基于单片机的空间智能停车库的制作方法

本实用新型涉及自行车技术领域，尤其涉及一种基于单片机的空间智能停车库。

背景技术：

如今，自行车已成为人们日常出行的交通工具之一，然而由于城市自行车数量的急剧增加，自行车乱停乱放成为社会热议的问题之一。一方面，由于许多地方没有划分自行车停车区域，自行车的摆放得不到妥善的管理，自行车停放无章，占用较多的路面空间，停取车也不是很方便；另一方面，简单的自行车停车架不能提供较好的安全保障，自行车易受损。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于单片机的空间智能停车库，停取车方便，自行车固定后稳定性高，安全性高，无受损现象，且能够有效节约地面空间。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于单片机的空间智能停车库，包括多个等间隔布置的立式车位、能左右移动至相应立式车位后侧的抬升装置，各立式车位包括竖向导轨、L形载车台、自行车前轮锁紧装置、自行车后轮锁和载车台运动缓冲装置，L形载车台安装在竖向导轨前侧并通过抬升装置联动而上下滑动，自行车前轮锁紧装置安装在L形载车台上，自行车后轮锁位于竖向导轨下端前侧，自行车后轮锁与竖向导轨之间为自行车后轮容纳空间，载车台运动缓冲装置设于竖向导轨后侧，还包括供电系统、显示屏、软膜键盘和单片机控制系统，供电系统、显示屏、软膜键盘、抬升装置和自行车后轮锁均连接至单片机控制系统。

作为本实用新型的进一步改进，所述竖向导轨具有外轨道和内轨道，外轨道是上下宽度一致的轨道，外轨道与L形载车台配合，内轨道是下宽上窄的倒Y 型轨道，内轨道与自行车前轮锁紧装置配合。

作为本实用新型的更进一步改进，所述L形载车台竖直部分的后侧设有连接板和限位板，限位板位于连接板的上方，连接板朝后延伸的长度长于限位板朝后延伸的长度，连接板和限位板之间为限位空间，抬升装置与连接板配合，L 形载车台竖直部分的左右两侧面设有竖向布置的凹槽一，凹槽一内装配有与外轨道内壁接触的滚珠一，L形载车台竖直部分的上部设有贯通其前后表面的左侧限位孔和右侧限位孔，自行车前轮锁紧装置限位在限位空间、左侧限位孔和右侧限位孔处，L形载车台的前侧设有两个弧形限位挡杆，弧形限位档杆的两端分别固定在L形载车台的竖直部分和水平部分上，两个弧形限位档杆之间是自行车前轮容纳空间。

作为本实用新型的更进一步改进，所述自行车前轮锁紧装置包括外套筒、两个能够相对移动的内套筒、左压缩杆、右压缩杆、支撑弹簧和滚珠二，外套筒限位在限位空间内，两个内套筒套装在外套筒内且两个内套筒套装在支撑弹簧外，两个内套筒的一端相互套叠，另一端是分别伸出外套筒的左右两端的伸出端，各伸出端内限位安装有贴紧倒Y型轨道的滚珠二，左压缩杆和右压缩杆的后端分别贯穿安装在相应伸出端上，且支撑弹簧的左右两端支撑在左压缩杆和右压缩杆之间，左压缩杆和右压缩杆的前端分别穿过左侧限位孔和右侧限位孔伸至L形载车台竖直部分的前侧。

作为本实用新型的更进一步改进，所述载车台运动缓冲装置包括竖向布置的杆状的两个缓冲支座、压板和两个缓冲弹簧，两个缓冲支座贯穿安装在连接板上并且上下两端均固定在竖向导轨上，各缓冲支座上套装有所述缓冲弹簧，压板包括两个竖向套筒和与两个竖向套筒一体连接的横向压板，横向压板位于连接板的下方，各竖向套筒套装在所述缓冲弹簧外。

作为本实用新型的更进一步改进，所述抬升装置包括电机车座、双轴直流减速电机、单轴直流减速电机、丝杆螺母机构和抬升座，电机车座的左侧和右侧分别设有车轮组，双轴直流减速电机设于电机车座内的下部，且双轴直流减速电机的两个输出轴分别与相应的车轮组联动，单轴直流减速电机设于电机车座内的上部，丝杆螺母机构位于电机车座的上方且竖向布置，单轴直流减速电机的输出轴连接丝杆螺母机构的丝杆，抬升座固定在丝杆螺母机构的螺母上，抬升座位于连接板下方与连接板配合，双轴直流减速电机和单轴直流减速电机均与电机驱动模块连接，电机驱动模块与单片机控制系统连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述抬升装置限位在竖向布置的左右移动式壳体内，左右移动式壳体的底面设有凹槽二，凹槽二内装配有滚珠三，左右移动式壳体的前侧设有竖向布置的滑槽，抬升座限位在滑槽内，在多个立式车位的后侧设有位于左右移动式壳体旁边且可供左右移动式壳体左右移动的水平导轨。

