立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)正文.doc

1、摘要隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化水平的不斷加快，汽車的保有量在飛速的增長,汽車的停放已經(jīng)成為城市發(fā)展的一個(gè)重要問題。原有的停車場不能滿足城市發(fā)展的要求,在這種情況下立體車庫逐漸得到了發(fā)展。本文介紹了立體車庫的研究背景及意義;分析了各種立體車庫的特點(diǎn)，選擇垂直循環(huán)式的立體車庫作為研究對(duì)象，并確定了車庫的總體設(shè)計(jì)方案；以單片機(jī)為控制核心，給出了立體車庫的自動(dòng)控制方法；設(shè)計(jì)了自動(dòng)存取車系統(tǒng)的組成和功能，并對(duì)存取車策略進(jìn)行優(yōu)化;根據(jù)車庫控制系統(tǒng)的控制原理，完成了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)在功能上實(shí)現(xiàn)了車位的自動(dòng)檢測、空車位的自動(dòng)給定、空車位數(shù)量的告知和車輛的自動(dòng)存取,具備了自動(dòng)化立體車庫

2、的基本功能。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制器,取代了PLC,用以對(duì)小容量立體車庫的控制，可以實(shí)現(xiàn)立體車庫的自動(dòng)化操作,不需要人員參與，使用方便。關(guān)鍵詞：立體車庫；垂直循環(huán)；單片機(jī);自動(dòng)控制AbstractWith the rapid development of Chinas national economy and the acceleration of urbanization, the number of the vehicles has grown rapidly, resulting that the car parking has become an important issue in u

3、rban development. The existing parking can not meet the requirements of urban development, in which case the stereo garage is being developed gradually.This article introduces the background and the significance of the stereo garage； analyzes the characteristics of the stereo garage； selects the ste

4、reo garage of vertical circulating type as the study and determines the overall design of the garage program； makes the singlechip microcomputer as the core of the control， gives the stereo garage methods; designs the composition and the functions of the stereo garage accessing to， and optimize the

5、strategies about depositing and withdrawing cars. According to the controlling principle of the controlling system， complete the hardware and software design of the controlling system。 The system has been realized that of it detects automatically the spaces in the functions, automatically gives the

6、empty spaces， informs the number of empty parking spaces and deposits and withdraws the cars, with the basic functions of the stereo garage.文檔為個(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途In this design， the single-chip microcomputer controller was designed to replace the PLC， controling the small capacity of stereo ga

7、rage so automation can be achieved without human participation, and it is easy to be used。Key words： stereo garage； vertical and rotary； singlechip microcomputer； automatic control目 錄摘 要IAbstractII第一章 引 言11.1 課題研究背景及意義11.1。1 課題研究背景11。1。2 發(fā)展立體車庫的意義11.2 立體車庫研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景21.2。1 國外研究現(xiàn)狀21。2。2 我國研究現(xiàn)狀41.2.3 立體

8、車庫的發(fā)展前景41。3 論文結(jié)構(gòu)和主要研究工作61。3。1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求61。3。2 論文結(jié)構(gòu)61。3.3 論文的主要研究內(nèi)容71.4 本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)8第二章 立體車庫選型和總體方案設(shè)計(jì)92.1 立體車庫介紹及選型92。1。1 立體車庫簡介92。1.2 立體車庫的分類102.1。3 立體車庫的選型112。2 總體設(shè)計(jì)方案12第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)153。1 單片機(jī)控制電路153。1。1 單片機(jī)的選擇153。1.2 單片機(jī)振蕩電路173.1.3 單片機(jī)復(fù)位電路173.1.4 單片機(jī)控制電路的連接183。2 系統(tǒng)檢測部分設(shè)計(jì)183。2.1 空車位檢測193.2。2 到位檢測193。3 IC卡

9、接口電路設(shè)計(jì)203.4 動(dòng)力控制電路設(shè)計(jì)233.5 LED顯示電路設(shè)計(jì)243.5.1 LED數(shù)碼管簡介243.5.2 驅(qū)動(dòng)電路253。6 其他部分介紹26第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)274.1 車庫的操作流程274。2 系統(tǒng)主程序284.3 存取車流程設(shè)計(jì)284.3.1 調(diào)車過程和調(diào)車原則284。3.2 停車系統(tǒng)模型294。3.3 存取車流程304。4 IC卡讀寫程序314。5 LED顯示程序34第五章 總結(jié)37參考文獻(xiàn)38附錄A:硬件原理圖40附錄B：程序41致謝55第一章 引 言1.1 課題研究背景及意義1.1.1 課題研究背景近年來,我國城市建設(shè)日新月異,隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)這兩大支柱產(chǎn)業(yè)的

10、快速發(fā)展，使城市空地和巷道越來越少,交通擁擠和停車?yán)щy的問題已成為各級(jí)政府和群眾關(guān)心的社會(huì)問題。大量汽車占道存放使本來流暢的動(dòng)態(tài)交通受到了嚴(yán)重影響，形成了汽車越多占道，動(dòng)態(tài)交通能力越差的惡性循環(huán)。中國人多而土地資源匾乏，傳統(tǒng)的停車方式已不可能解決停車難這一問題。由于機(jī)動(dòng)車有90以上的時(shí)間處于停泊狀態(tài)，所以解決停車難的問題比解決行車難的問題更為重要.機(jī)械式立體車庫具有土地利用率和空間利用率高、適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),將成為今后城市停車的主要方向。在停車設(shè)備行業(yè)向社會(huì)提供的停車設(shè)備中,升降橫移式居于首位,占了66。9%。機(jī)械式立體車庫因其具有土地利用率和空間利用率高的優(yōu)點(diǎn)而得到了快速的發(fā)展，因此本文對(duì)機(jī)械

