基于光電傳感器的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-圖文

基于光電傳感器的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)夏玉杰洛陽師范學(xué)院熊中朝洛陽471022摘要:設(shè)計(jì)一種新型的垂直轉(zhuǎn)盤式立體車庫控制系統(tǒng),其以單片機(jī)AT89C51為核心處理器,由傳感器電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、IC卡讀寫機(jī)電路和上位機(jī)監(jiān)控模塊組成。當(dāng)檢測(cè)到車輛存取信號(hào)時(shí),讀寫Ic卡上數(shù)據(jù)信息,垂直轉(zhuǎn)盤和編碼盤同步轉(zhuǎn)動(dòng),控制電機(jī)按最小轉(zhuǎn)向把車位轉(zhuǎn)動(dòng)到地平線上,轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移量通過光電編碼盤傳感器傳送給單片機(jī),輸出控制信號(hào)控制電機(jī)停止。完成車輛存取后,單片機(jī)通過RS一232接口與上位機(jī)通信,將存取信息記錄在數(shù)據(jù)庫中。試驗(yàn)證明,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行安全可靠,存取車時(shí)間短,自動(dòng)化控制水平高。關(guān)鍵詞:立體車庫;控制系統(tǒng);單片機(jī);光電編碼盤中圖分類號(hào):TP246文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001—0785(201004—0024—04Abstract:Anewcontrolsystemisdesignedforverticalturntablestereogarages.WithallAT89C51singlechipmaochineasitscoreprocessor,thesystemconsistsofasensorcircuit,amotordrivecircuit,anIC—cardreader/writer,andamonitoringmoduleforthehostcomputer.Wheneveraccesssignalsfromavehiclea弛detected.thecontrolsystemreadsfromandwritestothedataontheICcard,andthenmakestheverticalturntableandcodeddiskrotatesynchronously,eaR-singthecontrolmotortorotatethevehiclepositiontothelevelofthesameelevationastheground.Theangulardisplace-mentoftherotationistransmittedviathesensorOilthephotoelectriccodeddisktothesinglechipmachine,whichthenout-putscontrolsignalstomakethecontrolmotorstop.Afteravehicleaccessiscompleted,thesinglechipmachineconlmuui-cateswiththehostcomputerviaallBS-232portandthenstoresacce端informationasrecordsinthedatabase.Asexperi-mentshaveproved,thissystemfeaturesasimplestructure,safeandreliableoperation,reducedvehicleaccesstime,andahishlevelofautomatedcontrolKeywords:stereogarage;controlsystem;singlechipmachine;photoelectriccodeddisk1引言2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作過程2003年以來,我國(guó)汽車市場(chǎng)產(chǎn)銷兩旺,各大中城市汽車的擁有量急劇增加。隨著私家車的迅猛發(fā)展,未來幾年我國(guó)將產(chǎn)生具有巨大市場(chǎng)和商機(jī)的“停車經(jīng)濟(jì)”。在城市中最初采用且目前還在使用的是地面停車方式,這種停車方式車位與通道在同一高度上,車輛進(jìn)出方便,管理較簡(jiǎn)單,但土地利用率低。為了增加停車泊位,出現(xiàn)了垂直提升式、樓房式等各種立體停車庫【1'2J。但是采用機(jī)械垂直升降車庫造價(jià)高、使用及維護(hù)費(fèi)用高、前期資金投入大;而樓房式大型停車庫由于車輛集中停放,給停車者帶來許多不便。