二.数据存储器的扩展
单片机的8051主要品种中8051、8751片内有4K ROM或EPROM，8031片内无程序存储器，因此必须扩展程序存储器用以存放程序，当系统程序运行过程中需要存放的数据较多时，片内的128字节RAM通常是不够用的，也需要扩充一部份数据存储器。
1.芯片介绍
单片机系统中常用的SRAM芯片典型型号有6116（2k×8），6264（8k×8），62128（16k×8），62256（32k×8）。它们都用是单一+5V电源供电，双列直插封装。这次设计中我们根据容量的选择，运用了型号为6264的SRAM，6264的引脚图如图〈一 〉所示，引脚功能描述如下：。
第 四 章 电源系统设计与监控 本章主要介绍单片机系统的电源设计与实施系统监控。在一个单片机实用系统设计中，电源设计是头等重要的，此单元设计是否合理，直接决定系统能否稳定的运行。在这个系统中，我们采用交流市网50HZ,220V供电，并利用MAXIM公司制造的MAX791监控芯片实施监控管理，此芯片不仅可以实现对电源异常情况进行监控，而且具有看门狗功能，能够很好的对单片机的运行进行监控。MAX791具有的监视功能多，可靠性高，外围器件少，监控电路简单，体积小。
这一章我们分为两部分进行介绍：第一部分，电源设计；第二部分，单片机的监控。
一 单片机的电源设计
1.电源系统概述
长期以来，单片机系统使用的集成电路器件大多数都在5V电源工作。一般的，最为基本的方案采用单电源，多路供电。但在小区自动立体车库设计中，由于系统既用5V电压的器件又用到15V的器件，这就需要多电源供电。在此系统中，由于还有数字电源，故此我们采用三电源供电。
对于小的单片机系统而言，只要5V的直流电源，而对于实际的单片机系统来说，由于需要一定的外设，除5V的直流外，还需要其他直流电源，如本次设计中固态继电器所需的15V直流电源。
在此次设计中，我们采用的电源通过市电电网的交流电经变压，整流，滤波，稳压后得到系统所需的5V,15V直流电源。因此，此系统的电源包括变压电路，整流电路，滤波电路，稳压电路。如图4.1所示。
图4. 1单片机应用系统电源组成框图
2变压电路
此系统的电源是由市电提供220V交流50HZ的电压，通过变压器转化，整流，滤波，稳压后得到，故在电源设计过程中，首先应考虑变压电路的选择与设计。本系统应用多电源供电方案。由于8051，8255等芯片和发声报警电路都用直流模拟5V电源，IC卡芯片需要5V的数字电源，而固态继电器采用的是15V直流电源。故在变压器选择上，我们采用图4.2所示的变压器。
图4.2 系统选用的变压器 注：1，2端为初级绕组端，接交流 50HZ，220V市电(U1)。
3，4端为次级绕组1端，接给固态继电器提供的变压器二次电压(U2),。
5， 6端为次级绕组2端，接8051等芯片所需的适当的变压器二次电压(U3)。
7，8端为次级绕组3端，接IC卡芯片所需的适当的变压器二次电压(U4)。
在此系统中，经过估算，各参数如下：
U2= 20V，U3=10V，U4= U3= 10V；
I2= 0.56A, I3=0.11A， I4= I3= 0.11A； n 1=U1/U2=220/20=11, n2=U1/U3=220/10=22， n3=n2=22； P2=U2I2=11.2VA, P3=U3I3=1.1VA 4=P3=1.1VA P1=(P2+P3+P4)/0.8=16.75VA. 3 整流电路
它是利用具有单向导电性能的整流元件（如晶体二极管、真空二极管），将正弦,交流电压U，变为单向直流(脉动)电压。为提高整流效率，我们采用单相全波桥式整流电路。使电网的电压和电流得以很好的利用。单相全波电路如图4.3。
图4.3 单相全波整流电路 上述电路连接方式实现了在u2的一个周期内都有同一个方向的电流流过负载，达到了全波整流的目的。输出电压的波形如图4.4示。
