一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置的制作方法

本实用新型专利涉及一种立体车库车位状态采集系统，尤其涉及到一种车库电机电流采集装置，属于立体车库技术领域。

背景技术：

伴随着全球经济的快速发展，汽车制造工业水平的进步及国民生活水平的提高，持有汽车的家庭数量呈现急速增长的趋势。我国汽车保有量的迅速增长和城市用地的紧缺为城市交通管理以及公共停车设施建设带来了巨大的压力。由于汽车数量的增加趋势不可避免，因此只能充分利用现有的土地资源建设停车设施。立体车库通过使用垂直空间多层停放的立体解决方案，在有限的占地面积中提供更多的停车位，能够最大限度利用土地空间资源。同时立体车库还具有建设成本较低。因此大力发展立体车库可有效的解决城市“停车难”问题。

对于立体车库来讲，车位状态的检测尤为重要，它是进行车库运行故障诊断和进行车位分配优化调度的基础。目前对于中小型立体车库的车位检测，嵌入式的车位控制器多直接采用，因此需要为大型立体车库的嵌入式系统装置提出一种独立I/O点检测每个车位的状态，但随着立体车库越建越大越建越高，车位数量大大增加，再使用独立I/O点检测每个车位状态会大大增加嵌入式系统设计的复杂度，降低可靠性，增加产品成本，因此需要给大型立体车库的车位状态检测提出一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置及方法，节约系统成本，增加可靠性，保障后续的故障诊断和车位优化调度工作。

技术实现要素：

针对大型车库如塔库车位数量很多，使用一个I/O口检测一个车位状态难以完成整个大型车库车位的状态检测。本实用新型提出依次使用一个I/O口控制一整层红外光电开关的工作，而每一层之间复用I/O口来检测各个车位状态的方式来检测大型车库车位的状态，这样可大大减少检测立体车库车位状态所需嵌入式装置的IO口数目，降低嵌入式装置设计的复杂性，提升车位状态检测效率，保障后续故障诊断和车位优化调度工作的进行。

本实用新型提出一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置及方法，其特征在于车位状态使用红外光电开关进行采集包括以下步骤：

步骤1：利用三极管的开关特性来控制每一层车位红外光电开关工作与否；

步骤2：每一层所有车位的光电开关一端相连，通过一个限流电阻接电源模块（106）输出的24V直流电，另一端也都相连接接到一个NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的基极通过一个限流电阻接中央处理器（105）的一个I/O口；

步骤3：每一层车位所有光电开关的输出都通过光耦芯片进行电平转换，首先把不同层同一列车位的光电开关输出都连接在一起，然后接光耦芯片输入端口的一端，光耦芯片输入端口的另外一端通过限流电阻连接到电源模块（106）输出的24V直流电上；光耦芯片输出端口的一端连接到施密特反相器的输入端，同时该端口还通过一个限流电阻接到电源模块（106）输出的3.3V直流电上，光耦芯片输出端口的另一端接地；施密特反相器的输出端接中央处理器（105）的I/O口，完成电平转换和去抖动处理；

步骤4：控制中央处理器的I/O口输出电平，首先使得连接第一层使用的NPN管基极的I/O口输出为高电平，其它层NPN三极管的基极电位为低电平，此时第一层NPN管基极有电流流动，NPN管饱和导通，三极管的集电极和发射极导通，控制检测第一层车位状态的所有光电开关工作，而其它层的光电开关都不工作；

步骤5：当车位有车时，光电开关输出为低电平，通过光耦电平转换和施密特反相器后输出仍为高电平；当车位没有车时，光电开关输出为24V高电平，通过光耦电平和施密特反相器转换后输出为低电平；中央处理器使用I/O口采集第一层每个车位相连施密特反相器输出端的电平，当采集到的施密特反相器输出端为高电压时，说明和该施密特反相器输出端相连的光电开关输出为低电平，该车位有车；当采集到的施密特反相器输出端为低电压时，该车位没有车，从而完成第一层车位状态检测；

步骤6：接着控制第二层的NPN管基极电平为高电平，其它层NPN管基极为低电平，使得第二层所有光电开关工作，其它层光电开关不工作，通过依次检测每一光电开关相连施密特反相器输出端的电平，来获取第二层每一个车位是否有车；

步骤7：按照上述方法依次检测第三层车位状态，第四行车位状态直至检测所有层车位状态，并把每一层车位状态存储到中央处理器RAM中的车位状态数组中；

步骤8：将采集到车库所有车位状态和上一次采样结果进行比较，如果相同则不存储，若不相同则将车库车位状态存储到外接flash存储器中。

本实用新型提出一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置，该装置主要包括：定时器（101）、红外光电开关工作控制模块（102）、红外光电开关（103）、电压调理模块（104）、中央处理器（105）、电源模块（106）、flash存储器模块（107）、故障指示灯模块（108）；所述定时器（101）采用中央处理器内置定时器进行计时，定时器在达到设定定时时间后产生一个低电平脉冲的中断信号，进行车库车位状态检测；每一层所有车位的光电开关一端相连，通过一个限流电阻接电源模块（106）输出的24V直流电，另一端也都相连接接到一个NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的基极通过一个限流电阻接中央处理器（105）的一个I/O口，所述红外光电开关工作控制模块（102）利用NPN三极管控制光电开关工作；光耦芯片输入端口的另外一端通过限流电阻连接到电源模块（106）输出的24V直流电上；光耦芯片输出端口的一端连接到施密特反相器的输入端，同时该端口还通过一个限流电阻接到电源模块（106）输出的3.3V直流电上，光耦芯片输出端口的另一端接地；施密特反相器的输出端接中央处理器（105）的I/O口，所述电压调理模块（104）将红外光电开关的输出通过光耦进行电平转换，再使用施密特反相器去抖动后送到中央处理器的IO进行电平检测；所述中央处理器（105）采用STM32芯片，管理定时器和车位状态检测的运行，以及检测结果数据的存储；所述电源模块（106）包括开关电源、电源滤波器模块和线性源电源模块；所述flash存储器模块（107）用来存储车库车位状态的检测值；所述故障指示灯模块（108）用来红外光电开关故障指示。

