小区立体车库自动泊车控制系统的设计

小区立体车库自动泊车控制系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 毕 业 设 计 学生姓名: 学 号: 学 院: 电气工程学院 专 业: 题 目:小区立体车库自动泊车控制系统的设计 指导教师: 评阅教师: 2015年06月 河北科技大学毕业设计成绩评定表 姓 名 学 号 成 绩 专 业 测控技术与仪器 题 目 小区立体车库自动泊车控制系统的设计 指 导 教 师 评 语 及 成 指导教师: 绩 年 月 日 评 阅 教 师 评 语 及 评阅教师: 成 年 月 日 绩 答 辩 小 组 评 语 答辩小组组长: 及 成 年 月 日 绩 答 辩 委 员 会 学院答辩委员会主任: 意 见 年 月 日 毕 业 设 计 中 文 摘 要 随着我国国民经济的高速发展和城市化水平的不断加快，汽车的保有量在飞速的增长，汽车的停放已经成为城市发展的一个重要问题。原有的停车场不能满足城市发展的要求，在这种情况下立体车库逐渐得到了发展。本文介绍了立体车库的研究背景及意义;分析了各种立体车库的特点，选择小区立体车库作为研究对象，并确定了车库的总体设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ;以单片机为控制核心，给出了立体车库的自动控制方法;设计了自动存取车系统的组成和功能，并对存取车策略进行优化;根据车库控制系统的控制原理，完成了控制系统的硬件设计和软件设计。系统在功能上实现了车位的自动 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 、空车位的自动给定、空车位数量的告知和车辆的自动存取，具备了自动化立体车库的基本功能。本设计以单片机为控制器，取代了PLC，用以对小容量立体车库的控制，可以实现立体车库的自动化操作，仅需要少数人员参与，使用方便。 关键词 : 立体车库，单片机，自动控制 毕 业 设 计 外 文 摘 要 Title The Design Of The Automatic Control Parking System For Stereo Garage Abstract With the rapid development of China's 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 urban development. The existing parking can not meet the requirements of housing estate, 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 stereo garage of vertical circulating type as the study and determines the overall design of the garage program; makes the single-chip 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 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 empty spaces, informs the number of empty parking spaces and deposits and withdraws the cars, with the basic functions of the stereo garage. In this design, the single-chip microcomputer controller was designed to replace the PLC, controlling the small capacity of stereo garage so automation can be achieved with little human participation, and it is easy to be used. Keywords stereo garage; single-chip microcomputer; automatic control 本 科 毕 业 设 计 第 I 页 共 I页 目 录 1 绪论 ................................................................... 1 1.1 本课题的意义 ...................................................... 1 1.2 国内外发展现状 .................................................... 2 3 1.3 本文主要研究的内容 ................................................2 系统综述 ............................................................... 4 2.1 系统框图 ......................................................... 4 2.2 立体车库自动泊车控制系统的基本功能 ............................... 4 2.3 立体车库自动泊车控制系统的工作原理 ............................... 5 3 系统硬件设计 ........................................................... 