基于單片機的立體車庫系統(tǒng)設計本科畢業(yè)設計

1、摘要本設計是基于單片機的立體車庫系統(tǒng)，采用兩層四列的模式來實現(xiàn)對立體車庫的移動和停放。它主要以at89s52單片機為控制核心，由硬件和軟件組成。硬件主要由四個模塊組成，包括單片機控制模塊、按鍵電路、車位顯示燈和車位移動顯示燈模塊。軟件部分主要包括程序設計和流程圖，程序是以c語言為基礎，以keil軟件進行編程和調(diào)試，流程流程圖是整個設計的操作流程。這樣由硬件的調(diào)試和軟件的設計實現(xiàn)了本設計的自動尋位和自動移位功能，解決了在擁擠的城市中停車困難的問題。關鍵詞：立體車庫; at89s52芯片; 自動移位abstractthe design is based on three-dimensional g

2、arage scm system, using two four-column mode to achieve the three-dimensional movement and parking garage. it mainly a single-chip design is based on the three-dimensional garage system that uses two four-dimensional model to achieve the movement and parking garage. it mainly at89s52 microcontroller

3、 core, consists of hardware and software components. hardware consists of four modules, including single-chip control module, the key circuits, display lights and parking spaces to move the display module. software part includes program design and flow chart, the program is written in c language-bas

4、ed, keil software for programming and debugging, process flow chart is designed to operate throughout the process. so by the hardware debugging and software design to achieve a bit of the design of automatic search and auto-shift function, convenient parking difficulties in crowded urban problems. t

5、89s52 microcontroller core, consists of hardware and software components. hardware consists of four modules, including single-chip control module, the key circuits, display lights and parking spaces to move the display module. software part includes program design and flow chart, the program is writ

6、ten in c language-based, keil software for programming and debugging, process flow chart is designed to operate throughout the process. so by the hardware debugging and software design to achieve a bit of the design of automatic search and auto-shift function, convenient parking difficulties in crow

7、ded urban problems.keywords: parking garage; at89s52 chip; automatically shift 目錄第一章 緒論11.1 研究背景和意義11.2國內(nèi)發(fā)展狀況11.3立體車庫分類21.4 立體車庫的論證方法2第二章 控制系統(tǒng)硬件設計32.1硬件電路結構組成32.2主芯片的控制模塊32.3 復位電路42.4 晶振電路52.5 按鍵電路62.6 停車位顯示燈62.7 車位移動顯示燈7第三章 系統(tǒng)軟件設計83.1軟件設計流程圖83.2 按鍵程序設計93.3 車位程序顯示燈93.4車位顯示燈程序設計103.5系統(tǒng)調(diào)試11總結15參考文獻15致

8、 謝16附錄a 總電路圖17附錄b 實物圖18第一章 緒論隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，停車困難問題越來越嚴峻，道路上到處都是亂停亂放的現(xiàn)象，嚴重影響了城市的和小區(qū)的形象。雖然很多地方都設立了停車場，但停車場是平面的，而且每輛車的占地面積是一定的，所以這就造成了土地的嚴重浪費。因此，為了解決汽車停放的問題，就要設計一種可以更好地存儲車輛停放的實物-立體車庫。立體車庫是立體的，它占用土地面積小，而且利用率高，在各大商場中很受人們的喜愛。1.1 研究背景和意義我國正處在經(jīng)濟高速發(fā)展的的道路上，國家越來越富裕，人們的生活也越來越好。在物質(zhì)需求得到滿足的同時，人們也逐漸學會享受起來。以前大多數(shù)人工作和學習都