图4.4 单相桥输出电压波形 在这个系统中，U2侧的整流电压为:UO1=0.9U2 =18V,;URM1=21/2U2=28.28V。 负载电流可根据三端稳压器的电流计算出，IO1=500mA,ID=250mA。故选用型号为2CZ85E的整流二极管，它的最大整流电流为1A , 反向工作电压200V, U3侧整流电压为：UO2=0.9 U3 =9V, URM2=14.14V,负载电流IO2=100mA。U4侧整流电压为：UO3=UO2=9V,URM3=14.14V, IO3=100mA。U3,U4侧我们选用2CZ54C二极管，最大整流电流为500mA,反向工作电压100V. 4 滤波电路
在电路中采用电源滤波为了抑制在电源线上的传导高频干扰。单片机应用系统电源滤波不仅能有效防止外界环境的电磁干扰传入系统，而且能有效抑制系统本身产生的干扰向外界传递；同时，还能较好地克服电源本身产生的干扰信号对系统工作的影响。因而，我们对单片机的交流端和直流端都进行滤波。
1 ）交流端滤波
任何电源线上的传导干扰信号，都可以用共模和差模干扰信号来表示，单片机应用系统电源交流端的应简单可靠并能同时抑制两种干扰信号。我们采用电感电容组成低通滤波电路。由于通过电感线圈的电流发生变化的时候，线圈要产生自感电动势阻碍电流变化，因而使负载电流和负载电压的脉动大大减小，频率越高，电感越大，滤波效果越好。电容大体估算为C1=C2=2uF,L1=L2=1mH。.电路如图4.5所示
图4.5 交流端滤波
2）直流端滤波
直流端滤波主要为了抑制高频干扰，通常采用电容滤波就足够了。电容滤波电路一般用于要求输出电压较高，负载电流并且变化也较小的场合。滤波电容一般在几十微法到几千微法，其耐压值大于输出电压的最大值，一般取1.5倍，并且通常选用极性电容，我们采用极性铝电解电容器。在此电路中，我们选择CD110X型铝电解电容器。电容取值2200Uf。
直流端滤波电路如图4.6所示
图4.6 直流端滤波电路 5稳压电路
在这个系统中，我们考虑到要给8051，8255，和IC卡等供给+5V直流电压，而要给固态继电器提供+15V直流电压，故我们选用7805和7815三端稳压器。W78XXX系列集成稳压器应用电路比较简单，外围器件很少。只有输入，输出，和公共三个引出端。
由于8051等芯片最大的电源电流为125mA，因此我们选择W78L05，它的输出电流为100mA,最大功耗为500mW；而固态继电器的负载电流大约在100mA～300 mA，故我们选择W78M15三端稳压器，它的输出电流为500mA,功耗为1W，具体参数见表2：
表2 W78L05 ,W78M15稳压器的电参数 型号
| W78L05
| W78M15
| 单位
| 典型输入电压
| 10
| 23
| V
| 最小输入电压
| 7.2
| 17.5
| V
| 输出电压
VOUT/V
| 最小 典型 最大 | 最小 典型 最大 |
V
| | 4.8 5 5.25 | 14.4 15 15.75 | Vin=8~20V
| Vin=18~30V
| 静态电流Id
| 6
| 6
| mA
| 最大输出电流IOUTMAX
| 100
| 500
| mA
| 最小输入输出压差
| 2.2
| 2.5
| V
| 输出阻抗（f=1KHZ）
| 15
| 17.5
| MΩ
| 功耗
| 500
| 1000
| mW
| 工作温度
| －40～85℃
| ℃
|
在使用三端稳压器时应注意防止产生自激振荡。三端稳压器内部电路放大级数多，开环增益高，工作于闭环深度负反馈状态，需要采用适当的补偿移相措施，防止产生高频寄生振荡。在图4.8中的电容C1,C2就是为了防止自激振荡而加的防振电容。
图4.8三端稳压器应用电路