7 3.1 核心芯片 ......................................................... 7 3.2 检测设备 ........................................................ 10 3.3 按键设置 ........................................................ 11 3.4 报警 ............................................................. 12 3.5 继电器 .......................................................... 13 3.6 电机 ............................................................ 14 3.7 液晶显示模块 .................................................... 16 3.8抗干扰措施 ........................................................ 18 4 程序流程图 ............................................................. 20 4.1 车库的操作流程 ................................................... 20 4.2 系统主程序 ....................................................... 20 4.3存取车流程 ........................................................ 21 4.3显示程序设计 ...................................................... 21 结 论 ................................................................... 23 致 谢 ................................................................... 24 参考文献 ................................................................. 25 附录A 系统整体电路图 ................................................... 27 附录B 系统程序清单 ..................................................... 28 本 科 毕 业 设 计 第 1 页 共 37页 1 绪论 1.1 本课题的意义 进入二十一世纪，社会经济与民众生活水平同步发展，私人拥有的汽车数量也在呈现井喷式提升。由国家统计局公布的数据可知，截至2014年年末，全国民用汽车保有量首次突破1.5亿大关，同上年末相比增长约12个百分比，而私人汽车在这其中占据了1.25亿的巨大份额，同比增长超过15个百分点。具体数据显示，民用轿车的保有量达到8304万，而私人轿车更是以7590万构成了民用轿车的主体，同比增长18.4个百分点。总而言之，私人用车对交通运输结构的影响力不容忽视。 一边是国内私家车总量的急速增长，一边是配套停车设施的严重滞后，两者的矛盾愈发尖锐，导致城市交通压力陡升，停车压力使得泊车困难的局面广泛出现在各个大中型城市。目前，在大中型我国城市，机动车保有量和停车位之间比值约为5:1，即停车位满足率仅有20%左右，尤其是小区停车面积不充分，造成安全通道塞，危及人民生命财产安全。近几年小区的交通事故频发，原因主要就是多数小区内停车位不足，地下车库停车位收费较高，导致大量机动车占用行车道，人为的造成道路拥堵，增加了发生交通事故的概率。据国家安全事故通报分析，道路交通事故在各类安全事故中占有将近八成的比例，而小区内发生的道路交通安全事故占据了约10%。在这样的背景下，一种既能合理利用城市空间，又能有效缓解城市停车难问题的小区专用立体车库便应运而生。 立体车库，又被称作机械式停车设备，其原型最早出现于美国。1918年，美国伊利诺斯州芝加哥市华盛顿西大街上的某家宾馆别出心裁，利用废弃的房舍修建了可以实现立体泊车的停车库。此后，立体车库开始出现在许多西方欧美国家，逐渐发展成为利用电气和机械系统控制的，专门用于存取车辆的设备。立体车库同样可以在中国予以运用，作为解决国内大中型城市停车难题的最佳方案。 立体车库具有节约占地面积、充分利用空间、节约投资成本、易于实际操作等诸多优点，在国外大中型城市的居民区内被广泛运用。有学者指出，立体停车作为新型的停泊车方式，极有可能引领未来停车的方向。单从经济角度考虑，对于专业从事车场管理的公司，立体车库可以提高停车场的容量，以此提高综合收益。 小区立体车库自动控制系统设计的好与坏，不仅会影响到公民的日常生活，从长远来讲，还会影响社会的进步与发展。 本 科 毕 业 设 计 第 2 页 共 37页 1.2 国内外发展现状 国内的立体车库发展起步较晚，立体车库的研究比较落后。台湾地区相对国内应用机械式车库比较早。上世纪70年代初，台湾的公共停车场仍是以平面停车场为主，占据停车场总量的七成以上，而机械式停车场相当罕见。1980年，台湾第一台立体停车库，使用的是从日本引进的技术，其类型是循环垂直型。1982年，台湾自主生产出第一台双层式停车设备。 我国大陆地区的机械式停车场起步于上世纪90年代初。