一種空間旋轉式停車裝置的單片機控制設計

白秀科 胡代鑫 陽君安 成都理工大學

1. 前言

隨社社會經濟的迅速發展以及綠色出行、低碳環保的大力提倡，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，設計了一種空間旋轉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行設計，一般采用單片機或可編程邏輯控制器（PLC）來實現。本文根據停車裝置的原理設計了配套的單片機控制系統。

2. 裝置結構及電氣控制系統設計

2.1 裝置結構

空間旋轉式停車裝置的結構如圖1 所示，主要由夾持鎖、齒形帶、主軸、外殼和支撐板組成。

圖1 停車裝置結構圖

2.2 單片機控制系統設計

STM32 系列專為要求高性能、低成本、低功耗嵌入式的應用設計。停車裝置的控制系統選用基于STM32 單片機開發板作為控制核心，使用STM32 微控制器實現停車、取車等功能，該系統內設置有兩個步進電機，微控制器按操作指令變換上升電機正轉、反轉以及正轉停止、反轉停止等電機狀態；控制旋轉電機逆時針等距離、等角度旋轉。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，該設計相應滿足了空間旋轉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，上升電機正轉帶動齒形帶旋轉，自行車隨之上升；第二步待自行車到達頂端時，按○停鍵，上升電機停止轉動；第三步按○換鍵，旋轉電機逆時針轉動60 度；2）取車過程：第一步：第一步找到自己的自行車，按○換鍵逆時針旋轉到待下降的位置；第二步按○下鍵，上升電機反轉帶動齒形帶旋轉，自行車跟著下降；第三步按○停鍵，上升電機停止轉動。

其中上升電機系統電路簡圖，如圖3 所示。

3. 程序設計

程序主要由主程序、鍵盤掃描子程序、鍵值判斷子程序、上升電機正反轉旋轉子程序、旋轉電機逆時針旋轉60 度子程序、定義各結構體變量子程序、延時函數等程序組成。其中主程序設計流程圖，如圖4 所示。

圖3 主程序設計流程圖

4. 結論

空間旋轉式停車裝置采用基于STM32 開發板的控制系統，實現了設計要求。該系統經過實物實驗調試，系統運行正常，控制步進電機實現了機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、監控直觀等優點，它使空間旋轉式自行車停車裝置從一維地面向上層三維空間的轉移，實現城市公共設施的美化，提高社會的安全和有序性，具有重要的社會經濟價值和研究意義。