基于單片機(jī)的智能車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄1. 引言 [9]智能車庫控制系統(tǒng)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.4智能車庫控制系統(tǒng)介紹本文將從家用智能車庫控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)、市場前瞻、創(chuàng)新性和未來發(fā)展前瞻等各個角度介紹該系統(tǒng)。1.4.1智能車庫控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)一、自動開關(guān)：家用智能車庫控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在車庫內(nèi)外自動識別是否有車輛經(jīng)過，并自動進(jìn)行車輛入庫狀態(tài)檢測并控制相應(yīng)的車庫門開關(guān)形態(tài)。二、智能計(jì)數(shù)：家用智能車庫控制系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)置的車庫容量自動判斷車庫內(nèi)是否擁有足夠停車的車位數(shù)量，并以紅綠燈的信號形式在車庫門口顯示當(dāng)前車庫是否可以繼續(xù)進(jìn)行停車操作。三、危機(jī)報(bào)警：家用智能車庫控制系統(tǒng)目前具有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，利用火焰?zhèn)鞲心K監(jiān)視車庫內(nèi)是否存在類似火源的危險(xiǎn)因素，并在監(jiān)控到火焰時(shí)由蜂鳴器模塊進(jìn)行警示報(bào)警工作。1.4.2智能車庫控制系統(tǒng)的市場前瞻我國的智能車庫管理是在改革開放后才開始的，從2000到現(xiàn)在，還只是一個起步階段，到現(xiàn)在，已經(jīng)有二十多年的時(shí)間了，因?yàn)榇蠖鄶?shù)城市的汽車數(shù)量都不多，對停車場的需求也不是很大，所以很多工作都還停留在理論上。2000年以后，隨著國內(nèi)汽車價(jià)格的大幅度下降，汽車數(shù)量的激增，車庫缺乏系統(tǒng)化、智能化的問題也逐漸浮出水面，國外的技術(shù)和產(chǎn)品雖然已經(jīng)很成熟，但是因?yàn)槲覀兊膰?，與國外的情況有很大的不同，所以不能照搬。由此可見，我國的車庫控制系統(tǒng)發(fā)展的歷史比較短，而更加便捷的智能車庫控制系統(tǒng)的起步更晚。目前，大部分家庭還在使用傳統(tǒng)的功能單一的傳統(tǒng)車庫。在社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會之中，隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的日益提升，國民的汽車需求也日益增大。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局住戶調(diào)查辦公室主任方曉丹發(fā)表的文章《全國居民收入比2020年增加一倍，居民消費(fèi)支出穩(wěn)步恢復(fù)》顯示，2020年，我國居民每百戶汽車擁有量為37.1輛，其增速為5.2%。根據(jù)我國龐大的人口總數(shù)，不難了解到家用汽車的數(shù)目正在不斷攀升，自然而然的在車庫需求方面也不斷增大?，F(xiàn)在普遍使用的家用車庫控制系統(tǒng)，功能都比較單一，對于在車庫中的危機(jī)處理，例如車庫發(fā)生火災(zāi)等特殊情況不能起到比較好的警示與通知作用，在這個設(shè)備設(shè)施智能互聯(lián)化的時(shí)代稍顯落后。1.4.3智能車庫控制系統(tǒng)的創(chuàng)新和發(fā)展探索目前的智能車庫控制系統(tǒng)具有的功能還不夠全面，但是隨著科技水平的進(jìn)步，自動駕駛技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的成熟。其相對于傳統(tǒng)家用車庫來說具有極強(qiáng)的可拓展性的優(yōu)點(diǎn)會更加凸顯。如若嵌入入庫車牌號碼識別、車庫內(nèi)車輛數(shù)目顯示、車庫內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測等，目前比較成熟的系統(tǒng)進(jìn)行接入，與自動駕駛等智能車輛行駛系統(tǒng)進(jìn)行配合，以智慧互聯(lián)的方式將汽車駕駛、停車等一系列行為連接起來。在接受信息方面也可與最新的信息傳遞方式結(jié)合，便可建設(shè)出更加方便快捷的智能車庫控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)家用車庫停取車完全靠人工進(jìn)行開關(guān)操作，花費(fèi)的時(shí)間很多。