90代后，随着汽车业和建筑业的发展，新型停车设备逐渐得到推广，在已有的新兴停车设备的基础上，开始了引进新技术、开发新产品的阶段，相关设备的制造和使用在各大城市蔚然成风。国家正式开始颁发立体停车设备的制造资质，仅参与首批授权的企业就达到22家之多。 而在国外，对于立体车库的运营经验和研究成果要更为丰富，其中又以德国、日本和美国的技术水准最为先进。上世纪70年代，德国研发了第一个停车诱导系统。以此为契机，位于欧洲的一些大型城市联合确立了交通出行信息体系。得益于先进的计算机、互联网技术，通过对多媒体、通信、地理等多领域高新技术的综合利用，停车诱导系统在交通出行信息体系的辅助下开拓出覆盖诸多领域、功能极为细化的多个子系统，城市停车诱导信息系统便是其中之一。 城市停车诱导信息系统可用于充分利用周边交通设施，使得停车场和通路的利用率大幅提升，为城市驾乘人员提供准确的导航和定位功能，就周边停车场位置、道路状况、及相关交通信息进行汇总发布，甚至可以为司机提供最佳行驶路线，诱导司机在需要停车的时候以最为直接的方式找到停车位置。 停车系统的基本工作原理是:利用停车场的数据采集系统，以超声波车位探测器采集周边车位信息，继而按照特定规则传回中央管理系统，中央管理系统对返回的信息进行分析，随后送至数据库服务器，送至给发布系统，提供信息发布服务。 1986年，在德国科隆市投入运营的动态停车诱导系统，是停车系统中一个比较成功的案例。该系统作用于中心区，通过300个动态显示牌和220个静态显示牌实现了对37个大型停车场的信息汇总处理，使得管辖内超过1.8万个停车泊位的使用情况可以直观显示。 1973年，日本柏崎建立了日本首个停车诱导系统。1988年，东京引入PGIS，该系统包含25个信息指示牌，同时与12座停车设施保持联系。1998年，开始使用基于互联 本 科 毕 业 设 计 第 3 页 共 37页 网的停车诱导信息系统。2000年，该系统增设手机客户端，为停车者提供更为便捷的服务。相关统计显示，自此系统投入使用，该地域高峰时段机动车候停时间平均下降了64个百分点。 1996年，第一个停车诱导系统在美国圣保罗市商业区投入使用。该系统包括10个停车场，约5000多个泊位，采用46个静态显示牌和38个动态电子标牌显示停车信息，截至目前该系统运行效果良好。而一些美国公司也先后开始涉足停车诱导业务。Mobile Parking公司提供了专门用于获取停车场相关信息的通信服务，目前此服务已经覆盖了美国逾50个城市的600多个停车场。截至2005年，城市停车诱导系统提供的停车场信息已在超过半数的美国城镇投入使用，在借由对所及的信息分析处理后，可以通过车载终端上的不同颜色清晰地展示所有停车场的有效泊位比例。 1.3 本文主要研究的内容 面对日益严峻的停车难问题，本课题的研究对小区停车库的发展有着积极的作用。相对传统的小区停车场，发展小区立体车库，不仅能够提高空间利用率，还能减少小区停车位的建设成本。通过自动控制系统，实现自动停车以及剩余车位显示的作用。 本文主要研究内容主要包含以下几方面:自动泊车辅助系统 1)研究了对射式光电开关的工作原理，利用红外线对射式光电开关完成了到位检测和空余车位检测环节的任务，对于影响测量精度的各种干扰因素进行了研究，并通过与比较器的搭配予以克服。 2)实现了利用键盘操纵升降台完成对目标车辆的托举动作。本文中以键盘输入对应立体车库存取车环节的具体运动指令，实现了人力操作与自动控制的结合，兼具实用性与安全性，为立体车库实现半自动化提供了良好的平衡点。 3)完成了信息显示和预警灯指示功能。通过人机交互，进一步提高了自动泊车系统的稳定性，大大提升了空余车位的利用率。 本 科 毕 业 设 计 第 4 页 共 37页 2 系统综述 2.1 系统框图 继电器 电机 红外线 检测 单 片 报警 机 按钮检测 测 车位剩余数液控制键盘 晶显示 上图即此设计的系统框图。本设计引导汽车进入立体车库时，如果需要停放在上层时，以键盘选定对应的位置，按下预先设置的存车按钮;需要从上层取出汽车时，以键盘选定对应的位置，按下预先设置的取车键。 当汽车驶入车库时，通过红外线对射光电开关检测并将信号发送给单片机，继而单片机传递信号给液晶显示屏，减少相应区域的一个剩余车位。汽车驶出车库后，红外线对射光电开关检测不到，则单片机自动传递信号给液晶屏显示增加相应区域的一个剩余车位。 2.2 立体车库自动泊车控制系统的基本功能 就传统的立体车库自动泊车控制系统而言，需要通过自动化或半自动控制为目标车辆提供存取车辆指引服务，利用各种停车场所的各类附属设施或特殊构造实现车辆的立体存放，并保证车库整体的存取车效率。 本设计可以实现立体车库信息汇总、内部显示、泊车引导等多重功能的一体化管理，在保证准确安全的情况下，借由自动控制系统大幅提高了立体车库的存取车效率，实现车辆的集中立体存放，节约了管理成本，提高了车库空间利用率，从根本上避免了仅靠人力运营立体车库存在的安全隐患。 本 科 毕 业 设 计 第 5 页 共 37页 对于以小区为主的居民住宅区来说，小区立体车库自动泊车控制系统可以提供切实可行的停车方案，充分利用相对紧张的停车区域，并有利于缓解安全通道堵塞等问题，为小区住户营造出温馨舒适的居住环境。 2.3 立体车库自动泊车控制系统的工作原理 在此设计中，选择了垂直循环式立体车库为实施方案，最大容车量为6辆。具体到控制系统的运作中，涉及到若干关键环节，具体包括升降台控制、到位检测、空车位检测、信息显示和报警灯预警等。 对于升降台的控制是实现对立体车库自动控制的重要环节。在此设计中，以按钮和键盘的操作实现该目的;到位检测和空余车位检测都需要借由红外线传感器予以实现，到位检测保证了升降台辅助泊车的准确性，空余车位检测用以显示空缺车位和车位剩余数量;为保证信息显示的过程直观明了，还需要配合液晶显示屏;出于安全考虑，对于存取车过程的关键环节，使用报警灯进行预警。 