教学用智能立体车库模型的制作方法

本实用新型的实施例涉及教学设备，具体而言，涉及一种教学用智能立体车库模型。

背景技术：

为适应现代停车方面的发展需要，停车库模型的研发变得十分重要，在教学中一般使用模型进行教学，便于演示实验使得学生能够对停车库进行更好的了解、研究和使用，培养出更多专业人士。现有技术中，专利文献cn209028952u公开了一种教学用垂直旋转停车库模型。该模型通过电机带动旋转系统旋转，在牵引的第一链条上，每隔一定距离安装一个车辆承托架，用于停车存车，用于教学中学习、研究和改进停车库的运行，为现代停车库的改进和发展提供教学模型。但该模型没有对车库智能控制进行展示，不能满足学生对智能控制的学习需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种满足智能化控制教学需求的教学用智能立体车库模型。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种教学用智能立体车库模型，包括底座、固定框、旋转系统、车辆承托架、电机、控制装置，控制装置包括单片机控制板、电机驱动板、旋转编码器、磁性开关、磁铁和触摸屏，单片机控制板包括单片机，单片机分别与电机驱动板、旋转编码器、磁性开关连接，电机驱动板与电机连接，旋转编码器安装在电机上，磁性开关安装在底座上，磁铁安装在车辆承托架底部。

此外，本实用新型还提供如下附属技术方案：

教学用智能立体车库模型还包括触摸屏，所述触摸屏与单片机连接。

教学用智能立体车库模型还包括手机，手机与单片机通讯连接。

单片机控制板还包括与单片机连接的蓝牙模块，手机通过蓝牙模块与单片机通讯连接。

单片机控制板还包括语音模块，语音模块与单片机之间通过串口通讯。

电机驱动板的型号为ln298。

旋转编码器的型号为e6b2-cwz6c。

磁性开关的型号为沪江cs1-u。

单片机的型号为stc15w4k32s4。

语音模块的型号为syn7318。

相比于现有技术，本实用新型的优势在于：

在用于教学中学习、研究和改进停车库的运行的同时，还满足单片机编程、机械设计等方面的实训条件，适应性范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的实施例，并非对本实用新型的限制。

图1是现有技术的教学用垂直旋转停车库模型的结构示意图

图2是本实用新型优选实施例的结构框图。

图3是图2实施例中的单片机控制板的主电路图。

图4是图2实施例中的电机驱动板的电路图。

图5是图2实施例中的电机驱动输出接口的电路图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细描述。

如图1所示，现有技术的教学用垂直旋转停车库模型包括底座1、固定框2、车辆承托架4、旋转系统3和电机5，固定框2竖直固定在底座1上，旋转系统3固定在固定框2上，车辆承托架4连接在旋转系统3上，车辆承托架4为多个，电机5带动旋转系统3运行，旋转系统3带动车辆承托架4进行提升或下降，旋转系统3包括链条固定架31、第一链条32和动力轮轴33，链条固定架31为固定在固定框2上的环形结构，链条固定架31上设有供第一链条32滑动的轨道311，电机5带动动力轮轴33的转动，带动第一链条32沿着轨道311滑动，第一链条32形状与轨道一致，链条固定架31、第一链条32和固定框2均设有前后两组，车辆承托架4连接于两组第一链条32之间，多个车辆承托架4沿着环形的轨道的方向上均匀分布。底座1上设有进库台11，进库台11位于底座1上，进库台11为斜坡状，进库台11的一端与底座1平齐，进库台11的另一端与车辆承托架4相临近齐平。车辆7通过进库台11行驶进入到车辆承托架4上，没有阻碍，便于完成停车动作。

如图2所示，本实用新型的模型还包括控制装置，控制装置与电机电气连接，控制电机的转动方向和转动角度，实现对车库模型的智能控制。控制装置主要包括单片机控制板101、触摸屏106、电机驱动板102、旋转编码器103、磁性开关104和磁铁。

如图2、图3所示，单片机控制板101包括单片机111、语音模块112和蓝牙模块113，单片机111的型号为stc15w4k32s4，语音模块112的型号为syn7318，语音模块通过串口3(p0.0和p0.1)与单片机通讯，语音模块112连接有麦克风117。通过语音模块与麦克风，可以实现语音登录和声纹验证：麦克风107捕获用户语音信号，并将语音信号发送给语音模块112，语音信号进入语音模块112后被调制解码变成交变电压信号，然后再通过串口发送给单片机111处理。蓝牙模块113的型号为hc-05，通过蓝牙模块113把单片机111的串口2(p3.6和p3.7)转成了蓝牙接口，该蓝牙接口用于连接手机105，实现手机105与单片机111的双向通讯，在手机app端可查看车库的实时状态，并且还可以通过手机app端点击存车或取车操作，相应的指令传递给单片机111处理。

