一種基于51單片機(jī)的地下多層車庫控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

杜勇

摘 要本文提出了低成本、機(jī)械式的地下多層車庫的設(shè)計(jì)構(gòu)想。該地下多層車庫整個(gè)框架結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)基于低成本、低能耗的設(shè)計(jì)理念，以MCS-51單片機(jī)作為地下多層車庫自動控制系統(tǒng)的處理器，給出了控制系統(tǒng)的工作原理。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 控制系統(tǒng)

1 引言

我國近幾年來土地資源的緊張，停車難的問題日益凸顯。立體多層的車庫投入緩解了目前停車難的問題，但是目前的立體車庫多采用可編程PLC作為其控制核心，存在成本高昂、利用率低等問題，很難再現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中得到大范圍的推廣。本文采用MCS-51系列單片機(jī)取代PLC作為處理器，能夠適用在大中小型多層立體車庫當(dāng)中，具有很好的移植性，適合在全國范圍內(nèi)推廣。

2 多層車庫的總體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)原理

多層車庫的基本框架選用了共用一個(gè)入庫車道的雙面對開的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，本文采用了MCS-51系列單片機(jī)替代了PLC可編程控制器件，能夠在降低成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)PLC具有的控制功能，并且還具有完善的安全保護(hù)功能和故障診斷系統(tǒng)，具有PLC的可靠性和穩(wěn)定性。圖1為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)示意。

以三輛車來示意多層車庫的工作原理，當(dāng)car1進(jìn)入了車庫，首先車主開啟開啟開關(guān)，啟動電源，系統(tǒng)會自動選擇相應(yīng)的車位，單片機(jī)系統(tǒng)接收到車位信號后，檢測car2是夠在上位基點(diǎn)上。如果car2不在，那么就需要先運(yùn)行到該點(diǎn)，完成動作后，檢測car3的車位進(jìn)行檢測，是否到右限位，如果不在，也需要首先將car3的車位運(yùn)行到右限位，此后才能下降car1的車位，當(dāng)檢測到了car1的基點(diǎn)信號，車位就能夠自動的運(yùn)動到該人車交換的地方，車的司機(jī)將車開進(jìn)，并停放在安全的位置之后，車身的越界信號指示燈就會熄滅，司機(jī)才能下車走出車庫，這樣就完成了存車操作，取車的操作流程與存車的流程類似。系統(tǒng)會嚴(yán)格的按照這一系列的流程完成存取車的操作，如出現(xiàn)車身越過界線等危險(xiǎn)操作，系統(tǒng)將會自動的報(bào)警，車庫會立即停止一系列的動作，直到報(bào)警信號的解除。

3 控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

3.1 電路硬件原理圖說明

系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)有SB1，SB2開關(guān)，這兩個(gè)開關(guān)的作用是防止無關(guān)人員的誤操作，從而能夠防止發(fā)生意外。當(dāng)發(fā)生意外的時(shí)候，緊急按下SB2，會立即關(guān)閉系統(tǒng)電源，從而能夠極大的保證車上人員和設(shè)備的安全。S2-S9用來手動操作按鍵，在進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)候才用的上。MOTOR1-MOTOR3電機(jī)是停車設(shè)備當(dāng)中的專用的電機(jī)，都附帶有碟式電動和手動剎車裝置，并附帶有減速器，從而能夠大大保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

由于停車系統(tǒng)的頻繁的使用，本文設(shè)計(jì)的多層停車控制系統(tǒng)還采用了空氣開關(guān)和熱繼電器防止系統(tǒng)過載從而燒壞系統(tǒng)的電器設(shè)備，SB1，SB2以及現(xiàn)場的SBn檢測裝置保障了系統(tǒng)的三重的保護(hù)功能。當(dāng)閉合上總開關(guān)了空氣開關(guān)，旋轉(zhuǎn)SB2，按下點(diǎn)動開關(guān)SB3之后，那么KA1線圈就能夠得到通電，KM1接觸器開始工作；系統(tǒng)為現(xiàn)場的開關(guān)檢測設(shè)備提供了24V、12V、5V的直流電源，所有的開關(guān)信號也都經(jīng)過光電隔離，防止干擾單片機(jī)。

3.2 多層車庫軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是來控制汽車的自動存取和故障緊急處理。系統(tǒng)軟件分為主控制程序、手動控制程序以及自動控制子程序。手動控制程序主要是在進(jìn)行系統(tǒng)檢修和緊急故障處理的時(shí)候使用。通過進(jìn)行上下左右按鍵的選擇能夠控制車位的而移動?？刂葡到y(tǒng)的軟件采用精簡的8051匯編語言進(jìn)行編寫，主要分為了顯示模塊、鍵盤操作模塊、定時(shí)器中斷服務(wù)程序、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、存取車模塊等。

3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證

停車庫在接受客戶存取車服務(wù)的要求的時(shí)候，往往現(xiàn)實(shí)客戶到達(dá)的時(shí)間和要求服務(wù)的類型都是隨機(jī)的，因此在實(shí)際當(dāng)中是無法消除排隊(duì)的現(xiàn)象。進(jìn)行模式的時(shí)候，在一定的時(shí)間段內(nèi)前來存取車的客戶數(shù)量以及要求服務(wù)的類型等都是離散型的隨機(jī)變量，通過對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，結(jié)合MATLAB軟件模擬每天的不同時(shí)間段存取數(shù)量以及客戶等候順序，得到本文設(shè)計(jì)的停車系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本文設(shè)計(jì)的地下多層停車庫系統(tǒng)對于客戶的存取車耗時(shí)都比較少，能夠大大的而減少客戶的等待時(shí)間，并且由于采用了單片機(jī)的設(shè)計(jì)方式，對于大中小型的停車庫均適用，具有很好的通用型。

4 總結(jié)

停車問題作為城市化建設(shè)當(dāng)中的一個(gè)重要問題，目前矛盾日益凸顯。傳統(tǒng)的停車位的供應(yīng)已經(jīng)不能夠滿足老百姓日常出行的需要。建立一個(gè)立體式多層化的停車庫，充分利用停車場的空間，必然成為日后發(fā)展的趨勢。本文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的多層車庫停車系統(tǒng)不僅僅能夠提高停車位的空間利用率，而且具有良好的通用性，適合在大范圍內(nèi)推廣使用。

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作者單位

貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 貴州省畢節(jié)市 551700