9、會以公交車作為自己的代步工具，但是現(xiàn)在公交車已經(jīng)不能滿足每個人的需求。隨著我國的汽車發(fā)展技術的提高，并且和國外一些大型的汽車公司一起合作，使得汽車的價格有著大幅度的下降。在城市里坐公交車特別的擁擠，一輛公交車上甚至連落腳的地方都沒有，所以很多人都希望擁有一輛屬于自己的車，隨之而來的帶來是停車困難的嚴重的問題。1.2國內(nèi)發(fā)展狀況臺灣從上世紀80年代初開始研究立體車庫，當時日本的技術已經(jīng)成熟，后來臺灣從日本引進了舊精的技術，生產(chǎn)出第一個垂直循環(huán)式立體車庫。直到90年代末，臺灣方面的技術逐漸趨于成熟，停車設備也處于穩(wěn)定發(fā)展狀態(tài)。大陸想對于臺灣起步的較遲一些，開始于90年代初期。此時國內(nèi)立體車庫還屬于

10、空白階段，迫切需要人才和研究技術。為了發(fā)展停車設備行業(yè)，我國頒發(fā)了22家允許研究立體停車設備制造資質(zhì)的企業(yè)。國家培養(yǎng)了一大批高端人才，經(jīng)過不斷的努力他們?yōu)榱Ⅲw車庫做出了很大的貢獻。比如徐格寧、王鷹、王建民和任少云等人，他們是國內(nèi)第一批研究立體車庫的高端技術人才，他們開發(fā)的計算軟件fta為以后的立體車庫發(fā)展提供了很大便捷，他們也提出來鋼結構立體停車庫系統(tǒng)失效樹理論的分析方法。他們刻苦努力，在他們之后又踴躍了大批的技術人才，正是他們的努力才能推到立體車庫的發(fā)展和前景。同時，我國也引進了國外的高端技術來彌補自己的不足，從中也涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的企業(yè)?，F(xiàn)在國內(nèi)做的比較好的有40多家，杭州西子、深圳怡豐算是

11、里面的翹楚了，不管是質(zhì)量還是口碑在業(yè)界都是得到認可的。立體車庫的種類有很多，但大都是從垂直循環(huán)立體車庫演變過來的。現(xiàn)在大體上可以分為升降橫移式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、巷道堆垛式等。垂直循環(huán)式立體車庫占用土地面積小，可以放在設立地上、也可以地下，停放便捷。其內(nèi)部安裝了升降機，車輛停在車板時，可通過循環(huán)裝置實現(xiàn)存取和升降橫溢。電機轉(zhuǎn)到快速，運行平穩(wěn)，工作過程中無噪音產(chǎn)生，完全實現(xiàn)了自動化控制。在許多小區(qū)和大型商場中都設立垂直循環(huán)立體車庫，它操作方便，基本上熟悉了步驟，一個人就可以適應整個工做環(huán)境。在現(xiàn)在的立體車庫種類很多，但大部分都是由它演變而來，實現(xiàn)的功能大相徑

12、庭。由于它可以分為很多層，每層停放了很多車輛，所以基本上可以滿足小區(qū)和商場的需求。1.3立體車庫分類立體車庫的種類有很多，但大都是從垂直循環(huán)立體車庫演變過來的。現(xiàn)在大體上可以分為升降橫移式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、巷道堆垛式等。垂直循環(huán)式立體車庫占用土地面積小，可以放在設立地上、也可以地下，停放便捷。其內(nèi)部安裝了升降機，車輛停在車板時，可通過循環(huán)裝置實現(xiàn)存取和升降橫溢。電機轉(zhuǎn)到快速，運行平穩(wěn)，工作過程中無噪音產(chǎn)生，完全實現(xiàn)了自動化控制。在許多小區(qū)和大型商場中都設立垂直循環(huán)立體車庫，它操作方便，基本上熟悉了步驟，一個人就可以適應整個工做環(huán)境。在現(xiàn)在的立體車庫種類很

13、多，但大部分都是由它演變而來，實現(xiàn)的功能都是很類似的。由于它可以分為很多層，每層停放了很多車輛，所以基本上可以滿足小區(qū)和商場的需求。1.4 立體車庫的論證方法首先，我們對于實際的立體車庫系統(tǒng)進行構思和設計的時候，立體車庫的硬件是應該具備有相應的按鍵、二極管和中單片機芯片等等。本次設計主要是采用at89s52芯片來實現(xiàn)立體車庫的功能，at89s52有豐富的引腳和很強的性能，可以實現(xiàn)車位的移位和按鍵開關等功能。最后，要對硬件和軟件進行調(diào)試，看看是否可以實現(xiàn)要求的功能。其次，為了更好的顯示出車位的調(diào)度，本系統(tǒng)采用二極管來替代車位，根據(jù)二極管的移動狀態(tài)來顯示車位的移動過程。當一樓有車停放時，即可通過按

