地下车库控制系统的设计.doc

毕业设计说明书(论文)作 者:学 号：系：专 业:题 目:地下车库控制系统的设计指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 年 月毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 地下车库控制系统的设计 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字)： 年 月 日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日毕业设计说明书（论文）中文摘要本文简要介绍了立体车库的现状、研究背景和意义，主要选择了垂直循环式的立体车库作为研究对象，确定了车库的总的设计方案。车库控制系统主要由4部分构成：单片机控制电路、车库部分电路、控制台部分电路以及液晶显示器部分电路。并根据车库控制系统的工作原理，在确定了硬件电路的基础上配以相应的软件设计，使系统在功能上基本能够实现车位的自动检测、空车位数量的告知、车辆的自动存取等，使其具备自动化立体车库的一些基本功能。关键词 自动立体车库 AT89C51 控制系统硬件 控制系统软件毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The Design of Underground Garage Control System AbstractThis paper briefly introduces the current situation, the background and significance of three-dimensional garage. The vertical circular of three-stereo garage as the main research object. And determine the overall design of the garage. Garage control system mainly consists of four parts: the circuit of single-chip control, the circuit of the garage part, the circuit of the console part and the circuit of liquid crystal display part . According to the garage control system works, when determining the hardware circuit, hardware circuit together with the corresponding software design. Make the system able to achieve automatic detection of the parking spaces, inform the number of empty parking spaces and the function of vehicle automatic access. so make it have some basic functions of the automated three-dimensional garage. Keywords Stereo garage AT89C51 The hardware of controlling system The software of controlling system 本科毕业设计说明书（论文） 第 页 共 页目 次1 绪论11.1 立体车库的发展背景及意义11.2 立体车库的研究现状21.3 立体车库的发展前景21.4 课题研究的任务和主要内容32 系统设计方案论证42.1 立体车库介绍42.2 总体的设计方案43 系统硬件电路设计73.1 AT89C51单片机简介73.2 单片机震荡电路103.3 单片机控制电路的连接123.4 车库部分电路123.5 控制台部分电路173.6 液晶显示器部分电路204 系统软件设计235 系统的Proteus仿真255.1 Proteus简介255.2 系统仿真模型的建立275.3 仿真结果及其分析28结论29致谢30参考文献31 本科毕业设计说明书（论文） 第 31 页 共 31 页 1 绪论进年来，我国经济发展迅速、城市建筑和车辆越来越多，城市建设用地显得日益紧张，交通拥挤和停车相对困难已经成为了城市发展所需要解决的重要环节。因此自动化立体车库因其具有土地利用率和空间利用率高的特点而得到了快速的发展。自动化立体车库是城市现代化发展的主要标志之一，是集机械、电子及控制技术于一体的现代化设备1。随着汽车拥有量的增加，大中城市停车难的问题必定会不断加重，而根据发达国家的经验，解决这问题的唯一有效的途径就是建立立体停车库，尤其是高位的立体停车库。