自動化技術(shù)是目前汽車車庫智能化管理的一個重要組成部分，目前已成為一個熱點(diǎn)，而整個停車場的管理也正是以這種方式發(fā)展起來的。隨著圖像處理、大數(shù)據(jù)、傳感器、微處理器、無線通信、室內(nèi)定位等技術(shù)的不斷發(fā)展，智能車庫控制系統(tǒng)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。智能車庫控制系統(tǒng)的硬件選擇2.1KenblockNeo-328p主控板模塊介紹KenBlock的NEO-328主板是兼容Arduino的uno主板，主控芯片是選為用ATmega328。具體的資源如下表2-1所示：表2-1Kenblock主控板資源介紹資源大小資源大小處理器ATmega328時(shí)鐘16MHzSRAM2KFLASH32kEEPROM1KADC6路（10位）硬件1路PWM6路（8位）硬件1路中斷2路硬件USART1路電機(jī)驅(qū)動2路通過學(xué)習(xí)多種傳感器、執(zhí)行器、控制原理和實(shí)踐應(yīng)用，學(xué)習(xí)機(jī)器人控制方法，可以通過該套件搭建屬于自己的機(jī)器人構(gòu)件。與此同時(shí)該套件可以利用多種開發(fā)方式對主控板進(jìn)行程序開發(fā)，不同的用戶可以選擇不同方式進(jìn)行開發(fā)。本文選擇NEO-328主控板進(jìn)行各個控制模塊的連接，與此同時(shí)，利用該主控板所自帶的編程軟件進(jìn)行家用智能車庫控制系統(tǒng)的功能開發(fā)、程序編輯、調(diào)試驗(yàn)證、upload等功能。2.2紅外光電傳感模塊介紹本文應(yīng)用到一種傳感器，紅外光電開關(guān)。該紅外傳感器是通過一個發(fā)射頭和一個接收頭組成的。將發(fā)射頭和接收頭封裝在一個圓形塑料殼內(nèi)的紅外傳感器，可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值大小來設(shè)定感應(yīng)距離的的大小。發(fā)射頭發(fā)出紅外線，接收頭接收物體反射回來的紅外光當(dāng)紅外光遇到障礙物時(shí)會反射回來，接收頭接收到紅外光即表示檢測到物體，向外輸出一個電平。反之，向外輸出為高電平。本文利用該傳感器探測家用智能車庫控制系統(tǒng)的入口處是否有車輛經(jīng)過，并通過主控板傳遞外部有未入庫車輛存在的信息。在主控板接收到該信息之后，通過判斷車庫內(nèi)車輛容量后。以信號燈的形式通知車主，車庫內(nèi)是否有足夠的空間用以進(jìn)行進(jìn)一步的停車操作。若車庫內(nèi)容量足夠，則綠色信號燈亮起，與此同時(shí)，主控板傳遞開門信號給家用智能車庫控制系統(tǒng)中的傳動模塊。調(diào)動傳動舵機(jī)進(jìn)行車庫車門的控制抬升。若車庫內(nèi)容量不足，則黃色信號燈亮起，與此同時(shí)，主控板傳遞容量不足信號給家用智能車庫控制系統(tǒng)中的傳動模塊。傳動舵機(jī)則不進(jìn)行車庫車門的控制抬升。2.3火焰?zhèn)鞲心K介紹本文中選用了火焰?zhèn)鞲心K，來實(shí)現(xiàn)家用智能車庫控制系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警功能?；鹧媸牵喝紵a(chǎn)物、中間體、高溫氣體、碳?xì)湮镔|(zhì)和無機(jī)物質(zhì)組成的高溫固態(tài)顆粒構(gòu)成的。火焰的熱輻射表現(xiàn)為不連續(xù)的氣態(tài)和固體輻射的連續(xù)譜。雖然火焰輻射強(qiáng)度和波長分布隨燃燒物質(zhì)的變化而變化，但在1~2微米的火焰溫度范圍內(nèi)，其輻射強(qiáng)度最大。比如，在汽油中燃燒時(shí)，火焰的輻射強(qiáng)度?！捌湓硎峭ㄟ^對火焰紅外的感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，隨著火焰的強(qiáng)度增加，其紅外輻射也會增加，從而降低了探針之間的電阻，而隨著火焰亮度的降低，紅外輻射的減少，探針之間的電阻就會增大?；鹧娓袘?yīng)器便是根據(jù)此原理。我們可以通過探測管腳的分壓原理探測出火焰，使用打火機(jī)產(chǎn)生的火焰。輸出端連接著蜂鳴器和警報(bào)器，在輸出引腳處于低電位時(shí)，會使蜂鳴器和警報(bào)器接通，并發(fā)出警報(bào)信號。

