一種基于51單片機的地下多層車庫控制器的設計與實現

杜勇

摘 要本文提出了低成本、機械式的地下多層車庫的設計構想。該地下多層車庫整個框架結構和控制系統基于低成本、低能耗的設計理念，以MCS-51單片機作為地下多層車庫自動控制系統的處理器，給出了控制系統的工作原理。

【關鍵詞】單片機 控制系統

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，很難再現實生活當中得到大范圍的推廣。本文采用MCS-51系列單片機取代PLC作為處理器，能夠適用在大中小型多層立體車庫當中，具有很好的移植性，適合在全國范圍內推廣。

2 多層車庫的總體設計和實現原理

多層車庫的基本框架選用了共用一個入庫車道的雙面對開的設計結構，本文采用了MCS-51系列單片機替代了PLC可編程控制器件，能夠在降低成本的同時，實現PLC具有的控制功能，并且還具有完善的安全保護功能和故障診斷系統，具有PLC的可靠性和穩定性。圖1為系統的總體設計示意。

以三輛車來示意多層車庫的工作原理，當car1進入了車庫，首先車主開啟開啟開關，啟動電源，系統會自動選擇相應的車位，單片機系統接收到車位信號后，檢測car2是夠在上位基點上。如果car2不在，那么就需要先運行到該點，完成動作后，檢測car3的車位進行檢測，是否到右限位，如果不在，也需要首先將car3的車位運行到右限位，此后才能下降car1的車位，當檢測到了car1的基點信號，車位就能夠自動的運動到該人車交換的地方，車的司機將車開進，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。系統會嚴格的按照這一系列的流程完成存取車的操作，如出現車身越過界線等危險操作，系統將會自動的報警，車庫會立即停止一系列的動作，直到報警信號的解除。

3 控制系統軟硬件設計

3.1 電路硬件原理圖說明

系統當中設有SB1，SB2開關，這兩個開關的作用是防止無關人員的誤操作，從而能夠防止發生意外。當發生意外的時候，緊急按下SB2，會立即關閉系統電源，從而能夠極大的保證車上人員和設備的安全。S2-S9用來手動操作按鍵，在進行設備的維護保養的時候才用的上。MOTOR1-MOTOR3電機是停車設備當中的專用的電機，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運行的安全。

由于停車系統的頻繁的使用，本文設計的多層停車控制系統還采用了空氣開關和熱繼電器防止系統過載從而燒壞系統的電器設備，SB1，SB2以及現場的SBn檢測裝置保障了系統的三重的保護功能。當閉合上總開關了空氣開關，旋轉SB2，按下點動開關SB3之后，那么KA1線圈就能夠得到通電，KM1接觸器開始工作；系統為現場的開關檢測設備提供了24V、12V、5V的直流電源，所有的開關信號也都經過光電隔離，防止干擾單片機。

3.2 多層車庫軟件設計

控制系統的軟件設計主要是來控制汽車的自動存取和故障緊急處理。系統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行系統檢修和緊急故障處理的時候使用。通過進行上下左右按鍵的選擇能夠控制車位的而移動。控制系統的軟件采用精簡的8051匯編語言進行編寫，主要分為了顯示模塊、鍵盤操作模塊、定時器中斷服務程序、步進電機控制模塊、存取車模塊等。

3.3 系統設計驗證

停車庫在接受客戶存取車服務的要求的時候，往往現實客戶到達的時間和要求服務的類型都是隨機的，因此在實際當中是無法消除排隊的現象。進行模式的時候，在一定的時間段內前來存取車的客戶數量以及要求服務的類型等都是離散型的隨機變量，通過對系統設計的驗證，結合MATLAB軟件模擬每天的不同時間段存取數量以及客戶等候順序，得到本文設計的停車系統的實驗數據。

本文設計的地下多層停車庫系統對于客戶的存取車耗時都比較少，能夠大大的而減少客戶的等待時間，并且由于采用了單片機的設計方式，對于大中小型的停車庫均適用，具有很好的通用型。

4 總結

停車問題作為城市化建設當中的一個重要問題，目前矛盾日益凸顯。傳統的停車位的供應已經不能夠滿足老百姓日常出行的需要。建立一個立體式多層化的停車庫，充分利用停車場的空間，必然成為日后發展的趨勢。本文基于單片機設計的多層車庫停車系統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，適合在大范圍內推廣使用。

參考文獻

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作者單位

貴州工程應用技術學院 貴州省畢節市 551700