因此自动化立体车库不仅给人们带来了停车的方便，而且节省土地和空间资源，将来飞速的发展也是必然的。11 立体车库的发展背景及意义当前，我国城市发展日新月异，随着汽车工业和建筑产业这两大支柱产业的快速发展，是城市的空地越来越少，交通拥挤和停车困难的问题已经成为人们关心的社会问题。大量汽车占道存放使本来就不算流畅的交通受到了严重的影响，形成了汽车不断占道，交通流动能力不断恶化的恶性循环。中国虽然人多地广，但实际人均土地资源占有量相对匮乏，传统的停车方式已经不可能解决停车困难的局面2。具初步统计由于机动车有80%以上的时间处于停泊状态，所以解决停车难的问题比解决行车难的问题更加的重要。自动化立体车库具有土地利用率和空间利用率高、使用性更强的优点，必将成为将来城市停车发展的主要方向。随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生活空间却越来越小，于是出现了要充分利用空间的理念，城市中开始建立立体建筑、立体交通、立体停车等等。作为现代大都市的标志，城市中心商住区高楼大厦林立，社区道路、高架交通干道、地下铁路，组成城市立体交通网。汽车的住宅-停车场也有了长足的发展，停车产业市场前景广阔。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已近成为了当今快节奏社会中的大问题。发展立体车库已成为了人们的共识。目前我国正处于经济高速发展时期，人们生活水平在不断提高，汽车的使用量也在不断的加大，这就更加需要立体车库的发展。机械化立体车库可以大面积的使用，也可以和地面停车场，地下停车库等组合实施，是解决城市停车困难最为有效的手段，也是将来停车产业发展的必经之路。1. 2 立体车库的研究现状目前，自动立体车库在国外已经很普遍。尤其是自动化的机械停车库，在日本、欧洲等一些土地面积小、但汽车总量大的国家，立体停车已经达到了70%多的绝对优势。但是在我国仅仅只有占到2%到3%。早在50多年以前立体车库在国外就有所发展，先后出现了水平循环式立体车库、垂直循环式立体车库、电梯提升式立体车库、多层平移式立体车库等等。由于发达国家的积极发展和研究应用，以日本、美国、德国等为代表的发达国家其自动立体车库的研究处于世界领先水平3。其停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今、机械、电子、液压、光学、磁控等领域所有成熟先进的技术。机械方面，应用了新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，安装拆卸。钢结构选用优质新型钢材，即提高了设备的安全度，又使设备轻巧美观。控制形式有，按钮式、锁钥匙、键盘式、触摸屏式等。安全保护装置日趋完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸重量自动识别、限速保护、自动消防灭火等。而我国的自动机械式停车库的研究工作从80年代中期开始，90年代才开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州等地都有使用。目前停车设备生产厂以发展到一定规模，生产各种类型的停车设备，有些设备还出口海外。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设还涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护等各科学领域，就停车设备本身而言，我国把国外停车技术和各领域的成熟技术引进到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外的市场需求。总而言之，目前我国的停车产业正得到稳定的发展，但在我国停车产业发展中还遇到一些问题，比如没有统一的技术标准；产品过度依赖国外技术，技术水平低；企业规模小，生产力不足；缺少相关的科研单位，技术创新能力不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。要解决上诉问题，需要我们在政策市场、管理和技术方面做出努力。1. 3 立体车库的发展前景由于改革开放，城市化水平加快，城市建设迅速发展，城市空地越来越少，在城区的高级宾馆、饭店、商场、医院、高档住宅及其他车辆密集区，由于受到占地面积的影响，汽车停泊困难，交通拥挤。另外在城市交通建设中，仅仅重视动态交通修路，而忽视解决静态交通建停车场，造成现有停车位远远不能满足停车需求的严重局面。所以立体车库在我国的发展将会非常迅猛，但目前立体车库在住宅区却很少被应用。主要是人们的思想观念没有得到转变，而技术倒是其次4。可以说现在国内的技术完全可以支持其实现，所以现在急需解决的是人们的思想问题。伴随着我国住房业的迅猛发展，小区式居住方式以经成为现代住房的主流。