11、式立體車庫做了相應(yīng)的介紹。1.1.2 發(fā)展立體車庫的意義專家們指出,解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施.所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率,使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車對(duì)停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場/建設(shè)地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求.而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小.隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的生產(chǎn)、生活方式趨于集中，城市的規(guī)模越來越大，人們?cè)诔鞘欣锏纳婵臻g卻越來越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念,城市中開始建設(shè)立體建筑、立體交通

12、和立體停車。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和地下鐵路,編織出城市立體交通網(wǎng)。汽車的住宅停車場也有了長足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，由簡單的機(jī)械停車庫向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車演變,成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑.伴隨著汽車進(jìn)入家庭，城市動(dòng)態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高,給停車產(chǎn)業(yè)提供了前所未有發(fā)展機(jī)遇,停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音,發(fā)展立體停車已成為人們的共識(shí)。目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展

13、時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，這就更需要立體車庫來解決。機(jī)械式立體停車庫既可以大面積使用,也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場、地下停車庫和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段，也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路.1.2 立體車庫研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景解決停車難的問題，歐美國家和亞洲等各大發(fā)達(dá)國家所采取的措施有所不同，但是，停車措施立體化是各個(gè)國家都積極采取的措施,尤其是全自動(dòng)化的機(jī)械停車庫，在日本、歐洲等一些國土面積較小、汽車數(shù)量眾多的國家,立體停車設(shè)備已經(jīng)占據(jù)了70%的絕對(duì)優(yōu)勢，但是在我國，僅僅占據(jù)了2-3。有關(guān)專家預(yù)測,立體停車將會(huì)成為未來世界停車的主流。1.

14、2.1 國外研究現(xiàn)狀早在50多年前,立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下停車庫。自70年代末起,世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,汽車逐漸普及,保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用，以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達(dá)國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和我國的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過引進(jìn)和移植制造，得到了蓬勃發(fā)展,較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品.目前世界停車產(chǎn)業(yè)正

15、向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù).機(jī)械方面，應(yīng)用了新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì),便于組合使用，易于安裝拆卸.鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度,又使設(shè)備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝,美觀、強(qiáng)韌、耐用.控制技術(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小?？刂菩问接?按鈕式、鎖匙式、IC卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機(jī)械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，

16、如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對(duì)比安全檢測、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。日本是最早應(yīng)用機(jī)械式停車庫的國家之一，其在上世紀(jì)60年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備。當(dāng)時(shí)日本全國汽車保有量大約為500萬輛,大多采用的是垂直循環(huán)式停車設(shè)備。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺(tái)灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。韓國機(jī)械停車庫技術(shù)是日本機(jī)械停車技術(shù)的派生。其機(jī)械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起步，80年代開始引進(jìn)日本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應(yīng)使用階段

17、.由于這幾個(gè)階段得到政府的高度重視，各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30左右。目前韓國停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。1.2.2 我國研究現(xiàn)狀我國機(jī)械式停車庫的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始，90年代開始引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標(biāo)準(zhǔn)制定的我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái),目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家,生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口。機(jī)械式立體停車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等

18、各學(xué)科領(lǐng)域,就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征,需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場的需求。在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國外技術(shù)制造,技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè),生產(chǎn)能力不足;市場競爭無序，個(gè)別企業(yè)為搶占市場，采取低價(jià)競爭；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與,技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對(duì)停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述問題，需要我們?cè)谡呤袌?、管理和技術(shù)多方面做出努力.政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家

19、的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量,實(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定停車庫的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策,使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立停車庫市場運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫空"現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場規(guī)則經(jīng)營停車庫，并實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。1.2.3 立體車庫的發(fā)展前景改革開放以來，城市化水平加快，隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展,城市空地和巷道越來越少.在城區(qū)的高級(jí)賓館、飯店、商場、醫(yī)院、車站、高檔住宅區(qū)及其他車輛密集區(qū),由于受到原有占地面積的限制，汽車停泊困難，交通阻塞.另外，多年來在城市交通建設(shè)中，僅重視解

20、決動(dòng)態(tài)交通修路，而忽視解決靜態(tài)交通-建庫(停車場),造成現(xiàn)有停車位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足停車需求的嚴(yán)重局面。雖然立體車庫在我國的發(fā)展勢頭非常的迅猛,但是目前立體車庫在住宅小區(qū)內(nèi)的應(yīng)用，卻還是少的可憐。其主要原因還是人們的思維觀念沒有轉(zhuǎn)變過來，而技術(shù)上的問題已經(jīng)退居其次。可以說，當(dāng)前的技術(shù)已經(jīng)完全可以滿足小區(qū)內(nèi)建造立體車庫的主要要求，急需解決的是人們的思想問題。伴隨著我國住房業(yè)的迅速發(fā)展,小區(qū)式居住方式已經(jīng)成為市民住房方式的主流.并且，伴隨我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,人們擁有自己的私家車也已經(jīng)成為一種必然.所以，正是由于小區(qū)與私家車的數(shù)量越來越多，一旦人們的思想方式轉(zhuǎn)變過來，那么應(yīng)用于小區(qū)內(nèi)的立體車庫必將會(huì)如同雨

21、后春筍般迅速地生長起來。而且，立體車庫的技術(shù)也必然在今后的若干年內(nèi)有大幅度的發(fā)展。所以，無論是立體車庫技術(shù)的研究，還是立體車庫工程的建造，發(fā)展前景都是非常樂觀的，都必將在不久的將來得到快速的發(fā)展.圖1.1汽車擁有量年增長圖圖1.2立體車庫車位的年增長曲線圖根據(jù)圖1.1和圖1.2可以明顯的看出立體車庫未來的發(fā)展趨勢，表明立體車庫是很有發(fā)展前景的。1.3 論文結(jié)構(gòu)和主要研究工作1.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)題目是基于單片機(jī)的自動(dòng)尋位立體車庫系統(tǒng),根據(jù)題目要求，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的控制核心是單片機(jī).主要實(shí)現(xiàn)的功能是自動(dòng)尋位,而且是全自動(dòng)化操作，不需要人為參與。要完成整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)

