单片机控制立体车库

孔春梅

（石家庄工程技术学校 050061）

1 立体车库概述

车辆无处停放的问题是社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30-40年的历史，无论在技术上还是在实践上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80%—90%，如果采用地上多层立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放几十辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并降低土建开发成本。

机械车库与地下车库相比更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。

在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这为眼下车库短缺的小区停车创造了有利条件。

目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。根据多方面比较我们选择制做垂直提升式立体车库。

2 进行可行性分析及系统设计方案

我们设计的立体车库，基本构架由50*50的三角铁所焊接而成。控制系统由单片机及一些基本的外围电路组成。最终能实现自动存取车的过程。

从机械的角度说，由带传动和链传动机构组成，靠变频器实现调速，将电机输出转矩传递给链轮，从而带动链条转动。车位便随之上升或下降。

而从控制的角度来说，单片机控制系统预计最多花费400元，PLC控制系统则要花掉1200元左右。用单片机(89V51)来做控制系统非常经济。

3 立体车库机械传动系统选择

对于传动系统要求是，传动的距离长，速度慢。我们选择的是链传动和带传动。

链传动是一种应用较广的一种机械传动。它是由链条和主、从动链轮所组成。链轮上制有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。 链传动是属于带有中间扰性的啮合传动。链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比，传动效率较高；又因链条不需要象带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温及速度较低的情况下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本低廉；在远距离传动（中心距离最大可达十多米）时，其结构比齿轮传动轻便得多。链传动的主要缺点是：在两根平行轴间只能用于同向回转的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。链传动主要在要求工作可靠，且两轴相距较远，以及其他不宜采用齿轮传动的场合。按用途不同，链可分为：传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中，而在一般机械传动中，常用的是传动链。传动链传递的功率一般在100kW以下，链速一般不超过15m/s ，推荐使用的最大传动比imax=8.传动链有短节距精密滚子链（简称滚子链）、齿形链等类型。其中滚子链使用最广，齿形链使用较少。

带传动由主动轮、从动轮和传动带三部分组成。当主动轮回转时，依靠带和带轮表面间的摩檫力的作用，带动从动轮一起转动，传递运动和动力。

带传动中，带在传动过程中会产生弹性变形，结构简单，易制造，成本低，能满足传动距离远，带传动速度慢，但是它靠摩擦传动，往往会发生打滑、疲劳拉断和带与带轮之间的磨损。传动比不够准确，可靠性不如链传动。它的寿命低，传动效率也较低。它传递的效率P小于或等于50KW，速度一般在5m/s到25m/s之间。

4 机械构架的尺寸确定

黄金分割是说把一条线段分割为两部分，使其中一部分与全长之比等于另一部分与这部分之比。其比值近似值是0.618。

主体尺寸 600*700*1400面板尺寸 430*700庫位尺寸 250*160*120

5 机械部分制作过程

机械制作部分分为基本构架的制作、零部件安装和电路及面板安装制作中要考虑的问题如下：

1.链传动中链轮的齿数和传动比、正确选择传递功率p、计算链节数 Lp等问题

2.带的张紧装置

3.链传动中的防松装置

4.车位的惯性问题

5.存取车时的车位不稳定现象

6 控制部分的硬件设计

本设计选择了 P89V51RD2FN单片机控制系统。具有体积小，功能较强，价格便宜，使用灵活、方便等优点，单片机硬件连接如下图3所示。

图3 单片机硬件连接图

7 软件设计

7.1 外部接口图

图4 外部接口图

7.2 程序流程图

输入点：库中有无车传感器1个，车库到位传感器1个，点动正转1个，点动反转1个，外呼8个，保护2个，共13个。

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;点动正--3 P3.7 点动反—4 P3.6 有无—6 P3.5 到位—7 P3.4 保护—1 P3.3 完成否2—2 P3.2。

输出点：车位指示8个，正转1个，反转1个，共10个。

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 正转—26 P2.6 反转—23 P2.7。

程序中设车库位置计数器R7，设车库信息存贮器20H，外呼信息存贮器21H、22H，库号30H，转过次数计数器R6。

8 结束语

单片机自动控制立体车库，能够完成自动存取车的过程，达到了我们预期的效果。能够作为教学使用，使同学们掌握并运用单片机技术，开发其他一些项目。

[1] 葛中民.机械设计基础[M].中央广播电视大学出版社

[2] 陈康宁.机械控制工程基础[M].西安交大出版社

[3] 杨栓科.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社, 2003

[4] 张克农.数字电子技术基础[M].高等教育出版社,2003年