【文章內容簡介】 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 ? 單位：萬輛01000202030004000500060002020 2020 2020 2020 2020 2020 2020單位 萬輛 圖 汽車擁有量年增長圖 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6立體車庫車位數單 位 ： 萬年 份51 01 52 02 53 0 圖 立體車庫車位的年增長曲線圖 根據圖 和圖 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 ? 論文結構和主要研究工作 設計任務要求 設計題目是基于單片機的自動尋位立體車庫系統(tǒng) ,根據題目要求 ,設計的控制系統(tǒng)的控制核心是單片機 ?主要實現的功能是自動尋位 ,而且是全自動化操作 ,不需要人為參與 ?要完成整體系統(tǒng)的設計 ?控制系統(tǒng)硬件設計和軟件設計 ? 論文結構 本論文是自動化立體車庫 控制系統(tǒng)的設計 ,參照一般的控制系統(tǒng)設計 (論文 )的結構 ,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 ,根據立體車庫的研究現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和難點 ? 第二章立體車庫選型與總體設計 ? 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 。然后選擇了以垂直循環(huán)式立體車庫為設計方案 。接著介紹了垂直循環(huán)式立體車庫的基本結構 。最后給出了詳細的立體車庫的總體控制方案 ? 第三章立體車庫控制系統(tǒng)硬件設計 ? 主要介紹了垂直循環(huán)式立體車庫的控制方法 ,根據 其控制原理 ,把控制系統(tǒng)硬件分為幾部分 :單片機部分 ?車庫的動力控制部分 ?車庫的檢測部分 ?LED 顯示部分和 IC 卡的存取部分 ?對每一部分的控制原理做了詳細介紹 ,對控制方法做了詳細的設計 ? 第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件設計 ? 基于硬件設計的基礎對應每一部分做了相應的軟件設計 ,設計出了每一部分的軟件流程 ,并對其流程進行相關的說明 ? 總結 ? 根據本設計的任務 ,結合設計內容進行總結 ?并 提出了設計中的不足和以后的努力方向 ? 論文的主要研究內容 立體車庫是一種多平面的空間立體停車車庫 ,通過單片機控制車位的空間位置變動 ,使車位能 夠實現空間到平面的轉化 ,實現多重單層平面停車的功能 ? 論文在查閱大量資料的基礎上 ,以立體車庫車位控制為研究對象 ,通過對單片機的學習和研究 ,實現了以單片機為控制核心對 8車位的垂直循環(huán)式立體車庫模型控制系統(tǒng)的控制 ? 主要研究的內容包括 : (1)立體車庫的控制方案設計 。 (2)升降橫移式立體車庫存取車策略的研究 。 (3)單片機在垂直循環(huán)式立體車庫模型中的研究與實現 。 (4)IC 卡信息記錄與讀取的方法 ? 本設計的重點和難點 立體車庫的控制系統(tǒng)是實際應用的大型工程項目 ,其設計和控制具有一定的難度 ?雖然本設計采用的是小 型的垂直循環(huán)式立體車庫的控制方法 ,但是由于沒有實際的工程作為參考 ,很多都是根據資料分析 ,通過自己的理解來進行設計 ,必然會遇到很多問題 ? 根據對設計題目和內容的了解本設計的重點主要有 : (1)垂直循環(huán)式立體車庫的總體方案設計 。 (2)車庫存取車的主要工作流程 。 (3)自動化車庫的車位檢測 ? 在設計的內容上主要有以下幾個難點 : (1)空車位的自動檢測與給定 。 (2)IC 存儲卡與單片機的信息傳輸 。 (3)車位的移動與到位檢測 ? 第二章 立體車庫選型和總體方案設計 立體車庫系統(tǒng)是一個復雜的控制系統(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)的總體設計 ,因此車庫的選型十分重要 ?本章選擇了垂直循環(huán)式立體車庫為實施方案 ,對其進行詳細介紹 ,并給出了系統(tǒng)的總體設計 ? 立體車庫介紹及選型 立體車庫簡介 由于經濟的發(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代先進的自動化機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 (即通過上位機 )對車庫進行統(tǒng)一的管理 ?