为改善纹波电压和抑制输入瞬时过电压，输入端加入的C1一般取值0.33uF,同时输出端接C2用以改善负载瞬态响应，容量取0.1uF. 为了减小提高纹波电压与提高输出电压的稳定度，分别在输入输出端加大的电解电容。这样一旦输入端出现短路，集成稳压器内部电路中的功率调整管可以及时泄放。另外，为了防止其损坏，在输入与输出间跨接一只二极管，为输出端电容提供一条放电通路，从而起到保护芯片内部的调整功率管作用。
以上就是此次系统电源的各部分电路，总体电路图如图4.9所示。
图中模拟DC15V给固态继电器的功率放大电路提供电源，考虑到W78M05电流过大，加分流电阻以减小电流；模拟DC5V给8051，8255等芯片提供电；数字DC5V给IC电路采用的数字芯片提供数字电压。
图4.9 系统电源图 二 系统的监控
1 方案选择
在此系统中，我们要实现对电源的监控和管理，我们最初选择两种方案：一是选用MAXIM公司制造的MAX703芯片实现对电源的监控，MAX703芯片具有系统复位，备份电池切换，电源电压检测等功能，但是缺少看门狗电路;二是采用MAX791芯片，此芯片不仅具有MAX703的所有功能，而且还具有看门狗功能。在单片机系统中，电网电压时常会出现欠压，过压，掉电和瞬间变化，而这些系统的干扰又会引起程序运行出现问题，出现程序跑飞。为有效地抑制出现的这些情况，我们最终采用MAX7091监控芯片。
2 芯片介绍
MAX791芯片是监控电路中功能较强的一种，包含了备份电池切换，电源电压检测，看门狗电路等。。 MAX791封装引脚如图4.10示，
图4.10 MAX791引脚图 引脚功能：
MAX791的主要电气参数如下：
工作电压：VCC为0～5.5V,BATT为0～5.5V。静态工作电流：150uA。备用电池静态电流：1 uA。复位周期：200ms。复位门限电平：4.65V。看门狗定时时间：1.6S。
3 主电源与备份电池切换及系统监控电路
电路如图4.12所示，在这个电路中我们选用MAX791，它的复位门限为4.65V，此电路可以利用MAX791实现对主电源的检测与备份电池的切换，保证RAM中数据不易丢失。对电源的监控采用可访问监控，当PFI电源故障输入端小于1.25V时，电源故障端变为低电平，并给单片机产生一个不可屏蔽中断，表明电源开始降低。同时通过芯片的看门狗监测引脚WDI，接到单片机的一个专用I/O或一个总线口上。从而实现对单片机运行的监测。
图4.13 主电源与备份电池切换及系统运行监测电路
电路原理：
（1）主电源检测
如图4.13所示，单片机和存储器CMOS RAM主要由VCC供电，称VCC为主电源。稳压后的＋5V电源是由未稳压直流电源经三端稳压器稳压后得到。VCC的降低是在未稳压直流电压降低延迟一段时间后，才会发生。为了及时发现VCC即将降低，在图中把未稳压直流电压分压后，接到PFI引脚。当PFI引脚电压低于1.25V时，门限监测器便检测到，并把PFO脚变为低电平，向单片机请求中断。PFO引脚接在单片机的非屏蔽中断INT0引脚,单片机响应此中断后可以进行必要的紧急处理。
如果VCC已降到复位门限以下，RESET引脚便变为低电平，单片机停止任何操作，防止事故扩大。而在VCC从低上升到复位门限以上时，RESET引脚先是保持200ms低电平，然后上升为高电平，使单片机复位。
（2）备用电池切换
当VCC高于复位门限电压时，芯片内部自动把VCC与VOUT引脚接通。若VCC低于复位门限电压，则芯片内部自动把VCC与VBATT两者中大的一个接通到VOUT引脚，这样使RAM的供电永不间断，数据不会丢失。
后备电源一般选用低自效率，高能量密度，开路电压为3.6V的锂电池。我们选用法国SAFT产LS14500 型3.6V锂电池供电。容量为2.25AH，工作电流100mA。LS14500型锂电池,它的使用温度好，密封性好，贮存时间长，放电电压平稳，性能稳定，价格便宜，重量轻，有着高能量，极好的大电流充放电特性。