22、計(jì).1.3.2 論文結(jié)構(gòu)本論文是自動(dòng)化立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),參照一般的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文）的結(jié)構(gòu)，本文可以分為以下幾部分：第一章緒論。介紹了課題的研究背景與意義,根據(jù)立體車庫的研究現(xiàn)狀敘述了立體車庫的發(fā)展前景,然后說明了本文的主要研究工作和本文研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。第二章立體車庫選型與總體設(shè)計(jì)。首先給出了立體車庫的概念、分類及各種立體車庫的優(yōu)缺點(diǎn)；然后選擇了以垂直循環(huán)式立體車庫為設(shè)計(jì)方案；接著介紹了垂直循環(huán)式立體車庫的基本結(jié)構(gòu)；最后給出了詳細(xì)的立體車庫的總體控制方案。第三章立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).主要介紹了垂直循環(huán)式立體車庫的控制方法,根據(jù)其控制原理，把控制系統(tǒng)硬件分為幾部分：單片機(jī)部分、車庫

23、的動(dòng)力控制部分、車庫的檢測部分、LED顯示部分和IC卡的存取部分.對(duì)每一部分的控制原理做了詳細(xì)介紹,對(duì)控制方法做了詳細(xì)的設(shè)計(jì).第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。基于硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)每一部分做了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了每一部分的軟件流程,并對(duì)其流程進(jìn)行相關(guān)的說明?？偨Y(jié)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的任務(wù)，結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié).并提出了設(shè)計(jì)中的不足和以后的努力方向。1.3.3 論文的主要研究內(nèi)容立體車庫是一種多平面的空間立體停車車庫，通過單片機(jī)控制車位的空間位置變動(dòng),使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)多重單層平面停車的功能。論文在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，以立體車庫車位控制為研究對(duì)象，通過對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)和研究,實(shí)現(xiàn)了

24、以單片機(jī)為控制核心對(duì)8車位的垂直循環(huán)式立體車庫模型控制系統(tǒng)的控制。主要研究的內(nèi)容包括：（1）立體車庫的控制方案設(shè)計(jì)；（2）升降橫移式立體車庫存取車策略的研究;（3)單片機(jī)在垂直循環(huán)式立體車庫模型中的研究與實(shí)現(xiàn)；（4)IC卡信息記錄與讀取的方法。1.4 本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)立體車庫的控制系統(tǒng)是實(shí)際應(yīng)用的大型工程項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)和控制具有一定的難度。雖然本設(shè)計(jì)采用的是小型的垂直循環(huán)式立體車庫的控制方法，但是由于沒有實(shí)際的工程作為參考，很多都是根據(jù)資料分析，通過自己的理解來進(jìn)行設(shè)計(jì),必然會(huì)遇到很多問題。根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)題目和內(nèi)容的了解本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)主要有：（1）垂直循環(huán)式立體車庫的總體方案設(shè)計(jì);（2）車庫存取車的

25、主要工作流程；(3）自動(dòng)化車庫的車位檢測。在設(shè)計(jì)的內(nèi)容上主要有以下幾個(gè)難點(diǎn):（1)空車位的自動(dòng)檢測與給定；(2)IC存儲(chǔ)卡與單片機(jī)的信息傳輸；(3）車位的移動(dòng)與到位檢測。第二章 立體車庫選型和總體方案設(shè)計(jì)立體車庫系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，而且立體車庫的種類繁多，不同種類的立體車庫的控制系統(tǒng)和控制方法不盡相同。車庫類型的選擇直接影響到系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),因此車庫的選型十分重要.本章選擇了垂直循環(huán)式立體車庫為實(shí)施方案,對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹，并給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。2.1 立體車庫介紹及選型2.1.1 立體車庫簡介由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市人口、城市車輛逐年增多，市區(qū)停車問題亟待解決。傳統(tǒng)的單層平面停車場占用大量

26、寶貴的土地資源，越來越不能滿足需求現(xiàn)代先進(jìn)的自動(dòng)化機(jī)械立體車庫是一種多平面的空間立體車庫，它以單層平面停車庫為核心，通過微機(jī)(即通過上位機(jī))對(duì)車庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理、監(jiān)控與PLC控制來進(jìn)行車位的空間位置變動(dòng)，使車位實(shí)現(xiàn)由空間到平面的轉(zhuǎn)化,從而實(shí)現(xiàn)多層平面停車的功能.它具有占地少、停車多、投資少、停車方式先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。智能立體車庫由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)及其相應(yīng)的設(shè)備組成。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口、城市車輛逐年增多，市區(qū)停車問題亟待解決。傳統(tǒng)的單層平面停車場占用大量寶貴的土地資源，越來越不能滿足需求;現(xiàn)代先進(jìn)的自動(dòng)化機(jī)械立體車庫是一種多平面的空間立體車庫，它以單層平面停車庫為核

27、心，通過微機(jī)控制來進(jìn)行車位的空間位置變動(dòng)，使車位實(shí)現(xiàn)由空間到平面的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)多層平面停車的功能。它具有占地少、停車多、投資少、停車方式先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn).我國已加入WTO，對(duì)于在激烈的國際競爭市場里處于弱勢的我國絕大多數(shù)企業(yè),研究經(jīng)濟(jì)全球化問題是十分迫切和必要的。2.1.2 立體車庫的分類立體車庫的種類很多，按照機(jī)械裝置的構(gòu)造，立體車庫一般可分為以下幾類:垂直循環(huán)式、多層循環(huán)式、水平循環(huán)式垂直升降式（電梯式)、升降導(dǎo)軌式、平面往復(fù)式、組合式、升降橫移式和巷道堆垛式等。表2。1列出了各種立體車庫的優(yōu)缺點(diǎn).表2。1各種立體車庫的優(yōu)缺點(diǎn)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)存車容量升降橫移式結(jié)構(gòu)框架不高,在垂直平面內(nèi)車位布置較緊

