毕业论文：基于单片机的自动寻位立体车库系统

毕业论文：基于单片机的自动寻位立体车库系统内容摘要：

2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6立体车库车位数单 位 ： 万年 份51 01 52 02 53 0 图 立体车库车位的年增长曲线图 根据 图 和图 可以明显的看出立体车库未来的发展趋势，表明立体车库是很有发展前景的。 论文 结构和 主要研究工作 设计 任务要求 设计题目是基于单片机的自动寻位立体车库系统，根据题目要求，设计的控制系统的控制核心是单片机。 主要实现的功能是自动寻位，而且是全自动化操作，不需要人为参与。 要完成整体系统的设计、控制系统硬件设计和软件设计。 论文结构 本论文是自动化立体车库 控制系统的设计，参照一般的控制系统设计（论文）的 结构，本文 可以分为以下 几 部分： 第一章绪论。 介绍了课题的研究背景与意义，根据立体车库的研究现状叙述了立体车库的发展前景，然后说明了本文的主要研究工作和本文研究的重点和难点。 第二章立体车库选型与总体设计。 首先 给出了立体车库的概念、分类及各种立体车库的优缺点； 然后选择了以垂直循环式立体车库为设计方案；接着介绍了垂直循环式立体车库的基本结构；最后给出了详细的立体车库的总体控制方案。 第三章立体车库控制系统硬件设计。 主要介绍了 垂直循环式 立体车库的 控制方法，根据 其控制原理，把控制系统硬件分为几部分：单片机部分、车库的动力控制部分、车库的检测部分、 LED 显示部分和 IC卡的存取部分。 对每一部分的控制原理做了详细介绍，对控制方法做了详细的设计。 第四章立体车库控制系统软件设计。 基于硬件设计的基础对应每一部分做了相应的软件设计，设计出了每一部分的软件流程，并对其流程进行相关的说明。 总结。 根据本设计的任务，结合设计内容进行总结。 并 提出了设计中的不足和以后的努力方向。 论文 的主要 研究 内容 立体车库是一种多平面的空间立体停车车库，通过单片机控制车位的空间位置变动，使车位能 够实现空间到平面的转化，实现多重单层平面停车的功能。 论文在查阅大量资料的基础上，以立体车库车位控制为研究对象，通过对单片机的学习和研究，实现了以单片机为控制核心对 8 车位的 垂直循环式立体车库模型控制系统的控制。 主要研究的内容包括 ： （ 1） 立体车库的控制方案设计 ； （ 2） 升降横移式立体车库存取车策略的研究； （ 3） 单片机 在 垂直循环 式立体车库模型中的研究与实现； （ 4） IC 卡信息记录 与读取 的方法。 本设计的重点和难点 立体车库的控制系统是实际应用的大型工程项目，其设计和控制具有一定的难度。 虽然本设计采用的是小 型的垂直循环式立体车库的控制方法，但是由于没有实际的工程作为参考，很多都是根据资料分析，通过自己的理解来进行设计，必然会遇到很多问题。 根据对设计题目和内容的了解本设计的重点主要有： （ 1） 垂直循环式立体车库的总体 方案 设计 ； （ 2） 车库存取车的主要工作 流程； （ 3） 自动化车库的车位检测。 在设计的内容上主要有以下几个难点： （ 1） 空车位的自动检测与给定； （ 2） IC 存储卡 与单片机的 信息 传输 ； （ 3） 车位的移动与到位检测。 第二章 立体车库 选型 和总体 方案 设计 立体车库系统是一个复杂的控制系统，而且立体车库的种 类繁多， 不同种类的立体车库的控制系统和控制方法不尽相同。 车库类型 的选择直接影响到系统的总体设计，因此车库的选型十分重要。 本章选择了垂直循环式立体车库为实施方案，对其进行详细介绍，并给出了系统的总体设计。 立体车库 介绍及选型 立体车库简介 由于经济的发展，城市人口、城市车辆逐年增多，市区停车问题亟待解决。 传统的单层平面停车场占用大量宝贵的土地资源，越来越不能满足需求现代先进的自动化机械立体车库是一种多平面的空间立体车库，它以单层平面停车库为核心，通过微机 （ 即通过上位机 ） 对车库进行统一的管理、监控与 PLC 控制来进行车位 的空间位置变动，使车位实现由空间到平面的转化，从而实现多层平面停车的功能。 