所以，小区的私家车数量会越来越多，一旦人们的思维方式发生改变，那么应用于小区内的立体车库就会得到迅速的发展。所以，无论是立体车库技术的研究，还是立体车库的建造，发展前景都是非常乐观的，都必将在不久的将来得到迅速的发展。1. 4 课题研究的任务和主要内容课题要求用单片机及外围电路组成地下车库自动控制系统，车库共6个车位，分为两个区，每个区3车位。根据控制台的指令将车库外的车送到指定车位，或能从指定车位将车取出。（1）查阅相关资料，了解地下自动车库控制系统的工作原理。（2）确定地下自动车库控制系统的总体设计方案。（3）设计地下自动车库控制系统的硬件电路，给出原理电路图。（4）编制地下自动车库控制系统的控制程序。（5）用proteus仿真、调试，完成满足设计要求的自动车库控制系统。2 系统设计方案论证 自动立体车库控制系统主要基于单片机来实现的，其控制系统的控制核心是单片机。在控制系统硬件设计的基础上配以合适的软件系统，其最后主要实现的功能是自动寻位，自动存放和取出，从而实现自动化的操作。2. 1 立体车库介绍2.1.1 立体车库简介由于经济的发展，城市人口、城市车辆逐年增多，城市停车的问题亟待解决。传统的单面停车场占用大量的土地资源，已经远远达不到人们的需求。而机械自动化立体车库是一种多层次的空间立体车库，它以单层平面停车库为核心，通过微机对车库进行统一的管理、监控与PLC控制来进行车位的空间位置变动，使车位实现由空间到平面的转换，从而实现多层平面停车的功能。它具有占地面积少、停车数量多、投资低、停车方式先进等优点5。2. 2 总体的设计方案由与受到条件的限制，车库整体不能上下移动，只能实现车的自动存取，以及通过液晶显示器显示具体所占用的车库的车库编号和剩余车库的数量。立体车库的控制系统核心元件是单片机，其他主要分为3部分：车库部分、控制台部分、液晶显示器部分。（1）单片机部分单片机控制电路：主要采用AT89C51单片机，AT89C51是一种8位机，低功耗，高性能的CMOS 8位单片机。片内含有高性能的Flash只读程序存储器。是许多嵌入式控制应用系统的理想选择6。控制核心为单片机，由外部输入将信号送入单片机。单片机处理检测信号，判断车位的空位数，并将空位数传人LCD显示器，尤其显示车库的空位数。由外部输入和单片机进行通信，用于信息的存储和读取。单片机根据采得的各路数据，对车库进行控制，从而来达到车的自动存取。（2）车库结构部分主要分为A区和B区两个停车区域，其中A1、A2、A3代表A区的3个车位。B1、B2、B3则代表B区的3个车位。两停车区域之间还有一条过道，过道用C0、C1、C2、C3表示，其代表送车平台的运送通道。其C0是出入口。其工作流程如下所诉：当有车要存时，首先将车开上在C0位置的送车平台，例如要将C0处的车送到B2位置，送车平台载车从C0出发，出发经过C1、C2到达B2。从而来显示车的自动存放。相反取车也是如此，当有车要取时，例如取B2的车，那么他将依次通过C2、C1、最后到达C0位置。从而来显示车的自动取出。其中A1-A3,B1-B3，C0-C3是用发光二极管来代替的。以便显示车位占用和送车平台运动的情况。为了降低成本，提高可操作性，采用延时控制的方法，存或者取车的过程中每两秒移动一个位置。具体如图2.1所示。B3B2B1C3C2C1A3A2A1C0 图2.1 车库示意图（3）控制台结构部分控制台结构部分其中包括车位占用显示和存取选择按键。车位占用显示：图2.2中显示6个车位，编号分别是A1、A2、A3、B1、B2、B3，每个方格中包含一个按键和一个指示灯。指示灯亮时表示相对应的车位已被占用，即该车位中有车，指示灯灭时表示该车位空闲，车位按键与控制台左边的存取选择按键配合决定某车位的“存”或者“取”的操作。存取选择按键：触动“存”按键后，存入指示灯亮，在触动“车位占用显示”中的车位按钮。若想要存入的车未被占用则“选择正确”指示灯亮。按“Enter”键确认后，车库的送车平台开始工作，将车送人指定车位。若选择存入车位已经被占用，则“选择正确”指示灯不亮，“Enter”按键操作无效。触动“取”按键后，取出指示灯亮，在触动“车位占用显示”中的车位按钮。若欲取出的车位被占用则“选择正确”指示灯亮。按“Enter”按键确认后，车库的送车平台开始运作，将指定车位的车取至C0位置。若选择取出车位未被车辆占用，“选择正确”指示灯不亮，“Enter”按键操作无效。以上就是控制台部分的具体操作流程。控制台部分电路的设计可以说是整个地下车库控制系统中相当重要的一个环节，因为它是整个系统的控制中心，由它来发出具体的存取车的指令，以及从它的车位占用显示中还能够清晰的了解到车库中车位的占用情况。其中为了降低成本，提高可操作性，控制台中所有的指示灯也都是采用发光二极管来显示。存取车位占用显示存取选择选择正确Enter键B3B2B1A3A2A1 图2.2 控制台示意图 （4）液晶显示器部分其主要功能就是显示出已经被占用的车库的编号和所剩车位数，这样能够更加方变的管理。例如：现在车库没有车位被占用，那么LCD下方会显示“Space6”的字样。