一种基于51单片机的地下多层车库控制器的设计与实现

杜勇

摘 要本文提出了低成本、机械式的地下多层车库的设计构想。该地下多层车库整个框架结构和控制系统基于低成本、低能耗的设计理念，以MCS-51单片机作为地下多层车库自动控制系统的处理器，给出了控制系统的工作原理。

【关键词】单片机 控制系统

1 引言

我国近几年来土地资源的紧张，停车难的问题日益凸显。立体多层的车库投入缓解了目前停车难的问题，但是目前的立体车库多采用可编程PLC作为其控制核心，存在成本高昂、利用率低等问题，很难再现实生活当中得到大范围的推广。本文采用MCS-51系列单片机取代PLC作为处理器，能够适用在大中小型多层立体车库当中，具有很好的移植性，适合在全国范围内推广。

2 多层车库的总体设计和实现原理

多层车库的基本框架选用了共用一个入库车道的双面对开的设计结构，本文采用了MCS-51系列单片机替代了PLC可编程控制器件，能够在降低成本的同时，实现PLC具有的控制功能，并且还具有完善的安全保护功能和故障诊断系统，具有PLC的可靠性和稳定性。图1为系统的总体设计示意。

以三辆车来示意多层车库的工作原理，当car1进入了车库，首先车主开启开启开关，启动电源，系统会自动选择相应的车位，单片机系统接收到车位信号后，检测car2是够在上位基点上。如果car2不在，那么就需要先运行到该点，完成动作后，检测car3的车位进行检测，是否到右限位，如果不在，也需要首先将car3的车位运行到右限位，此后才能下降car1的车位，当检测到了car1的基点信号，车位就能够自动的运动到该人车交换的地方，车的司机将车开进，并停放在安全的位置之后，车身的越界信号指示灯就会熄灭，司机才能下车走出车库，这样就完成了存车操作，取车的操作流程与存车的流程类似。系统会严格的按照这一系列的流程完成存取车的操作，如出现车身越过界线等危险操作，系统将会自动的报警，车库会立即停止一系列的动作，直到报警信号的解除。

3 控制系统软硬件设计

3.1 电路硬件原理图说明

系统当中设有SB1，SB2开关，这两个开关的作用是防止无关人员的误操作，从而能够防止发生意外。当发生意外的时候，紧急按下SB2，会立即关闭系统电源，从而能够极大的保证车上人员和设备的安全。S2-S9用来手动操作按键，在进行设备的维护保养的时候才用的上。MOTOR1-MOTOR3电机是停车设备当中的专用的电机，都附带有碟式电动和手动刹车装置，并附带有减速器，从而能够大大保证系统运行的安全。

由于停车系统的频繁的使用，本文设计的多层停车控制系统还采用了空气开关和热继电器防止系统过载从而烧坏系统的电器设备，SB1，SB2以及现场的SBn检测装置保障了系统的三重的保护功能。当闭合上总开关了空气开关，旋转SB2，按下点动开关SB3之后，那么KA1线圈就能够得到通电，KM1接触器开始工作；系统为现场的开关检测设备提供了24V、12V、5V的直流电源，所有的开关信号也都经过光电隔离，防止干扰单片机。

3.2 多层车库软件设计

控制系统的软件设计主要是来控制汽车的自动存取和故障紧急处理。系统软件分为主控制程序、手动控制程序以及自动控制子程序。手动控制程序主要是在进行系统检修和紧急故障处理的时候使用。通过进行上下左右按键的选择能够控制车位的而移动。控制系统的软件采用精简的8051汇编语言进行编写，主要分为了显示模块、键盘操作模块、定时器中断服务程序、步进电机控制模块、存取车模块等。

3.3 系统设计验证

停车库在接受客户存取车服务的要求的时候，往往现实客户到达的时间和要求服务的类型都是随机的，因此在实际当中是无法消除排队的现象。进行模式的时候，在一定的时间段内前来存取车的客户数量以及要求服务的类型等都是离散型的随机变量，通过对系统设计的验证，结合MATLAB软件模拟每天的不同时间段存取数量以及客户等候顺序，得到本文设计的停车系统的实验数据。

本文设计的地下多层停车库系统对于客户的存取车耗时都比较少，能够大大的而减少客户的等待时间，并且由于采用了单片机的设计方式，对于大中小型的停车库均适用，具有很好的通用型。

4 总结

停车问题作为城市化建设当中的一个重要问题，目前矛盾日益凸显。传统的停车位的供应已经不能够满足老百姓日常出行的需要。建立一个立体式多层化的停车库，充分利用停车场的空间，必然成为日后发展的趋势。本文基于单片机设计的多层车库停车系统不仅仅能够提高停车位的空间利用率，而且具有良好的通用性，适合在大范围内推广使用。

参考文献

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[2]汪小澄.可编程序控制器运动控制技术[M].北京：机械工业出版社，2006（01）.

[3]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2005（05）.

作者单位

贵州工程应用技术学院 贵州省毕节市 551700