28、湊；出入口布置靈活；在樓宇地下室或住宅小區(qū)空地布置方便；相對(duì)成本較低，進(jìn)出一輛車不必牽動(dòng)全庫車輛;可以并列、串列組成組合式車庫,形式多樣.每個(gè)載車板都要自備一套甚至2套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。成本相對(duì)較高。343垂直循環(huán)式只需要一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),較容易控制，停位較準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，占地面積小，空間利用率也較高。可以建成地上、半地上、地下式等多種形式整個(gè)系統(tǒng)能量消耗大，振動(dòng)及噪聲較大，運(yùn)動(dòng)速度不高，出入庫時(shí)間長；經(jīng)濟(jì)性差；只有一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一旦系統(tǒng)故障,不能實(shí)現(xiàn)緊急出車。550垂直升降式可以充分利用空間，一般都做成大型車庫,這樣平均到每個(gè)車位的成本較低，車位的布置形式多樣。一旦系統(tǒng)故障，不能實(shí)現(xiàn)緊急出車,

29、工作機(jī)動(dòng)性較差.756多層循環(huán)式可充分利用地下空間，墻體建筑費(fèi)用不高,隔振和噪聲效果較好。出入一輛車整個(gè)系統(tǒng)的車位全移動(dòng);結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,一般只適用于利用地下空間。6462.1.3 立體車庫的選型立體車庫的選型要遵循以下的原則:（1)人性化原則。立體車庫的人性化選擇時(shí)除充分考慮安全性、美觀性、舒適性、和諧性、地域性、文化性外還應(yīng)注意保證人身安全，避免人身傷害,操作方便，安全可靠，避免故障,避免污染，總之人性化選擇的最高目標(biāo)應(yīng)是良好的人機(jī)對(duì)話，和諧共生的設(shè)備使用環(huán)境。（2）環(huán)境協(xié)調(diào)化原則。在立體車庫的選擇上應(yīng)充分考慮到與周圍自然環(huán)境的協(xié)調(diào)一致，注意立體車庫與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。對(duì)已建成的小區(qū)或單位在

30、選擇立體車庫時(shí)應(yīng)注重與周邊環(huán)境在造型、色彩、采光通風(fēng)、消防等諸方面協(xié)調(diào)一致。對(duì)規(guī)劃新建的小區(qū)或單位在選擇立體車庫時(shí),應(yīng)盡可能將立體車庫與主體或附屬建筑物相協(xié)調(diào)。（3）適量化原則。在車庫選擇時(shí)并非車位數(shù)量越多越好而應(yīng)在充分考慮每臺(tái)電腦控制的車位數(shù)量、清庫時(shí)間及確保車庫運(yùn)行流暢方便的基礎(chǔ)上合理確定車輛存放的最大化。一般遵循對(duì)于存取時(shí)間要求較高的車庫如居民小區(qū)、機(jī)關(guān)單位車位數(shù)量少些.對(duì)于存取時(shí)間要求不太高的車庫如醫(yī)院、商場車位數(shù)量可以多些.否則車位數(shù)量太多導(dǎo)致車庫存取時(shí)間過長、車庫利用率太低。（4）可靠性原則.立體車庫的最大優(yōu)點(diǎn)是充分利用了地上和地下空間但再好的立體車庫也不如地面停車方便快捷.在同等

31、質(zhì)量情況下傳動(dòng)形式越復(fù)雜、自動(dòng)化程度越高則可靠性越差投資和維護(hù)成本越高。在滿足使用的前提下傳動(dòng)形式越簡單可靠性越高投資和維護(hù)成本越低.根據(jù)表2.1介紹的各種立體車庫的優(yōu)缺點(diǎn)及本設(shè)計(jì)的目的，選擇圖2.1所示的垂直循環(huán)式立體車庫為設(shè)計(jì)選型。在上述幾類立體車庫中，垂直循環(huán)式立體車庫的控制系統(tǒng)相對(duì)簡單一些,能更好的得到控制。圖2.1垂直循環(huán)式立體車庫垂直循環(huán)式立體車庫（如圖2.1）是把停車用的數(shù)個(gè)托盤安裝在大型循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條上，在垂直面內(nèi)呈圓形或長圓形配置，并通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏈條和托盤一起循環(huán)升降運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)停放在托盤上的車輛，將車輛輸送至空中停放。它能有效的利用城市、住宅小區(qū)內(nèi)有效的空間和土地，可

32、隨機(jī)設(shè)立，能使每個(gè)組團(tuán)或每棟樓內(nèi)所有的車輛可以停放；控制系統(tǒng)相對(duì)簡單，能使住戶存取車輛時(shí)，既便捷又安全可靠，易于操作。選用單片機(jī)做控制器，容易控制。在多種類型的車庫中，垂直循環(huán)式立體車庫的控制系統(tǒng)只需一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而且到位檢測容易實(shí)現(xiàn).2.2 總體設(shè)計(jì)方案車庫整體可以上下移動(dòng)，而且轉(zhuǎn)盤隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)有車存放時(shí),轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng),將空位旋轉(zhuǎn)至車庫的入口處，車放入車位后即完成存車動(dòng)作。取車時(shí)，轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)車旋轉(zhuǎn)至出口處，車即可取出.自動(dòng)尋位式立體車庫的核心元件是單片機(jī)，自動(dòng)管理控制系統(tǒng)由多個(gè)執(zhí)行元件、動(dòng)力源構(gòu)成.控制系統(tǒng)包括微處理器、出卡機(jī)、讀卡機(jī)、檢測系統(tǒng)、停車單元控制器以及顯示屏等。執(zhí)行元件是設(shè)在支撐軸下