当有车存入时，如B3号车位已经被占用，那么LCD上方会显示“B3”，表示B3号车位已经被占用，而LCD下方会显示“Space5”字样，表示还有5个空车位，如B2、B3车位都被占用，那么LCD上方就会显示“B2B3”字样，表示此两车位已被占用，而LCD下方就会显示“Space4”字样，表示还有4个空车位。以此类推，其主要起到更好管理车库的作用。3 系统硬件电路设计地下车库控制系统主要由4大部分组成：单片机系统及外围电路、车库部分、控制台部分和液晶显示器部分的电路设计。从而来实现车的自动存取以及车库的自动化管理。此上都是根据立体车库控制系统的总体设计方案来进行系统的硬件设计，并对硬件的每一部分做详细的介绍，以便为软件设计打好基础。3. 1 AT89C51单片机简介本系统的控制核心是单片机，选择一个合适的单片机作为控制器对于立体车库控制系统来说十分重要。本设计采用的设计方案是小型的6个车位的自动存取的车库，设备的体积小。本车库系统属于单体控制系统，使用一块单片机就能完成所需要达到的研究任务，所以选择目前常用的AT89C51单片机。AT89C51是美国ATMEL公司所生产的一种带有4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM）和128B的随机存取数据存储器（RAM）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机7。该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储器技术生产，兼容标准MCS-51指令系统。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51成为一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.1 AT89C51主要性能参数（1）与MCS-51相兼容。（2）4KB可编程FLASH闪存存储器。（3）三级程序存储器锁定。（4）1288位内部RAM。（5）32条可编程I/O口线。（6）两个16位定时器/计数器。（7）5个中断源。（8）可编程串行通道。（9）低功耗的空闲和掉电模式。（10）全静态操作：0Hz24MHz。（11）片内振荡器和时钟电路。（12）数据保留时间：10年。3.1.2 AT89C51引脚功能说明AT89C51各引脚如下图3.1所示。图3.1 AT89C51引脚图（1） 主电源引脚VCC（40脚）：接电源正端；VSS（20脚）：接电源地端。（2） 外接晶体引脚XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机的内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该脚接地；而对于CHMOS单片机，该脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2（18脚）：接外部石英晶体的另一端。在单片机的内部，它是片内振荡器中反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该脚作为外部振荡信号的输入端；而对于CHMOS单片机，该脚悬空不接8。（3） 输入/输出引脚P0口（3932脚）：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也可作为地址/数据总线复用口。当作为输出口用时，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，P0这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验同时，要求外接上拉电阻。P1口（18脚）：P1口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉至高电平，此时可用作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间P1口接收低8位的地址。P2口（2128脚）：P2口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉至高电平，此时可用作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口会送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时， P2口线上的内容（也即其特殊功能寄存器（SFR）区R2寄存器的内容），在整个访问期间不发生改变。Flash编程或校验时，P2口也接收高位地址和其他控制信号。