在图中把/MR手动复位引脚通过按钮开关接地，以提供手动复位功能。
(3)看门狗功能的实现
如图4.13所示，单片机不断的通过I/O加给WDI正脉冲，两次脉冲时间间隔不大于1.6S，则/WDO引脚永远为高电平，说明单片机程序执行正常。但是如果单片机的程序跑飞（一般由于干扰信号改变了程序计数器内容引起的），就不可能按时在I/O引脚发出正脉冲。当两次发出正脉冲的时间间隔大于1.6S，看门狗便使/WDO引脚变为低电平，向单片机请求中断。一般的，即使程序跑飞，使程序进入死循环，单片机也能响应中断。单片机响应中断后，进入跑飞中断程序，使程序正常运行。
4 电源与检测电路图：
如图所示，此系统的电源经过变压，整流，滤波，稳压后给系统供电。输出分别供给8051，8255等，还有IC卡的模拟与数字5V直流和固态继电器的15V。
固态继电器的的电源供给端在滤波之后，接一个分流电阻R，取值大约在37.5～75Ω左右。因为负载电流经过估计，大约在100～300mA之间。
芯片的电源供给端接监控芯片MAX791的电源端VCC，监控芯片的电源故障输入端PFI接在滤波电路后，把/PFO引脚接至单片机中断输入引脚，以便及时检测电源电压的下降。如果PFI处电压低于1.25V，/PFO脚变为低电平，向单片机请求中断，就可对电源故障进行告警。
备份电池与主电源的切换由芯片内部的切换比较器控制。只要，VCC超过复位门限4.65V, ,VCC 便与VOUT连接，而断开备用电池VBATT与VOUT的连接。一旦降到复位门限电压以下，便使复位引脚变低，输出复位脉冲。此时若加于引脚VBATT电压高于VOUT，则VBATT就被切换到VOUT引脚。若把VOUT引脚接到CMOS RAM的供电电源引脚，那么在电源供电故障情况下，仍可维持对CMOS RAM的供电，使此RAM成为非易失性RAM。
看门狗功能的实现，通过单片机不断的通过I/O加给WDI正脉冲，当两次脉冲时间间隔超过看门狗定时时间1.6S，看门狗便使/WDO引脚变为低电平，说明单片机的程序跑飞，向单片机请求中断。单片机响应中断后，进入跑飞中断程序，使程序正常运行。
第三部分：非接触式IC卡 第一章： 方案的比较及论证 本车库选用IC卡对进出车辆进行管理。通过IC卡对进出车辆进行身份识别，把读写器从卡片上读到的信息传送给单片机，再由单片机根据信息进行相关的操作。
IC 卡系统主要包括：卡片、读写器以及单片机。在此章我们将主要介绍卡片和读写器的相关知识。
一、非接触式IC卡工作原理
非接触式IC卡本身是无源体（即卡片内电路是不用电池供电的）。卡片与读卡器之间通过无线电波的传递来完成卡片内信息的读写操作。当非接触式IC卡的读写器对卡片进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成，其一是特定频率（例如f0=125KHz）的高频无线电波信号，也称RF载波信号，见图1所示，是传输电能的物理媒体和传输数字信号的信息载体。卡片内有一个L/C谐
电感式接近开关工作流程图
开关量输出
内部结构
运动方式
接近开关可以检测水平运动的物体或垂直运动的物体
下图是接近开关检测物体的示意图
供电电源为5-28V，电路由振荡器、施密特触发器、稳压管组成的稳压器、输出晶体三极管和电源滤波器组成。当电路被激励时，电流通过负载可作用于继电器、光二极管和光电电路的控制。Rx是集成电路上的电阻，用于调节工作距离，N1，N2为铁芯线圈A为金属体，S为工作距离，电路工作电流最大250mA,工作频率最大250KHz。
在LC三点式正弦波发生电路中，要满足产生振荡的相位条件，同性质的电器件中间点必须接集成运放的同向输入端。相对应于三极管的射极e.