本文設(shè)計(jì)了垂直轉(zhuǎn)盤式立體車庫,其總體造價(jià)低,空間利用率高,車輛存取速度快,并且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。一24一如圖l所示,垂直轉(zhuǎn)盤式立體車庫主要包括圓柱體轉(zhuǎn)盤、吊籃、動(dòng)力系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)4部分。圓柱體轉(zhuǎn)盤豎立于地面,分為地上和地下2部分;吊籃為圓桶形狀,圓桶內(nèi)下邊為平板,用于停放車輛,吊籃懸掛在轉(zhuǎn)盤上,以圓盤軸心成對(duì)稱分布,當(dāng)?shù)趸@隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)永遠(yuǎn)處于垂吊狀態(tài),轉(zhuǎn)動(dòng)到地平線上的吊籃就可進(jìn)行車輛存取。動(dòng)力系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤外纏繞的鋼絲繩和減速電機(jī);自動(dòng)控制系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī),上位機(jī)以PC機(jī)為核心,對(duì)車庫運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。下位機(jī)以單片機(jī)AT89C51為核心,對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力裝置、光電編碼盤傳感器、非接觸IC卡讀寫機(jī)等進(jìn)行控制。惰性輪支承整個(gè)圓柱體轉(zhuǎn)盤,使整個(gè)系統(tǒng)有更高的安全性和穩(wěn)定性日-?！镀鹬剡\(yùn)輸機(jī)械》2010(4萬方數(shù)據(jù)圖l垂直轉(zhuǎn)盤式立體車庫結(jié)構(gòu)垂直轉(zhuǎn)盤式立體車庫的工作過程:(1車庫沒有存取車輛請(qǐng)求時(shí),轉(zhuǎn)盤停留在初始位置。(2如有存車請(qǐng)求:①申請(qǐng)存車,單片機(jī)接收到請(qǐng)求信號(hào),根據(jù)最大限度地保持轉(zhuǎn)盤平衡原則分配空車位;自動(dòng)打開車庫門,司機(jī)將車輛開進(jìn)車庫。②寫卡機(jī)自動(dòng)寫出1張存車Ic憑證卡,記載存車時(shí)間、存車位置和車庫序列號(hào)等數(shù)據(jù)。③單片機(jī)與上位機(jī)通過RS一232口將信息記錄在數(shù)據(jù)庫中。④存車成功,車庫門關(guān)閉,司機(jī)帶卡離開。(3如有取車請(qǐng)求:①申請(qǐng)取車,插入存車Ic憑證卡。②單片機(jī)讀出卡中數(shù)據(jù),打印出收費(fèi)單據(jù),按照就近原則,控制動(dòng)力系統(tǒng)按最小轉(zhuǎn)向?qū)⒃撥囄晦D(zhuǎn)動(dòng)到地平線上,車庫門自動(dòng)打開,司機(jī)進(jìn)車庫開出車輛。③單片機(jī)與上位機(jī)通過RS一232口將信息記錄在數(shù)據(jù)庫中。④取車成功,車庫門關(guān)閉,寫卡機(jī)自動(dòng)將憑證IC卡復(fù)位,司機(jī)還卡離開。3控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)垂直轉(zhuǎn)盤式立體車庫自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。單片機(jī)AT89C5l作為系統(tǒng)核心控制器,其P1口的P1.0一P1.4端連接傳感器電路,P2口的P2.O、P2.1端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,P3口的P3.6、P3.7端連接電子卡讀寫機(jī)E2PROM芯片,RXD、TXD連接上位機(jī)監(jiān)控中心,X1、X2口連接石英晶圖2自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)《起重運(yùn)輸機(jī)械》2010(4體,電容器與電阻串聯(lián),為AT89C5t提供上電復(fù)位信號(hào)。傳感器電路是系統(tǒng)控制的關(guān)鍵部件,其作用是向單片機(jī)端口提供轉(zhuǎn)盤位置信息。本系統(tǒng)傳感器電路由編碼盤、光電耦合器和轉(zhuǎn)換電路等組成。光電編碼盤結(jié)構(gòu)如圖3所示,在其半圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道,每條碼道由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成,碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。