升降台是自动泊车系统的核心部件。管理员通过按钮控制升降台的起落，以此引导司机将车辆停放在不同层数对应的车位中。升降台以电机进行牵引，由键盘输入配合按钮进行操纵，并以此决定了存取车量对应的目标车位。 到位检测用以判断车位是否抵达预定位置。因为系统只能够控制电机是否工作，转向正反，却无法对转过的角度进行设定，因而需要外加检测装置予以辅助，当车辆抵达合适的位置后，将检测到的信息传递给单片机，进而使电机停止工作。 空余车位检测用于配合液晶屏显示空余车位。因为从控制室并不能凭借肉眼准确掌握各个车位的存车状况，需要借助检测装置和显示设备，实现对于各层每一个车位空余状况的直观显示，以此保证存放车过程的省时高效。 光电开关是实现到位检测和空余车位检测环节的重要元件。光电开关传输的是开关量，向单片机传输的信号为高电平或低电平，当两个检测端之间存在障碍物时，光电开关接收端无法接受发射端的信号，则三极管不导通，单片机的端口收到的是高电平。同理，当两个检测端之间没有障碍物时，则三极管导通，单片机的端口收到的是低电平。 到位检测的原理即利用升降台机体作为障碍物，在每个车位的入口处设置以红外线对射装置构造的光电开关，在升降台机体上合适的位置加装挡板，使得升降台行进到恰 本 科 毕 业 设 计 第 6 页 共 37页 当的位置时，借由红外线检测发送信号给单片机，进而发送指令关闭电机。 空余车位检测的原理和到位检测基本一致。当汽车驶入车库时，红外线检测到后发送信号给单片机，并且单片机传递信号给液晶屏显示减少相应区域的一个剩余车位;驶出车库后，红外线检测不到，则单片机自动传递信号给液晶屏显示增加相应区域的一个剩余车位。 由于车库有6个车位，每个车位都需要实现到位检测和空余车位检测环节，所以一共需要12个光电开关。 升降台形体庞大，其行进过程中垂直方向的运动速度缓慢，但基本属于不可控状态，使用过程中存在一定的潜在危险。为了保证系统运行的安全性，加装报警灯进行预警。当升降台处于运动过程时，报警灯会亮起，同时发出警示声响，以此提醒周边人群注意安全。 本 科 毕 业 设 计 第 7 页 共 37页 3 系统硬件设计 3.1 核心芯片 单片机在各种仪器仪表当中均有广泛应用，通过和传感器等外设的配合，能够实现对多种物理量的测量。单片机的运用不仅提高了仪表的智能化水准，也为仪器的微型化提供了可能，还为数仪表的数字化奠定了基础，使得新型仪表的功能远远超过数字电路或电子电路。因为单片机是整个系统的核心，所以单片机的选型对于本系统的设计至关重要。相比于其他单片机，STC89C52单片机，其内部空间存储为8K，且成本低，性能高，更符合本设计的要求。现将STC89C52的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 功能汇总如下: 拥有8k字节Flash和512字节RAM， 4KB EEPROM以及MAX810复位电路，16 位计数器/定时器和4个外部中断，拥有32 位I/O 口线，看门狗定时器，1个7向量4级中断结构，全双工串行口。 除此之外，STC89C52 还可以通过降至0Hz，实现静态逻辑操作，同时支持两种软件可选择节电模式。在空闲模式，CPU 会停止工作，只允许串口、中断、RAM和定时器/计数器 工作。在掉电保护模式，振荡器将被冻结，RAM内容将被保存，单片机的一切工作都将停止，持续到新的中断或硬件复位。 单片机引脚如图3-1所示。 图3-1 STC89C52引脚图 本 科 毕 业 设 计 第 8 页 共 37页 STC89C52基本引脚介绍: VCC:电源 GND:接地 P0口:P0口采用双向I/O口，属于8位漏级开路模式。每一位都能驱动8个TTL逻辑电平。当P0口被写入“1”时，引脚呈现高阻态。P0口也可用作低8位地址/数据复用，只有在访问数据存储器或外部程序时才可实现。此模式下的P0口具备内部上拉电阻。在Flash编程过程中，P0口被用作接受指令，即用作程序效验时的指令字节输出，此时也需要外部上拉电阻。 P1口:P1口采用8位是双向I/O口，具备内部上拉电阻。每一位都能驱动4个TTL逻辑电平。当P1口被写“1”时，由于内部存在上拉电阻，将输出电流ILL。与AT89C51相比，最大的区别在于，P1.0和P1.1也可作为定时/计数器2的外部计数输入和输出，P1.0用以T2，时钟输出;P1.1用以T2EX定时/计数，2捕获/重装载触发和方向控制。在Flash编程过程中，，P1口用以接收低8位地址字节。 P2口:P2口采用8位双向I/O口，具备内部上拉电阻。每一位可驱动4个TTL逻辑电平。当P2口被写入“1”时，由于内部存在上拉电阻，此时可用作输入口使用，将输出电流ILL。用16位地址读取外部数据存储器，亦或访问外部存储器时，P2口用作高8位地址输出。此时，P2口由于配备有很强的内部上拉电阻，将发送1。当使用8位地址实现外部数据存储器访问时，P2口将输出P2锁存器内容。在Flash编程过程中，P2口用以接收低8位地址字节，也用作接受控制信号。 P3口:P3采用 8位双向I/O口，具备内部上拉电阻。每一位可驱动4个TTL逻辑电平。当P3口被写入“1”时，由于内部存在上拉电阻，此时可用作输入口使用，将输出电流ILL。P3口除了用作普通I/O口线外，更为重要的是其的第二功能，具体来说:P3.0用作串行输入口;P3.1用作串行输出口;P3.2用作外部中断0;P3.3用作外部中断1;P3.4用作定时器0的外部输入;P3.5用作定时器1的外部输入;P3.6用作外部数据存储器写选通;P3.7用作外部数据存储器读选通。在Flash编程过程中，P3口用作接收控制信号。 RST:用以实现复位输入。当晶振处于工作状态时，RST脚将呈现高电平，持续2个机器周期，以此将单片机复位。 ALE/PROG:地址锁存器控制信号是访问外部程序存储器时，锁存器低8位地址的 本 科 毕 业 设 计 第 9 页 共 37页 输出脉冲。