作为本实用新型的更进一步改进，还包括立式外壳，立式外壳包括背板、以及分别设于背板四周的顶棚、底板、左箱体和右侧板，各竖向导轨的下端固定在底板上，各竖向导轨的上端安装有LED指示灯，左右移动式壳体位于水平导轨旁边时收容在左箱体内，左箱体的右侧设有供左右移动式壳体进出的进出口，进出口与水平导轨的左端正对，显示屏和软膜键盘设于左箱体的前侧，供电系统包括太阳能板和蓄电池，蓄电池位于左箱体内底部，太阳能板安装于顶棚表面，太阳能板与蓄电池相连接，蓄电池和LED指示灯均与单片机控制系统连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述底板上对应各自行车后轮锁的位置、背板前侧上部对应各倒Y型轨道的上端位置、以及左右移动式壳体上且位于抬升座的正下方并紧邻抬升座的位置均设置有运动传感开关，运动传感开关为常开行程开关，运动传感开关与单片机控制系统连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述自行车后轮锁包括轮锁外壳、直流舵机、可伸缩的推杆、以及安全锁固定端，直流舵机和推杆均安装在轮锁外壳内，安全锁固定端相对轮锁外壳设置并且固定在底板上，推杆在伸出轮锁外壳外后与安全锁固定端连接，直流舵机与单片机控制系统连接。

与现有技术相比，本实用新型的基于单片机的空间智能停车库的有益效果如下：

(1)由传统水平停车架停车的方式转变为智能立式停车，通过单片机控制系统及机械结构的共同作用，在单片机控制系统支持下对抬升装置的多个功能部件进行有效控制，为人们提供智能化的自行车存取服务，方便，有效节约地面空间，简洁、美观。

(2)自行车前轮锁紧装置通过机械结构的联动固定自行车前轮，而自行车后轮锁通过单片机控制系统控制上锁，二者共同作用，提高了自行车的稳定性以及安全性，自行车无受损现象。

(3)载车台运动缓冲装置能够在自行车下降过程中能起到缓冲作用，减少自行车在下落过程中因下落速度过快而对自行车本身产生的损耗。

(4)倒Y形轨道既能辅助自行车前轮锁紧装置固定前轮，又能在自行车下滑过程中起到缓冲作用，可以减少对自行车和L形载车台的损伤。

(5)抬升装置采用了双轴直流减速电机与单轴直流减速电机共同作用，能够快速进行停车。

(6)运动传感开关将用户的停车情况反馈给单片机控制系统，从而输出相应动作，更加智能化、方便。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为本实用新型空间智能停车库的分解结构图；

图2为本实用新型空间智能停车库的组合结构图一；

图3为本实用新型空间智能停车库的组合结构图二；

图4为本实用新型空间智能停车库去掉立式外壳后的组合结构图；

图5为竖向导轨的结构示意图；

图6为抬升装置和左右移动式壳体的局部结构示意图；

图7为抬升装置的整体结构示意图；

图8为抬升装置的部分结构示意图；

图9为立式车位的结构示意图一；

图10为立式车位的结构示意图二；

图11为立式车位的局部结构示意图；

图12为自行车前轮锁紧装置的结构示意图一；

图13为自行车前轮锁紧装置的结构示意图二。

图14为自行车前轮锁紧装置的结构示意图三。

图15为自行车后轮锁的结构示意图一。

图16为自行车后轮锁的结构示意图二。

图17为运动传感开关的结构示意图。

图18为空间智能停车库的原理框图。

图19为电机驱动模块电路图。

图20为单片机控制系统电路图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1-20，所述的基于单片机的空间智能停车库包括立式外壳1、多个立式车位2、能够左右移动至相应立式车位后侧的抬升装置3、左右移动式壳体4、电机驱动模块5、供电系统6、显示屏7、LED指示灯8、运动传感开关9 和单片机控制系统10以及软膜键盘1a，电机驱动模块5、供电系统6、显示屏 7、LED指示灯8、运动传感开关9和抬升装置3以及软膜键盘1a均连接至单片机控制系统10。单片机控制系统10采用的是51单片机。