監(jiān)控與 PLC 控制來進行車位 的空間位置變動 ,使車位實現由空間到平面的轉化 ,從而實現多層平面停車的功能 ?它具有占地少 ?停車多 ?投資少 ?停車方式先進等優(yōu)點 ?智能立體車庫由機械傳動系統(tǒng) ?電氣控制系統(tǒng) ?檢測系統(tǒng) ?收費系統(tǒng)及其相應的設備組成 ? 由于經濟的發(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 ?，F代先進的自動化機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 ,通過微機控制來進行車位的空間位置變動 ,使車位實現由空間到平面的轉化 ,從而實現多層平面停車的功能 ?它具有占地少 ?停車多 ?投資少 ?停車方式先進等優(yōu)點 ?我國已加入 WTO,對于在激烈的國際競爭市場里處于弱勢的我國絕大多數企業(yè) ,研究經濟全球化問題是十分迫切和必要的 ? 立體車庫的分類 立體車庫的種類很多 ,按照機械裝置的構造 ,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 )?升降導軌式 ?平面往復式 ?組合式 ?升降橫移式和巷道堆垛式等 ?表 列出了各種立體車庫的優(yōu)缺點 ? 表 各種立體車庫的優(yōu)缺點 類型 優(yōu)點 缺點 存車容量 升降橫移式 結構框架不高 ,在垂直平面內車位布置較緊湊 。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 。相對成本較低 ,進出一輛車不必牽動全庫車輛 ?？梢圆⒘??串列組成組合式車庫 ,形式多樣 ? 每個載車板都要自備一套甚至 2 套驅動機構 ?成本相對較高 ? 3~43 垂直循環(huán)式 只需要一套驅動機構 ,較容易控制 ,停位較準確 ,結構簡單 ,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 整個系統(tǒng)能量消耗大 ,振動及噪聲較大 ,運動速度不高 ,出入庫時間長 。經濟性差 。只有一套驅動機構 ,一旦系統(tǒng)故障 ,不能實現緊急出車 ? 5~50 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 ,不能實現緊急出車 ,工作機動性較差 ? 7~56 多層循環(huán)式 可充分利用地下空間 ,墻體建筑費用不高 ,隔振和噪聲效果較好 ? 出入一輛車整個系統(tǒng)的車位全移動 。結構較復雜 ,一般只適用于利用地下空間 ? 6~46 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應是良好的人機對話 ,和諧共生的設備使用環(huán)境 ? (2)環(huán)境協調化原則 ?在立體車庫的選擇上應充分考慮到與周圍自然環(huán)境的協調一致 ,注意立體車庫與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一 ?對已建成的小區(qū)或單位在選擇立體車庫時應注重與周邊環(huán)境在造型 ?色彩 ?采光通風 ?消防等諸方面協調一致 ?對規(guī)劃新建的小區(qū)或單位在選擇立體車庫時 ,應盡可能將立體車庫與主體或附屬建筑物相協調 ? (3)適量化原則 ?在車庫選擇時并非車位數量越多越好而應在充分考慮每臺電腦控制的車位數量 ?清庫時間及確保車庫運行流暢方便的基礎上合理確定 車輛存放的最大化 ?一般遵循對于存取時間要求較高的車庫如居民小區(qū) ?機關單位車位數量少些 ?對于存取時間要求不太高的車庫如醫(yī)院 ?商場車位數量可以多些 ?否則車位數量太多導致車庫存取時間過長 ?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 ?在同等質量情況下傳動形式越復雜 ?自動化程度越高則可靠性越差投資和維護成本越高 ?在滿足使用的前提下傳動形式越簡單可靠性越高投資和維護成本越低 ? 根據表 介紹的各種立體車庫的優(yōu)缺點及本設計的目的 ,選擇圖 所 示的垂直循環(huán)式立體車庫為設計選型 ?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)相對簡單一些 ,能更好的得到控制 ? 圖 垂直循環(huán)式立體車庫 垂 直循環(huán)式立體車庫 (如圖 )是把停車用的數個托盤安裝在大型循環(huán)轉動的鏈條上 ,在垂直面內呈圓形或長圓形配置 ,并通過電機轉動帶動鏈條和托盤一起循環(huán)升降運轉 ,從而帶動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)內有效的空間和土地 ,可隨機設立 ,能使每個組團或每棟樓內所有的車輛可以停放 。