在车辆进库方向的固定框2上安装有触摸屏106，触摸屏106采用步科et100型10寸串口触摸屏，该触摸屏与单片机111的p3.0和p3.1口连接。用户使用密码或语音登录后，触摸屏106会显示车库的实时状态，用户可以通过触摸屏控制车库并实现取放车操作

单片机111通过电机控制输出接口与电机驱动板102连接，如图5所示，电机控制输出接口电路包括电阻r2、电阻r3、电阻r6、电阻r7和光耦u13、光耦u14，电阻r2、电阻r3的阻值为1k，电阻r6、电阻r7的阻值为10k；光耦u13与电阻r2、电阻r7耦合，电阻r2还与单片机p1.0口连接；光耦u14与电阻r3、电阻r6耦合，电阻r3还与单片机p1.1口连接。当单片机111的数字输出口p1.0输出低电平时光耦u13导通，输出高电平时光耦u13截止；当单片机111的数字输出口p1.1输出低电平时光耦u14导通，输出高电平时光耦u14截止。当两个光耦导通时，输出信号out1和out2与驱动板电源通过光耦接通，输出高电平；当两个光耦截止时，输出信号out1和out2为通过电阻r6和r7下拉到gnd，输出低电平；当光耦u13导通，光耦u14截止时，输出信号out1为高电平，out2为低电平；当光耦u13截止，光耦u14导通时，输出信号out1为低电平，out2为高电平。通过光耦隔离电路，电机驱动板和单片机之间实现了电气完全隔离，互不干扰。如图4，电机驱动板102的型号为ln298，电机5通过h3接口接入，电机驱动板102的in1与输出信号out1连接，in2与输出信号out2连接。当in1、in2的控制信号为“0,1”时，电机5正转，in1、in2的控制信号为“1,0”时，电机5反转；当光耦截止时，in1、in2的控制信号为“0,0”或者“1,1”，电机5停止转动。电机驱动板102连接有续流保护二极管d2-d9，以及用于显示电机正转、反转的发光二极管d10和d11。电机驱动板的电源芯片型号为ams1117-5，用于将接入电机驱动板的电源电压转换成其所需的5v电压。

旋转编码器103安装在电机上，旋转编码器采用e6b2-cwz6c，该编码器的输出脉冲为600个/转，测量精度可以达到0.6度，由a、b、z三相输出，本实施例仅用a、z两相，b相不用。旋转编码器103上的a、z相分别接到单片机111的p1.2、p1.3两个接口，当编码器无脉冲输出时，这两个信号为5v；有脉冲时，信号为0v。通过a、z两相的相位差，可以确定电机111的旋转方向，通过计算a、z两相的脉冲个数，可以确定电机111的旋转的具体角度值。

磁性开关104安装在底座上，本实施例的磁性开关104采用型号为沪江cs1-u的磁性开关，当磁性开关104无输出信号，输出电平为5v；有信号输出时，输出电平为0v。磁铁安装在底座1上，安装位置位于车辆承托架4取车位置的中心，通过磁性开关4与磁铁的相互作用，判断车辆承托架4的位置。当磁性开关4输出有效信号0v时，说明车辆承托架4正好处于进库台前，磁性开关104将信号传送给单片机111，单片机111控制电机驱动板102停止驱动电机4转动。本实施例的磁铁优先选用永久磁铁。

由于本装置只设有一个磁性开关104，为了有效确定磁性开关104有信号时是哪一个车辆承托架4所触发的信号，在系统上电时，系统自动将第一个触发磁性开关104信号的车辆承托架4标记为1号，再通过旋转编码器3即可确定后续的车辆承托架4编号。

放车时，用户通过手机app端或触摸屏登录后查看车库停车状态，有空置的车辆承托架4时，点击相应的车辆承托架4编号后点击放车操作，此时单片机111控制电机驱动板102驱动电机5旋转，将相应的车辆承托架4旋转至进库台11前，将车辆7停入车辆承托架4即可。取车操作与放车操作原理类似。

综上所述，本实施例的教学用智能立体车库模型采用磁性开关和旋转编码器来进行车辆承托架的准确定位，布线方便，可以避免在活动的车架上进行布线，因此可以保证系统的运行稳定性。磁性开关检测距离较长，相对光电开关来说，能确保信号稳定，从而保证系统稳定。系统可以采用语音登录，触摸屏取车，使用很人性化。符合单片机应用、人工智能以及机械设计等方面的教学要求，本模型可以由学生动手参与搭建，有效提高教学效果。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。