14、鍵開關來選擇停放，先停滿二樓停車場，然后再停放一樓的車位。如今，立體車位的使用越來越多，在很多商場和小區(qū)都有設立，可見立體車庫的前景非常廣闊。所以，本課題將以單片機為核心來設計一個立體車庫，來實現(xiàn)出立體車庫的功能。第二章 控制系統(tǒng)硬件設計2.1硬件電路結構組成本系統(tǒng)主要是以at89s52芯片為核心進行設計。來實現(xiàn)立體車庫的自動尋位和自動移動功能。硬件電路主要由單片機控制模塊、按鍵電路、復位電路、車位顯示燈、移動車位顯示燈和晶振電路組成，如圖2.1所示，用led燈替代車位的狀態(tài)（led燈亮表示有車停放），當電路接通時，系統(tǒng)進行初始化。通過按鍵電路選擇車位移動的位置，單片機會自動地進行控制車位的移

15、動。單片機控制模塊 晶振電路復位電路車位顯示燈車位移動顯示燈按鍵電路圖2.1硬件結構框圖2.2主芯片的控制模塊（1） at89s52系列單片機芯片本系統(tǒng)采用單片機系統(tǒng)控制設計的立體循環(huán)車庫。由于微控制器具有控制功能，集成度高，體積小，可靠性好等優(yōu)點，更適合于小規(guī)模的系統(tǒng)設計。該系統(tǒng)是在為角色起著關鍵的作用微控制器的控制，我選擇了一個更高的集成度at89s52的。 at89s52具有以下標準功能：三個16位定時器/計數(shù)器，一個向量2級數(shù)據(jù)指針,8k字節(jié)flash,256字節(jié)ram等片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52在ohz靜態(tài)邏輯時可選擇節(jié)電模式，在空閑模式下cpu停止運行，ram在掉電保

16、護方式下被保存。此時，振蕩器也被凍結，單片機停止運行，直至硬件復位。（2）at89s52引腳介紹圖2.2 at89s52引腳圖1、擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash2、晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12mhz）3、內(nèi)部程序存儲器（rom）為 8kb4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ram）為 256字節(jié)5、三個 16 位定時器/計數(shù)器6、32 個可編程i/o 口線7、三級加密程序存儲器8、全雙工uart串行通道9、低功耗空閑和掉電模式；10、看門狗定時器；2.3 復位電路單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動，確定單片機起始工作狀態(tài)。手動按鍵產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動，確定單

17、片機的初始狀態(tài)。單片機有上電復位和手動上電復位兩種，如果想系統(tǒng)復位，必須要讓rst引腳保持兩個機器周期以上的時間，正脈沖有效，寬度10ms。（1） 上電復位電路工作原理通電時，電容兩端相當于是短路，于是rst引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，rst端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機開始正常工。 圖2.4 復位電路2.4 晶振電路晶振電路：單片機工作的時間基準，決定單片機工作速度。晶振電路就是時鐘電路，向單片機提供一個正弦波信號作為基準，決定單片機的執(zhí)行速度。 at89s52有xtal1 和 xtal2兩個引腳，xtal1是單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端，xtal2是系

18、統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端。通常在xtal1 和 xtal2引腳件加一個晶振和兩個電容（約20pf左右），便可作為一個晶振電路。電容單片機晶振頻率范圍：0 33mhz。如圖2.4所示晶振電路連接方式為 ：圖2.4 系統(tǒng)晶振電路2.5 按鍵電路（1） 按鍵電路作用是接受來自人工按鍵的信號，初始化時所有開關都設置為高電平，當按鍵按下時，會將高電平置為低電平，然后將低電平信號傳輸給單片機進行處理。如圖2.5所示：圖2.5 按鍵電路（2） 按鍵電路原理與分析電路共有16個按鍵作為單片機的命令輸入端口，p2.0p2.7端口表示一樓車位上的開關，p3.0、p32、p34和p36端口表示二樓的開關。具體工作方

