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【摘 要】随着城市车辆的飞速增长，原有的停车场不能满足城市发展的需要，立体车库得到了广泛认可，特别是小型立体车库由于占地面积小，安装方便，可根据需要随意移动，非常适合城市拥挤地段。提出了一种以单片机为核心控制器，取代传统方案中的PLC，实现对小容量立体车库的控制方法；可实现立体车库的自动化操作，使用方便，结构简单，维护成本低。
【关键词】立体车库 垂直循环 单片机 自动控制
一、引言
立体车库的种类很多，按照机械装置的构造不同分类，立体车库一般可分为以下几类：垂直循环式、多层循环式、水平循环式、垂直升降式（电梯式）、升降导轨式、平面往复式、组合式、升降横移式和巷道堆垛式等。小型立体车库多选用垂直循环式和升降横移式，本方案选用垂直循环式，以单片机控制代替PLC实现控制。
二、系统设计
车库共有8个车位，电机带动转盘旋转，整体可以上下移动，当有车存放时，转盘转动，将空位旋转至车库的入口处，车放入车位后即完成存车动作。取车时，转盘带动车旋转至出口处，车即可取出。控制系统包括控制器、检测系统、动力控制系统以及键盘显示屏等部分组成。执行元件是设在支撑轴下的电机。单片机是车库控制系统的核心，当用户对操作平台进行动作时，单片机会接受并分析指挥用户操作，判断检测元件的状态，读取执行元件的信息，然后通过软件做出合理的控制安排，反馈信息到执行元件、操作平台，拖动车位移动到相应的水平位置，实现车位的位置移动。
三、硬件设计
（一）控制器。立体车库控制系统的核心控制器选用STC12C5A60S2单片机，该微控制器是宏晶公司最新推出的一款高性能增强型8051单片机，指令系统与传统8051单片机完全兼容，运行速度却是传统8051单片机的8～12倍，片上集成1280字节RAM，具有8路高速10位A/D转换，内部包含1K字节的EEPROM。STC12C5A60S2丰富的硬件资源以及高速运算性能，使得系统硬件电路简单、可靠性高。设计对象为小型的垂直循环式立体车库，设备的体积比较小，属于单体控制系统，设备集中，使用一块单片机就能完成控制任務。
（二）系统检测部件。在系统的车位检测设计中，采用8个光电开关实现。通过光电开关来检测车位是否为空。光电开关分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。车位的检测时，由于车位的长度达到3～5米，所以采用对射式光电开关进行检测。同时，由于不需要测量物体的密度或其他性质，只需检测停车位上是否有车，功能最简单的光电开关即可实现功能，降低了方案成本。
（三）动力控制电路。系统的动力拖动主要由电机实现，电机的作用是带动传动装置，使车库移动。电机是系统中重要的执行部件。在本方案中，电机按模型来进行选型，采用的是小功率的直流电机，单片机控制实现电机启动与停止、正转与反转。动力控制电路如图1所示。
（四）其他部件
除上述的几个重要部分外，立体车库还需要一下几部分：1.在实际的应用中，需要专门的车库门控制器。控制器具有自动感应装置，当有车辆要存入车库时，车门会自动打开，完成存车后，车门自动关闭；2.当电机断电以后，由于惯性的存在，电机还会继续转动，不会立即停止，所以需要制动器，对链条进行抱死。当需要车位旋转时，制动器应该停止工作。在本方案中，采用与电机控制相同的电路，在电机控制电路上加上制动控制器，当电机导通的时候，制动器不进行制动，当电机断电时，制动器进行制动。
四、软件设计
系统主程序主要是指单片机实现按预定的操作方式运转的程序，其主要完成任务有：初始化、系统自检、接口命令及条件触发及调度执行模块等。首先进行初始化，然后进行键盘扫描，判定是否有存取车请求，如果有存取车请求，程序调用存取车的子程序，进行存取车过程，然后执行空位显示子程序，用来显示空位数和具体空车位号，如果没有存取车请求，跳过存取车子程序，直接执行空位显示子程序，显示空位。
控制系统中，用光电开关检测托架转过的车位数。光电开关与单片机外部中断0输入端相连。光电开关每输入一个脉冲，单片机内部计数器自动加1。根据循环车位数设定的计数初值，按正反转判定结果控制电机运转，由光电开关输入的脉冲对托架转过的车位数计数，直至计数结束，控制电机停车，完成存车过程。
五、结论
文中介绍了一种基于单片机的小型垂直循环式立体车库控制系统实现方法。采用机械式立体车库替代平面停车场是未来发展的一个趋势。应用单片机取代可编程控制器实现控制，使得立体车库的成本得到有效的控制，且车库系统具有安全可靠、运行平稳、功耗小等优点，适合于住宅小区小型立体车库。
单片机实现立体车库控制的方法，实现了立体车库的自动寻位和存取车的自动化，不足之处在于控制精度不高，控制系统细节考虑不足，设计方案有待进一步提高与改进。
参考文献：
[1]段晨东.单片机原理及接口技术. 清华大学出版社. 2008.
[2]徐先峰，魏文. 基于STC系列单片机的智能工业现场显示仪设计[J]，电子器件，2013（5）.