它具有占地少、停车多、投资少、停车方式先进等优点。 智能立体车库由机械传动系统、电气控制系统、检测系统、收费系统及其相应的设备组成。 由于经济的发展，城市人口、城市车辆逐年增多，市区停车问题亟待解决。 传统的单层平面停车场占用大量宝贵的土地资源 ， 越来越不能满足需求 ； 现代先进的自动化机械立体车库是一种多平面的空间立体车库，它以单层平面停车库为核心，通过微机控制来进行车位的空间位置变动，使车位实现由空间到平面的转化，从而实现多层平面停车的功能。 它具有占地少、停车多、投资少、停车方式先进等优点。 我国已加入 WTO，对于在激烈的国际竞争市场里处于弱势的我国绝大多数企业，研究经济全球化问题是十分迫切和必要的。 立体车库的分类 立体车库的种类很多， 按照机械装置的构造，立体车库一般可分为以下几类：垂直循环式 、 多层循环式 、 水平循环式垂直升降式 (电梯式 )、 升降导轨式 、 平面往复式 、 组合式 、 升降横移式 和 巷道堆垛式 等。 表 列出了各种立体车库的优缺点。 表 各种立体车库的优缺点 类型 优点 缺点 存车容量 升降横移式 结构框架不高，在垂直平面内车位布置较紧凑 ；出入口布置灵活 ； 在楼宇地下室或住宅小区空地布置方便 ； 相对成本较低，进出一辆车不必牵动全库车辆 ； 可以并列、串列组成组合式车库，形式多样。 每个载车板都要自备一套甚至 2 套驱动机构。 成本相对较高。 3~43 垂直循环式 只需要一套驱动机构，较容易控制，停位较准确，结构简单，工作可靠，占地面积小，空间利用率也较高。 可以建成地上、半地上、地下式等多种形式 整个系统能量消耗大，振动及噪声较大，运动速度不高，出入库时间长 ； 经济性差 ； 只有一套驱动机构，一旦系统故障，不能实现紧急出车。 5~50 垂直升降式 可以充分利 用空间，一般都做成大型车库，这样平均到每个车位的成本较低，车位的布置形式多样。 一旦系统故障，不能实现紧急出车，工作机动性较差。 7~56 多层循环式 可充分利用地下空间，墙体建筑费用不高，隔振和噪声效果较好。 出入一辆车整个系统的车位全移动；结构较复杂，一般只适用于利用地下空间。 6~46 立体车库的选型 立体车库的选型要遵循以下的原则： （ 1） 人性化原则。 立体车库的人性化选择时除充分考虑安全性、美观性、舒适性、和谐性、地域性、文化性外还应注意保证人身安全，避免人身伤害，操作方便，安全可靠，避免故障 ，避免污染，总之人性化选择的最高目标应是良好的人机对话，和谐共生的设备使用环境。 （ 2） 环境协调化原则。 在立体车库的选择上应充分考虑到与周围自然环境的协调一致，注意立体车库与自然环境的和谐统一。 对已建成的小区或单位在选择立体车库时应注重与周边环境在造型、色彩、采光通风、消防等诸方面协调一致。 对规划新建的小区或单位在选择立体车库时，应尽可能将立体车库与主体或附属建筑物相协调。 （ 3） 适量化原则。 在车库选择时并非车位数量越多越好而应在充分考虑每台电脑控制的车位数量、清库时间及确保车库运行流畅方便的基础上合理确定 车辆存放的最大化。 一般遵循对于存取时间要求较高的车库如居民小区、机关单位车位数量少些。 对于存取时间要求不太高的车库如医院、商场车位数量可以多些。 否则车位数量太多导致车库存取时间过长、车库利用率太低。 （ 4） 可靠性原则。 立体车库的最大优点是充分利用了地上和地下空间但再好的立体车库也不如地面停车方便快捷。 在同等质量情况下传动形式越复杂、自动化程度越高则可靠性越差投资和维护成本越高。 在满足使用的前提下传动形式越简单可靠性越高投资和维护成本越低。 根据表 介绍的各种立体车库的优缺点及本设计的目的，选择图 所 示的垂直循环式立体车库为设计选型。 在上述几类立体车库中，垂直循环式立体车库的控制系统相对简单一些 ，能更好的得到控制。 图 垂直循环式立体车库 垂 直循环式立体车库（如图 ）是把停车用的数个托盘安装在大型循环转动的链条上，在垂直面内呈圆形或长圆形配置，并通过电机转动带动链条和托盘一起循环升降运转，从而带动停放在托盘上的车辆，将车辆输送至空中停放。 