19、式是：當一樓的p2.0端口開關被按下時，電路會導通，形成一個低電平通向單片機，實物上則顯示為第一個燈亮起。若將車位移動到二樓的某個位置時，就按下p3.0、p32、p34和p36端口的開關，單片機自動尋找二樓的車位位置。2.6 停車位顯示燈（1）車位燈顯示原理led燈也叫發(fā)光二極管，有正向?qū)ǚ聪蚪刂沟奶攸c。將二極管的正極接電源端，負極接單片機的引腳。初始狀態(tài)時將單片機端的引腳設為高電平，此時二極管不發(fā)光，當按鍵按下時，會產(chǎn)生一個信號給單片機，將單片機的引腳變?yōu)榈碗娖剑藭r二極管正向?qū)?，二極管發(fā)光。（2）車位狀態(tài)的led燈顯示本系統(tǒng)采用了兩層四列式的立體車庫設計的模型，用發(fā)光二極管代替車位的狀

20、態(tài)。p0.1、p0.3、p0.5和p0.7表示一樓的4個車位，p1.1、p1.3、p1.5和p1.7表示二樓4個的車位。當一樓的按鍵按下時，向相應的輸出口輸入低電平，二極管此時被點亮，表示有車停放在車位，此時按下二樓的車位按鍵，單片機自動將車庫移位至二樓停放，停放好后車位的二極管被點亮，并且在實物中可以顯示出車位的移動路徑。如圖2.6:圖2.6 2.7 車位移動顯示燈（1） 車位移動顯示燈原理 本設計中采用發(fā)光二極管代替車位移動的軌跡，使用單片機的p0.0、p0.2、p0.4、p0.6、p1.0、p1.2、p1.4、p1.6引腳接二極管，當按鍵被按下時，車位會沿著led的方向移動。如圖2.7所

21、示： 圖2.718第3章 系統(tǒng)軟件設計軟件設計部分需要實現(xiàn)的功能時當一樓或者二樓的車位按鍵被按下時，實現(xiàn)車位的移動，并利用發(fā)光二極管來表車位的狀態(tài)和車位移動的位置，并且是同步的。整個軟件設計是包括以下幾個部分：系統(tǒng)加電初始化后，所有的二極管都不亮，當車輛停放在一樓的某個車位時，一樓的二極管被點亮，然后用戶根據(jù)自己的選擇將車停放在一樓或二樓的某個車位。3.1軟件設計流程圖 整個軟件模塊設計包括了按鍵模塊和程序設計，并利用發(fā)光二極管顯示車位的移動狀態(tài)。整個軟件模塊程序流程圖如下圖3.1所示 圖3.1 車輛存放流程圖 3.2 按鍵程序設計此次按鍵接口電路采用的是獨立式鍵盤接口，用p3.0引腳控制一樓

22、的車位，p2.1、p2.3、p2.5和p2.7引腳控制二樓的車位，初始化時將i/o口設為高電平，當按鍵按下時，高電平被置為低電平，然后將低電平傳給單片機進行控制。設計程序如下：void key_scan1 ()if (p2 = 0xfe ) key_number = 0 ;if (p2 = 0xfd )key_number = 1 ;if (p2 = 0xfb )key_number = 2 ;if (p2 = 0xf7 )key_number = 3 ;if (p2 = 0xef )key_number = 4 ;if (p2 = 0xdf )key_number = 5 ;if (p2 =

23、 0xbf )key_number = 6 ;if (p2 = 0x7f )key_number = 7 ;if (p3 = 0xfe )key_number = 8 ;if (p3 = 0xfd )key_number = 9 ;if (p3 = 0xfb )key_number = 10;if (p3 = 0xf7 )key_number = 11;if (p3 = 0xef )key_number = 12;if (p3 = 0xdf )key_number = 13;if (p3 = 0xbf )key_number = 14;if (p3 = 0x7f )key_number = 1

