基于單片機的小型垂直循環(huán)式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

【摘 要】隨著城市車輛的飛速增長，原有的停車場不能滿足城市發(fā)展的需要，立體車庫得到了廣泛認可，特別是小型立體車庫由于占地面積小，安裝方便，可根據(jù)需要隨意移動，非常適合城市擁擠地段。提出了一種以單片機為核心控制器，取代傳統(tǒng)方案中的PLC，實現(xiàn)對小容量立體車庫的控制方法；可實現(xiàn)立體車庫的自動化操作，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，維護成本低。

【關(guān)鍵詞】立體車庫 垂直循環(huán) 單片機 自動控制

一、引言

立體車庫的種類很多，按照機械裝置的構(gòu)造不同分類，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。小型立體車庫多選用垂直循環(huán)式和升降橫移式，本方案選用垂直循環(huán)式，以單片機控制代替PLC實現(xiàn)控制。

二、系統(tǒng)設(shè)計

車庫共有8個車位，電機帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，整體可以上下移動，當(dāng)有車存放時，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，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作。取車時，轉(zhuǎn)盤帶動車旋轉(zhuǎn)至出口處，車即可取出。控制系統(tǒng)包括控制器、檢測系統(tǒng)、動力控制系統(tǒng)以及鍵盤顯示屏等部分組成。執(zhí)行元件是設(shè)在支撐軸下的電機。單片機是車庫控制系統(tǒng)的核心，當(dāng)用戶對操作平臺進行動作時，單片機會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，拖動車位移動到相應(yīng)的水平位置，實現(xiàn)車位的位置移動。

三、硬件設(shè)計

（一）控制器。立體車庫控制系統(tǒng)的核心控制器選用STC12C5A60S2單片機，該微控制器是宏晶公司最新推出的一款高性能增強型8051單片機，指令系統(tǒng)與傳統(tǒng)8051單片機完全兼容，運行速度卻是傳統(tǒng)8051單片機的8～12倍，片上集成1280字節(jié)RAM，具有8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，內(nèi)部包含1K字節(jié)的EEPROM。STC12C5A60S2豐富的硬件資源以及高速運算性能，使得系統(tǒng)硬件電路簡單、可靠性高。設(shè)計對象為小型的垂直循環(huán)式立體車庫，設(shè)備的體積比較小，屬于單體控制系統(tǒng)，設(shè)備集中，使用一塊單片機就能完成控制任務(wù)。

（二）系統(tǒng)檢測部件。在系統(tǒng)的車位檢測設(shè)計中，采用8個光電開關(guān)實現(xiàn)。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、對射式和鏡面反射式三種類型。車位的檢測時，由于車位的長度達到3～5米，所以采用對射式光電開關(guān)進行檢測。同時，由于不需要測量物體的密度或其他性質(zhì)，只需檢測停車位上是否有車，功能最簡單的光電開關(guān)即可實現(xiàn)功能，降低了方案成本。

（三）動力控制電路。系統(tǒng)的動力拖動主要由電機實現(xiàn)，電機的作用是帶動傳動裝置，使車庫移動。電機是系統(tǒng)中重要的執(zhí)行部件。在本方案中，電機按模型來進行選型，采用的是小功率的直流電機，單片機控制實現(xiàn)電機啟動與停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。動力控制電路如圖1所示。

（四）其他部件

除上述的幾個重要部分外，立體車庫還需要一下幾部分：1.在實際的應(yīng)用中，需要專門的車庫門控制器?？刂破骶哂凶詣痈袘?yīng)裝置，當(dāng)有車輛要存入車庫時，車門會自動打開，完成存車后，車門自動關(guān)閉；2.當(dāng)電機斷電以后，由于慣性的存在，電機還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動，不會立即停止，所以需要制動器，對鏈條進行抱死。當(dāng)需要車位旋轉(zhuǎn)時，制動器應(yīng)該停止工作。在本方案中，采用與電機控制相同的電路，在電機控制電路上加上制動控制器，當(dāng)電機導(dǎo)通的時候，制動器不進行制動，當(dāng)電機斷電時，制動器進行制動。

四、軟件設(shè)計

系統(tǒng)主程序主要是指單片機實現(xiàn)按預(yù)定的操作方式運轉(zhuǎn)的程序，其主要完成任務(wù)有：初始化、系統(tǒng)自檢、接口命令及條件觸發(fā)及調(diào)度執(zhí)行模塊等。首先進行初始化，然后進行鍵盤掃描，判定是否有存取車請求，如果有存取車請求，程序調(diào)用存取車的子程序，進行存取車過程，然后執(zhí)行空位顯示子程序，用來顯示空位數(shù)和具體空車位號，如果沒有存取車請求，跳過存取車子程序，直接執(zhí)行空位顯示子程序，顯示空位。

控制系統(tǒng)中，用光電開關(guān)檢測托架轉(zhuǎn)過的車位數(shù)。光電開關(guān)與單片機外部中斷0輸入端相連。光電開關(guān)每輸入一個脈沖，單片機內(nèi)部計數(shù)器自動加1。根據(jù)循環(huán)車位數(shù)設(shè)定的計數(shù)初值，按正反轉(zhuǎn)判定結(jié)果控制電機運轉(zhuǎn)，由光電開關(guān)輸入的脈沖對托架轉(zhuǎn)過的車位數(shù)計數(shù)，直至計數(shù)結(jié)束，控制電機停車，完成存車過程。

五、結(jié)論

文中介紹了一種基于單片機的小型垂直循環(huán)式立體車庫控制系統(tǒng)實現(xiàn)方法。采用機械式立體車庫替代平面停車場是未來發(fā)展的一個趨勢。應(yīng)用單片機取代可編程控制器實現(xiàn)控制，使得立體車庫的成本得到有效的控制，且車庫系統(tǒng)具有安全可靠、運行平穩(wěn)、功耗小等優(yōu)點，適合于住宅小區(qū)小型立體車庫。

單片機實現(xiàn)立體車庫控制的方法，實現(xiàn)了立體車庫的自動尋位和存取車的自動化，不足之處在于控制精度不高，控制系統(tǒng)細節(jié)考慮不足，設(shè)計方案有待進一步提高與改進。

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