全自動(dòng)立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

全自動(dòng)立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),全自動(dòng),立體,車庫(kù),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)  英文文獻(xiàn)翻譯 城鎮(zhèn)地下智能立體停車庫(kù)停車引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析 摘要 論文調(diào)查了應(yīng)用于城鎮(zhèn)商業(yè)區(qū)的地下立體停車庫(kù)智能測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件。首先，對(duì)車輛存儲(chǔ)和智能監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成進(jìn)行了探索，方案涉及倉(cāng)庫(kù)引導(dǎo)，存取模式和傳動(dòng)系統(tǒng)。其次，成功地對(duì)車輛引導(dǎo)系統(tǒng)的超限檢測(cè)模塊和停車位置檢測(cè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。第三，應(yīng)用半導(dǎo)體激光及外圍電路采集存儲(chǔ)車輛的三維信息（例如，長(zhǎng)、寬、高）和位置。采用STC89C52單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)采集，聲光引導(dǎo)信息的控制及其輸出。完成了基于上述信息的控制程序的編程、調(diào)試和測(cè)試。對(duì)城鎮(zhèn)商業(yè)區(qū)停車只能引導(dǎo)控制的研究一定程度上降低了車庫(kù)的控制成本，提高了成本效益，對(duì)立體車庫(kù)的普及和應(yīng)用有重要意義。 關(guān)鍵詞：智能立體車庫(kù) 半導(dǎo)體激光 停車引導(dǎo) 超限檢測(cè)  1. 介紹 作為一種交通運(yùn)輸方式，汽車已經(jīng)廣泛普及，其銷量逐年迅速增加。各種品牌和型號(hào)的汽車出現(xiàn)在我們身邊且影響著我們的生活。越來(lái)越多的人認(rèn)為智能立體停車庫(kù)是一種緩解停車難問(wèn)題的有效方式，尤其在城鎮(zhèn)區(qū)域[1]。入庫(kù)、存儲(chǔ)、出庫(kù)的安全性成為人們最終接受立體車庫(kù)停車的關(guān)鍵因素[2]。 目前，智能立體車庫(kù)的應(yīng)用在我國(guó)內(nèi)陸城市還處于初級(jí)階段[3]。發(fā)展低成本、易于實(shí)現(xiàn)的智能立體車庫(kù)控制系統(tǒng)具有重要的實(shí)踐意義。 本文以城鎮(zhèn)商業(yè)區(qū)為背景，應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)、聲音報(bào)警技術(shù)、激光傳感器及其外圍電路，設(shè)計(jì)了自動(dòng)引導(dǎo)車輛進(jìn)入特定位置的城鎮(zhèn)智能立體車庫(kù)智能控制系統(tǒng)。汽車超限檢測(cè)和停車位置檢測(cè)保障了車輛和人的安全。 2. 測(cè)控方案和原理 立體車庫(kù)是一種智能邏輯運(yùn)輸系統(tǒng)，是機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的集合[4]。它的主要測(cè)控系統(tǒng)可分解為倉(cāng)庫(kù)引導(dǎo)、自動(dòng)存取模式和傳輸?shù)取? 倉(cāng)庫(kù)引導(dǎo)：當(dāng)一輛汽車進(jìn)入車庫(kù)入口，檢測(cè)裝置檢測(cè)其外形尺寸，同時(shí)將檢測(cè)信號(hào)傳送到STC89C52單片微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）。如果檢測(cè)到的長(zhǎng)、寬、高超過(guò)范圍，單片機(jī)控制系統(tǒng)報(bào)警且向計(jì)算機(jī)發(fā)送停止信號(hào)；其它設(shè)備停止動(dòng)作，提示車輛出庫(kù)。對(duì)于尺寸適合的車輛，停車位置檢測(cè)模塊檢測(cè)車輛的位置，通過(guò)語(yǔ)音提示系統(tǒng)和引導(dǎo)燈引導(dǎo)車輛進(jìn)入特定位置。 存取模式：在交通繁忙的城鎮(zhèn)商業(yè)區(qū)，車輛進(jìn)出車庫(kù)頻繁甚至交叉進(jìn)出。為了避免連續(xù)存取車期間載車板上無(wú)車的情況，本系統(tǒng)選用了更加高效的叉梳式存取模式。