基于光电传感器的立体车库控制系统设计.pdf

基于光电传感器 的立体车库控制系统设计 夏 玉杰 洛 阳师范 学院 熊 中朝 洛 阳4 7 1 0 2 2 摘要 设计一种新型的垂直转盘式立体车库控制系统 其以单片机 A T 8 9 C 5 1为核心处理器 由传感器电 路 电机驱动电路 I c 卡读写机电路和上位机监控模块组成 当检测到车辆仔取信 号时 凄写 I c 卡 上 二 数据信 息 垂直转盘和编码盘同步转动 挖制电机按最小转向把车位转动到地平线J 转动的角位移量通过光电编 码盘传感器传送给单片机 输t l j 控制信号控制电机停止 完成车辆存取后 单片机通过 R s一 2 3 2接 口与上位 机通信 将存取信息记录在数据库中 试验证明 该系统结构简单 运行安全町靠 存取4 时间短 自动化 控制水平高 关键词 立体 车库 控制系统 单片机 光 电编码盘 中图分类号 T P 2 4 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 0 4 0 0 2 4 0 4 Abs t r a ct A n e w co n t r o l s y s t e m is de s ig n e d f o r v e r t ica l t u r n t a b l e s t e r e o g a r a g e s Wit h a l l AT 89 C5 1 s in g l e chip ma ch in e a s it s co r e p r o ce s s o r t h e s y s t e m co n s is t s o f a s e n s o r cir cu it a mo t o r dr iv e cir cu it a n I C ca r d r e a d e r wr it e r a n d a mo nit o r ing mo d u l e for t h e h o s t co mp u t e r W h e n e v e r a cce s s s ig na l s f r o m a v e h icl e a r e d e t e ct e d t h e co n t r o l s y s t e m r e a ds f r o m a n d w r it e s t o t h e d a t a o n t h e I C ca r d a n d t h e n ma k e s t h e v e r t ica l u l n t a b l e a l l co d e d d is k r o t a t e s y n ch r o n o u s l y ca u s in g t h e co n t r o l mo t o r t o r o t a t e t h e v e h icl e p o s it io n t o t h e l e v e l o f t h e s a me e l e v a t io n a s t h e g r o u n d T h e a n g u l a r d is p l a ce me n t o f t h e r o t a t io n is t r a n s mit t e d v ia t h e s e n s o r o n t h e p h o t o e l e ct r ic co d e d d is k t o t h e s in g l e ch ip ma ch in e w h ich t h e n o u t p u t s co n t r o l s ig n a l s t o ma k e t h e co n t r o l mo t o r s t o p A fte r a ch icl e a cce s s is co mp l e t e d t h e s in g l e h ip ma ch in e co mmu n i e a t e s wit h t h e h o s t co mp u t e r v ia a n RS一2 3 2 p o r t a n d t he n s t o r e s a cce s s in f o r ma t io n a S r e co r d s in t h e d a t a b a s e As e x p e r i me n t s h a v e p r o v e d t h is s y s t e m f e a t u r e s a s imp l e s t r u ct u r e s a f e a n d r e l ia b l e o p e r a t io n r e d u ce d v e h icl e a cce s s t ime a n d a h ig h l e v e l o f a u t o ma t e d co n t r o 1 Ke y wo r d s s t e r e o g a r a g e co n t r o l s y s t e m s in g l e ch ip ma ch in e p h o t o e l e ct r ic co d e d d is k 1 引言 2 系统结构和工作过程 2 0 