單片機控制立體車庫

孔春梅

（石家莊工程技術學校 050061）

1 立體車庫概述

車輛無處停放的問題是社會、經濟、交通發展到一定程度產生的結果，立體停車設備的發展在國外，尤其在日本已有近30-40年的歷史，無論在技術上還是在實踐上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發機械立體停車設備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區內住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機械停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。

機械車庫與傳統的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優越性。首先，機械車庫具有突出的節地優勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80%—90%，如果采用地上多層立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放幾十輛車，這可以大大地節省有限的土地資源，并降低土建開發成本。

機械車庫與地下車庫相比更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。

在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發揮其用地少、可化整為零的優勢，在住宅區的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這為眼下車庫短缺的小區停車創造了有利條件。

目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環式、箱型水平循環式、圓形水平循環式。根據多方面比較我們選擇制做垂直提升式立體車庫。

2 進行可行性分析及系統設計方案

我們設計的立體車庫，基本構架由50*50的三角鐵所焊接而成。控制系統由單片機及一些基本的外圍電路組成。最終能實現自動存取車的過程。

從機械的角度說，由帶傳動和鏈傳動機構組成，靠變頻器實現調速，將電機輸出轉矩傳遞給鏈輪，從而帶動鏈條轉動。車位便隨之上升或下降。

而從控制的角度來說，單片機控制系統預計最多花費400元，PLC控制系統則要花掉1200元左右。用單片機(89V51)來做控制系統非常經濟。

3 立體車庫機械傳動系統選擇

對于傳動系統要求是，傳動的距離長，速度慢。我們選擇的是鏈傳動和帶傳動。

鏈傳動是一種應用較廣的一種機械傳動。它是由鏈條和主、從動鏈輪所組成。鏈輪上制有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節的嚙合來傳遞運動和動力。 鏈傳動是屬于帶有中間擾性的嚙合傳動。鏈傳動無彈性滑動和打滑現象，因而能保持準確的傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要象帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較小；在同樣使用條件下，鏈傳動結構較為緊湊。同時鏈傳動能在高溫及速度較低的情況下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本低廉；在遠距離傳動（中心距離最大可達十多米）時，其結構比齒輪傳動輕便得多。鏈傳動的主要缺點是：在兩根平行軸間只能用于同向回轉的傳動；運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發生跳齒；工作時有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。鏈傳動主要在要求工作可靠，且兩軸相距較遠，以及其他不宜采用齒輪傳動的場合。按用途不同，鏈可分為：傳動鏈、輸送鏈和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用在運輸和起重機械中，而在一般機械傳動中，常用的是傳動鏈。傳動鏈傳遞的功率一般在100kW以下，鏈速一般不超過15m/s ，推薦使用的最大傳動比imax=8.傳動鏈有短節距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）、齒形鏈等類型。其中滾子鏈使用最廣，齒形鏈使用較少。

帶傳動由主動輪、從動輪和傳動帶三部分組成。當主動輪回轉時，依靠帶和帶輪表面間的摩檫力的作用，帶動從動輪一起轉動，傳遞運動和動力。

帶傳動中，帶在傳動過程中會產生彈性變形，結構簡單，易制造，成本低，能滿足傳動距離遠，帶傳動速度慢，但是它靠摩擦傳動，往往會發生打滑、疲勞拉斷和帶與帶輪之間的磨損。傳動比不夠準確，可靠性不如鏈傳動。它的壽命低，傳動效率也較低。它傳遞的效率P小于或等于50KW，速度一般在5m/s到25m/s之間。

4 機械構架的尺寸確定

黃金分割是說把一條線段分割為兩部分，使其中一部分與全長之比等于另一部分與這部分之比。其比值近似值是0.618。

主體尺寸 600*700*1400面板尺寸 430*700庫位尺寸 250*160*120

5 機械部分制作過程

機械制作部分分為基本構架的制作、零部件安裝和電路及面板安裝制作中要考慮的問題如下：

1.鏈傳動中鏈輪的齒數和傳動比、正確選擇傳遞功率p、計算鏈節數 Lp等問題

2.帶的張緊裝置

3.鏈傳動中的防松裝置

4.車位的慣性問題

5.存取車時的車位不穩定現象

6 控制部分的硬件設計

本設計選擇了 P89V51RD2FN單片機控制系統。具有體積小，功能較強，價格便宜，使用靈活、方便等優點，單片機硬件連接如下圖3所示。

圖3 單片機硬件連接圖

7 軟件設計

7.1 外部接口圖

圖4 外部接口圖

7.2 程序流程圖

輸入點：庫中有無車傳感器1個，車庫到位傳感器1個，點動正轉1個，點動反轉1個，外呼8個，保護2個，共13個。

外呼:1#--9 P1.0 2#--11 P1.1 3#--16 P1.2 4#--10 P1.3 5#--14 P1.4 6#--15 P1.5 7#--5 P1.6 8#-- 8 P1.7;點動正--3 P3.7 點動反—4 P3.6 有無—6 P3.5 到位—7 P3.4 保護—1 P3.3 完成否2—2 P3.2。

輸出點：車位指示8個，正轉1個，反轉1個，共10個。

1#--35 P0.0 2#--33 P0.1 3#--34 P0.2 4#--32 P0.3 5#--28 P0.4 6#--31 P0.5 7#--27 P0.6 8#--24 P0.7 正轉—26 P2.6 反轉—23 P2.7。

程序中設車庫位置計數器R7，設車庫信息存貯器20H，外呼信息存貯器21H、22H，庫號30H，轉過次數計數器R6。

8 結束語

單片機自動控制立體車庫，能夠完成自動存取車的過程，達到了我們預期的效果。能夠作為教學使用，使同學們掌握并運用單片機技術，開發其他一些項目。

[1] 葛中民.機械設計基礎[M].中央廣播電視大學出版社

[2] 陳康寧.機械控制工程基礎[M].西安交大出版社

[3] 楊栓科.模擬電子技術基礎[M].高等教育出版社, 2003

[4] 張克農.數字電子技術基礎[M].高等教育出版社,2003年