此时电路能振荡。振荡频率如下
f=1/2
触发电路
触发电路应用施密特触发器。它是脉冲波形整形变换中经常使用的一种电路。它在性能上有两个主要特性：
假定反向器G1和G2是CMOS电路，它们的阈值电压为VTH=1/2VDD，且R1〈R2，则上述电路的电压传输特性图如下所示
同相输入 反向输入
通过改变R1与R2的比值可以调节VT+、VT-和回差电压的大小。但R1必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。
它主要用于波形边换、脉冲整形、与脉冲鉴幅。
触发器鉴幅功能如下图所示
通过上述变换即可得到开关输出的电信号
功率放大与稳压
在开关信号获取后，由高低电平通过功率放大器来实现对负载的控制。
功率放大在此是为了将转换后的高低电平信号进行放大。由于脉冲的幅度尚不足以驱动负载，即可能不能使负载按设计的情况来实现控制，所以加入功率放大器使信号加强。
稳压电路在一定范围内起到使输出电压稳定的作用，起到对负载保护的作用。
输出形式及电路
输出电路 根据负载不同分为直流与交流两种
其负载可以是继电器或其他器件，VD1为保护晶体管（浪涌吸收）。VD2防止电源反接而损坏元件。输出形式分为常开和常闭两种。
b.交流
交流输出电路如图示
交流型负载可以是继电器、接触器，并且直接串在220V交流电源中。接近开关由内部电路整流后二极管限幅供电，由主电路控制SCR截止或导通，使负载断开或导通。
输出形式
电感式接近开关选型
在设计中，主要是根据设计条件，选择适合的接近开关。对使用的环境要求有：温度范围、是否要求防水、有无电磁干扰、动作距离、安装条件。对使用要求有：检测体的大小、材质、定位精度的要求、输出电平或采用何种负载、开关工作频率、采用何种电源（直流或交流）、采用二线制或三线制等。 设计时应考虑到留有一定的余度。工作电压、环境温度的变化对检测距离都有一定的影响，选用时应考虑以下因素：
接近开关闭合时，继电器触点断开，低电平送入芯片，当接近开关断开时，继电器触点吸合，高电凭进入芯片，单片机就是靠高低电平区别是否车到位的。电阻R起到限流的作用保护继电器的触点和芯片。
第二章：超声波测距器的设计 超声波是指超过人的听觉范围以（16MHZ以上）的声波。它具有频率较高，沿直线传播、方向性好、绕射小、穿透力强、传播速度慢（约340m/s,与声速相同）等特点。超声波对液体和固体的穿透能力很强，超声波遇到杂质货分界面时会产生反射波，利用着一特性会制成超声波探伤仪或测距仪。
超声波技术的应用可分为两大类：超省加工和处理技术和超声检测技术（检测超声）。我们这里应用的是检测超声。，其基本原理是利用某中待测的非声量（液位、密度、流量、距离、厚度、缺陷）与某些描述媒质声学特性的超声量之间存在的直接或间接关系。探索了这些关系的规律，就可以通过超声量的检测来确定那些待测的非声量。
超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，非常适合距离的测量。利用超声波检测距离设计比较方便，计算处理也较简单，在精度方面也能达到日常使用的要求。我们这里的超声波测距器用于车辆的检测，测量时与被测物体物直接接触即可检测车辆的有无，再将检测结果告知单片机。
超声波发生器可以分为两大类：一类是电气方式产生超声波。一类使用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型。机械方式有加尔笛型、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。
超声波换能器
超声波换能器又称超声波探头，他主要由压电晶片构成即可发送超声波也可接受超声波。晶片可采用石英或陶瓷，陶瓷片灵敏度高，石英片热稳定性好。压电效应具有可逆性给压电晶片施加周期变化的电压时就会发生形变，产生振动，发出超声波。反之，当压电晶片受力后会发生形变，形成电压，因此它也可以接受超声波。超声波换能器典型结构如下图所示
