 Arduino 微控制 MEGA 個 器 Arduino 微控制 UNO R3 1 個 器 Wifi 模組 ESP 個 連線用 伺服馬達 SG90 8 個 藍芽模組 Hc-05 2 個 Touch Shield for 1 個 Arduino 電容接觸版 LED 燈條 SMD CM 指示用 即時時鐘模組 PS 個 74HC595 BV 10 個 ( 資料來源 : 自行統整 ) 二 研究過程或方法 本研究所採用的方法主要分為硬體架構製作 控制電路設計與程式設計等 三部分, 研究過程分別說明如下 ( 一 ) 硬體架構製作 研究主題確認後, 本組開始尋找適合的元件如 Arduino UNO 版, 簡易式小鍵盤做為輸入車牌號碼使用, 壓克力板製作停車格規劃, 燈條做為指引的工作, 警報器做為未按照指示前進的通知, 伺服馬達作為阻擋車輛進入之用途 2

4 圖 2. 停車場類似規格 ( 資料來源 : 網路 ) 為了設計小型簡易式的停車格, 所尋找能力範圍能做的停車格式範例 做依據參考 圖 3. 電容接觸版 圖 4.LCD 顯示器 ( 資料來源 : 自行拍攝 ) ( 資料來源 : 自行拍攝 ) 圖 5. 燈條 圖 6.RFID IC 感應模組 ( 資料來源 : 自行拍攝 ) ( 資料來源 : 網路 ) 3

5 ( 二 ) 控制電路設計 因為這次的電路大多採用 Arduino 的模組化配件, 所以需要藉由方塊 圖來顯示我們的程式走向 圖 7. 預約停車帶位系統方塊圖 ( 資料來源 : 自行製作 ) ( 三 ) 微控制器概念 微控制器的概念如同一台能夠處理簡單的數位邏輯計算的電腦, 不用太繁雜的電路, 只要把周邊的模組化配件加上一台微控制器就能創出各種強大的功能, 搭配高職所學的程式設計加以活用電路的變化性 本組所採用的是 Arduino MEGA 板, 使用 ATmega2560 微控制器, 它有 54 個數位輸入 / 輸出引腳 圖 8. Arduino MEGA ( 資料來源 : 自行拍攝 ) 而 Arduino NANO 只有 14 支數位接腳, 可以當輸入及輸出, 另外有 6 個 PWM( 脈衝寬度調變 ), 以及 8 個類比腳, 且每個接腳額定電流都 40mA, 4

6 工作電壓是 5V 夠我們後台控制用 圖 9.Arduino NANO ( 資料來源 : 自行拍攝 ) LCD 螢幕顯示器 圖 10. 後台 LCD 螢幕顯示器顯示車位數量 ( 資料來源 : 自行拍攝 ) 警報器 為了告訴停錯車位或硬停入非自己車位的車主, 所以製作了簡易警報 器, 作為警告 圖 11. 警報器 圖 11. 警報器 ( 資料來源 : 自行拍攝 ) 5

7 三 程式設計 圖 9. 程式流程圖 ( 資料來源 : 自行繪製 ) 四 研究結果 目前學習到兩邊可以做接受及輸入的動作, 對我們的專題也有相當大的幫 助, 像是在停車場收到車輛未照指示走時, 這時駕駛的手機是接收端必須接受 這樣的訊息 五 本研究的主題與電機電子群科課程的關聯性, 主要學習單元包含 : ( 一 ) 單晶片實習 : 學習單晶片結構和 Arduino 微控制器的應用及學 nrf24l01 傳輸結構技術 ( 二 ) 電子學實習 : 學習製作簡易電源切換裝置 ( 三 ) 電子電路實習 : 設計各種電路板以及學習佈線和焊接 ( 四 ) 程式語言實習 : 以 C 語言為基礎撰寫 Arduino 微控制器程式 六 討論 ( 一 ) 這個專題可以簡單化甚至更能複雜化, 想做好卻有個能力範圍限制, 一開始大家各有不同想法, 最後卻可以結合一起達成共識, 增進團體 6

8 的磨合 ( 二 ) 我們使用 Arduino Uno Arduino MEGA 板, 來學習接電路及寫程式, 一開始也是不太會接遇到困難重重, 經過老師的指導慢慢漸入佳境 ( 三 ) 必須考慮車輛如何預約如何進入, 甚至是在遇到停錯或者預約後沒有實行的各種繁複問題, 必須樣樣思考去除錯及解決, 但也讓組員們都能夠提出很好的想法, 激發各位的想像力 ( 四 ) 後來我們討論後使用升起閘門的方式, 當車輛無照著燈條指引位置走, 空著的車位自動會升起閘門, 嚴重甚至取消預約 ( 五 ) 最後在本作品的功能表示方法上, 經過本組團隊討論後, 我們決定製作模型來模擬, 展現系統的功用 參 結論 希望透過這個專題, 自己不但學習了很多, 除了團體精神及紀律很重要之外, 主要是在這項作品裡你學到的以及自己吸收的有多少 從一開始懵懵懂懂的, 經過長時間的努力研究以及積極詢問請求協助之下, 收穫到的都是精華, 一時用不到, 也許在未來就派上用場, 而且也讓我們多會一種程式語言, 而自己動手做電路及設計程式, 雖然過程苦, 但最後的香甜卻又是如此的美好, 非常有成就感 三年所在實習課上學到的技巧都可以運用在專題上, 一舉多得 肆 引註資料 葉難 (2014) Arduino 輕鬆入門 : 範例分析與實作設計 新北市 : 博碩 趙英傑 (2014) 超圖解 Arduino 互動設計入門 ( 第二版 ) 新北市: 旗標 陳會安 (2016) C++ 程式設計實習 : 趣玩 Arduino 新北市: 全華圖書 Arduino 使用 1602 IIC(I2C)LCD 點陣液晶模組 2017 年 01 月 02 日 取自 : 自製氣體監視器, 避免氣爆事件和瓦斯爆炸 2017 年 02 月 27 日 取自 : RF24 專屬於 nrf24l01 的程式函式庫 2017 年 02 月 25 日 取自 : 停車格模式參考圖 取自 : 7