33、的電機(jī)。單片機(jī)是車庫控制系統(tǒng)的核心，當(dāng)用戶對(duì)操作平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)作時(shí),單片機(jī)會(huì)接受并分析指揮用戶操作，判斷檢測元件的狀態(tài)，讀取執(zhí)行元件的信息，然后通過軟件做出合理的控制安排,反饋信息到執(zhí)行元件、操作平臺(tái),拖動(dòng)車位移動(dòng)到相應(yīng)的水平位置,實(shí)現(xiàn)車位的位置移動(dòng).自動(dòng)尋位立體車庫的原理圖如下圖:圖2.2立體車庫控制系統(tǒng)原理框圖控制核心為單片機(jī)，檢測裝置將檢測到的信號(hào)送入單片機(jī).單片機(jī)處理檢測信號(hào)，判斷車庫的空位數(shù)，并將空位數(shù)經(jīng)LED驅(qū)動(dòng)電路傳送給LED顯示車庫的空位數(shù).IC卡通過IC卡接口電路，和單片機(jī)進(jìn)行通信，用于信息的存儲(chǔ)與讀取。單片機(jī)根據(jù)采得的各路數(shù)據(jù)，對(duì)車庫進(jìn)行控制，通過動(dòng)力控制電路來控制電機(jī)的啟動(dòng)、

34、停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以達(dá)到對(duì)車庫的自動(dòng)運(yùn)行。垂直循環(huán)立體停車庫是采用在垂直方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的停車系統(tǒng)存取車輛的一種機(jī)械式停車設(shè)備。其傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、減速器和傳動(dòng)鏈條組成.在傳動(dòng)鏈條上，每隔一定距離安裝一個(gè)存車托架，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，存車托架隨鏈條一起做循環(huán)運(yùn)動(dòng),達(dá)到存取車輛的目的。在存車時(shí)，按存車鍵申請(qǐng)存車，然后將IC卡插入卡座，司機(jī)將車開至車庫入口位置的托架后關(guān)好車門退出車庫，將卡取走，完成存車。取車時(shí)，按動(dòng)取車鍵申請(qǐng)取車，然后將IC卡插入卡座，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，選定車位號(hào)，然后控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在控制系統(tǒng)控制下將待取車輛按最短路徑運(yùn)至出口，司機(jī)進(jìn)入存車托架將車開出，完成取車。第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

35、本章根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)硬件的每一部分做詳細(xì)的介紹，以便為軟件設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。本章內(nèi)容主要包括：單片機(jī)的選擇、IC卡接口電路設(shè)計(jì)、車庫動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)檢測部分設(shè)計(jì)和顯示部分設(shè)計(jì)等。3.1 單片機(jī)控制電路3.1.1 單片機(jī)的選擇本系統(tǒng)的控制核心為單片機(jī)，選擇一個(gè)合適的單片機(jī)作為控制器對(duì)于立體車庫控制系統(tǒng)來說十分重要。本設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方案是小型的垂直循環(huán)式立體車庫,設(shè)備的體積比較小。本車庫系統(tǒng)屬于單體控制系統(tǒng)，設(shè)備集中，使用一塊單片機(jī)就能完成控制任務(wù)。所以選擇目前常用的AT89S51單片機(jī)。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89系列單片機(jī)中的一種8

36、位機(jī)，是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器.器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。圖3.1AT89S51單片機(jī)引腳圖AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳,4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM)，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層

37、中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口,看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器.此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。本課題之所以選用ATMEL89系列單片機(jī)是因?yàn)樵撓盗袉纹瑱C(jī)的最大特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器，因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易地進(jìn)行程序的修改,同時(shí)在系統(tǒng)工作的過程中，能有效

38、的保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。AT89S51具有4KB的Flash存儲(chǔ)器，在車庫中，處理器負(fù)責(zé)車庫調(diào)度、信號(hào)處理并把該車庫的狀態(tài)信息傳送給上位機(jī)中，程序體積不超過4Kb，可以把程序都存放在其中，省略了外部程序寄存器，節(jié)省了費(fèi)用,簡化了程序.3.1.2 單片機(jī)振蕩電路單片機(jī)雖然與內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外接附加電路。AT89S51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩電路時(shí)，XTAL1、XTAL2與晶體振蕩器及電容C1、C2按圖3。1所示方式連接。晶振、電容C1、C2及片內(nèi)與非門構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容

39、C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033MHz之間,電容C1、C2取值范圍在530pF之間。圖3.2振蕩電路本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，C1和C2采用0.03uF，C1和C2用來穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，振蕩晶體頻率為12MHz。3.1.3 單片機(jī)復(fù)位電路當(dāng)AT89S51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。圖3.3單片機(jī)復(fù)位電路由圖3.3可知，復(fù)位電路采用的是上電和手動(dòng)復(fù)位組合方式。按下復(fù)位按鈕時(shí)，電容通過R4放電，當(dāng)電容C放電結(jié)束后，RST引腳由R4和R5的分壓比決定。由于R5>R4，因此RST引腳為高電平，CPU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。松開復(fù)位按鈕后

40、，電容充電,RST引腳電位下降，使CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R4的作用在于限制復(fù)位按鈕按下瞬間電容的放電電流，避免產(chǎn)生火花,以保護(hù)按鈕的觸點(diǎn)。3.1.4 單片機(jī)控制電路的連接控制系統(tǒng)各部分都與單片機(jī)直接相連，從而完成對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，單片機(jī)的連接電路見附錄A.8個(gè)光電開關(guān)檢測到的開關(guān)量發(fā)送到單片機(jī)的P0口，單片機(jī)通過P2.6和P2。7發(fā)送給LED顯示電路，以顯示當(dāng)前的空位數(shù)。IC卡的SCL和SDA通過卡座與單片機(jī)的P1.0和P1。1相接，用來存取數(shù)據(jù)，而IC卡的電源選通信號(hào)接單片機(jī)的P1。3口.單片機(jī)的P2.4和P2.5和動(dòng)力控制電路相接，用來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。而到位檢測的光電開關(guān)接入單片機(jī)的外中斷