压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有频率时，压电晶片就会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器。反之，如果两极之间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这是它就成为超声波接受换能器了。
我们需要检测的距离大概五米左右，选用T/R40系列小型超声波换能器即可满足要求，此系列按外形尺寸不同分成TR40-12—TR40-24四种产品其中选用了T/R40-16它的外形尺寸如下图
据设计要求采用CS8051单片机作为主控制器，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器系统设计框图如下图
系统硬件电路的设计
硬件电路主要分为单片机、超声波发射电路和超声波接收电路三部分
单片机系统
单片机采用80C51或其兼容系列，采用12MHZ高精度晶振以获得较稳定的时钟频率减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40KHZ方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。
超声波发射电路
发射电路主要由反向器74LS04和超声波换能器T构成。单片机P1.0端口输出40KHZ方比波信号，经一级反向器送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极。用这种推挽方式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波换能器的发射强度。输出端采用两个反向器并联用以提高驱动能力。上拉电阻R10，R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短自由振荡的时间。发射电路电路图如下
超声波发射电路图
超声波检测接收电路
集成电路CX20106A（国内同类产品型号为D20106A）是一款红外线检波接收的专用芯片，是日本索尼公司在红外遥控系统中作接收预放用的双级型集成电路。它还广泛用于视频系统、家用电器遥控电路以及通信系统。这种IC性能优越，封装形式及体积与许多遥控信号接收器相似可以用来代换它们。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHZ与测距的超声波频率40KHZ较为接近，可利用它作超声波检测接收电路。用CX20106A接收超声波（无信号时输出高电平）具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力，适当改变C4大小可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力
CX20106A可用来完成遥控信号的放大、限幅、带通滤波峰值检波和波形整形等功能
CX20106A的内电路方框图及信号流向图如下图所示
典型应用电路图
CX20106A有以下主要特点
图1
图2
在本车库中：
单个车库长、宽、高分别为：
c=5800mm
a=2500mm
d=4400mm
（2）.车辆进出车位方式和停放方式：
前进式进车位，后退式出车位。
（3）.通道宽度
Wd=Re+Z-
其中：
Wd：通车道宽度；
S：进出口外与邻车的安全距离（取300mm）；
Z：行驶车与车与墙的安全距离（可取500～1000mm）；
Re：汽车回转中心至汽车后外角的水平距离；
C：车与车的间距；
r：汽车环形内半径；
b：汽车宽度；
e：汽车后悬尺寸；
R：汽车环形外半径；
θ：汽车停车角度；
可得：Wd取4.3m。
五、机械装置
（一） 钢丝绳
根据比较和实际需要，我们选用线接触钢丝绳瓦林吞型6w(19)股（1+6+6/6）（GB1102---74）。
钢丝绳的性能参数如下：
直径 D=30mm，
钢丝的直径：中心 2.2mm，第一层 2.1mm，第二层 大的 2.2mm;小的 1.65mm。钢丝总断面积361.14mm2,参考质量335.9kg/100m,
根据需要钢丝绳全长为 L=2×（6+4+2）=24m
（二） 卷筒
。我们采用单层卷绕卷筒，单层卷绕卷筒的表面通常切出螺旋槽，增加钢丝绳的接触面积，并防止相邻钢丝绳互相摩擦，从而提高钢丝绳的使用寿命。