2.4驅(qū)動模塊以及其他電路構(gòu)成本文中利用舵機(jī)作為動力傳動構(gòu)件，舵機(jī)常用的控制信號是一個周期為20毫秒左右，寬度為1毫秒到2毫秒的脈沖信號。當(dāng)舵機(jī)收到該信號后，會馬上激發(fā)出一個與之相同的，寬度為1.5毫秒的負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)的中位脈沖。之后二個脈沖在一個加法器中進(jìn)行相加得到了所謂的差值脈沖。輸入信號脈沖如果寬于負(fù)向的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，得到的就是正的差值脈沖。如果輸入脈沖比標(biāo)準(zhǔn)脈沖窄，相加后得到的肯定是負(fù)的脈沖。此差值脈沖放大后就是驅(qū)動舵機(jī)正反轉(zhuǎn)動的動力信號。舵機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，通過齒輪組減速后，同時(shí)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度調(diào)節(jié)電位器轉(zhuǎn)動。直到標(biāo)準(zhǔn)脈沖與輸入脈沖寬度完全相同時(shí)，差值脈沖消失時(shí)才會停止轉(zhuǎn)動。舵機(jī)輸出信號與轉(zhuǎn)動情況對應(yīng)表2-2如下所示。表2-2舵機(jī)輸出信號與轉(zhuǎn)動情況輸入的脈沖寬度（T=20ms）電機(jī)輸出角度（?C）0.5ms-90?1.0ms-45?1.5ms0?2.0ms45?2.5ms90?3.智能車庫控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)過程本次設(shè)計(jì)采用Kenblock主控板系列硬件，完成家用智能車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與模型實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)具有開關(guān)車門、智能計(jì)數(shù)、車位顯示危險(xiǎn)報(bào)警功能。通過各個模塊與主控板之間的信息傳遞和處理。以編程的形式實(shí)現(xiàn)家用智能車庫控制系統(tǒng)的所需功能要求。除此之外，通過這些模塊搭建一個家用智能車庫控制的系統(tǒng)的模型實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)如下圖3-1所示。圖3-1機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)圖3.2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本文中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)所包含的外框，由亞克力板和木制框架簡易搭建而成，其主要架構(gòu)與傳統(tǒng)的車庫造型一致，這種架構(gòu)設(shè)計(jì)可以最大限度地利用土地面積，并且車庫系統(tǒng)的四根橫梁支架可以很好的保證車庫的穩(wěn)定性。在車庫外框完成設(shè)計(jì)模型制造之后，在其相應(yīng)的位置嵌入家用智能車庫的數(shù)碼管計(jì)數(shù)、紅外感應(yīng)、傳動、火焰報(bào)警等模塊。4.智能車庫控制系統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)4.1硬件材料該智能車庫控制系統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)的材料清單如表4-1所示。表4-1智能車庫控制系統(tǒng)模型材料清單材料名稱數(shù)量KenBlock主板1塊KenBlock轉(zhuǎn)接板1塊數(shù)碼管模塊1塊紅外光電開關(guān)2塊LED模塊2塊舵機(jī)1塊線材、鋁條、螺絲若干火災(zāi)報(bào)警模塊1塊4.2模型搭建第一步：模型框架的搭建，如圖4-2-1所示。圖4-2-1模型框架第二步：舵機(jī)與舵盤的連接，如圖4-2-2所示。圖4-2-2舵機(jī)與舵盤連接第三步：紅外傳感模塊安裝，如圖4-2-3所示。圖4-2-3紅外感應(yīng)模塊第四步：車門的安裝，如圖4-2-4所示。圖4-2-4車門的安裝第五步：數(shù)顯和LED的安裝，如圖4-2-5所示。圖4-2-5數(shù)顯與LED的安裝5.智能車庫控制系統(tǒng)的程序編輯5.1程序編輯KenBlock機(jī)器人創(chuàng)新套件支持多種開發(fā)方式，本文選擇Krobot軟件對智能車庫控制系統(tǒng)進(jìn)行程序的編寫、調(diào)試、上傳等功能的實(shí)現(xiàn)。智能教育平臺5.1.1車庫模塊的搭建。第一步：打開KRobot軟件界面，進(jìn)入程序編寫環(huán)境。圖5-1-1KRobot軟件第二步：新建項(xiàng)目，選擇KenblockNEO-328P主控板。