所述立式外壳1包括背板11、以及分别设于背板11四周的顶棚12、底板 13、左箱体14和右侧板15。底板13、左箱体14和右侧板15均垂直背板11。顶棚12为弧形结构，顶棚12的左右两侧分别与左箱体14和右侧板15之间通过支撑杆121支撑固定。背板11和底板13相互连接的转角位置设有沿左右方向布置的水平轨道16，水平轨道16为槽型轨道，水平轨道16固定在背板11的前侧和底板13的顶面上。左箱体14的右侧设有竖向布置的进出口141，进出口 141与水平导轨16的左端正对。

多个立式车位2等间隔布置在水平轨道16的前侧，多个立式车位2的下端固定在底板13上。各立式车位2包括竖向导轨21、L形载车台22、自行车前轮锁紧装置23、自行车后轮锁24和载车台运动缓冲装置25。L形载车台22安装在竖向导轨21前侧，且通过抬升装置3联动而上下滑动。自行车前轮锁紧装置 23安装在L形载车台22上。自行车后轮锁24位于竖向导轨21下端前侧且与竖向导轨21构成自行车后轮容纳空间a，自行车后轮锁24还固定在底板13上。载车台运动缓冲装置25设于竖向导轨21后侧且位于水平轨道16的前侧，载车台运动缓冲装置25的上下两端分别固定在竖向导轨21的上下两端，载车台运动缓冲装置25还固定在底板13上。一般每15个立式车位2，配置一个抬升装置3，可以保证空间自行车立式停车库的正常工作。

各所述竖向导轨21的下端固定在底板13上，所述竖向导轨21由一块中间开了长孔的长金属板的两侧长边相对弯折形成，其具有外轨道211和内轨道212，外轨道211是上下宽度一致的轨道，是由长金属板的两侧弯折边构成的槽，外轨道211与L形载车台22配合。内轨道212是下宽上窄的倒Y型轨道，即长孔。内轨道212与自行车前轮锁紧装置23配合，形成自行车直立停放运行的轨道。各所述竖向导轨21的背面上端设有固定板一213。

所述L形载车台22的竖直部分的后侧设有连接板221和限位板222，限位板222位于连接板221的上方，连接板221朝后延伸的长度大于限位板222朝后延伸的长度，连接板221和限位板222之间为限位空间抬升装置3与连接板 221配合。L形载车台22的竖直部分的左右两侧面分别设有竖向布置的凹槽一 220，L形载车台22的竖直部分的左侧面和右侧面均分别设有两个凹槽一220，两个凹槽一220中间通过竖向分割板分割。凹槽一220内装配有与外轨道211 内壁接触的滚珠一，滚珠一沿着凹槽一220竖向布置，用于减小L形载车台22 在外轨道211上运动的摩擦力，使L形载车台22上下运动更加顺滑。L形载车台22的竖直部分的上部设有贯通其前后表面的左侧限位孔223和右侧限位孔 224，自行车前轮锁紧装置限位在限位空间b、左侧限位孔223和右侧限位孔224 处。L形载车台22的前侧设有两个弧形限位挡杆225，弧形限位档杆225的两端分别固定在L形载车台22的竖直部分和水平部分上，两个弧形限位档杆225 之间为自行车前轮容纳空间c。

所述自行车前轮锁紧装置23包括外套筒231、两个能够相对移动的内套筒 232、左压缩杆233、右压缩杆234、支撑弹簧235和滚珠二236。外套筒23恰好限位在限位空间b内。外套筒231外形为长方体结构，外套筒231长度方向的端面中部设有一套装通孔23a。两个内套筒232套装在外套筒231的套装通孔 23a内，弹簧235支撑在两个内套筒232内，两个内套筒232的一端相互套叠，两个内套筒232的另一端是分别伸出外套筒231左右两端的伸出端，各伸出端内限位安装有贴紧倒Y型轨道(内轨道212)的一所述滚珠二236。左压缩杆233 和右压缩杆234的后端分别贯穿安装在相应伸出端上，且支撑弹簧235的左右两端支撑在左压缩杆233和右压缩杆234之间，左压缩杆233和右压缩杆234 的前端分别穿过左侧限位孔223和右侧限位孔224伸至L形载车台22的竖直部分的前侧，并且左压缩杆233和右压缩杆234之间构成夹持自行车前轮的空间，左压缩杆233和右压缩杆234的相对的表面设有缓冲垫23b，用于保护被夹持的自行车轮胎。通过支撑弹簧235的作用，可使左压缩杆233和右压缩杆234朝外挤压滚珠二236，使滚珠二236能一直贴紧内轨道212上下滑动，通过滚珠二 236配合，可减小上下滑动产生的摩擦力。