碼盤的一側(cè)放置光源,另一側(cè)對(duì)應(yīng)每1碼道放置光電接收裝置,每個(gè)碼道都對(duì)應(yīng)有1個(gè)光電管及放大、整形電路。碼盤轉(zhuǎn)到不同位置,光電元件接收光信號(hào),并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào),經(jīng)放大整形后,成為相應(yīng)數(shù)碼電信號(hào)。圖3光電編碼盤結(jié)構(gòu)當(dāng)需要存、取車時(shí),單片機(jī)根據(jù)電子卡上存儲(chǔ)的信息控制電機(jī),使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置。轉(zhuǎn)盤上以徑向分布的吊籃為行,以圓心分布的吊籃為列。編碼盤上的編碼與行對(duì)應(yīng),并固定在轉(zhuǎn)盤上,當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),編碼盤與之同步轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移量通過傳感器電路傳送給單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)位置信息控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止,傳感器電路如圖4所示。圖4光電傳感器電路光電耦合器u1、u2、u3分別對(duì)應(yīng)編碼盤上的二進(jìn)制碼條,通過編碼盤上各扇區(qū)分布的碼條一25—萬方數(shù)據(jù)耦合出各扇區(qū)的編碼信號(hào),集成電路u6把光電耦合器得到的信號(hào)經(jīng)過整形后與單片機(jī)AT89C51的P1.0、P1.1和P1.2接口相接;光電耦合器U4、u5對(duì)應(yīng)編碼盤上的到位標(biāo)志碼條,該標(biāo)志位于同一扇區(qū)的中間,運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤在到位標(biāo)志到來時(shí)。耦合出停車到位信號(hào),提前半個(gè)扇區(qū)把扇區(qū)碼送給單片機(jī),通過調(diào)整到位標(biāo)志的長(zhǎng)度,可以調(diào)整到位精度;集成電路u7把耦合的信號(hào)經(jīng)過整形與單片機(jī)AT89C51的P1.3和P1.4接口連接。圖中的發(fā)光二極管可反映轉(zhuǎn)盤的當(dāng)前狀態(tài)。為提高立體車庫車輛存取效率,系統(tǒng)控制電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)動(dòng),每次存取過程車庫的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為900(以地平面為0。,即可保證車位移動(dòng)到地平面上,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖5。由三極管Ql、Q2的基極與AT89C51芯片的P2.0、P2.1口連接,集電極連接繼電器的線圈,繼電器的觸點(diǎn)為直流電機(jī)MOTOR的開關(guān),當(dāng)AT89C51芯片的P2.0、P2.1為低電平時(shí),Kl、I(2觸點(diǎn)斷開,電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)P2.1為高電平時(shí),Ql導(dǎo)通,Kl觸點(diǎn)閉合,電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)P2.0為高電平時(shí),Q2導(dǎo)通,K2觸點(diǎn)閉合,電機(jī)反轉(zhuǎn);R1、1t2分別提供Ql、Q2的基極電流,Dl—D4用于保護(hù)三極管免受高壓沖擊。D3圖5電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)按下存/取車按鈕,單片機(jī)接收到該信號(hào)。讀寫卡中的信息,啟動(dòng)控制電路。能對(duì)如存車時(shí)間、存車位置和車庫序列號(hào)等控制參數(shù)進(jìn)行讀/寫,并且能夠提供掉電保護(hù)。為此本系統(tǒng)采用AT-MEL公司具有掉電保護(hù)功能的非接觸式IC卡AT24C08芯片。AT24C08串行E2PROM芯片遵守12C總線標(biāo)準(zhǔn)HJ,容量為8kbitoI:C(Inter.IntegratedCircuit總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的2線式串行多主機(jī)總線,采用1條數(shù)據(jù)線(SDA和l條時(shí)鐘線一26一(SCI來完成數(shù)據(jù)的傳輸,數(shù)據(jù)傳送速率最高町達(dá)400kbit/s。