[3]杨永平.智能化立体车库研究与设计[J]，工业建筑，2006.1
[4]钟卫伦.智能立体车库管理系统的设计方案[J]，电梯工业，2007.1
[5]唐义清，谭善文.基于单片机控制的机械式立体车库[J]，机械工程与自动化，2006
【关键词】立体车库 垂直循环 单片机 自动控制
一、引言
立体车库的种类很多，按照机械装置的构造不同分类，立体车库一般可分为以下几类：垂直循环式、多层循环式、水平循环式、垂直升降式（电梯式）、升降导轨式、平面往复式、组合式、升降横移式和巷道堆垛式等。小型立体车库多选用垂直循环式和升降横移式，本方案选用垂直循环式，以单片机控制代替PLC实现控制。
二、系统设计
车库共有8个车位，电机带动转盘旋转，整体可以上下移动，当有车存放时，转盘转动，将空位旋转至车库的入口处，车放入车位后即完成存车动作。取车时，转盘带动车旋转至出口处，车即可取出。控制系统包括控制器、检测系统、动力控制系统以及键盘显示屏等部分组成。执行元件是设在支撑轴下的电机。单片机是车库控制系统的核心，当用户对操作平台进行动作时，单片机会接受并分析指挥用户操作，判断检测元件的状态，读取执行元件的信息，然后通过软件做出合理的控制安排，反馈信息到执行元件、操作平台，拖动车位移动到相应的水平位置，实现车位的位置移动。
三、硬件设计
（一）控制器。立体车库控制系统的核心控制器选用STC12C5A60S2单片机，该微控制器是宏晶公司最新推出的一款高性能增强型8051单片机，指令系统与传统8051单片机完全兼容，运行速度却是传统8051单片机的8～12倍，片上集成1280字节RAM，具有8路高速10位A/D转换，内部包含1K字节的EEPROM。STC12C5A60S2丰富的硬件资源以及高速运算性能，使得系统硬件电路简单、可靠性高。设计对象为小型的垂直循环式立体车库，设备的体积比较小，属于单体控制系统，设备集中，使用一块单片机就能完成控制任務。
（二）系统检测部件。在系统的车位检测设计中，采用8个光电开关实现。通过光电开关来检测车位是否为空。光电开关分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。车位的检测时，由于车位的长度达到3～5米，所以采用对射式光电开关进行检测。同时，由于不需要测量物体的密度或其他性质，只需检测停车位上是否有车，功能最简单的光电开关即可实现功能，降低了方案成本。
（三）动力控制电路。系统的动力拖动主要由电机实现，电机的作用是带动传动装置，使车库移动。电机是系统中重要的执行部件。在本方案中，电机按模型来进行选型，采用的是小功率的直流电机，单片机控制实现电机启动与停止、正转与反转。动力控制电路如图1所示。
（四）其他部件
除上述的几个重要部分外，立体车库还需要一下几部分：1.在实际的应用中，需要专门的车库门控制器。控制器具有自动感应装置，当有车辆要存入车库时，车门会自动打开，完成存车后，车门自动关闭；2.当电机断电以后，由于惯性的存在，电机还会继续转动，不会立即停止，所以需要制动器，对链条进行抱死。当需要车位旋转时，制动器应该停止工作。在本方案中，采用与电机控制相同的电路，在电机控制电路上加上制动控制器，当电机导通的时候，制动器不进行制动，当电机断电时，制动器进行制动。
四、软件设计
系统主程序主要是指单片机实现按预定的操作方式运转的程序，其主要完成任务有：初始化、系统自检、接口命令及条件触发及调度执行模块等。首先进行初始化，然后进行键盘扫描，判定是否有存取车请求，如果有存取车请求，程序调用存取车的子程序，进行存取车过程，然后执行空位显示子程序，用来显示空位数和具体空车位号，如果没有存取车请求，跳过存取车子程序，直接执行空位显示子程序，显示空位。
控制系统中，用光电开关检测托架转过的车位数。光电开关与单片机外部中断0输入端相连。光电开关每输入一个脉冲，单片机内部计数器自动加1。根据循环车位数设定的计数初值，按正反转判定结果控制电机运转，由光电开关输入的脉冲对托架转过的车位数计数，直至计数结束，控制电机停车，完成存车过程。
五、结论
文中介绍了一种基于单片机的小型垂直循环式立体车库控制系统实现方法。采用机械式立体车库替代平面停车场是未来发展的一个趋势。应用单片机取代可编程控制器实现控制，使得立体车库的成本得到有效的控制，且车库系统具有安全可靠、运行平稳、功耗小等优点，适合于住宅小区小型立体车库。
单片机实现立体车库控制的方法，实现了立体车库的自动寻位和存取车的自动化，不足之处在于控制精度不高，控制系统细节考虑不足，设计方案有待进一步提高与改进。
参考文献：
[1]段晨东.单片机原理及接口技术. 清华大学出版社. 2008.
[2]徐先峰，魏文. 基于STC系列单片机的智能工业现场显示仪设计[J]，电子器件，2013（5）.
[3]杨永平.智能化立体车库研究与设计[J]，工业建筑，2006.1
[4]钟卫伦.智能立体车库管理系统的设计方案[J]，电梯工业，2007.1
[5]唐义清，谭善文.基于单片机控制的机械式立体车库[J]，机械工程与自动化，2006