圖5-1-2主控板選擇界面第三步：將紅外測距傳感器連接到主板的8、9接口，將LED燈分別接在A0、A1接口，火焰?zhèn)鞲衅鹘釉贏2接口、蜂鳴器接在7接口，經(jīng)舵機(jī)接在10接口，將數(shù)碼管模塊接在擴(kuò)展板的PD1接口。圖5-1-3模擬主控板界面第四步：開始編程,該程序流程圖如圖5-1所示。圖5-1程序編輯流程圖#include"RoSys.h"Ro7SegmentDisplaydisp(PD1);Intkey1=8;Int key2=9;intled1=A0;intled2=A1;Servomyservo;inti=0;inttemt1,temt2;voidsetup(){ myservo.attach(10);inta=digitalRead(8);//讀取光電開關(guān)1的值 intb=digitalRead(9);//讀取光電開關(guān)2的值 //有車進(jìn)來，馬上抬起大橫杠，綠燈點(diǎn)亮，紅燈熄滅 if(a==0&&temt2==0) { digitalWrite(A0,1); digitalWrite(A1,0); myservo.write(90); while(digitalRead(8)==0); temt1=1; } //車進(jìn)去后，馬上放下大橫杠，綠燈熄滅，紅燈點(diǎn)亮 if(temt1==1&&b==0) { temt1=0; digitalWrite(A0,0); digitalWrite(A1,1); myservo.write(0); while(digitalRead(9)==0); delay(1000); i++;//數(shù)碼管數(shù)值加一 } //有車出去，馬上抬起大橫杠，綠燈點(diǎn)亮，紅燈熄滅 if(digitalRead(9)==0&&temt1==0) { digitalWrite(A0,1); digitalWrite(A1,0); myservo.write(90); while(digitalRead(9)==0); temt2=1; } //車出去后，馬上放下大橫杠，綠燈熄滅，紅燈點(diǎn)亮 if(temt2==1&&digitalRead(8)==0) { digitalWrite(A0,0); digitalWrite(A1,1); myservo.write(0); while(digitalRead(8)==0); delay(1000); i--; //數(shù)碼管數(shù)值減一temt2=0; } if(i<0){i=0;} disp.display(i);//數(shù)碼管顯示數(shù)量 delay(300); }voidloop(){ If(A2==HIGH) { Buzzle_0.didi();}} //如若，煙霧報(bào)警器輸出高，蜂鳴器報(bào)警voidloop(){ If(i>=2) { digitalWrite(A0,1); digitalWrite(A1,0); myservo.write(90);}} //如若，數(shù)碼管輸出大于等于2，放下大橫杠，綠燈熄滅，紅燈點(diǎn)亮5.2程序驗(yàn)證與上傳將編寫好的程序進(jìn)行驗(yàn)證：第一步：點(diǎn)擊Krobot軟件上的驗(yàn)證按鈕。完整無錯的程序在它驗(yàn)證成功地完成驗(yàn)證之后，會有驗(yàn)證成功的字樣。如圖5-2-1所示。圖5-2-1程序上傳與驗(yàn)證第二步：進(jìn)行該項(xiàng)目程序的保存，如圖5-2-2所示。圖5-2-2保存界面第三步：將主控板上地USB接口，通過數(shù)據(jù)線的成功連接之后，上傳在上一步驗(yàn)證過程完成之后的完整地程序。如圖5-2-3所示。。圖5-2-3程序上傳界面6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)總結(jié)6.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果在家用智能車庫控制系統(tǒng)完成了整體模型搭建、程序調(diào)試上傳完成之后，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)將模擬家用智能車庫控制系統(tǒng)的實(shí)際的使用情況。將系統(tǒng)通電后，模型系統(tǒng)開始工作狀態(tài)，與此同時(shí)，綠燈亮起，紅燈不亮，數(shù)碼管模塊顯示“0”值。舵機(jī)驅(qū)動模塊未開始執(zhí)行舵盤打開的工作狀態(tài)。此時(shí)，將一個車模模型移動至舵盤前，此時(shí)紅外檢測模塊中開關(guān)一獲得低電平，開關(guān)二高電平。此時(shí)通過Kenblock主控板，通知舵機(jī)驅(qū)動模塊執(zhí)行打開舵盤的開門操作，當(dāng)開關(guān)二低電平時(shí)，通知舵機(jī)驅(qū)動模塊執(zhí)行關(guān)閉舵盤的關(guān)門操作。與此同時(shí)，數(shù)碼管數(shù)顯模塊數(shù)值+1。