P3口（1017脚）：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口地输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个逻辑TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并可作为输入端口。作为输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口还可以接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。P3口除了可作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表3.1所示。（4）控制线RST（9脚）：复位输入端。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。ALE/PROG（30脚）：地址锁存有效信号输出端。当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可用作为对外输出时钟或用于定时目的。然而需要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。对于Flash存储器编程期间，该引脚还可用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8FH单元的D0位置位。当该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令时ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，必须将ALE设置为无效。PSEN：程序存储允许（PSEN）所输出的是外部程序存储器的读选通信号。当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期有两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP：外部访问允许。如果使使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如果EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。在Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源（VPP）。当然，必须首先确认该器件使用的是12V编程电压VPP。具体如表3.1所示。表3.1 P3口第二功能用途表端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD（串行输出口）P3.2INTO（外中断0）P3.3INT1（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）3. 2 单片机震荡电路3.2.1 单片机震荡电路单片机虽然有内部震荡电路，但要形成时钟，还是要外接附加电路，这样单片机才能提供一个稳定的时钟信号，使单片机内部组件同步工作，并且在和外部设备通信时也能达到同步9。本系统采用内部时钟方式，C11和C22采用22PF，其作用是用来稳定时钟频率，震荡晶体频率为11.0592MHz。这样单片机就有一个标准的时间源了，实现计数等等都可以处理。具体如图3.2所示。图3.2 震荡电路震荡电路中电容接地也是为了稳定，因为当频率过高，如不采用任何措施，都可能有干扰，因此电容接地是个不错的方法。3.2.2 单片机复位电路当AT89C51单片机复位引脚RST出现两个机械周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。再电源刚刚合上时，电流经过电阻对电解电容充电，这样在电阻上就形成了一个电压，对于单片机来说，这个电压就是复位电压。经过若干毫秒以后，电解电容器被充满电，这时电阻就没有电流流过，电阻两端也就没有电压，单片机的复位脚电压恢复为零，复位结束，单片机开始工作。具体如图3.3所示。图3.3 单片机复位电路因为考虑到芯片刚刚上电时由于供电不稳定而做出错误的计算，所以增加一个上电复位以达到延时启动CPU的目的，使芯片能够正常工作。虽然现在很多芯片自带了上电延时功能，但是我们一般还是会增加额外的上电复位电路，提高可靠性，以减少错误的发生。3. 3 单片机控制电路的连接 控制系统各部分都与控制系统相连，从而完成对系统的自动控制，控制台的2个存取按钮和分别代表6个车位的“车位占用按钮”与P0口和P2.9相连接，其车库部分中代表车位的6只二极管分别与P1口和P2.0、P2.1相连接，而液晶显示器部分与P3口相连接，当触动“存”或者“取”按钮时，单片机接受信号，在由控制台下达具体的存或者取车信号时，整个单片机控制电路开始运作，从而达到车的自动存取。具体连接如图3.4所示。图3.4 单片机局部电路图3. 