所述自行车后轮锁24包括轮锁外壳241、直流舵机242、可伸出轮锁外壳 241外和部分回缩入轮锁外壳241内的推杆243、以及安全锁固定端244，直流舵机242和推杆243均安装在轮锁外壳241内，直流舵机242和推杆243之间通过连杆245连接，连杆245的一端连接至直流舵机242，连杆245的另一端与推杆243位于轮锁外壳241内的端部铰接连接，直流舵机242通过连杆245联动推杆243伸缩，安全锁固定端244相对轮锁外壳241设置并且均固定在底板 13上，推杆243在伸出轮锁外壳241外后与安全锁固定端244连接。直流舵机 242受单片机控制系统10控制。

所述载车台运动缓冲装置25用于降低取车时自行车下降的速度，其包括竖向布置的杆状的两个缓冲支座251、压板252和两个缓冲弹簧253以及固定在两个缓冲支座251底端的固定板二254，固定板254位于水平导轨16的前侧，固定板二254固定在竖向导轨后侧，且固定在底板13上。两个缓冲支座251贯穿安装在连接板221上并且接近限位板222，两个缓冲支座251的上端固定在竖向导轨后侧的固定板一213上，两个缓冲支座251的下端固定在固定板二254上。各缓冲支座251上套装有一所述缓冲弹簧253。压板252包括两个竖向套筒25a 和与两个竖向套筒25a一体连接的横向压板25b，横向压板25b位于连接板221 的下方，各竖向套筒25a套装在一所述缓冲弹簧253外。

所述抬升装置3包括电机车座31、双轴直流减速电机32、单轴直流减速电机33、丝杆螺母机构34和抬升座35。电机车座31的左侧和右侧分别设有一车轮组36，双轴直流减速电机32设于电机车座31内的下部且沿左右方向水平布置，且双轴直流减速电机32的两个输出轴分别联动相应的车轮组36，使车轮组 36能够左右移动，双轴直流减速电机32的两个输出轴具体是通过联轴器与相应的车轮组36连接。单轴直流减速电机33设于电机车座内的上部，单轴直流减速电机33位于双轴直流减速电机32的上方，单轴直流减速电机33沿上下方向竖向布置，输出轴轴线垂直于水平面。丝杆螺母机构34位于电机车座31的上方且竖向布置，单轴直流减速电机33的输出轴通过梅花联轴器连接丝杆螺母机构34的丝杆341最底端，丝杆螺母机构34的丝杆341的最顶端安装在支撑座 37上。抬升座35固定在丝杆螺母机构34的螺母342上，抬升座35位于连接板 221下方与连接板221配合，用于抬升自行车，抬升座35是L型座。双轴直流减速电机32和单轴直流减速电机33均与所述电机驱动模块5连接，电机驱动模块5与单片机控制系统10连接。双轴直流减速电机32通电的时候，电机驱动模块5驱动双轴直流减速电机32转动，从而带动整个抬升装置3沿着水平轨道16做左右运动。当单轴直流减速电机33通电时，电机驱动模块5驱动单轴直流减速电机33转动，通过梅花联轴器带动丝杆341转动，从而带动抬升装置 3上的抬升座35上下运动。

所述左右移动式壳体4竖向布置的可左右移动，所述抬升装置3限位在左右移动式壳体4内。具体地说，左右移动式壳体4上部小下部大，抬升装置3 的车轮组36限位在左右移动式壳体4的下部，抬升装置3的其余部分位于左右移动式壳体4的上部，抬升装置3的支撑座37固定在左右移动式壳体4内的上端近端。左右移动式壳体4的底面设有凹槽二41，凹槽二41内装配有滚珠三 42，使得左右移动式壳体4能够轻松随着车轮组36的移动而移动。左右移动式壳体4的前侧开设有竖向布置的滑槽43，抬升座35限位在滑槽43内。左右移动式壳体4位于水平导轨16左侧且左右移动式壳体4还可朝右移动至水平导轨 16内，并且在水平导轨16内左右移动。左右移动式壳体4位于水平导轨16左侧时收容在左箱体14内，左右移动式壳体4可以从左箱体14右侧的进出口141 进出。

