CN206892607U - 多层立体车库控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多层立体车库控制系统，包括M453型号的M453型主控模块，M453型主控模块输入端连接有电源单元、按键单元、IC卡单元和CAN收发器，M453型主控模块输出端连接有CAN通讯模块和液晶显示单元，所述的M453型主控模块经CAN通讯模块连接有单元执行模块和方向执行模块；所述的单元执行模块包括控制单元，控制单元输入端设有第二电源单元和信号采集单元，控制单元输出端连接有输出执行单元，且CAN通讯模块与控制单元相连；所述的信号采集单元和输出执行单元内均设有光耦隔离电路。本实用新型具有能够提高系统稳定性能、提升反应速度以及减小体积的特点。

Description

多层立体车库控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种立体车库，特别是一种多层立体车库控制系统。

背景技术

近些年中国大陆的经济飞速的发展，特别是近几年车辆的拥有量不断地攀升，全国的交通也因为车辆的增多变得异常的拥堵，由于停车位的严重缺乏，特别是在一些公共场所和一些小区，造成了车辆乱停放的现象，平移升降式立体车库正好能缓解这一难题，它可以极大地节省有限的土地资源。由于升降式立体车库在运行过程中，外部电气产生的强干扰，从而对系统稳定性造成很大的波动，影响系统的正常使用；同时，现有的控制单元普遍采用模拟信号，不能反映数字信息，操作复杂，反应速度慢；而且控制单元体积较大，影响整个车库布局及容车尺寸。因此，现有的技术存在着系统稳定性能不理想、反应速度慢以及控制单元体积较大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种多层立体车库控制系统。本实用新型具有能够提高系统稳定性能、提升反应速度以及减小体积的特点。

本实用新型的技术方案：多层立体车库控制系统,包括M453型号的M453型主控模块，M453型主控模块输入端连接有电源单元、按键单元、IC卡单元和CAN收发器，M453型主控模块输出端连接有CAN通讯模块和液晶显示单元，所述的M453型主控模块经CAN通讯模块连接有单元执行模块和方向执行模块；所述的单元执行模块包括控制单元，控制单元输入端设有第二电源单元和信号采集单元，控制单元输出端连接有输出执行单元：所述的信号采集单元包括多条与控制单元并联连接的光耦隔离采集电路。

前述的多层立体车库控制系统中，所述的M453型主控模块外设有多个接口，所述的接口包括SPI接口、IO接口、串口接口、UART接口以及CAN2.0接口。

前述的多层立体车库控制系统中，所述的液晶显示单元为1264点阵液晶屏，液晶显示单元经SPI接口与M453型主控模块相连。

前述的多层立体车库控制系统中，所述按键单元经串口接口与M453型主控模块相连。

前述的多层立体车库控制系统中，所述的光耦隔离采集电路包括光耦，光耦的第一输入端经第一电阻连接有24V输入电源，光耦的第二输入端经第二电阻与信号采集器输出端相连，光耦的第一输入端和第二输入端之间还并联有第三电阻和第一电容；所述光耦的第一输出端经第四电阻连接有5V输入电源，光耦的第二输出端接地，光耦的第一输出端和第二输出端之间还连接有第二电容；所述光耦的第一输出端与控制单元输入端相连。

前述的多层立体车库控制系统中，所述的IC卡单元为IC射频模块，IC卡单元经串口接口与M453型主控模块相连。

前述的多层立体车库控制系统中，所述的输出执行单元包括多条并联的执行电路。

前述的多层立体车库控制系统，所述电源单元为B2405S-2WR2集成模块。

与现有技术相比，本实用新型将按键模块和IC卡模块与M453型主控模块相连，通过M453型主控模块对按键或者IC卡刷卡等操作进行控制，并通过液晶显示单元将信息实时显示，便于操作，同时通过CAN通讯模块将M453型主控模块和单元执行模块以及方向执行模块联系起来，便于信息的快速传递，提升系统的整体反应速度。通过在信号采集单元内设置光耦隔离电路，能够有效的防止外部电气产生的强干扰对系统稳定性造成的波动，提高系统运行的稳定性能。主控模块选用M453型，最大化的利用了M453的CAN通信资源，将CAN控制器集成在M453型主控模块中，省去了外部CAN控制器的布局，不仅能够减少硬件成本，而且也大大的减少了软件开发的复杂度，减小控制系统的体积。综上所述，本实用新型具有能够提高系统稳定性能、提升反应速度以及减小体积的特点。

另外，M453型主控模块还具备丰富的外设接口，SPI、UART和CAN2.0等，通过超高的主频和大容量的内置flsah模块和RAM模块能够满足本系统的使用条件，再结合嵌入式操作系统FreeRTOS的使用，使产品更加模块化。