0 3年以来 我 国汽车市场产销两旺 各 大 中城市汽车 的拥有量急剧增加 随着私家车的迅 猛发展 未来几年我 国将产生具有巨大市场和商 机的 停车经济 在城市中最初采用且 目前还 在使用 的是地面 停车方式 这种停车方式车位与通道在 同一高度 上 车辆进出方便 管理较 简单 但 土地利 朋率 低 为了增加停车泊位 出现 了垂直提升式 楼 房式等各种立体停车库 但是采用机械垂直升 降车库造价高 使用及维护费用 高 前期资金投 入大 而楼房式大 型停 车库 由于车辆集 中停放 给停车者带来许 多不便 本文设计 了垂直转盘式 立体车库 其 总体造 价低 空间利用率高 车辆 存取速度快 并且容易实现 自动化管理 如罔 1所示 垂直转盘式立体 车库 主要包括 圆柱体转盘 吊篮 动 力系统和 自动控制系统 4 部分 圆柱体转盘竖立于地面 分为地上和地下 2 部分 吊篮为圆桶 形状 圆桶 内下边为平板 用 于停放车辆 吊篮悬挂在转盘上 以圆盘轴心成 对称分布 当吊篮随转盘转动时永远处于垂 吊状 态 转动到地 平线上 的吊篮就可进行 车辆存取 动力系统 包括转盘外 缠绕 的钢丝绳 和减速 电机 自动控制系统分为上位机和下位机 上位机以 P C 机为核心 对车库运行情况进行实时监控 下位 机 以单片机 A T 8 9 C 5 1为核心 对系统的动力装置 光电编码盘传感器 非接触 I c 卡读写机等进行控 制 惰性轮支承整个 圆柱体转盘 使整个系统有 更 高的安 全性和稳 定性 起重运输机械 2 0 1 0 4 图 1 垂直转盘式立体车库结构 1 吊篮2 牟库门3 地平 面4 惰性轮5 减速器 垂直转盘式立体车库的工作过程 1 车库没有存取车辆请求 时 转盘停 留在 初 始位 置 2 如有存 车请求 申请存 车 单 片机接 收到请求 信号 根据最大限度地保持转盘平衡原 则分配空车位 自动打开车 库门 司机将 车辆 开 进车库 写卡机 自动写出 1张存 车 I c 凭证卡 记载存 车时间 存 车位置 和车 库序列 号等数据 单片机 与上位机通过 R S一2 3 2口将信息记 录在 数据库中 存 车成功 车库 门关 闭 司机带 卡 离 开 3 如有取 车请求 申请取车 插入存 车 I c 凭证卡 单 片机读 出卡 中数据 打 印出收费 单据 按照就近原则 控制 动力系统按最小转 向 将 该车 位转 动 到 地 平 线 上 车 库 门 自动 打 开 司 机进车库开出车辆 单 片机与上位机通过 R S一 2 3 2口将信息记录在数据库 中 取车成功 车库 门关闭 写卡机 自动将 凭证 I c 卡复位 司机还卡 离 开 3 控制 系统 电路设计 垂直转盘式立体车库 自动控制系统结构如图 2 所示 单片机 A T 8 9 C 5 1作为系统核心控制器 其 P 1口的 P 1 0 P I 4端连接传感器 电路 P 2口的 P 2 0 P 2 1 端连接 电机驱动 电路 f 3口的 P 3 6 P 3 7端 连 接 电子 卡 读 写 机 E P R O M 芯 片 R XD T X D连接上位机监控 中心 X1 X 2口连接石英 晶 图 2自动控制 系统结构 起重运输机械 2 0 1 0 4 体 电容器与 电阻串联 为 A T 8 9 C 5 1 提供 上电复 位信号 3 1 传感 器 电路 传感器电路是系统控 制 的关键部 件 其作用 是向单片机端 口提供转 盘位 置信息 本系统传感 器电路由编码盘 光 电耦合器和转换 电路 等组成 光电编码盘结构如 图 3所示 在其半圆形码盘上 沿径 向有若干 同心码道 每条码道 由透光和不透 光的扇形 区相 间组 成 码道数就是它的二进制数 码 的位数 码盘的一侧放置光源 另一侧对应每 1 码道放置光 电接收装置 每个码道都对 应有 1个 光电管及放 大 整 形 电路 码 盘转到 不 同位 置 光电元件接 收光信 号 并 转换成 相应 的 电信 号 经放大整形后 成为相应数码电信号 图 3 光电编码盘结构 l 2 4 二进制码条3 到位标志 当需要 存 取车时 单 片机根据 电子卡 上存 储的信息控制 电机 使 转盘转到相应 的位置 转 盘上以径 向分布 的吊篮为行 以圆心分 布的吊篮 为列 编码盘上 的编码 与行对应 并 固定在转 盘 上 当转盘转动 时 编码盘与之 同步转动 其转 动的角位移量通过传感器 电路传送给单片机 单 片机根据 位置信息控制电动机的转动与停止 传 感器电路如图 4所示 图4 光电传感器电路 光电耦合器 u l U 2 u 3分别对 应编码盘上 的二进制码 条 通过编码盘上各扇 区分 布的码条 耦合出各扇区的编码信号 集成电路 u 6把光 电耦 合器得到的信号经过整形后与单片机 A T 8 9 C 5 1的 P 1 0 P 1 1和 P 1 2接 口相接 光 电耦 合器 U 4 u 5 对应编码盘上 的到位标志码条 该标志位于同 一 扇区 的中间 运 动的转盘在 到位标志 到来时 耦合出停 车到位信号 提前半个 扇区把扇 区码送 给单片机 通过调整到位标志 的长度 可 以调整 到位精度 集成电路 u 7把耦合的信号经过整形与 单片机 A T 8 9 C 5 1的 P 1 3和 P 1 4接 口连接 图 中 的发光二极管可反映转盘的当前状态 3 2电机驱动电路 为提高立体车库车辆存取效 率 系统控 制电 机可以正反转动 每次存取过程车库的最大转动 角度为 9 0 以地平面为 0 即可保证车位移动 