41、，用來經(jīng)過內(nèi)部計(jì)算,記錄車位移動(dòng)的數(shù)目。3.2 系統(tǒng)檢測部分設(shè)計(jì)作為一個(gè)大型的系統(tǒng)，檢測裝置是不能或缺的。在立體車庫中，車位的檢測都是通過傳感器來實(shí)現(xiàn)的,本設(shè)計(jì)也不例外。3.2.1 空車位檢測在系統(tǒng)的車位檢測設(shè)計(jì)中，應(yīng)用的是8個(gè)光電開關(guān),通過光電開關(guān)來檢測車位是否為空.光電開關(guān)分為反射式、對(duì)射式和鏡面反射式三種類型.對(duì)射式檢測距離遠(yuǎn)，可檢測半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點(diǎn)附近,以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠(yuǎn)，適宜作遠(yuǎn)距離檢測,也可檢測透明或半透明物體。由于在車位的檢測中，由于車位的長度達(dá)到3-5米，所以采用對(duì)射式光電開關(guān)來進(jìn)行檢測。同時(shí)不需要測量物體的密

42、度或其他性質(zhì),只需要檢測停車位上是否有車，所以功能最簡單的光電開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn),在費(fèi)用上降到最低。圖3.4光電開關(guān)連接電路功能簡單的光電開關(guān)傳輸?shù)氖情_關(guān)量，向單片機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)為高電平或低電平,由圖3.4可知，當(dāng)車位上有車存放時(shí)，光電開關(guān)的接收端不能接受來自發(fā)射端的信號(hào)，三極管不能導(dǎo)通，所以單片機(jī)接收到的是高電平。同理,當(dāng)車位為空時(shí)，三極管導(dǎo)通,單片機(jī)的端口置低電平。由此可以檢測出車位上是否有車.由于車庫有8個(gè)車位，所以需要8個(gè)光電開關(guān)來進(jìn)行檢測。3.2.2 到位檢測所謂到位檢測就是判斷車位是不是到達(dá)了預(yù)定位置。因?yàn)橄到y(tǒng)只能控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止與轉(zhuǎn)向，而不能設(shè)定其轉(zhuǎn)過多少角度,所以要加一個(gè)檢測裝置

43、,當(dāng)車位到達(dá)目的位置后，把檢測信息傳給單片機(jī),然后單片機(jī)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。到位檢測的裝置和空車位檢測裝置一樣，只需要一個(gè)光電開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)。將光電開關(guān)的發(fā)射端固定在最后一個(gè)傳動(dòng)輪的圓盤上，選擇合適的傳動(dòng)裝置，使最后一個(gè)傳動(dòng)輪與鏈條保持這樣的關(guān)系：傳動(dòng)輪每轉(zhuǎn)過一圈，對(duì)應(yīng)的車位就移動(dòng)一個(gè)位置。光電開關(guān)每變化一次，單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)單元加1，根據(jù)累加值就可以檢測出旋轉(zhuǎn)了幾個(gè)車位，當(dāng)達(dá)到所要旋轉(zhuǎn)的車位數(shù)時(shí),單片機(jī)控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3.3 IC卡接口電路設(shè)計(jì)在立體車庫平時(shí)的應(yīng)用中，在車主存儲(chǔ)過程中需要存儲(chǔ)用戶的一些信息，在取車時(shí)候需要出示個(gè)人憑證，這是立體車庫正常使用的基本要求。因此要存儲(chǔ)這些信息，這就需要E

44、EPROM。與EPROM不同，EEPROM在工作電壓下就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀和寫，這樣，就可以在把一些必要信息存放到里面.在設(shè)計(jì)中，選擇了24C02卡（如圖3.5所示),非常適合于各類儀器儀表和控制裝置的參數(shù)保存，其芯片24C02的管腳圖如圖3。6所示。 圖3。5 24C02空卡 圖3。6 24C02管腳圖24C02各引腳的功能如下：A0，A1，A2引腳，是芯片地址引腳。SCL引腳,串行時(shí)鐘輸入端。在時(shí)鐘的正跳沿即上升沿時(shí)把數(shù)據(jù)寫入EEPROM;在時(shí)鐘的負(fù)跳沿即下降沿時(shí)把數(shù)據(jù)寫從EEPROM讀出來.SDA引腳,串行數(shù)據(jù)I/O端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。WP引腳,寫保護(hù)端。這個(gè)端提供了硬件數(shù)據(jù)保護(hù)。

45、當(dāng)把WP接地時(shí)，允許芯片執(zhí)行一般讀寫操作；當(dāng)把WP接到Vcc時(shí),則對(duì)芯片實(shí)施保護(hù)。AT24Cxx系列存儲(chǔ)器卡芯片特點(diǎn)：（1） 低電壓/標(biāo)準(zhǔn)電壓操作:1.85 V。（2） 內(nèi)部組成：256×8（AT24C02)，的串行EEPROM。（3) 2線串行接口。（4) 雙向數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。(5） 支持ISO/IEC 781610同步協(xié)議。（6） 8 B頁面（AT24C01/02）寫入方式。（7) 自定時(shí)寫入周期(最大10 ms）。（8） 高可靠性：使用壽命為100 000次寫/擦除，數(shù)據(jù)保留期為100年。(9） 多種封裝形式:提供芯片、模塊及標(biāo)準(zhǔn)封裝形式。24C02卡通過卡座與單片機(jī)進(jìn)行連接，如