液晶显示单元选择SPI接口的通信，节省了主控IO口资源；同时通过在系统内部设置大容量内存，这样方便画点操作，能够对液晶屏任意操作，弥补了spi接口的缺点，再结合自有菜单操作设计，有多级菜单管理，参数值设置结构等个性化菜单系统，方便系统的移植显示。按键单元采用矩阵扫描，用8个IO口控制16个按键，节省了主控IO资源；同时按键单元分配一个系统任务，定时15ms扫描，然后结合有限状态机的过度，即可消除按键抖动，又可增加长按和短按区别。CAN通讯模块使用中断+FIFO队列实现，对每一帧数据进行实时采集然后中断分析保存数据供上层应用使用。电源单元采用金升阳的B2405S-2WR2集成模块，这样就省去了复杂的电源转换电路，减少了线路板大小。本系统采用工业标准的IC射频模块，使用串口通信功能，可以快速的开发出应用，缩短产品时间。

附图说明

图1是本实用新型的控制图；

图2是单元执行模块的控制图；

图3是光耦隔离采集电路控制图；

图4是执行电路图；

图5是CAN收发器与M453型控制模块的电路连接示意图。

附图中的标记为：1-M453型主控模块，2-电源单元，3-按键单元，4-IC卡单元，5-CAN收发器，6-CAN通讯模块，7-液晶显示单元，8-单元执行模块，9-方向执行模块，81-控制单元，82-第二电源单元，83-信号采集单元，84-输出执行单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。多层立体车库控制系统,构成如图1至图5所示，包括M453型号的M453型主控模块1，M453型主控模块1输入端连接有电源单元2、按键单元3、IC卡单元4和CAN收发器5，M453型主控模块1输出端连接有CAN通讯模块6和液晶显示单元7，所述的M453型主控模块1经CAN通讯模块6连接有单元执行模块8和方向执行模块9；所述的单元执行模块8包括控制单元81，控制单元81输入端设有第二电源单元82和信号采集单元83，控制单元81输出端连接有输出执行单元84，且CAN通讯模块6与控制单元81相连；所述的信号采集单元83包括多条与控制单元81并联连接的光耦隔离采集电路。

所述的M453型主控模块1包括主频、flsah模块和RAM模块，主频内设有嵌入式操作系统模块。所述的M453型主控模块1外设有多个接口，所述的接口包括SPI接口、IO接口、串口、UART接口以及CAN2.0接口。所述的液晶显示单元7为1264点阵液晶屏，液晶显示单元7经SPI接口与M453型主控模块1相连。所述按键单元3经串口与M453型主控模块1相连。

所述的光耦隔离采集电路构成如图3所示，包括光耦，光耦的第一输入端经第一电阻(R25)连接有24V输入电源，光耦的第二输入端经第二电阻(R27)与信号采集器输出端相连，光耦的第一输入端 和第二输入端之间还并联有第三电阻(R26)和第一电容(C13)；所述光耦的第一输出端经第四电阻(R28)连接有5V输入电源，光耦的第二输出端接地，光耦的第一输出端和第二输出端之间还连接有第二电容(C14)；所述光耦的第一输出端与控制单元输入端相连。

所述的IC卡单元4为IC射频模块，IC卡单元4经串口与M453型主控模块1相连。所述的信号采集单元83包括上下左右限位光耦隔离采集、上下极限光耦隔离采集、断链故障光耦隔离采集、挂钩故障光耦隔离采集以及继电器故障光耦隔离采集；所述的输出执行单元84包括多条执行电路：平移控制执行电路、升降控制执行电路以及挂钩控制执行电路，且平移控制执行电路、升降控制执行电路以及挂钩控制执行电路内均设有光耦隔离模块。所述电源单元2为B2405S-2WR2集成模块。

所述的方向执行模块9为常用的控制单元，对立体车库中其他载车单元进行移动；主要包括控制器，控制器与载车板驱动电机相连；控制器还与CAN通讯模块相连。

所述的执行电路结构如图4所示，CAN收发器与M453型控制模块的连接电路如图5所示。

M453型主控模块1选用新唐NuMicro M453CAN系列，其是基于ARM、Cortex-M4内核的新一代32位的微控制器，工作电压(2.5V-5.5V)，工业级温度(-40℃至105℃)，内置22.1184MHz晶振(在25℃，5V时精度1％)，可配置Data Flash，强抗干扰性(ESD 8KV、EFT4KV)，它具备丰富的外设接口，SPI，UART，CAN2.0等，超高的主频和大容 量的内置flsah模块和RAM模块满足了本系统的使用条件，再结合嵌入式操作系统FreeRTOS8.1的使用，使产品更加模块化，将模块功能更细化，可移植性，可重用性，可阅读性大大增强；在人机交互部分，菜单的可扩展性为后续增加任何功能提供了统一的接口，不会造成界面接口的杂乱无章。FreeRTOS8.1主要有三个任务，分别是显示任务，按键任务，IC卡任务。

液晶显示单元7选择SPI接口的通信，但是在系统内部通过分配4K内存模拟液晶屏显示，这样方便画点操作，能够对液晶屏任意操作，弥补了spi接口的缺点。再结合自有菜单操作设计，有多级菜单管理，参数值设置结构等个性化菜单系统，方便系统的移植显示。