所述供电系统6包括太阳能板61和蓄电池62，蓄电池62位于左箱体内底部，太阳能板安装于顶棚12表面，太阳能板61与蓄电池62相连接，蓄电池62 与单片机控制系统10连接。显示屏7和软膜键盘1a均设于左箱体14的前侧，显示屏7用于显示功能菜单。软膜键盘1a位于显示屏7的下方，软膜键盘1a 与单片机控制系统10连接，用于用户输入用户信息和选择所需功能。LED指示灯8安装在各竖向导轨21的上端，且各竖向导轨21的上端只安装一个LED指示灯8，LED指示灯8与单片机控制系统10连接，用于提示用户所分配的普通车位的位置。运动传感开关9分别固定安装在底板13上对应各自行车后轮锁24 的位置、背板11前侧上部对应各倒Y型轨道(内轨道212)的上端位置、以及左右移动式壳体4上且位于抬升座35的正下方并紧邻抬升座35的位置。运动传感开关9为常开行程开关，运动传感开关9与单片机控制系统10连接，用于将用户的停车情况反馈给单片机控制系统10，从而输出相应动作。固定安装在底板13上的运动传感开关9位于安全锁固定端244和轮锁外壳241之间。固定安装在电机车座31上的运动传感开关9用于即时反馈抬升座35的运动状态。固定安装在左右移动式壳体4上的运动传感开关9具体是通过螺钉d固定在左右移动式壳体4前侧的滑槽43下方。

空间智能停车库处于初始状态时，抬升装置3和左右移动式壳体4处于空间智能停车库最左端的左箱体14内，其抬升座35处于最底端。空间智能停车库的立式外壳1固定于任意地面，立式外壳1正面面向使用者方向，供电系统6 与单片机控制系统10连接，始终保持空间智能停车库处于有电状态。存车时，将自行车前轮推入到自行车前轮容纳空间c，并将自行车前轮卡入到左压缩杆 233和右压缩杆234之间，固定好自行车。当自行车需要抬升时，由于自行车在推入自行车前轮容纳空间c时，会触碰到立式车位2的底板13上的位于安全锁固定端244和轮锁外壳241之间的运动传感开关9，运动传感开关9会将自行车的运动状态反馈至单片机控制系统10，从而单片机控制系统10控制双轴直流减速电机32转动，带动整个抬升装置3和左右移动式壳体4朝右侧移动，移出左箱体14外并移入水平轨道16内并且沿着水平轨道16做左右运动，精确移动到达指定的立式车位2后侧，并且左右移动式壳体4的背面触碰到背板11前侧上部的相应运动传感开关9，该运动传感开关9将左右移动式壳体4的运动状态反馈至单片机控制系统10，单片机控制系统10控制单轴直流减速电机33转动，带动丝杆螺母机构34的丝杆341转动，使得螺母向上移动，从而使得抬升装置 3上的抬升座35向上移动，并使抬升座35与L形载车台22的连接板221相接触并继续上移，以抬升L形载车台22使L形载车台22沿着外轨道211向上移动，从而抬升L形载车台22上的自行车，自行车前轮锁紧装置23沿着倒Y形轨道(内轨道212)向上运动，因倒Y形轨道下宽上窄，故沿下宽内轨道212过渡到上窄内轨道212的时候，自行车前轮锁紧装置23的左压缩杆233和右压缩杆234被上窄内轨道212的内侧变挤压，从而压缩夹紧自行车前轮，同时带动自行车前轮上移，直至自行车前轮锁紧装置23移动至最高点引导自行车呈竖直状态，再由单片机控制系统10控制自行车后轮锁24的直流舵机242动作，带动推杆243做伸出运动，使推杆22伸入自行车后轮的轮毂空隙，并与安全锁固定端244配合，从而能够对自行车的后轮进行上锁。而L形载车台22两侧凹槽一220装配滚珠一，使得L形载车台22在外轨道211上运动的摩擦力减小，自行车的上下运动能够更加顺滑。

取车时，单片机控制系统10读取信息，查找用户已使用的立式车位2的车位号，控制相应立式车位2的自行车后轮锁24打开，即推杆243回缩，离开安全锁固定端244和自行车后轮，当自行车后轮锁24打开时，自行车有下落的趋势，顺势下拉自行车后架，自行车下滑，当L形载车台22运动到接近竖向导轨 21底端时，自行车前轮锁紧装置23沿着倒Y型轨道(内轨道212)向下运动，沿上窄内轨道212过渡到下宽内轨道212的时候，左压缩杆233和右压缩杆234 外弹松开自行车前轮，而且在L形载车台22运动到接近竖向导轨21底端时，连接板221底部会挤压载车台运动缓冲装置25的压板252和缓冲弹簧253，通过缓冲弹簧253的作用使自行车下落时受阻力的影响，下滑速度降低，从而自行车能够缓慢的下落。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。