46、圖3。7為SMARTADP(接觸式IC卡卡座),圖3。7 接觸式IC卡卡座卡座上與IC卡的觸點(diǎn)為8個(gè)，對(duì)應(yīng)為24C02的8各引腳?？ㄗ线€有2個(gè)觸電是用來識(shí)別卡座內(nèi)是否有卡插入。接觸式存儲(chǔ)器卡接口電路如圖3。8所示。單片機(jī)的P1.0、P1.1分別通過卡座與24C02的串行時(shí)鐘端SCL和串行數(shù)據(jù)端SDA相接，P1。2接卡插入測試端SW2，P1。3接PNP三極管的基級(jí)，為上電控制端.SCL、SDA及SW2均通過10k的上拉電阻接+5V。圖3.8接觸式存儲(chǔ)器卡接口電路當(dāng)有卡插入時(shí)，SW1與SW2斷開，P1.2口由低電平轉(zhuǎn)為高電平，當(dāng)P1.3置高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通,給24C02供電,否則斷電。I2C(

47、InterIntegrated Circuit）總線是PHILIPS公司推出的芯片間串行傳輸總線，2根線(SDA，SCL)即可實(shí)現(xiàn)完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳輸，能夠十分方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng).I2C器件是把I2C的協(xié)議植入器件的I/O接口，使用時(shí)器件直接掛在I2C總線上，I2C器件無需片選信號(hào),是否選中是由主器件發(fā)出的I2C從地址決定的，而I2C器件的從地址是由I2C總線委員會(huì)實(shí)行統(tǒng)一發(fā)配的,在器件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)傳送速率最高可達(dá) 400KB/S。I2C總線系統(tǒng)通常用于控制而無需高速傳送數(shù)據(jù)的應(yīng)用場合。僅需兩根線一根串行數(shù)據(jù)線SDA和一根串行時(shí)鐘線SCL；與總線相連的每個(gè)器件都

48、對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的地址，采用軟件尋址方式，每個(gè)器件在整個(gè)通信過程中都是單一的主控器/從控器身份，主控器可用做主控發(fā)送器或主控接收器；所有接到I2C總線上的設(shè)備的串行數(shù)據(jù)都接到總線的SDA線,各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL。目前，51系列的單片機(jī)應(yīng)用很廣，但是它們都沒有I2C總線接口，限制了在這些系統(tǒng)中使用具有I2C總線接口的器件。但通過對(duì)I2C總線時(shí)序的分析知道可以用51單片機(jī)的兩根I/O線來實(shí)現(xiàn)I2C總線的功能.不使用單片機(jī)的I2C接口，直接通過I/O線編程來實(shí)現(xiàn)I2C總線的功能，即為I2C總線的虛擬技術(shù)。I2C總線規(guī)定SCL線和SDA線是各設(shè)備對(duì)應(yīng)輸出狀態(tài)相“與"的結(jié)果,任何設(shè)

49、備都可以用輸出低電平的方法延長SCL低電平時(shí)間,迫使高速設(shè)備進(jìn)入等待狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同速度設(shè)備間的時(shí)鐘同步.因此，即使時(shí)鐘脈沖的高、低電平時(shí)間長短不一,也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳送，可以用軟件控制I/O口做I2C接口。3.4 動(dòng)力控制電路設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中，電機(jī)的作用是帶動(dòng)傳動(dòng)裝置，然后使車庫進(jìn)行移動(dòng)。電機(jī)是系統(tǒng)中重要執(zhí)行部件，所有控制的目的都是為了車庫的自動(dòng)運(yùn)行,因此動(dòng)力控制電路的設(shè)計(jì)也是很重要的.CPU的控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過兩個(gè)NPN三極管Q1和Q2實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向.當(dāng)P2。4為高時(shí)，Q1導(dǎo)通，繼電器K1接通電流，并吸合其開關(guān)，電機(jī)正向接通電路,使電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)P2.5為高時(shí)，Q2導(dǎo)通，繼電器K2接通電流，吸合其

50、開關(guān)，電機(jī)反向接通電路，使電機(jī)反轉(zhuǎn).D1和D2是泄流二極管，以保護(hù)三極管免受高壓沖擊.在電路中，J1和J2和電源相接，其中1腳都接電源的正極，2腳接電源的負(fù)極。動(dòng)力控制電路如圖3.9所示。圖3.9 車庫的動(dòng)力控制電路在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)按模型來進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用的是小功率的直流電機(jī)，控制方法比較簡單,可以控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止，也可以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn).電機(jī)的額定電壓根據(jù)電機(jī)而定，而不是固定的。雖然電機(jī)采用模型，但是可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際工程中的主要功能，控制方法還是比較合理的.在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，由于立體車庫系統(tǒng)龐大，電機(jī)采用20kw以上的大功率的交流電機(jī)，這樣才能滿足系統(tǒng)要求。大功率的交流電機(jī)一般是用變頻器

51、來進(jìn)行控制的，在這里就不做介紹了。3.5 LED顯示電路設(shè)計(jì)3.5.1 LED數(shù)碼管簡介根據(jù)LED數(shù)碼管內(nèi)各筆段LED發(fā)光二極管的連接方式，可以將LED數(shù)碼管分為共陰極和共陽極兩大類。在共陽極LED數(shù)碼管中,所有筆段的LED發(fā)光二極管的正極連在一起，而在共陰極LED數(shù)碼管中，所有筆段的LED發(fā)光二極管的負(fù)極連在一起.下圖為共陰極（a)，共陽極（b）,數(shù)碼管封裝圖(c）：圖3.10LED數(shù)碼管引腳圖共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極（COM）的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平

52、時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極（COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮.當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮.3.5.2 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)芯片采用74LS164，74LS164是8位的移位寄存器.當(dāng)清除端（CLEAR)為低電平時(shí),輸出端（QAQH）均為低電平.串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B任意一個(gè)為低電平,則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當(dāng)A、B有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決

53、定Q0的狀態(tài)。圖3.11LED顯示電路單片機(jī)處理得到的結(jié)果要送到LED顯示器中顯示，還需要通過LED顯示接口電路驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管才能完成.因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的立體車庫只有8個(gè)車位，所以選擇一位的LED數(shù)碼管即可完成所需的顯示任務(wù)。LED顯示電路是1個(gè)LED數(shù)碼管通過74LS164的驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)相連,圖3。1為單片機(jī)與LED數(shù)碼管的連接方式。3.6 其他部分介紹以下幾點(diǎn)是實(shí)際的立體車庫中必需的部分,在這里說明一下,不做詳細(xì)介紹.(1）在硬件設(shè)計(jì)中，沒有介紹車庫的車門控制部分。在實(shí)際的應(yīng)用中，有專門的車庫門控制器?？刂破骶哂凶詣?dòng)感應(yīng)裝置，當(dāng)有車輛要存入車庫時(shí),車門會(huì)自動(dòng)打開，完成存車后,車門自動(dòng)關(guān)閉.