4 车库部分电路立体车库的种类分很多种，按照机械装置的构造，立体车库一般可以分为以下几类：垂直循环式、水平循环式、垂直升降式、升降导轨式、平面往复式、组合式、升降横移式等等，其都有各自的优缺点。在实际运用中立体车库的选型要遵循以下原则：（1）人性化原则。立体车库人性化选择时除充分考虑安全性、美观性、舒适性、和谐性、地域性外还应注意保证人身安全，操作方便，安全可靠和避免污染。（2）环境协调化原则。在立体车库的选择上应充分考虑到与周围自然环境的协调一致。(3)适量化原则。即在车库选择时并非车位数量越多越好而应充分考虑控制台的控制能力，使其高效化。（4）可靠性原则。即充分利用地上和地下的空间，尽量以最少的资金投入和维护成本达到其相应的工作效果10。根据设计的车位的要求，车库分为2个区域A区和B区。A区有3个车位，分别用A1、A2和A3来表示，B区也有3个车位，分别用B1、B2和B3来表示。为了清晰的表示出车的自动存取的路线，在A区和B区之间建立了一条过道，其分别为C0、C1、C2和C3，中C0代表出入口，具体的车库布局在图2.1中有得到详细的表明。其中A1-A3,B1-B3，C0-C3是用发光二极管来代替的。以便显示车位占用和送车平台运动的情况。之所以用发光二级管来代替空车位以及其车经过的路线，其一是用灯的亮暗来表示车位的占用和未被占用，一目了然。其二为了降低成本，提高可操作性，采用延时控制的方法，存或者取车的过程中每两秒移动一个位置，也就是说例如要把车存入B2空车位时，车从C0口开始进入，此时C0二极管亮起，2秒后C1亮起，C0熄灭，在2秒后C2亮起，C1熄灭，再过2秒C2熄灭，B2常亮。表示车已经到达B2车位，由C0到C2二极管的依次亮暗示出车在通道中的移动过程。此上的发光二级管的依次暗灭过程就很好的反应出了车的自动存车功能。相反要从B2取车，二极管就依次从B2常亮开始依次经过C2、C1，最后到达出入口C0，来显示车的取出。通过以上现象就能够清晰的表示出车的自动存取。具体车库电路如图3.5所示。图3.5 车库电路图3.4.1 车库存车流程例如要把车存入A1空车位，其显示流程如图3.6到图3.8所示。图3.6 车经过出入口C0电路图图3.6中C0二极管亮表示车已到达存取车的出入口处，只要控制台下达指令，系统随时准备存车。 图3.7 车经过通道C1电路图图3.7中C1二极管亮表示车已经到达过道C1的位置，表示运车平台正在运作，车正在运送到指定车位过程中。 图3.8 车存入A1车位电路图图3.8中A1二极管常亮，代表车已经到达A1指定车位。由图3.6到图3.8清晰的显示了车库的存车过程，车从C0二极管亮起，2秒后C0熄灭C1亮起，在2秒后C1熄灭，最后A1常亮。以灯的延迟亮暗来显示车的运送过程，最后指定车位灯常亮代表车已经到达指定车位，清晰的表示出了车的自动存放。3.4.2 车库取车流程例如要把B1车位的车取出，其显示流程如图3.9到图3.11所示。 图3.9 车在B1车位电路图图3.9中B1二极管常亮表示车正存放在B1车位中，只要控制台下达指令，系统随时准备取车。图3.10 车经过C1通道电路图图3.10中C1二极管亮表示车已经到达过道C1的位置，表示运车平台正在运作，车正在取出过程中。图3.11 车到达出入口电路图图3.11中C0二极管亮表示车已经到达出入口位置，最后C0二极管也会熄灭，代表车已经从指定的B1车位中取车成功。 由图3.9到图3.11清晰的显示了车库的取车过程，B1常亮表示B1车库被占用，当控制台下达取B1车位中车的指令时，B1二极管熄灭。2秒后C1二极管亮起，表示车已经进入通道，在2秒后C1二极管熄灭,C0二极管亮起，表示车已经到达出入口位置，最后C0也熄灭，表示B1车位中的车已经被完全取出。此过程清晰的显示了车的自动取出。3. 5 控制台部分电路控制台主要包括存取选择按键和6个选定指定车位存取的选择按钮。其中S1按钮对应存车指示灯，S2按钮对应取车指示灯，S3按钮对应指定车位B3，S4按钮对应指定车位B2，S5按钮对应指定车位B1，S6按钮对应指定车位A3，S7按钮对应指定车位A2，S8按钮对应指定车位A1，而S9也就是“Enter”按钮，它起到执行的作用。其中A1A3,B1B3的指示灯的亮暗分别代表车库中相对应的车位是否被占用，具体如图3.12所示。图3.12 控制台电路图3.5.1 控制台存车流程例如需要下达存车指令，并将车存入B3指定车位，其显示流程如图3.13到图3.14所示。图3.13 存车指令执行电路图图3.13中所示当你要存放车辆时，按下S1按钮，此刻对应的存车指示灯亮起，代表系统已经开始执行存放车辆的指令。 图3.14 指定车位选择正确电路图图3.14中所示当你已经执行了存车命令后，你选择了B3号车位存放车辆，那么按下S3按钮，那么系统就会检测B3号车位是否已被占用，如果没有被占用那么“选择正确”指示灯就会亮起，那么车辆就能进行存放，如果B3号车位已被占用，那么“选择正确”指示灯就无反应，此时就不执行把车存入B3号车位,需要重新下达存放车位指令。