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（整期优先）网络出版时间：2022-08-02

作者: 湛柏明，许志超

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双层全自动立体车库控制器设计

湛柏明，许志超

湖北汽车工业学院电气与信息工程学院，十堰，442002

摘要：对“双层全自动立体车库控制器”这一课题进行了研究，采用STC89C52系列的单片机为主控，外围电路主要由压力检测模块，数模转换模块以及动力驱动模块组成，实现对车位的实时监测，合理安排车辆存放等功能。通过实物测试结果相结合,验证了设计方案的合理性,达到了设计要求,对车库控制的研究具有重要意义。

关键词：立体车库；单片机；压力检测

一.设计背景

近十年来汽车行业的发展速度十分迅速，随着汽车数量的猛烈式增长，寻找车位停车十分困难。目前，常见的停车场有露天停车场和地下停车场，都是属于平面结构的，这些停车场虽然快捷方便，但对空间的利用率不高。立体车库不仅提供更多的车位，还满足自动化的条件，减少人为的操作。我国的立体车库行业起步比较晚，目前还处于偏向完善的发展阶段，在一些发达国家中开始大规模的投入使用了。

二.整体设计方案

图 1 系统设计框图

在系统的设计方案中，系统主要由单片机、压力检测电路、按键电路、LED显示电路和步进电机驱动电路组成。设计选用升降横移式立体车库，采用层、列排布的立体结构。升降横移式的车位可以用二维的矩阵来表示，把层数用M表示，列数用N表示，车位是一个M*N的二维矩阵的模型，用公式表示车位P就是:

P=M*N-M+1 (1.1)

三.硬件设计

1. 单片机I/O口扩展电路

在电机驱动电路里提到单片机的I/O口数量不够用的问题，所以需要对单片机的I/O口进行扩展。考虑到整个系统的端口分配，再决定需要扩展多少I/O口，本设计选择的是用一个74LS373芯片和一个8255A芯片组合来扩展单片机的I/O口，扩展电路如图4所示。

图4 扩展电路

2.车位检测电路

在整体的设计方案中，需要对每个车位进行实时的监控，然后再判断车位上面有没有车辆，从而让系统进行后面的存车取车操作。本设计选择使用压力检测电路，可靠性和安全性较高的。电路连接如图5所示。

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图5 压力采集电路

压力传感器使用的是一个力敏电阻与一个定值电阻串联，定值电阻上分的电压也会因为压力的改变而改变，将定值电阻上的电压传送到芯片ADC0832里面，对这个变化的电压进行AD转换，单片机根据搜集到的信号进行分析，从而判断车位上面有没有车辆停放。

2.电机驱动电路

步进电机驱动模块是整个设计的核心，也是主要的动力模块。使用芯片ULN2003来控制步进电机，系统先是根据设定的操作，判断下一步动作然后从单片机输出一定频率信号到芯片ULN2003中，再通过步进电机驱动电路驱动电机运行，从而实现对步进电机的精确控制。步进电机驱动电路如图6所示。

图6 步进电机驱动电路

四.软件设计

1.主程序设计

在系统初始化程序里面，每个车位都是在原位置的，同时，初始化里面每个车位的状态都应该显示出来。主程序流程图如图7所示。

图7 主程序流程图

2.步进电机驱动程序设计

步进电机的驱动是整个系统运行的核心，只有通过驱动步进电机，才能说明整个设计的合理性。在设计的时候，一定要设定好对应的转动方向。在运行的时候，需要检测是哪个车位的移动，车位移动的移动状态是怎样的，然后哪个电机该怎么转，这些都是通过软件设计来实现的，在设计的时候就十分重要。步进电机驱动程序流程图如图8所示。

图8 电机驱动流程

3.车位检测程序设计

系统对车位状态的实时检测，是整个系统对每一步操作进行的基础。在检测车位状态的时候，需要对车位进行实时的检测，并且根据检测的结果进行数模转换，再送到单片机里面去。在这个车位状态的检测过程中，关键的就是对数据进行AD的转换。在把各个车位的状态输入到单片机之后，单片机就会知道哪些车位上有没有存放车辆，从而让车主在存车的时候可以看见哪些车位可以存放车辆。车位压力检测程序流程图如图9所示。