在Flash编程时，此引脚也用作编程输入脉冲。而在通常情况下，ALE会以晶振固定频率的六分之一输出脉冲，可用作外部定时器或时钟。当外部数据存储器被访问时，ALE脉冲会跳过。此情形下，可以通过将地址为8EH的SFR第0位置“1”，从而无效ALE的操作。这一位置“1”，仅在ALE执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高，外部执行模式下无效。 PSEN:外部程序储存器选通信号是外部程序存储器的选通信号。当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据储存器时，PSEN将不被激活。 EA|VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H—FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA端必须保持低电平(接地)。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在Flash编程期间，EA也接受12伏特的VPP电压。 XTA L1:振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTA L2:振荡器反相放大器的输出端。 包括电源电路，时钟单片机的最小系统是指能使单片机进行正常工作的最简单电路, 电路，复位电路，三者缺一不可。单片机为VCC端加5V直流电，GND端接地。要保证单片机正常工作，外部需要接时钟电路以及复位电路。 采用内部时钟方式，在时钟输入端XTAL1引脚和时钟输出端XTAL2引脚两端跨接石英晶体和两个瓷片电容，用来组成一个稳定的自激振荡器。电路中的电容C1和C2的典型值通常选择为30pF。该瓷片电容的大小会影响振荡器频率的高低，同时会影响振荡器能否稳定工作以及振荡器能否快速起振。晶体振荡频率一般选择1.2到12MHZ之间的值。它的值越大，系统的时钟工作频率越高，单片机的工作速度也也会随之增加，在此选用6MHZ晶振。 复位电路由RC网络构成，图3.15是典型的上电复位电路。所谓上电自动复位是借由外部复位电路给电容C充电，以此来将RST引脚暂时置高。这个置高的信号会伴随着Vcc对电容C的充电过程而逐渐变小，也就是说电容C的充电时间直接决定了RST引脚上高电平的持续时间。因此，系统能否切实地实现复位，取决于RST引脚上的高电平维持的时间是否足够长。在典型设计中电容C取10uF，电阻R取10K。 图3-2为单片机最小系统的连接图。 本 科 毕 业 设 计 第 10 页 共 37页 图3-2 单片机最小系统 3.2 检测设备 检测设备用以实现到位检测和空余车位检测。由于在车位的检测中，车体目标的长度在4米左右，而升降台作为不规则目标也难以使用其他方式进行检测，所以统一采用红外线对射式检测器。由于不需要测量物体的密度或其他性质，只需要检测停车位上是否有车以及升降台是否到位即可，红外线对射式检测电路即可满足要求。 红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。它的工作原理是:借由发射器发出的光直接射进接收器，检测两者之间是否存在障碍物。当被检测物体位于发射器和接收器之间时，光线被阻挡以致接收器不能正常接收信号，光电开关便产生开关信号。 与反射式光电开关的电-光-电转换有所不同，如图3-3，红外线对射式光电开关是通过介质实现的。红外线对射式光电开关可以辨别不透明的物体，具有有效距离长、灵敏度高、响应时间快、抗干扰能力强等优点。此外，红外线对射式的功耗相对较低，使用寿命也相对较长，从经济角度考虑，比同类产品拥有更高的性价比。 本 科 毕 业 设 计 第 11 页 共 37页 图3-3 光电开关 3.3 按键设置 键盘选择通常使用有两种:一是独立式按键键盘和二是矩阵键盘。 键盘的实质是一组普通开关的集合。一般按键开关都采用机械性开关，都是利用机械触点的开和闭。通过机械触点的断开和闭合可以达到控制电路通断的目的，不过机械触点具有一定弹性，所以按键开关在断开和闭合的时候不会立即实现，还会在通断的瞬时间产短时间的抖动，按键的抖动时间是由其本身特性决定，大约为5,10ms。 消除按键抖动，按键的消抖分为硬件消抖和软件消抖，为了节省元器件及成本，多采用软件去抖。 软件消除抖动。在按键偏多情况下，硬件消抖将使电路变得复杂且不实用，因此需要使用软件方法消抖比较合理。按键进行扫描时，在第一次判断有键被按下后不会立即生效，而是会执行一段延时子程序，消除抖动影响，当再次扫描确定该键被按下后，才确定有效执行下面程序。 键盘的工作原理: 16个按键分别位于行线、列线之间，每个按键交点处都连接一条行线和列线。设计中给行线加高电平，列线为低电平，无按键按下时，列线处低电平、行线处高电平的状态， 在按键按下时， 按下按键的行列线电位将发生改变。 行列扫描法原理: 首先初始化使行线为输入线，加高电平，列线为输出线，给每一条列线分别加低电位，判断行线电位和列线电位是否变化，发生变化则有键被按下，在执行延时后继续判断是否按键仍为按下状态，按下则继续向下执行程序，否则返回重新判断键盘按下情况。 如图3-4为键盘的原理图。 本 科 毕 业 设 计 第 12 页 共 37页 图3-4 键盘的原理图 想要确定键盘具体位置，需要给每一条列线分别加低电位，判断行线电位是否变化，如果电位发生变化，则行线被拉低的那行有按键被按下，否则，所有的行线仍为高电平。然后，根据行线和列线的值计算出那个按键被按下。 本次设计需要8个键，6个车位按键，1个存车键，1个取车键。 3.4 报警 报警部分我们采用蜂鸣器报警，蜂鸣器是电子讯响器的一种，被广泛应用于各类电子产品中用作发声器件。根据原理的不同，蜂鸣器主要分为压电式和电磁式两种。 