讀寫卡電路以AT89C5l單片機(jī)為主器件,AT24C08為從器件,定義C51的P3.6腳為數(shù)據(jù)線,P3.7腳為串行時(shí)鐘線,CPU利用串行時(shí)鐘線發(fā)出時(shí)鐘信號(hào),利用串行數(shù)據(jù)線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。AT24C08芯片按頁寫入方式幀格式編程寫人數(shù)據(jù),其讀寫約定步驟為:主器件發(fā)Start信號(hào)。占據(jù)串行總線,隨后發(fā)送7位從器件地址和l位讀寫方向位。從器件接收到主器件發(fā)送的器件尋址信號(hào)后,將在SDA總線上返回主器件1個(gè)確認(rèn)信號(hào)(低電平有效,表示已做好讀寫準(zhǔn)備。主器件在收到從器件的確認(rèn)信號(hào)后,向從器件發(fā)送要訪問的數(shù)據(jù)地址(片內(nèi)地址,從器件收到后又向主器件返回一個(gè)確認(rèn)信號(hào),完成E2PROM的讀寫準(zhǔn)備工作。若為寫E2PROM,則主器件向從器件發(fā)送所寫數(shù)據(jù);若是讀E2PROM,則由主器件接收從器件發(fā)送的指定單元的8位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀寫操作結(jié)束,主器件將發(fā)送停止信號(hào)Stop。4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括IC卡數(shù)據(jù)讀寫、存車操作、取車操作和動(dòng)力控制等部分?？刂葡到y(tǒng)主程序流程如圖6所示。系統(tǒng)加電開始后不斷檢測(cè)是否有IC卡插入,當(dāng)檢測(cè)到有卡插入,檢查卡上信息,若為存車請(qǐng)求信號(hào),啟動(dòng)存車子程序,根據(jù)轉(zhuǎn)盤平衡原則檢查空位,如果有空位則控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng);若為取車請(qǐng)求信號(hào),啟動(dòng)取車子程序。根據(jù)就近原則將車位轉(zhuǎn)到某車庫門。當(dāng)存車或取車完成,單片機(jī)與上位機(jī)通信1次,將存取信息記錄在數(shù)據(jù)庫中,以便于日后查詢。圖6車庫控制系統(tǒng)程序流程圖《起重運(yùn)輸機(jī)械》201014萬方數(shù)據(jù)重車調(diào)車機(jī)牽引力分析文本建1李晶晶21武橋重工集團(tuán)武漢4300562武漢電力設(shè)備廠武漢430064摘要:論述了翻車機(jī)系統(tǒng)中重車調(diào)車機(jī)牽引力的計(jì)算及翻車機(jī)系統(tǒng)功率與效率的優(yōu)化配置。關(guān)鍵詞:翻車機(jī)系統(tǒng);重車調(diào)車機(jī);傳動(dòng)裝置中圖分類號(hào):TH248文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001—0785(20LO04—0027—03Abstract:Thisessaydiscussesthecalculationofthetractionforcefortheloadedcarpullerinac盯dumpersystem.88well船theoptimizationofthesystem'spowerandefficiency.,Keywords:cardumpersystem;loadedcarpuUer;driveunit翻車機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力、冶金、港口、礦山、化工等領(lǐng)域,是目前鐵路散料卸車的主要設(shè)備。重車調(diào)車機(jī)是該系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,用于將待卸車輛逐輛送進(jìn)翻車機(jī)本體,然后將翻卸后的空車推出翻車機(jī)本體至遷車臺(tái)上。其成本在翻車機(jī)系統(tǒng)中占有相當(dāng)大的比例,主要原因在于其驅(qū)動(dòng)功率大,多采用直流或交流變頻調(diào)速,導(dǎo)致傳動(dòng)裝置成本和電氣控制成本增大。重車調(diào)車機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的大小直接關(guān)系到整個(gè)翻車機(jī)系統(tǒng)的成本,也影響到產(chǎn)品的性能指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外不同制造廠計(jì)算方法各有不同,驅(qū)動(dòng)功率有相當(dāng)大的差異。l傳動(dòng)裝置牽引力的計(jì)算以常規(guī)設(shè)計(jì)參數(shù)為例:在平直鐵路上,牽引1列M,=5000t的重車,電機(jī)功率P=63kW,電機(jī)