按键单元分配一个系统任务，定时15ms扫描，然后结合有限状态机的过度，即可消除按键抖动，又可增加长按和短按区别。

CAN通信使用中断+FIFO队列实现，对每一帧数据进行实时采集然后中断分析保存数据供上层应用使用。

车位移动算法首先建立每个车位的信息结构，里面包含车位限位信息，是否在位，移动时间，是否在移动等各种信息，然后进行算法移动。

调度算法采用最基本的调度算法：

1：目标车位在底层直接存取；

2：其它情况先把目标车位下面的车位移开供目标层使用；

3：找出空位，与目标层下方作对比，绝对左移或右移；

4：将目标车位移到底层。

CAN通信协议部分采用自定义的方式，采用11位标准格式，划分功能和数据部分。需要设置目标地址，备份70个就可以了，平移升降式规划为7层10列。在控制单元81上采用拨码方式进行设置，这样方便单元板之间的切换，方便维修。

此外控制系统还具有故障提示功能。如在系统自动运行时有人员闯入，系统会停止运行，解除故障后系统会继续运行。如果出现车位错误，系统也会及时停止运行进行报告，有效的减少事故的出现。

每个车位的左右和上下运行都是在一定时间内的，如果超过时间太久没到或者很快就到了，会照成很大的压车事故，因此设计出车位超时和欠时故障检测功能。

IC卡采用串口模块，一车位对应一卡。

电源模块采用金升阳的B2405S-2WR2集成模块，这样就省去了复杂的电源转换电路，减少了线路板大小。电源模块流程为：先输入24V电流，转成5V电流后供M453型主控模块、IC卡单元等使用；然后5V经1113转换器转成3.3V，供flsah，液晶屏使用。

显示采用的是12864点阵液晶屏，接口是SPI接口，节省了主控IO口资源；按键采用矩阵扫描，用8个IO口控制16个按键，节省了主控IO资源。

由于需要用到IC刷卡功能，本系统采用工业标准的IC射频模块，使用串口通信功能，可以快速的开发出应用，缩短产品时间。

CAN收发器采用周立功的CTM1051收发器，而CAN控制器是M453内部集成的，这是此方案选型的最大优势，省去了外部CAN控制器的 布局，不仅硬件成本减少，软件开发也大大的减少了复杂度。CAN收发器中转后直接和M453引脚相连接，

所述控制单元81采用NUC230主控。

信号采集单元82的输入信号采集采用隔离输入采集，使用光耦隔离采集。

输出执行单元84采用三极管开关作用，然后控制继电器。

评测与结论

自动模式下：

1：按键取车是否正确完成

2：发送各种意外时，是否会自动停止运行，如：人车误入，到位开关毁坏等；

3：刷对应的IC卡后，完成取车。

4：故障报警是否及时。如停车超时，运行欠时，上下不到位等

手动模式下：

手动输入一个车位，然后进行上下或左右操作，检测其是否按照指示正确执行。

Claims (8)

1.多层立体车库控制系统，其特征在于：包括M453型主控模块(1)，M453型主控模块(1)输入端连接有电源单元(2)、按键单元(3)、IC卡单元(4)和CAN收发器(5)，M453型主控模块(1)输出端连接有CAN通讯模块(6)和液晶显示单元(7)，所述的M453型主控模块(1)经CAN通讯模块(6)连接有单元执行模块(8)和方向执行模块(9)；所述的单元执行模块(8)包括控制单元(81)，控制单元(81)输入端设有第二电源单元(82)和信号采集单元(83)，控制单元(81)输出端连接有输出执行单元(84)；所述的信号采集单元(83)包括多条与控制单元(81)并联连接的光耦隔离采集电路。

2.根据权利要求1所述的多层立体车库控制系统，其特征在于：所述的M453型主控模块(1)外设有多个接口，所述的接口包括SPI接口、IO接口、串口接口、UART接口和CAN2.0接口。

3.根据权利要求2所述的多层立体车库控制系统，其特征在于：所述的液晶显示单元(7)为1264点阵液晶屏，液晶显示单元(7)经SPI接口与M453型主控模块(1)相连。

4.根据权利要求2所述的多层立体车库控制系统，其特征在于：所述按键单元(3)经串口接口与M453型主控模块(1)相连。

5.根据权利要求2所述的多层立体车库控制系统，其特征在于：所述的IC卡单元(4)为IC射频模块，IC卡单元(4)经串口接口与M453型主控模块(1)相连。

6.根据权利要求1所述的多层立体车库控制系统，其特征在于：所述的光耦隔离采集电路包括光耦，光耦的第一输入端经第一电阻连接有24V输入电源，光耦的第二输入端经第二电阻与信号采集器输出端相连，光耦的第一输入端和第二输入端之间还并联有第三电阻和第一电容；所述光耦的第一输出端经第四电阻连接有5V输入电源，光耦的第二输出端接地，光耦的第一输出端和第二输出端之间还连接有第二电容；所述光耦的第一输出端与控制单元输入端相连。

7.根据权利要求1所述的多层立体车库控制系统，其特征在于：所述的输出执行单元(84)包括多条并联的执行电路。

8.根据权利要求1所述的多层立体车库控制系统，其特征在于：所述电源单元(2)为B2405S-2WR2集成模块。