绳槽有标准槽和深槽两种型式，我们采用标准槽。
卷筒材料采用不低于HT20---40的灰铸铁，这对钢丝绳的使用寿命有利。
直径D=300mm ，由于载车板移动速度设为10s上升4m，所以钢丝绳在卷筒上最少要绕5圈。
为了提高安全性，我们采用了双联卷筒来配合双绳结构。双联卷筒的长度为：
L=2(L0+l1+l2)+L3=1000mm
卷筒的厚度用经验公式确定：
对于铸铁卷筒 δ=0.02D+（6～10）=16mm
由于铸造工艺要求，铸铁卷筒壁厚不易小于12mm，所以满足要求。
钢丝绳绳尾在卷筒上的固定采用绳卡固定法，d=30mm时采用6个绳卡，各绳卡间距约为150mm。
（三） 滑轮
钢丝绳滑轮是用来改变钢丝绳的方向的，是起升机构的重要组成部分。导向滑轮和负重滑轮的材料采用铸钢 ZG25Ⅱ，可以克服灰铸铁滑轮容易碰碎轮缘、寿命较短的缺点。
滑轮的直径采用与卷筒相同的直径，D=300mm。
（四） 缓冲器
缓冲器的作用是在载车板向下运行到底部时减缓冲撞力，我们采用橡胶缓冲器。橡胶缓冲器的构造十分简单，吸能的能力为0.9N﹒m/cm3。用于运行速度50m/min的情况下，此外，橡胶缓冲器不宜用于环境温度过高或过低的场合，适用的温度范围为-30oC～+50oC。这些都适合我们设计的情况，所以，我们采用橡胶缓冲器。
橡胶缓冲器的性能及主要尺寸如下：
其尺寸及性能为：
尺寸（mm）
| 缓冲行程
S(mm)
| 质 量
（kg）
| d
| l
| A
| B
| 145
| 145
| 260
| 210
| 8 7
| 9.2
|
第二章 电器接线图及其工作原理 一、电器接线图见下图：
图一
在上图中是一个车库的控制电路，其他各个车库的控制电路与以上电路均相同，所以就不一一画出，在此对电机控制电路的工作原理进行详细阐述。
由于本次设计我们采用电梯式的起重方式（但不含对重），通过单片机控制电机动作来达到起重的目的。首先，在图一中我们用单片机的——————端口分别输出三个信号，从端口――输出的信号控制电动机正转，同时车库上升，可进行对第二层的车进行停放车的动作，从端口――输出的信号控制电机正转，同时车库上升，可进行对第三层的车进行停放车的动作，从端口――输出的信号控制电机反转，同时车库下降，当车停好后由司机刷卡，此时电动机就会反转车库就会复位，以便下次的操作。
首先，当司机开车到车库门口时，他应当先刷卡（IC卡），当刷卡完毕单片机就从IC卡处得到一个信号，先开门让车进库，而同时当单片机得到信号后，它通过8051芯片和其他芯片将信号传递到8255芯片，再通过8255芯片控制已经选定的车库的电机。由于在刷卡时已经识别出是要停车还是要取车，如果取车是取哪个车库的车，停车的话哪个车库是空的。由于这些数据都已经检测到了，所以在开车库门的同时由单片机也已经选定是哪台电动机动作，在汽车进车库到停车位的同时，电动机已经把要动作的车库停在指定位置，这样可以节省时间。当要停车时，通过8255的――端口传输到放大电路，经过放大电路的放大来控制继电器。如果直接用8255来驱动继电器电压太低，所以需要放大。我们在这个电路中选用分压式偏置放大电路，此电路的优点是采用分压式“偏置稳定”电路能在外界因素变化时，自动调整工作点的位置，使静态工作点相当稳定。
在放大电路中需要选用三极管，而放大电路必须满足两个条件：
1）三极管工作于放大区的偏置条件 工作在放大区除满足内部条件外，还需满足外部条件：发射结正偏，集电结反偏；这些外部条件是通过外接直流电源，并配以适当的偏置电路来实现的。偏置条件应确保三极管在放大过程中始终工作于输出特性曲线的放大区内。
2）放大信号能输入、能输出的条件 由于放大是以晶体三极管为核心完成的，所以应保证被放大信号能加到三极管上的输入端口上，同时保证放大后的信号能送到负载上去。
在电路中我们加入了平层器，它的作用是，当K2通电吸合时，平层器也开始工作，它有一个电磁铁，通电后带电，在每一层都安装一个电磁铁，当车库上的感应器在经过带电的磁铁时，就会感应到，就会使电动机停转，并使车库的地板和车库外的地面高度平齐，方便汽车进出。