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)部件少，維護(hù)成本低，運(yùn)行效率高。 這里，叉梳式指停車位為一固定叉梳，電梯為一運(yùn)動(dòng)的叉梳。固定叉梳和運(yùn)動(dòng)叉梳的結(jié)構(gòu)正好互補(bǔ)，例如，一個(gè)梳齒對(duì)應(yīng)另一梳齒間的空隙。當(dāng)電梯到達(dá)目的樓層，設(shè)備上的運(yùn)動(dòng)叉梳橫移，通過(guò)相同的運(yùn)動(dòng)停車或取車。車輛存取是通過(guò)固定叉梳和運(yùn)動(dòng)叉梳的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以必須設(shè)計(jì)允許運(yùn)動(dòng)叉梳上下運(yùn)動(dòng)的充足空間。固定叉梳的一邊如圖1所示。 圖1 固定叉梳的一邊 傳輸設(shè)備：傳輸設(shè)備分為鏈傳動(dòng)和鋼絲繩傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)簡(jiǎn)單可靠，便于維護(hù)，成本較低，沖擊相對(duì)較高且提升高度有限[5]。需要注意咬鏈的發(fā)生。鋼絲繩驅(qū)動(dòng)不受限制的底盤可以增加車庫(kù)高度，降低成本，但是需要附加的鋼絲繩斗和和剎車盤，又增加了安裝調(diào)試的時(shí)間和成本[6]?？紤]到土地和安裝成本，選用鋼絲繩曳引方式。 3. 倉(cāng)庫(kù)引導(dǎo)系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 倉(cāng)庫(kù)引導(dǎo)系統(tǒng)分為兩個(gè)階段：即超限檢測(cè)和停車位置檢測(cè)。超限檢測(cè)通過(guò)傳感器獲取車輛長(zhǎng)、寬、高參數(shù)，確保車輛尺寸符合規(guī)格限制要求。單片機(jī)接收檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)檢查失敗，聲光報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知主控系統(tǒng)，停止接下來(lái)的動(dòng)作。如果檢測(cè)都通過(guò)，車輛將允許進(jìn)入存儲(chǔ)，伴隨著后續(xù)操作。停車為檢測(cè)使用激光傳感器在車庫(kù)入口檢測(cè)車輛，單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)，通過(guò)燈光信號(hào)和語(yǔ)音提示模塊，引導(dǎo)車輛至目的位置。圖2是該系統(tǒng)的框圖。 超限檢測(cè)和停車位置檢測(cè)基于光電檢測(cè)方式。利用車體遮擋光線，通過(guò)同步回路選通電路檢測(cè)信號(hào)有無(wú)。多組傳輸和接收設(shè)備判斷車輛是否超限或者判斷車輛位置。采用半導(dǎo)體激光二極管作光源發(fā)射信號(hào)，因?yàn)榧す庀喔尚院头较蛐院茫l(fā)散角小，亮度高，易于調(diào)節(jié)。激光發(fā)射主要由激光調(diào)制器，驅(qū)動(dòng)電路和半導(dǎo)體激光二極管等組成。激光調(diào)制管等效為一集成電路，它有一個(gè)鎖相環(huán)電路，自動(dòng)增益控制。給激光管發(fā)送一特定頻率的振蕩波后，經(jīng)芯片放大，激光管發(fā)光。選用日本的三洋紅光半導(dǎo)體激光二極管DL-3147-3147作為激光傳輸器。激光接收器主要由接收電路、放大電路、解調(diào)電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路等組成。激光接收裝置接收波長(zhǎng)500nm~500nm,頻率范圍160KHZ到200KHZ的光波，占空比調(diào)制范圍20~30%。輸出的數(shù)字電壓信號(hào)經(jīng)電容濾波，送至單片機(jī)作后續(xù)處理。單片機(jī)通過(guò)接收到的信號(hào)判斷車輛信息，控制語(yǔ)音提示和引導(dǎo)燈。激光發(fā)射器和接收器組成了激光傳感器。激光發(fā)射電路如圖3所示。 圖3 激光發(fā)射電路 A. 車輛超限檢測(cè) 激光傳感器測(cè)量車輛尺寸，以確保存儲(chǔ)車輛未超過(guò)車庫(kù)規(guī)格限制。這一模塊由5對(duì)激光傳感器組成，檢測(cè)車輛的長(zhǎng)、寬和高。兩對(duì)傳感器安裝在倉(cāng)庫(kù)兩側(cè)墻面某高度位置。兩對(duì)傳感器（C1和C2）檢測(cè)車輛長(zhǎng)度；兩對(duì)傳感器（D1和D2）加測(cè)檢測(cè)車輛寬度；傳感器E檢測(cè)車輛高度，檢測(cè)電路如圖4所示。