压电式蜂鸣器主要组成部分包括:多谐振荡器、阻抗匹配器、压电蜂鸣片和共鸣箱，压电式蜂鸣器的外壳上另配有发光二极管。其中，多谐振荡器由集成电路和晶体管组成。 多谐振荡器起振并输出音频信号。压电蜂鸣片由锆钛酸铅等材质的压电陶接通电源后, 瓷材料构成，其发声是由阻抗匹配器驱动的。 电磁式蜂鸣器主要组成部分包括:振荡器、电磁线圈、磁铁和振动膜片。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流作用于电磁线圈，在电磁线圈内产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的协同作用下，周期性地振动并发声。 根据震荡源的有无，蜂鸣器分为有源蜂鸣器与无源蜂鸣器两种，内部不带有震荡源的蜂鸣器，只是用直流信号并不能使其发声，而需要使用2K-5K的方波驱动。有源蜂鸣器含有震荡电路，便于进行程序控制，价格相对较高;无源蜂鸣器相对便宜，频率可控，特殊情况下，可以和LED复用一个控制口。 通常情况下蜂鸣器的工作电流需求较大，无法使用单片机的I/O 口直接驱动的，因而需要利用放大电路进行驱动，一般借助三极管实现放大电流就可以支持蜂鸣器正常工作。 在此设计中，采用华兴HXD电磁式有源蜂鸣器，如图3-5所示。 本 科 毕 业 设 计 第 13 页 共 37页 图3-5华兴HXD电磁式有源蜂鸣器 蜂鸣器报警电路如图3-6所示，由电阻、三极管和蜂鸣器构成，使用三极管放大电路中的电流，用以驱动蜂鸣器发声。报警系统连接单片机的I/O口P2.4，当单片机检测到温度或者湿度超出所设置的阈值时，就会给P2.4置低电平0，使得三极管导通，蜂鸣器报警。而温度和湿度均没有超出阈值时，P2.4置高电平1，三极管呈截止状态。 图3-6 蜂鸣器报警电路图 3.5 继电器 继电器的作用主要有保护人员和设备安全，在电路间建立联系，实现自动控制。作为一种常见的电控制器件，继电器可以将控制电路和工作电路隔离，在各个设计自动控制的领域均有广泛应用，甚至可以称之为电力设备中最为重要的控制元件之一。继电器在输入量达到特定要求时，会在输出电路中让被控量发生阶跃变化从而实现特定控制。 从本质上来讲，继电器的运用就是利用小电流控制大电流，以此实现“自动开关”的作用。通常情况下，自动化控制中的工作电路中电流极高，控制电路与之相比显得过于脆弱，将两个电路直接相连是很难实现的。而继电器可以借由电感等原件组成的电磁铁，以控制电路可以承受的电流实现对于工作电路开关的控制，从而实现电路间的联通。 继电器选型是以工作电路确定继电器触点额定最大电流再取2倍，且功率尽可能小 本 科 毕 业 设 计 第 14 页 共 37页 以保证系统稳定性。在本设计中选用松乐/SLA-05VDC-SL-A型继电器，参数标示为250V 30A，如图3-7。 图3-7松乐/SLA-05VDC-SL-A型继电器 控制电路的主要元件是继电器。通过控制继电器接通工作电路，触发相应的控制设备并实现对应操作。继电器控制电路如图3-8所示。 图3-8 继电器控制电路图 3.6 电机 电机是指依据电磁感应定律而制成的、用以实现动能和电能转换的装置。通常情况先，电路中的电机以字母M作为符号。电机的主要作用是提供驱动转矩，作为各类机械设备的动力源。 电机的分类方式有许多:按工作电源种类划分，可分为直流电机和交流电机;按结 本 科 毕 业 设 计 第 15 页 共 37页 构和工作原理可划分，可分为直流电动机、异步电动机和同步电动机;按起动与运行方式可划分，可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机;按用途划分，可分为驱动用电动机和控制用电动机;按转子的结构划分，可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机;按运转速度划分，可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机和调速电动机。其中，低速电动机又可分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。 电机选型主要基于使用场合、负载大小、转速要求以及现场电源、场地大小等条件。首先，根据功率确定是采用单相电机还是三相电机，高压还是低压电机。通常情况下，几千瓦以上建议选用三相电机，因为三相电机的转矩平稳性更好;其次，根据电源和实际功率大小选择电压等级和容量;再次，根据对电机转速的要求决定同步还是异步，依据是在负载变化后是否允许转速有少量的变化，如果允许，建议选用异步电机，否则只能选用同步电机;最后，应当根据转速范围选择电机极对数，2极电机是3000转/分，4极1500转/分，6极1000转/分等等。 在实际的工程项目中，由于立体车库系统庞大，电机采用20kw以上的大功率的交流电机。Y280S-6三相异步电动机额定功率为45KW，电流:85A，效率:92.0%，功率因素:0.87cos，级数:6极，转速:970 转，电压:380V，能效等级:3极，防护等级:IP44。其产品性能与特点有:Y系列三相异步电动机是一般用途低压三相鼠笼型异步电动机基本系列。该系列可以满足国内外一般用途的需要，机座范围80-315，是全国统一设计的系列产品。此系列电动机还具有高效、节能、性能好、振动小、噪声低、寿命长、可靠性高、维护方便、起动转矩大等优点。安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准。采用B级绝缘、外壳防护等级为IP44，冷却方式IC411。 因此，在本次设计中选用Y280S-6型电机。如图3-9为车库的动力控制电路。 图3-9车库的动力控制电路 本 科 毕 业 设 计 第 16 页 共 37页 3.7 液晶显示模块 LCD 是 Liquid Crystal Display 的简称，是一种液晶显示器。