控制系統(tǒng)相對簡單 ,能使住戶存取車輛時 ,既便捷又安全可靠 ,易于操作 ?選用單片機做控制器 ,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)只需一套驅動系統(tǒng) ,而且到位檢測容易實現 ? 總體設計方案 車庫整體可以上下移動 ,而且轉盤隨電機旋轉 ,當有車存放時 ,轉盤轉動 ,將空位旋轉至車庫的入口處 ,車放入車位后即完成存車動作 ?取車時 ,轉盤帶動車旋轉至出口處 ,車即可取出 ? 自動尋位式立體車庫的核心元件是單片機 ,自動管理控制系統(tǒng)由多個執(zhí)行元件 ?動力 源構成 ?控制系統(tǒng)包括微處理器 ?出卡機 ?讀卡機 ?檢測系統(tǒng) ?停車單元控制器以及顯示屏等 ?執(zhí)行元件是設在支撐軸下的電機 ?單片機是車庫 控制系統(tǒng)的核心 ,當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的水平位置 ,實現車位的位置移動 ? 自動尋位立體車庫的原理圖如下圖 : 單 片 機檢 測 裝 置連 接 電 路動 力 控 制 電 路L E D 驅 動 電 路L E D 顯 示I C 卡（ 信 息 存 儲 ）I C 卡 接 口 電 路電 機 圖 立體車庫控制系統(tǒng)原理框圖 控制核心為單片機 ,檢測裝置將檢測到的信號送入單片機 ?單片機處理檢測信號 ,判斷車庫的空位數 ,并將空位數經 LED驅動電路 傳送給 LED顯示車庫的空位數 ?IC卡 通過 IC卡接口電路 ,和單片機進行通信 ,用于信息的存儲與讀取 ?單片機根據采得的各路數據 ,對車庫進行控制 ,通過動力控制電路來控制電機的啟動 ?停止 ?正轉和反轉 ,以達到對車庫的自動運行 ? 垂直循環(huán)立體停車庫是采用在垂直方向作循環(huán)運動的停車系統(tǒng)存取車輛的一種機械式停車設備 ?其傳動系統(tǒng)由電機 ?減速器和傳動鏈條組成 ?在傳動鏈條上 ,每隔一定距離安裝一個存車托架 ,當電機啟動時 ,存車托架隨鏈條一起做循環(huán)運動 ,達到存取車輛的目的 ? 在存車時 ,按存車鍵申請存車 ,然后將 IC卡插入卡座 ,司機將 車開至車庫入口位置的托架后關好車門退出車庫 ,將卡取走 ,完成存車 ?取車時 ,按動取車鍵申請取車 ,然后將 IC卡插入卡座 ,單片機進行數據讀取 ,選定車位號 ,然后控制電機轉動 ,在控制系統(tǒng)控制下將待取車輛按最短路徑運至出口 ,司機進入存車托架將車開出 ,完成取車 ? 第三章 控制系統(tǒng)硬件設計 本章根據立體車庫控制系統(tǒng)的總體設計方案來進行系統(tǒng)的硬件設計 ,并對硬件的每一部分做詳細的介紹 ,以便為軟件設計打好基礎 ?本章內容主要包括 :單片機的選擇 ?IC 卡接口電路設計 ?車庫動力系統(tǒng)設計 ?系統(tǒng)檢測部分設計和顯示部分設計等 ? 單片機控制電路 單片機的選擇 本系統(tǒng)的控制核心為單片機 ,選擇一個合適 的單片機作為控制器對于立體車庫控制系統(tǒng)來說十分重要 ?本設計采用的設計方案是小型的垂直循環(huán)式立體車庫 ,設備的體積比較小 ?本車庫系統(tǒng)屬于單體控制系統(tǒng) ,設備集中 ,使用一塊單片機就能完成控制任務 ?所以選擇目前常用的 AT89S51 單片機 ? AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產的 AT89 系列單片機中的一種 8 位機 ,是一個低功耗 ,高性能 CMOS 8 位單片機 ,片內含 4k Bytes ISP 的可反復擦寫 1000 次的 Flash只讀程序存儲器 ?器件采用 ATMEL 公司的高密度 ?非易失性存儲技術制造 ,兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構 ,芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元 ,功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案 ? E A /V P P31X T A L 119X T A L 218R S T /V P D9P 3. 7/ R D17P 3. 6/ W R16P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N