重復(fù)上述操作之后，在泊車完成之后。此時(shí)數(shù)碼管顯示“2”值，紅燈亮起，示意車庫內(nèi)沒有足夠的車位。此時(shí)再次重復(fù)泊車操作時(shí)，車庫舵機(jī)驅(qū)動模塊不再工作，舵盤不執(zhí)行開門操作。等到車庫內(nèi)有已泊車車輛駛出車庫時(shí)，紅外檢測模塊開關(guān)二低電平，開關(guān)一高電平時(shí)，此時(shí)通過Kenblock主控板，通知舵機(jī)驅(qū)動模塊執(zhí)行打開舵盤的開門操作，當(dāng)開關(guān)二低電平時(shí)，通知舵機(jī)驅(qū)動模塊執(zhí)行關(guān)閉舵盤的關(guān)門操作。與此同時(shí)，數(shù)碼管模塊顯示數(shù)值-1。此時(shí)綠燈亮起，車庫內(nèi)有未使用車位。可以繼續(xù)入庫操作。6.2設(shè)計(jì)總結(jié)本文主要論述的家用智能車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其模型實(shí)現(xiàn)主要使得家用車庫具有了智能開門、自動計(jì)數(shù)、危險(xiǎn)報(bào)警等功能。在這個越來越智能化、自動化的時(shí)代之中，使得原本困擾著大家的車庫不夠智能化的問題得到了極大的改善。能夠以一個較低的成本使得家用車庫向著智能化邁出一大步。同時(shí)家用智能車庫控制系統(tǒng)還擁有危險(xiǎn)報(bào)警系統(tǒng)，能在車庫內(nèi)發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)的時(shí)候第一時(shí)間通過警報(bào)模塊響應(yīng)的形式進(jìn)行報(bào)警。順應(yīng)了家用設(shè)施智能化發(fā)展的潮流。通過查找資料發(fā)現(xiàn)，由于研究時(shí)間和國情發(fā)展的巨大差異化，現(xiàn)在國內(nèi)外家用智能車庫發(fā)展技術(shù)差距較大，國內(nèi)成批量的家用智能車庫的一體化系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)尚未成熟。在國外已經(jīng)出現(xiàn)了相對成熟的，全面智能化、可靠度較高的相應(yīng)產(chǎn)品。但是，國內(nèi)還沒有相應(yīng)與巨大的人口優(yōu)勢和消費(fèi)潛力相匹配的家用智能車庫控制系統(tǒng)完成完整的設(shè)計(jì)加工制造。在本文中通過完成基本模型的構(gòu)建、相應(yīng)基本原理的闡述簡單介紹了家用智能車庫及其未來發(fā)展的大趨勢。通過大量資料的查詢，家用智能車庫的系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)制造還是有比較好的發(fā)展前景。因此，在這次設(shè)計(jì)制造制作之中。我完成了，國內(nèi)外智能車庫發(fā)展歷史與基本的發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)查。在本文中詳細(xì)介紹了家用智能車庫控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)分析統(tǒng)計(jì)。并在查閱相應(yīng)文獻(xiàn)和市場前景調(diào)查的基礎(chǔ)之下完成了其未來的發(fā)展和創(chuàng)新方向的初步探索。其次，在本文中介紹了主控板、紅外傳感、火焰?zhèn)鞲?、?qū)動模塊的制造與它的其他電路組成。通過對這些模塊的安裝與學(xué)習(xí)，將他們通過主控板連接在一起，并通過以電信號的方式傳遞、分析、并處理傳感器所收集到的信息。并通過主控板的信息處理，完成對傳動模塊的指令傳達(dá)。除此之外，本文還涉及了家用智能車庫控制系統(tǒng)的模型搭建。其模型如下圖所示。在這個設(shè)計(jì)階段之中，出現(xiàn)的不同情景問題，都使得本系統(tǒng)設(shè)計(jì)向著更好的方向優(yōu)化。但由于技術(shù)水平的限制，該家用智能車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還處在比較初級的階段。因此，能夠依靠該系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的效果還不夠好，還是有著諸多的不足。未能實(shí)現(xiàn)高度的智能化，沒有加入智能車牌識別等智能化技術(shù)手段，完成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠完善等。但是，這個本次家用智能車庫設(shè)計(jì)是我本科生涯的財(cái)富，讓我受益匪淺。

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