LCD 是由两片平行的玻璃基板和其中置入的液晶盒构成的，上基板玻璃上装有彩色滤光片，而下基板玻璃上装有薄膜晶体管。通过薄膜晶体管上电压改变来进行控制，使得液晶分子转动方向，以此达到控制像素点偏振光的作用。 最早被广泛应用的液晶显示设备是CRT。CRT 是Cathode Ray Tube的简称，是一种使用阴极射线管的显示器。虽然CRT曾是重要的显示器，具有价格低廉的优点，随着LCD的发展，后者的性价比也愈发提高，渐渐替代CRT成为主流。 显示部分要求能够显示剩余车位数及空车位,由于LCD12864液晶显示模块与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块，经济实惠，故选用LCD12864液晶显示模块作为显示部分。如图3-10为LCD12864液晶显示模块实物图。 图3-10LCD12864液晶显示模块 LCD12864液晶显示屏具有自带的中文字库，可支持 4位/8位并行，以及2线或3线串行多种接口方式，其简体中文字库可借助点阵图形液晶显示模块实现汉字的显示;分辨率为128×64, 内置有8192个汉字和128个ASCII字符集。该模块接口方式灵活，操作指令简单，可以轻松构建全中文的人机交互图形界面。用以显示8×4行16×16点阵的汉字。 本 科 毕 业 设 计 第 17 页 共 37页 如图3-11为LCD12864引脚图。 图3-11 LCD12864引脚图 LCD12864有20个引脚，各功能如下表3-1。 表3-1 LCD12864有20个引脚功能 管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述 1 VSS 0V 电源地 2 VCC 3.0+5V 电源正 3 V0 — 对比度(亮度)调整 4 RS(CS) H/L RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据， RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7—DB0 ,R/W=“L”, E=“H?L”, DB7——DB0的数据被写到IR或DR 6 E(SCLK) H/L 使能信号 7 DB 0 H/L 三态数据线 8 DB1 H/L 三态数据线 9 DB2 H/L 三态数据线 10 DB3 H/L 三态数据线 11 DB4 H/L 三态数据线 12 DB5 H/L 三态数据线 13 DB6 H/L 三态数据线 14 DB7 H/L 三态数据线 本 科 毕 业 设 计 第 18 页 共 37页 15 PSB H/L H:8位或4位并口方式，L: 串口方式 16 NC — 空脚 17 RESET H/L 复位端，低电平有效 18 VOUT — LCD驱动电压输出端 19 A VDD 背光源正端(+5V) 20 K VSS 背光源负端 如图3-12，P2.5~2.7接12864控制端，其中P2.7接使能端E，写操作时，使能端下降沿有效。P2.6接读写控制端R/W，R/W=0时，读操作;R/W=1时，写操作。P2.5接寄存器选择端RS,RS=0，写操作时指向指令寄存器，读操作时指向地址寄存器;RS=1时，都指向数据寄存器。 图3-12 LCD12864连线图 3.8抗干扰措施 产生干扰的因素主要是存在干扰源、敏感器件和传播路径这三个因素。干扰源是指产生干扰的元件或信号，如继电器、电机、雷电等;敏感器件是指容易被干扰的对象，如A/D转换器、单片机、信号放大器等;传播路径是指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介，例如通过导线的传导和空间的辐射。 消除或抑制干扰的主要方法有正确接地，屏蔽干扰源和受扰敏感设备，以及隔离、滤波以切断干扰传播的通路等。考虑到此设计涉及的传感器和控制设备数量较多，需要采集的信号类别差距较大，故采用便于统一适用的接地法作为抗干扰措施。 所谓接地，就是在两点间建立传导通路，以便将电子设备或元件连接到某些叫作" 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 37页 地"的参考点上。根据接地点的数量，可以分为“一点接地”和“多点接地”两种，应用实际中通常采用“一点接地”，可以有效避开地环电流。在此前提下，采用并联接地可以降低公共地线阻抗的耦合干扰，单点并联接地因此成为是工业控制系统中最为常用的接地方法。 在实际上很难实现"一点接地"。因此，为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采取平面式或类多点接地，利用一个导电平面作为参考地，需要接地的各部分就近接到该参考地上。 在此设计中，即采用此种以导电平面作为参考地的单点并联接地法。 本 科 毕 业 设 计 第 20 页 共 37页 4 程序流程图 硬件电路确定以后，控制系统的主要功能将依赖于系统软件来实现。控制系统能否正常可靠地工作，除了硬件的合理设计外，与完善的软件设计是分不开的。 4.1 车库的操作流程 车库整体可以随电机旋转，当有车存放时，电机转动，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，电机带动车旋转至出口处，车即可取出。根据光电开关的检测，液晶显示出剩余车位，车主存车时，先按存车键，然后按想入的车位号按键，电机自动运转将车位移动到底层，然后将车驶入该车位即可。取车时，先按取车键，然后选择自己车停车的车位号，电机自动将车位移动到底层，车主将车取出即可。如果取车时，所按的车位号为空号或存车时，所按的车位号有存车时，报警器报警提示。 