图3.15 控制台指示灯显示车以达指定车位电路图图3.15中所示，当存取命令下达后，并且指定车位未被占用，也就是“选择正确”指示灯亮，那么系统就执行把车存放到B3中的指令，最后控制台上B3指示灯亮起，那么也是表示车库中相对应的B3号车位已近被占用，系统完成存车任务。3.5.2 控制台取车流程例如需要下达取车指令，并将存入A3号车位的车取出，其显示流程如图3.16到图3.18所示。图3.16 取车指令执行电路图图3.16中所示当你要取出车辆时，按下S2按钮，此刻对应的取车指示灯亮起，代表系统已经开始执行取出车辆的指令。图3.17 指定车位选择正确电路图图3.17中所示当你已经执行了取车命令后，你选择了取出A3号车位所停放车辆，那么按下S6按钮，那么系统就会检测A3号车位确实已被占用，如果没有被占用那么“选择正确”指示灯就无反应，此时系统不执行取车指令。如果A3号车位确实已被占用，那么“选择正确”指示灯就会亮起,系统就会执行取车指令。其实通过观察A3指示灯是否亮着，就可判断车库中A3号车位是否被占用。A3指示灯常亮表示车库中相对应的A3号车位确实已被占用。 图3.18 控制台指示灯显示指定车位以取出电路图图3.18中所示，当取车命令下达后，并且指定车位已被占用，也就是“选择正确”指示灯亮，那么系统就执行把车从A3中取出的指令，最后控制台上A3指示灯熄灭，那么也是表示车库中相对应的A3号车位已近取出，系统完成取车任务。3. 6 液晶显示器部分电路在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生，液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字，专用符号和图形。此次液晶显示功能由单片机AT89C51为控制核心，并通过驱动电路驱动液晶显示屏，实现对液晶屏显示数字、字母和信息的闪动显示操作11。选用1602类型的字符型液晶显示器，并根据不同的按键在字符型液晶上显示不同的信息，实现数据和指令传输的简单和高效。此次其主要功能就是显示出已经被占用的车库的编号和所剩车位数，以便更加方便的来管理存取的车辆。3.6.1 液晶显示屏工作原理液晶：是一种介于固态和液态之间的具有规则性分子排列，及晶体的光学各向异性的有机化合物，液晶在受热到一定温度的时候会呈现透明状的液体状态，而冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，因为物理上具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。液晶显示器：是新型平板显示器件。显示器中的液晶体并不发光，而是控制外部光的通过量。当外部光线通过液晶分子时，液晶分子的排列扭曲状态不同，使光线通过的多少就不同，实现了亮暗变化，可重现图像。液晶分子扭曲的大小由加在液晶分子两边的电压差的大小决定。因而可以实现电到光的转换。即用电压的高低控制光的通过量，从而把电信号转换成光像12。3.6.2 液晶显示模块图3.19 液晶显示器电路图液晶显示模块主要的作用就是：第一行显示已被占用的车位编号，比如当A1和A2的车位已经被占用，那么其第一行就会显示“A1A2”，而第二行就会显示车库中空余的车位数，如上行已经显示A1和A2号车位已被占用，那么车库中还剩余4个车位，那么其就会显示“Space4”的字样。由此来车库中的车位占用情况一目了然，方便自动车库的管理，使其更加现代化。具体液晶显示器局部电路如图3.19所示。3.6.3 液晶显示器电路设计及显示效果其中液晶显示器D1-D7口于单片机P3口相连接，由主要由单片机来进行控制。图3.20给出了液晶显示器部分电路和车库部分的电路设计，为了方便说明，故加进了车库部分。此次液晶显示器电路部分的设计主要由单片机AT89C51为控制核心，并通过驱动电路驱动液晶显示屏，实现对液晶屏显示数字、字母和信息的闪动显示操作, 此次其主要功能就是显示出已经被占用的车库的编号和所剩车位数，以便更加方便的来管理存取的车辆。因为6个车位的占用情况有很多种，所以液晶显示器也会相应的有那么多种显示。如果要一一展示出其显示效果，显然不符合实际。所以现在假设车库中只有B1和A1号车位已经被占用，那么此时液晶显示器第一行就会显示“B1A1”字样，而显示器第二行就会显示“Space4”字样。具体如图3.20所示。 图3.20 液晶显示器局部电路及效果显示电路图4 系统软件设计在单片机测试系统中，软件的重要性与硬件同等重要。硬件是躯体，软件是灵魂，当系统的硬件电路确定之后，控制系统的主要功能将依赖于系统软件来实现，控制系统能否正常可靠的来工作，与完善的软件设计是分不开的，而且软件的设计在很大程度上决定了系统的性能。本系统的软件设计是在KeilVision的软件环境下采用C语言编程和调试的，Keil系列软件具有良好的调试界面，优秀的编译效果，丰富的使用资料，应用十分广泛，而C语言功能丰富，表达能力强，目标程序效率高，可移植性好，即具有高级语言的优点，又具有低级语言的许多特点，两者的完美结合，很好的实现了软件功能13。