经过放大的信号传递到继电器线圈K1上，K1通电吸合，则K1动断触点闭合，这时继电器线圈K2通电吸合，这样做的好处是，如果用继电器直接控制电动机，那么如果有电流回流就会烧毁单片机，因为这个电流是很大的，而单片机所能允许通过的电流是很小的，所以我们用低压继电器控制高压继电器，这样如果有问题出现，就不会直接使电流流到单片机。而且，在工作时整个过程是自动的，这样做是为了保证人员的安全。当K2动断触点闭合时，电动机正转使车库上升，K2闭合的同时电磁铁1通电，使它带有磁性，所以，当车库运动到电磁铁处时，平层器的常闭开关P1被吸开，这样电机停转，就可以进行停放车的操作。
图二
在前面我们了解到控制电路的工作原理，下面介绍执行电路的工作原理。
在上面介绍了控制电路的原理，当用户来车库存放车时，刷卡进车库，刷卡的后车库门打开，同时既定的车库在电机驱动下到位。刷卡使得单片机得到个脉冲，通过放大电路把继电器K1驱动,这样K2线圈通电吸合，它的常闭触点闭合，这样电机正转，由于电路接通所以电磁铁1带电，这样一来当平层器（安装在载车驾上）经过电磁铁1时开关P1被电磁铁吸开，这样电路被切断，电机停转，开始进行停放车的操作。
由于电机要进行正反转的操作，所以我们在这个电路中使用了互锁，也就是说当电机正转时电机不能进行反转，当它反转时不能正转，具体的做法是，把断路器的常闭触点串联到要互锁的电路中去，在图中就是KM1和KM2的常闭触点都被串联在各自的电路中，这样它们就互锁。而在K2处并联一个KM1的常开触点的作用是自锁，由于K2的闭合是瞬间动作，所以它闭合一下就会再次断开这样电路就会断开，电机动作，就不能拖动载车架，如果并上它的常开开关那么当线圈通电吸合，它的常开触点闭合，即便是K2断开还是能保证电路通路，可使电机继续工作。
当司机停车完毕离开车库时还要刷卡，这时单片机还是葱IC卡处得到信号，通过放大电路驱动继电器K3，通过K3线圈通电吸合，它的常闭触点闭合，这样电路接通，电动机反转载车架下降，当下降到坑道底部时电磁铁2把开关P2吸开，这样电路断路，电机停转载车架恢复原位。
上面介绍的是操作在第二层（由上自下）车位的过程，操作第三层车位的过程与以上过程基本相同，只是通过不同位置的电磁铁带电来控制载车架的停止位置，电磁铁、平层器位置图如下：
第三节 设备选型 一、电动机及减速方式
（一）、电动机选型：
电动机选用三相异步电动机。根据各种比较和实际需要，小型Y系列三相异步电动机符合我们的要求。
考虑到：1、我们设计的立体车库将动力装置放置在坑道的底部，可能有尘土和细沙石等地面上的赃物落入坑道内，另外停放的汽车也有可能发生漏水、漏油等情况，导致对动力装置的防护要求提高。
2、因为是齿轮减速，对电机的起动性能要求比较高，比较其他类型的电机，Y系列（IP44）三相异步电动机更适合要求。
3、坑道内空间比较小，电机体积越小，越有利于安装和运行。
结合结合为用户节省费用等其他方面的考虑，我们选择Y系列（IP44）三相异步电动机。
电动机性能参数
电动机型号： 三相异步电动机 Y 225M 4
防护型式： IP44
机座号： 225M
庄子绕组型式： 笼型
额定功率： 30KW
额定电压： 380v
同步转速： 1000 r/min
Y系列三相异步电动机在空载时测得的权声功率级的噪声值不超过以下值：
噪声分类等级 噪声值dB（A）
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image166.gif见大图
第三节：源程序
见附录
参考文献：相关网络资料（www.cnki.net）
单片机典型模块设计实例导航 人民邮电出版社
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何立民 主编 单片机应用技术选编（第五册） 北京：北京航空航天大学出版社，2000
感 谢
在本次设计中，王惠中老师对我们的设计进行了精心的指导和大力的帮助，使我们能顺利的完成本次设计任务，在此，我们致以衷心的感谢和敬意！
此外，本次设计也自始至终得到了电信学院各方的大力支持，在此表示感谢！由于水平有限，时间仓促，设计中难免有这样那样的错误，望请各位老师批评指正。
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