4.2 系统主程序 系统主程序主要完成的基本任务有:系统自检、初始化、接口命令及条件触发及调度执行模块等。系统主程序的流程图如图4-1。 开始 初始化 否 有存取车 请求吗, 是 调用存取车子程序 调用空车位 显示子程序 图4-1 系统主流程图 开始先进行初始化，然后进行随机的扫描，通过扫描来判定是否有存取车请求。如果有存取车的请求，程序立即调用存取车的子程序，进行存取车的操作，然后执行空位 本 科 毕 业 设 计 第 21 页 共 37页 显示子程序，用来显示空余车位数。如果没有存取车的请求，跳过存取车的子程序，直接执行空位显示子程序，显示空余车位数。 4.3存取车流程 存取车程序流程图如图4-2 开始 按键扫描 否 存车, 取车, 是 是 按键扫描 报警 报警 按键扫描 否 是 该车位是该车位是 否为空, 否为空, 是 否 移动车位至底层 移动车位至底层 否 汽车是否 否 汽车是否 移出, 到位, 是 是 车位自动回升 返回 图4-2 存取车程序流程图 4.3显示程序设计 当存车时，汽车完全进入车库时，光电开关检测到汽车停好时，发信号给单片机，单片机自动将显示部分的空余停车位减一;当取车时，汽车驶离停车位，光电开关检测 本 科 毕 业 设 计 第 22 页 共 37页 到汽车驶离时，发信号给单片机，单片机自动将显示部分的空余停车位加一。 开始 否 检测光电开关 是否有变化, 是 否 是否为 低电平 是 显示空余车位加一 显示空余车位减一 返回 图4-3 显示程序流程图 本 科 毕 业 设 计 第 23 页 共 37页 结 论 本设计从实际出发，完成了新型自动化立体车库的设计。相较于已有的自动化立体车库，此设计具有更为明确的目的，着力于从车库在小区停车实际中的实用性。对于现有自动立体车库存在的成本过高、稳定性差等问题，有针对性地通过自动控制系统的设计予以解决。总而言之，基于此设计的立体车库，有望利用有限空间成倍提高停车场所的容纳能力和管理效率，对于缓解日渐严峻的城市交通拥堵和公共场所停车泊车压力具有极为深远的意义。 本设计从理论上较好的解决了以下问题: 1 完成了垂直循环式立体车库的总体方案设计，为自动控制应用于立体车库打下了理论基础，提供了简单可行的新思路; 2 确定了自动泊车系统的设计方案，到位检测的运作方式，为停车辅助的硬件系统和立体车库找到了结合点; 3 实现了空车位的自动检测与给定，是自动泊车系统趋于智能化，对于提高立体车库利用率，降低运营成本具有重要意义。 然而，本设计也存在以下问题有待解决: 1 由于时间和成本的限制，难以制作实物，缺乏实践环节的验证; 2 过于直接的自动控制，对于驾乘人员缺少人文关怀，存在进步空间; 3 自动泊车运作过程中，还需进一步检验去安全性和稳定性。 本 科 毕 业 设 计 第 24 页 共 37页 致 谢 历时数月，课程设计的工作与 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 的撰写终于完成。在此过程中，遭遇过许多困难，使我深刻意识到了自身的差距与不足。然而，在老师同学们的帮助下，我克服了一个又一个难题，最终。在此，尤其要感谢我的论文指导老师——赵哲老师，她无微不至地予以指导，不厌其烦地帮助我完成论文的修改与设计的改进。另外，其他老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢～ 感谢这篇论文引用标注的参考文献原作者们。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的撰写。 感谢我的同学和朋友，他们给予我很多帮助，或是实实在在的素材和资料，或是偶然间的言论和灵感，甚至是排版过程中的小细节小关键，都成为此文的最终定稿做出了不可忽视的贡献。 由于自身的学术水平有限，在我所设计的自动化立体车库中还有许多不足之处,恳请各位老师批评和指正～ 在此我对所有给予关心我和帮助我的人说声“谢谢”!今后，我会继续努力，好好工作!好好学习!好好生活! 本 科 毕 业 设 计 第 25 页 共 37页 参考文献 [1]. 喻乐康. 机械停车库的前景探讨[J]，建设机械技术与管理，1999，13:45-51 [2]. 钟卫伦. 智能立体车库管理系统的设计方案[J]，电梯工业，2007，14:31-37 [3]. 唐义清，谭善文. 基于单片机控制的机械式立体车库[J]，机械工程与自动化，2006，7:23-28 [4]. 仝保军. 城市住宅小区停车问题初探[ J ]. 山西建筑.2008，17:77-81 [5]. 林东杰. 关于住宅小区停车问题探讨[ J ]. 福建建设科技.2005，12:32-36 [6]. 杨永平. 智能化立体车库研究与设计[J]，工业建筑，2006，32:12-19 [7]. 马可，苗志全，张波.智能停车场管理系统的实现[J].华北科技学院学报.2006，17:92-97 [8]. 谢坚，谭青. 电梯式立体车库控制系统的可靠性研究[J]，起重运输机械，2003，21:67-75 [9]. 熊新民. 一种小容量立体车库及其电气控制系统[J]，机床电器，1999，41:44-51 [10]. 戴士杰，李斌，师占群等. 基于PLC控制的液压立体车库的设计[J]，机床与液压， 2006，25:57-64- [11]. 唐义清，谭善文，唐义龙等. 基于单片机控制的机械式立体车库[J]，机械工程与自 动化，2006 ，34:66-73 [12]. 杨青亮，赵建军，鲍义东. 基于单片机的自动寻位立体车库系统的设计[J]，机械工 程与自动化，2008，64:21-30 [13]. 董洁，王子樑. 基于网络的智能立体车库管理系统中央控制程序的开发[J]，起重运 输机械，2008，65:67-75 [14].方斌. 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