一種空間旋轉(zhuǎn)式停車裝置的單片機(jī)控制設(shè)計

白秀科 胡代鑫 陽君安 成都理工大學(xué)

1. 前言

隨社社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及綠色出行、低碳環(huán)保的大力提倡，人們越來越愿意選擇自行車作為出行交通工具，并且有越來越多的共享單車投入使用。自行車數(shù)量的增加造成了停車位置缺乏、停車混亂、空間擁擠等問題。因此，設(shè)計了一種空間旋轉(zhuǎn)式停車裝置來解決上述問題。為了使停車更方便、快捷，需要對停車裝置的控制部分進(jìn)行設(shè)計，一般采用單片機(jī)或可編程邏輯控制器（PLC）來實現(xiàn)。本文根據(jù)停車裝置的原理設(shè)計了配套的單片機(jī)控制系統(tǒng)。

2. 裝置結(jié)構(gòu)及電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

空間旋轉(zhuǎn)式停車裝置的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由夾持鎖、齒形帶、主軸、外殼和支撐板組成。

圖1 停車裝置結(jié)構(gòu)圖

2.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

STM32 系列專為要求高性能、低成本、低功耗嵌入式的應(yīng)用設(shè)計。停車裝置的控制系統(tǒng)選用基于STM32 單片機(jī)開發(fā)板作為控制核心，使用STM32 微控制器實現(xiàn)停車、取車等功能，該系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有兩個步進(jìn)電機(jī)，微控制器按操作指令變換上升電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及正轉(zhuǎn)停止、反轉(zhuǎn)停止等電機(jī)狀態(tài)；控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)逆時針等距離、等角度旋轉(zhuǎn)。在操作板上共有四個按鍵，分別為上升鍵、下降鍵、換位鍵、停止鍵，該設(shè)計相應(yīng)滿足了空間旋轉(zhuǎn)式停車裝置所需的功能要求。

運動過程：1）停車過程：第一步用夾持鎖固定好自行車，按○上鍵，上升電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動齒形帶旋轉(zhuǎn)，自行車隨之上升；第二步待自行車到達(dá)頂端時，按○停鍵，上升電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；第三步按○換鍵，旋轉(zhuǎn)電機(jī)逆時針轉(zhuǎn)動60 度；2）取車過程：第一步：第一步找到自己的自行車，按○換鍵逆時針旋轉(zhuǎn)到待下降的位置；第二步按○下鍵，上升電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動齒形帶旋轉(zhuǎn)，自行車跟著下降；第三步按○停鍵，上升電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。

其中上升電機(jī)系統(tǒng)電路簡圖，如圖3 所示。

3. 程序設(shè)計

程序主要由主程序、鍵盤掃描子程序、鍵值判斷子程序、上升電機(jī)正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)子程序、旋轉(zhuǎn)電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)60 度子程序、定義各結(jié)構(gòu)體變量子程序、延時函數(shù)等程序組成。其中主程序設(shè)計流程圖，如圖4 所示。

圖3 主程序設(shè)計流程圖

4. 結(jié)論

空間旋轉(zhuǎn)式停車裝置采用基于STM32 開發(fā)板的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了設(shè)計要求。該系統(tǒng)經(jīng)過實物實驗調(diào)試，系統(tǒng)運行正常，控制步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)了機(jī)械自動化的精確運動，具有停車方便、安全可靠、實用性高、操作簡單、監(jiān)控直觀等優(yōu)點，它使空間旋轉(zhuǎn)式自行車停車裝置從一維地面向上層三維空間的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)城市公共設(shè)施的美化，提高社會的安全和有序性，具有重要的社會經(jīng)濟(jì)價值和研究意義。