到地平面上 电机驱动电路如图 5 由三极管 Q1 Q 2的基极与 A T 8 9 C 5 1 芯片的 P 2 0 P 2 1口连接 集电极连接继 电器 的线圈 继电器 的触点为直流 电机 MO T O R的开关 当 A T 8 9 C 5 1芯 片 的 P 2 0 P 2 1为低 电平时 K1 K 2触点断开 电机不运 蹲 季 当P 2 1 为高电平时 Q l 导通 K 1 触点闭合 电机正转 当 P 2 0为高 电平时 Q 2导通 K 2触 点闭合 电机反转 R 1 R 2分别提供 Q 1 Q 2的 基极电流 D l D 4用 于 保 护 三极 管 免 受 高压 冲击 D3 图 5电机 驱 动 电路 3 3 I C卡读写机电路 当按下存 取车按 钮 单片机接收到该信号 读写卡中的信息 启动控制 电路 能对如存车时 间 存车位置和车库 序列号等控制 参数进行 读 写 并且能够提供掉电保护 为此本系统采用 A T ME L公 司具 有 掉 电保 护 功能 的非接 触 式 I c 卡 A 4 C 0 8芯片 A T 2 4 C 0 8串行 E P R O M 芯片遵 守 i2 C总线标 准 4 J 容量为 8 k b i t iz C I n t e r I n t e g r a t e d C ir cu i t 总线是一种 由P H I L I P S 公司开发的 2线式串行多主 机总线 采用 1条数据线 S D A 和 1条时钟线 一 2 6 一 S C I 来完成数据 的传输 数据传送速率最高可 达 4 0 0 k b it s 读写卡电路以 A T 8 9 C 5 1 单片机为主 器件 A T 2 4 C 0 8为从器件 定义 C 5 1的 P 3 6脚为 数据线 P 3 7脚 为串行时钟线 C P U利用串行时 钟线发出时钟信号 利用 串行数据线发送或接收 数据 A T 2 4 C 0 8芯片按页写人方式帧格式编程写 人数据 其读写约定步骤为 主器件发 S ta r t 信号 占据串行总线 随后发送 7位从器件地址和 1 位读 写方向位 从器件接收到主器件发送 的器件寻址 信号后 将在 S D A总线上返回主器件 1个确认信 号 低电平有效 表示已做好读写准备 主器件 在收到从器件的确认信号后 向从 器件发送要访 问的数据地址 片内地址 从器件收到后又向主 器件返 回一个确认信号 完成 E P R O M 的读写准 备工作 若为写 E P R O M 则主器件向从器件发送 所写数据 若是读 E P R O M 则由主器件接收从器 件发送l的指定单元 的 8位数据 数据读写操作结 束 主器件将发送停止信号 S t o p 4 控制系统软件设计 控制系统软件设计包括 I C卡数据读写 存车 操作 取车操作和动力控制等部分 控制 系统主 程序流程如图 6所示 系统加电开始后不断检测 是否有 I C卡插入 当检测到有卡插入 检查卡上 信息 若为存 车请求 信号 启动存车子程序 根 据转盘平衡原则检查空位 如果有空位则控制转 盘转动 若 为取车请求 信号 启 动取车子程序 根据就近原则将车位 转到某车库 门 当存车或取 车完成 单片机与上位机通信 1次 将存取信息 记录在数据库中 以便于 日后查询 图 6 车库控制系统程序流程图 起重运输机械 2 0 1 0 4 重 车 调 车 机 牵 引 力 分 析 文本 建 李 晶晶 1武桥重工集团 武汉4 3 0 0 5 6 2武汉 电力设备厂 武汉4 3 0 0 6 4 摘要 论述了翻车机系统中重车凋车机牵引力的计算及翻车机系统功率与效率的优化配置 关键词 翻车机系统 重车调车机 传动装置 中图分类号 T H 2 4 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 0 4 0 0 2 7 0 3 Abs t r a ct Th is e s s a y d is cus s e s t he ca l cul a t io n o f t he t r a ct io n f o r ce f o r t h e l o a de d ca r p u l l e r in a ca r d u mpe r s y s t e m a s we l l a s t he o p t imiz a t io n o f t h e s y s t e m S p o we r a nd e ffi c ie n cy Ke ywor ds e a r d ump e r s y s t e m l o a de d ca r p u l l e r d r iv e un it 翻车 机系统 广泛 应用 于 电力 冶 金 港 口 矿山 化工等领域 是 目前 铁路 散料卸 车的主要 设备 重车调车机是该 系统 的主要设 备之一 用 于将待卸 车辆逐辆送进 翻车机本体 然后将 翻卸 后的空车推 出翻车机本 体至迁车台上 其成 本在 翻车机系统 中 占有相 当大的 比例 主要原 因在 于 其驱动功 率大 多采用直流或交流变 频调速 导 致传动装 置成本 和电气控制 成本增 大 重车调 车 机驱动功率 的大小直接 关系到整个 翻车机系统 的 成本 也影响到产品的性 能指标 国 内外不 同制 造厂计算 方法 各 有不 同 驱 动功 率 有 相 当大 的 差异 1 传动装置牵引力的计算 以常规设计参数为例 在平直铁路上 牵引 1 列