24、5;3.3 車位程序顯示燈車位主要是通過發(fā)光二極管代替的，在設計中用p0.1、p0.3、p0.5和p0.7引腳來控制一樓的4個車位，p1.1、p1.3、p1.5和p1.7引腳控制二樓4個的車位。有車停放時，二極管變亮，無車停放時，二極管熄滅。設計程序如下： if (key_buf0 = 1)p01 = 0;delay(500);p01 = 1;delay(500);p01 = 0;if (key_buf0 = 3)p03 = 0;delay(500);p03 = 1;delay(500);p03 = 0;if (key_buf0 = 5)p05 = 0;delay(500);p05 = 1;d

25、elay(500);p05 = 0; 3.4車位顯示燈程序設計用led的移動來顯示車位移動的路徑，程序設計中用p0.0、p0.2、p0.4、p0.6、p1.0、p1.2、p1.4、p1.6引腳接二極管，當選擇被移車位和移到車位時，led燈會沿著設計的路徑進行移動。程序設計如下：if (key_buf0 = 0 & key_buf1 = 2)p01 = 0;delay(500);p01 = 1;delay(500);p01 = 0;delay(500);p01 = 1;p00 = 0;delay(1000);p00 = 1;p02 = 0;delay(1000);p02 = 1;delay(50

26、0);p03 = 0;delay(500);p03 = 1;delay(500);p03 = 0;3.5系統(tǒng)調(diào)試（1） 立體車庫初始狀態(tài)測試 立體車庫初始化，開始運行后，所有l(wèi)ed燈均不亮。當按一樓某個車位按鍵按鍵時，二極管開始點亮。若空車位在一樓停車場，想要移動空車位到二樓，此時按下按鍵開關，單片機會自動移動車位。如下表顯示一樓和二樓的車位狀態(tài)。表3.5.1 一樓車位開始進車樓層車位初始狀態(tài)進車顯示一樓1無車按鍵開關1燈亮2無車按鍵開關2燈亮3無車按鍵開關3燈亮4無車按鍵開關4燈亮樓層車位初始狀態(tài)顯示二樓5按鍵開關5燈滅6按鍵開關6燈滅7按鍵開關7燈滅8按鍵開關8燈滅表3.5.1 二樓車位初

27、始狀態(tài)結論：初始狀態(tài)車只能從一樓車位進入，二樓的車位都是空的。若要將一樓的車移動到二樓的車位，必須現(xiàn)在一樓的車位有車停放才行，實物中則顯示為燈亮。（2） 立體車庫車位運行測試由于車位移動選擇比較多，所以就從中選幾個座位測試用例。入下表所示：從一樓車位移車一樓車位移到車位被移車位狀態(tài)移到車位狀態(tài)12燈滅燈亮7燈滅燈亮21燈滅燈亮8燈滅燈亮32燈滅燈亮6燈滅燈亮45燈滅燈亮1燈滅燈亮從二樓的車位移車二樓車位移到車位被移車位狀態(tài)移到車位狀態(tài)54燈滅燈亮1燈滅燈亮63燈滅燈亮7燈滅燈亮78燈滅燈亮2燈滅燈亮86燈滅燈亮3燈滅燈亮結論：車位中的每一輛車都可以自由移動，從一樓可以停到的車位，從二樓可以移到一樓的車位。（3）立體車庫運行測試圖片總結本次設計基于at89s52單片機立體車庫系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，介紹了基于at89s52單片機微處理芯片、按鍵開關、車位顯示燈和車位移動顯示燈等組成的立體車庫的系統(tǒng)的硬件設計。經(jīng)過不斷調(diào)試和改進，基本上實現(xiàn)了立體車庫的自動尋位和自動以為功能。畢業(yè)設計需要掌握很多的內(nèi)容，它涉及到的知識點比較多，而且自己對很多功能和原理都是比較陌生的，所以我花了很多的時間在自己的設計上，并且我也