54、（2）當(dāng)電機(jī)斷電以后，由于慣性的存在，電機(jī)還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)立即停止。所以需要制動(dòng)器，來對(duì)鏈條就行抱死。當(dāng)需要車位旋轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)該停止工作。在本設(shè)計(jì)中可以采用和電機(jī)控制的電路相同，在電機(jī)控制電路上加上制動(dòng)控制器，當(dāng)電機(jī)導(dǎo)通的時(shí)候，制動(dòng)器不進(jìn)行制動(dòng)，當(dāng)電機(jī)斷電時(shí)，制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件電路確定以后，控制系統(tǒng)的主要功能將依賴于系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)能否正?？煽康毓ぷ鳎擞布暮侠碓O(shè)計(jì)外，與完善的軟件設(shè)計(jì)是分不開的。這一章主要進(jìn)行控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并詳細(xì)闡述各部分的功能和實(shí)現(xiàn)方法。4.1 車庫的操作流程車庫整體可以隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)有車存放時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將空位旋轉(zhuǎn)至車庫的入

55、口處，車放入車位后即完成存車動(dòng)作。取車時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)車旋轉(zhuǎn)至出口處，車即可取出。自動(dòng)尋位式立體車庫的核心原件是單片機(jī)，自動(dòng)管理控制系統(tǒng)由多個(gè)執(zhí)行元件、動(dòng)力源構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)包括微處理器、IC卡、檢測系統(tǒng)、停車單元控制器以及顯示屏等。單片機(jī)是車庫控制系統(tǒng)的核心,當(dāng)用戶對(duì)操作平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，單片機(jī)會(huì)接受并分析指揮用戶操作，判斷檢測元件的狀態(tài)，讀取執(zhí)行元件的信息，然后通過軟件做出合理的控制安排,反饋信息到執(zhí)行元件、操作平臺(tái)，帶動(dòng)車位移動(dòng)到相應(yīng)的位置，實(shí)現(xiàn)車位的移動(dòng).由于車庫是自動(dòng)尋位式車庫，不需要人員干預(yù)，因此對(duì)于存取車的智能化是必要的，這就需要采用智能的存取方法.采用磁卡來存取車是十分方便的，當(dāng)有客戶

56、存車時(shí)，插入一張空白卡，申請(qǐng)存車;單片機(jī)讀出卡上的信息；單片機(jī)根據(jù)接收到的請(qǐng)求信號(hào)，先判斷是存車信號(hào)，把一些必要的信號(hào)寫到卡上，然后根據(jù)就近取車原則自動(dòng)查詢，找到車位后，將空車位轉(zhuǎn)到車庫的入口處,同時(shí)車庫門開啟，此時(shí)客戶將車開進(jìn)車庫內(nèi)的空車位處,司機(jī)持卡離開,完成存車的操作流程.當(dāng)客戶來取車時(shí)，首先插入存有信息的磁卡，申請(qǐng)取車.讀卡器讀出卡上的信息，并且把信息送給單片機(jī).單片機(jī)根據(jù)磁卡上的車位信息，判斷取車的信息，同時(shí)將IC卡的信息清空。電機(jī)帶動(dòng)車轉(zhuǎn)移到車庫門處。然后打開車門，司機(jī)取出車，車庫門關(guān)閉，完成取車的操作流程。4.2 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序是控制單片機(jī)按預(yù)定的操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，其主要

57、完成的基本任務(wù)有：系統(tǒng)自檢、初始化、接口命令及條件觸發(fā)及調(diào)度執(zhí)行模塊等。圖4-1是系統(tǒng)主程序的流程圖。圖4。1系統(tǒng)主流程圖開始以后首先初始化，然后進(jìn)行隨機(jī)掃描，判定是否有存取車請(qǐng)求.如果有存取車請(qǐng)求，程序調(diào)用存取車的子程序,進(jìn)行存取車過程，然后執(zhí)行空位顯示子程序,用來顯示空位數(shù)。如果沒有存取車請(qǐng)求，跳過存取車子程序，直接執(zhí)行空位顯示子程序,顯示空位數(shù)。4.3 存取車流程設(shè)計(jì)4.3.1 調(diào)車過程和調(diào)車原則存車時(shí)，先按下“存/取車”鍵，程序內(nèi)部設(shè)定存車開始標(biāo)志，內(nèi)部程序自動(dòng)尋找空位，存車開始，電機(jī)在程序控制下運(yùn)轉(zhuǎn)。在車輛到達(dá)目的車位時(shí),程序控制電機(jī)停車,制動(dòng)器抱死，存車后該車的編號(hào)寫入IC卡中。取車時(shí),先按下“存/取車"鍵,程序設(shè)定取車開始標(biāo)志,再插入IC卡，讀取IC卡中的信息，由程序控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開始取車過程，當(dāng)待取車輛到達(dá)車庫出口位置時(shí)制動(dòng)停車。實(shí)現(xiàn)停車設(shè)備合理存取車輛的關(guān)鍵是按一定的調(diào)車原則調(diào)度車輛進(jìn)出,解決車輛的自動(dòng)存入對(duì)位和自動(dòng)取出問題。本文采用的調(diào)車原則是調(diào)車時(shí)間（或路徑）