一种空间旋转式停车装置的单片机控制设计

白秀科 胡代鑫 阳君安 成都理工大学

1. 前言

随社社会经济的迅速发展以及绿色出行、低碳环保的大力提倡，人们越来越愿意选择自行车作为出行交通工具，并且有越来越多的共享单车投入使用。自行车数量的增加造成了停车位置缺乏、停车混乱、空间拥挤等问题。因此，设计了一种空间旋转式停车装置来解决上述问题。为了使停车更方便、快捷，需要对停车装置的控制部分进行设计，一般采用单片机或可编程逻辑控制器（PLC）来实现。本文根据停车装置的原理设计了配套的单片机控制系统。

2. 装置结构及电气控制系统设计

2.1 装置结构

空间旋转式停车装置的结构如图1 所示，主要由夹持锁、齿形带、主轴、外壳和支撑板组成。

图1 停车装置结构图

2.2 单片机控制系统设计

STM32 系列专为要求高性能、低成本、低功耗嵌入式的应用设计。停车装置的控制系统选用基于STM32 单片机开发板作为控制核心，使用STM32 微控制器实现停车、取车等功能，该系统内设置有两个步进电机，微控制器按操作指令变换上升电机正转、反转以及正转停止、反转停止等电机状态；控制旋转电机逆时针等距离、等角度旋转。在操作板上共有四个按键，分别为上升键、下降键、换位键、停止键，该设计相应满足了空间旋转式停车装置所需的功能要求。

运动过程：1）停车过程：第一步用夹持锁固定好自行车，按○上键，上升电机正转带动齿形带旋转，自行车随之上升；第二步待自行车到达顶端时，按○停键，上升电机停止转动；第三步按○换键，旋转电机逆时针转动60 度；2）取车过程：第一步：第一步找到自己的自行车，按○换键逆时针旋转到待下降的位置；第二步按○下键，上升电机反转带动齿形带旋转，自行车跟着下降；第三步按○停键，上升电机停止转动。

其中上升电机系统电路简图，如图3 所示。

3. 程序设计

程序主要由主程序、键盘扫描子程序、键值判断子程序、上升电机正反转旋转子程序、旋转电机逆时针旋转60 度子程序、定义各结构体变量子程序、延时函数等程序组成。其中主程序设计流程图，如图4 所示。

图3 主程序设计流程图

4. 结论

空间旋转式停车装置采用基于STM32 开发板的控制系统，实现了设计要求。该系统经过实物实验调试，系统运行正常，控制步进电机实现了机械自动化的精确运动，具有停车方便、安全可靠、实用性高、操作简单、监控直观等优点，它使空间旋转式自行车停车装置从一维地面向上层三维空间的转移，实现城市公共设施的美化，提高社会的安全和有序性，具有重要的社会经济价值和研究意义。