它能有效的利用城市、住宅小区内有效的空间和土地，可随机设立，能使每个组团或每栋楼内所有的车辆可以停放；控制系统相对简单，能使住户存取车辆时，既便捷又安全可靠 ，易于操作。 选用单片机做控制器， 容易控制。 在多种类型的车库中，垂直循环式立体车库的控制系统只需一套驱动系统， 而且到位检测容易实现。 总体设计方案 车库整体可以上下移动，而且转盘随电机旋转，当有车存放时，转盘转动，将空位旋转至车库的入口处，车放入车位后即完成存车动作。 取车时，转盘带动车旋转至出口处，车即可取出。 自动寻位式立体车库的核心元件是单片机， 自动管理控制系统由多个执行元件、动 力源构成。 控制系统包括 微处理器、 出卡机 、 读卡机、检测系统、停车单元控制器以及显示屏等。 执行元件是设在 支撑轴下的电机。 单片机是车库 控制系统的核心 ， 当用户对操作平台进行动作时 ,单片机会接受并分析指挥用户操作 ,判断检测元件的状态 ,读取执行元件的信息 ,然后通过软件做出合理的控制安排 ,反馈信息到执行元件、操作平台 ,拖动车位移动到相应的水平位置 ,实现车位的位置移动。 自动寻位立体车库的原理图如下图： 单 片 机检 测 装 置连 接 电 路动 力 控 制 电 路L E D 驱 动 电 路L E D 显 示I C 卡（ 信 息 存 储 ）I C 卡 接 口 电 路电 机 图 立体车库 控制系统 原理框图 控制核心为单片机，检测装置将检测到的信号送入单片机。 单片机处理检测信号，判断车库的空位数，并将空位数经 LED驱动电路 传送给 LED显示车库的空位数。 IC卡 通过 IC卡接口电路，和单片机进行通信，用于信息的存储与读取。 单片机根据采得的各路数据，对车库进行控制，通过动力控制电路来控制电机的启动、停止、正转和反转，以达到对车库的自动运行。 垂直循环立体停车库是采用在垂直方向作循环运动的停车系统存取车辆的一种机械式停车设备。 其传动系统由电机、减速器和传动链条组成。 在传动链条上，每隔一定距离安装一个存车托架，当电机启动时，存车托架随链条一起做循环运动，达到存取车辆 的目的。 在存车时， 按存车键申请存车，然后将 IC卡插入卡座，司机将 车开至车库入口位置的托架后关好车门退出车库 ， 将卡取走 ， 完成存车。 取车时， 按动取车键申请取车 ，然后将 IC卡 插入卡座，单片机进行数据读取，选定车位号，然后控制电机转动， 在控制系统控制下将待取车辆按最短路径运至出口，司机进入存车托架将车开出 ，完成取车。 第三章 控制系统 硬件设计 本章根据立体车库控制系统的总体设计方案来进行系统的硬件设计，并对硬件的每一部分做详细的介绍，以便为软件设计打好基础。 本章内容主要包括：单片机的选择、IC 卡接口电路设计、车库动力系统设计、系统检测部分设计和显示部分设计等。 单片机控制电路 单片机的选择 本系统的控制核心为单片机，选择一个合适 的单片机作为 控制器对于 立体车库控制系统 来说十分重要。 本设计采用的设计方案是小型的垂直循环式立体车库，设备的体积比较小。 本车库系统属于单体控制系统，设备集中，使用一块单片机就能完成控制任务。 所以选择目前常用的 AT89S51 单片机。 AT89S51 是美国 ATMEL 公司生产的 AT89 系列单片机中的一种 8 位机， 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器。 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 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 T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 1. 0/ T1P 1. 1/ T2P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 3。