當(dāng)接收到激光，常低的接收器輸出一高電平信號(hào)。 圖4 超限檢測(cè)與單片機(jī)接口電路 定位檢測(cè)和超限檢測(cè)激光傳感器布局如圖5.當(dāng)一汽車到達(dá)，單片機(jī)控制激光傳感器。如果P2.0為低電平，認(rèn)為車輛超限。根據(jù)接收到的信號(hào)，單片機(jī)控制引導(dǎo)燈，蜂鳴器和語(yǔ)音提示系統(tǒng)。 圖5 激光傳感器布局 B. 停車位置檢測(cè) 在單片機(jī)的控制下，車庫(kù)入口的引導(dǎo)燈和語(yǔ)音提示的組合引導(dǎo)駕駛員將車輛停放至以特定位置。單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)判斷車輛位置，然后同步語(yǔ)音提示和車輛向前、向后或停車完成的引導(dǎo)燈。八個(gè)激光傳感器被水平安裝在車庫(kù)入口兩邊前面上適宜高度位置，分為兩組。根據(jù)車輛方向好，激光接收器編號(hào)為A3~A0和B0~B3。 A3~A0形成一四位二進(jìn)制碼A，A3為高位，A0為低位，B0~B3形成一四位二進(jìn)制碼B，B3為高位，B0為低位。將A和B放入74LS85四位數(shù)字比較器，輸出分別連接到單片I/O端口，如圖6。 單片機(jī)通過(guò)處理I/O端口信息判斷車輛是否停在指定位置，然后發(fā)送信號(hào)至指示燈和語(yǔ)音提示系統(tǒng)。74LS85為一高電平有效邏輯芯片，高電平代表“1”，低電平代表“0”。如果P2.3為低電平，例如AB，代表車輛停在指定位置前面，則“向后”指示燈亮起，語(yǔ)音提示車輛后退。確認(rèn)車輛到位后，單片機(jī)發(fā)送請(qǐng)求至其他系統(tǒng)，叉梳開始運(yùn)動(dòng)并將車輛運(yùn)送至分配好的車位進(jìn)行存儲(chǔ)。 C：語(yǔ)音提示 語(yǔ)音提示模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語(yǔ)音提示功能。語(yǔ)音模塊采用ISD公司的ISD1420語(yǔ)音芯片。低功耗ISD1420芯片待機(jī)功率0.5W,播放時(shí)間為20s?？蛇B續(xù)播放或分段播放。整個(gè)時(shí)間可被分為160段，最小一段：20s/160 段=0.125s，信息存儲(chǔ)無(wú)需供電。按鈕S1，S2,S3主要實(shí)現(xiàn)模塊芯片的手動(dòng)錄音調(diào)試，單片機(jī)通過(guò)P0端口選擇播放內(nèi)容。ISD1420的PLAYL引腳和REC引腳分別通過(guò)上拉電阻連接到單片機(jī)的P2.7和P2.6引腳，從而控制語(yǔ)音提示的播放。語(yǔ)音提示和單片機(jī)接口電路如圖7.。 圖6 定位檢測(cè)和單片機(jī)接口電路 圖7 語(yǔ)音提示和單片機(jī)接口電路 4.倉(cāng)庫(kù)引導(dǎo)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 引導(dǎo)系統(tǒng)程序主要由初始化、超限檢測(cè)、位置檢測(cè)、引導(dǎo)指示、語(yǔ)音提示等組成。程序流程圖如圖8。初始化主要設(shè)置通信、中斷、定時(shí)器初始狀態(tài)等。 5. 結(jié)論 論文研究了應(yīng)用于城鎮(zhèn)商業(yè)區(qū)的立體車庫(kù)的車輛停車引導(dǎo)系統(tǒng)的智能控制方法。 智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)利用激光傳感器判斷車輛是否超限和指定位置，STC89C52單片微型計(jì)算機(jī)控制語(yǔ)音提示模塊和引導(dǎo)燈模塊，引導(dǎo)車輛進(jìn)入指定位置，實(shí)現(xiàn)車輛存儲(chǔ)引導(dǎo)的智能運(yùn)行。系統(tǒng)亦可使用在于其他定位和引導(dǎo)應(yīng)用。叉梳式存取方式能有效避免存取車時(shí)的空行程，提高存取效率。系統(tǒng)的不同部分相互配合以實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)商業(yè)去立體車庫(kù)的高效、安全、智能存取。 致謝 感謝第三屆儀器測(cè)量、計(jì)算機(jī)、通信和控制國(guó)際會(huì)議的支持。 圖8 程序流程圖 參考文獻(xiàn) [1] Manli Cha, Mingxing Lin, Monitoring system for stereo garage, [J] Chinese Journal of scientific instrument, vol. 27 No. 6, 2006, pp. 140–141. 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