开始开始初始化有存取车请求吗？调用存取车子程序调用空车位显示子程序否是图4.1 系统主流程图图4.1所示为软件系统主程序的流程图。返回开始读取控制台信息存车吗？自动检测空车位确定空车位及存车位编号送车平台开始运作车到位？存车读取控制台信息取出指定车辆确定车位及车位编号送车平台开始运作车到位？取车返回是否否是否是否是图4.2 系统存取车流程图存取车时按照图4.2的方法，即可完成存取车的过程。5 系统的Proteus仿真5. 1 Proteus简介PROTEUS软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES是一款高级的布线编辑软件，它集成了高级原理布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计及自动布线来实现一个完整的电子设计14。5.1.1 PROTEUS ISIS概述通过PROTEUS ISIS软件的VSM（虚拟仿真技术），用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有外围接口电子元器件一起仿真。PROTEUS VSM有两种截然不同的仿真方式：互交式仿真和基于图表的仿真。其中交互式仿真可实时观测电路的输出，因此可用于检验设计的电路是否能正常工作。而基于图表的仿真能够在仿真过程中放大一些特别的部分，进行一些细节上的分析，因此基于图表的仿真可用于研究电路的工作状态和进行细节的测量15。PROTEUS软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型，采用了扩充的SPICE3F5电路仿真模型，能够记录基于图表的频率特性、直流电的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅立叶分析等，同时一致性分析易于系统的自动测试。PROTEUS软件的数字仿真支持JDEC文件的物理器件仿真，有全系列的TTL和CMOS数字电路仿真模型，同时一致性分析易于系统的自动测试。PROTEUS软件支持许多通用的微控制器，如PIC、AVR、HC11以及8051；包含强大的测试工具，可对寄存器、存储器实时检测；具有断点调试功能以及单步调试功能；具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真的功能。此外，PROTEUS可对AVR C-SPY、Keil Vision2等开发工具的源程序进行调试，可与Keil实现联调。此外，在PROTEUS中配置了各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、频率计、I2C调试器等，便于测量和记录仿真的波形、数据。5.1.2 PROTEUS ARES概述PROTEUS ARES PCB的设计采用了原32位数据库的高性能PCB设计系统，以及高性能的自动布局和自动布线算法；支持多达16个布线层、2个丝网印刷层、4个机械层，加上电路板边界层、布线禁止层、阻焊层，可以在任意角度放置元件和焊盘连线；支持光绘文件的生成；具有自动的门交换功能；集成了高度智能的布线算法；有超过1000个标准的元器件引脚封装；支持输出各种Windows设备；可以导出其他电路板设计工具的文件格式；能自动插入最近打开的文档；元器件可以自动放置。5.1.3 PROTEUS ISIS原理图的设计绘制原理图的首要任务是从元件库中选取绘制电路所需要的元件。PROTEUS ISIS提供了两种从元件库提取元件的方法：（1）点击对象选择器顶端左侧的“P”按钮或使用库浏览图标的键盘快捷方式“P”（在英文输入法下）。（2）在原理图编辑窗口点击鼠标右键，将弹出右键菜单选项，选择“放置”“器件”“From Libraries”命令。在元件库查找期望的元件。PROTEUS ISIS提供了多种查找元件的方法。当原理图给出元件名时，在关键字区域键入元件名，如AT89C51,则出现与关键字匹配的元件列表，选中并双击AT89C51所在行后，单击“确定”按钮“Enter”键，便将器件AT89C51加入到ISIS对象选择器中。当原理图不给出元件名时，即可在元件列表中选择元件所属类，然后在元器件子类列表中选择所属子类；同时，当对元件的制造商有要求时，在制造商区选择期望的厂商，即可在元件列表中得到相应的元件。（3）点击菜单栏中的“文件”“保存设计”，即可保存原理图。点击“文件”“另存为”命令，即可另存原理图。5.1.4 PROTEUS ISIS的仿真软件编程PROTEUS ISIS中PROTEUS VSM源代码控制系统主要包含以下两个特性：（1）程序源代码置于ISIS中。该功能使得用户可以在ISIS编辑环境中直接编辑源代码，而无需手动切换应用环境。（2）在ISIS中定义了将源代码编译为目标代码的规则。一旦程序启动，并执行仿真，这些规则将被实时加载，从而使目标代码被