本实用新型提出一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置，所述红外光电开关工作控制模块（102）和红外光电开关（103）相连；所述红外光电开关（103）的输出端和电压调理模块（104）的输入端相连；所述电压调理模块（104）的输出端和中央处理器（105）的IO接口相连；所述电源模块（106）中交流电源和电源滤波器的输入端相连，电源滤波器的输出和开关电源输入端相连，开关电源的输出端和线性电源芯片输入端相连，线性电源芯片输出端和中央处理器（105）的电源输入端口相连；所述flash存储器模块（107）直接和中央处理器（105）的SPI接口相连；所述故障指示灯模块（108）直接和中央处理器（105）的I/O接口相连。

有益效果：

针对大型车库如塔库车位数量很多，使用一个I/O口检测一个车位状态难以完成整个大型车库车位的状态检测。本实用新型提出依次使用一个I/O口控制一整层红外光电开关的工作，而每一层之间复用I/O口来检测各个车位状态的方式来检测大型车库车位的状态，这样可大大减少检测立体车库车位状态所需嵌入式装置的I/O口数目，降低嵌入式装置设计的复杂性，提升车位状态检测效率，保障后续故障诊断和车位优化调度工作的进行。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理流程图；

图2为本实用新型的立体车库车位状态采集采集装置框图；

图3为本实用新型的车位状态采集部分的电路框图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置及方法，其特征在于车位状态使用红外光电开关进行采集包括以下步骤：

步骤1：利用三极管的开关特性来控制每一层车位红外光电开关工作与否；

步骤2：每一层所有车位的光电开关一端相连，通过一个限流电阻接电源模块（106）输出的24V直流电，另一端也都相连接接到一个NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的基极通过一个限流电阻接中央处理器（105）的一个I/O口；

步骤3：每一层车位所有光电开关的输出都通过光耦芯片进行电平转换，首先把不同层同一列车位的光电开关输出都连接在一起，然后接光耦芯片输入端口的一端，光耦芯片输入端口的另外一端通过限流电阻连接到电源模块（106）输出的24V直流电上；光耦芯片输出端口的一端连接到施密特反相器的输入端，同时该端口还通过一个限流电阻接到电源模块（106）输出的3.3V直流电上，光耦芯片输出端口的另一端接地；施密特反相器的输出端接中央处理器（105）的I/O口，完成电平转换和去抖动处理；

步骤4：控制中央处理器的I/O口输出电平，首先使得连接第一层使用的NPN管基极的I/O口输出为高电平，其它层NPN三极管的基极电位为低电平，此时第一层NPN管基极有电流流动，NPN管饱和导通，三极管的集电极和发射极导通，控制检测第一层车位状态的所有光电开关工作，而其它层的光电开关都不工作；

步骤5：当车位有车时，光电开关输出为低电平，通过光耦电平转换和施密特反相器后输出仍为高电平；当车位没有车时，光电开关输出为24V高电平，通过光耦电平和施密特反相器转换后输出为低电平；中央处理器使用I/O口采集第一层每个车位相连施密特反相器输出端的电平，当采集到的施密特反相器输出端为高电压时，说明和该施密特反相器输出端相连的光电开关输出为低电平，该车位有车；当采集到的施密特反相器输出端为低电压时，该车位没有车，从而完成第一层车位状态检测；

步骤6：接着控制第二层的NPN管基极电平为高电平，其它层NPN管基极为低电平，使得第二层所有光电开关工作，其它层光电开关不工作，通过依次检测每一光电开关相连施密特反相器输出端的电平，来获取第二层每一个车位是否有车；

步骤7：按照上述方法依次检测第三层车位状态，第四行车位状态直至检测所有层车位状态，并把每一层车位状态存储到中央处理器RAM中的车位状态数组中；

步骤8：将采集到车库所有车位状态和上一次采样结果进行比较，如果相同则不存储，若不相同则将车库车位状态存储到外接flash存储器中。

本实用新型提出一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置，该装置主要包括：定时器（101）、红外光电开关工作控制模块（102）、红外光电开关（103）、电压调理模块（104）、中央处理器（105）、电源模块（106）、flash存储器模块（107）、故障指示灯模块（108）。所述定时器（101）采用中央处理器内置定时器进行计时，定时器在达到设定定时时间后产生一个低电平脉冲的中断信号，进行车库车位状态检测；所述红外光电开关工作控制模块（102）利用NPN三极管控制光电开关工作，NPN三极管采用MJD122型号；所述红外光电开关（103）采用E3JK-5DM1-5L型号，利用发射的红外线是否被遮挡来检测车位状态；所述电压调理模块（104）采用TLP281光耦芯片和74HC14-A施密特反相器芯片，将红外光电开关的输出通过光耦进行电平转换，再使用施密特反相器去抖动后送到中央处理器的IO进行电平检测；所述中央处理器（105）采用STM32F103ZET6芯片，管理定时器和车位状态检测的运行，以及检测结果数据的存储；所述电源模块（106）包括24V开关电源、电源滤波器模块和线性源电源芯片AMS1117-3.3和AMS1117-5；所述flash存储器模块（107）采用W25Q128JVSSIQ芯片，用来存储车库车位状态的检测值。所述故障指示灯模块（108）用来红外光电开关故障指示。

本实用新型提出一种节约I/O点的立体车库车位状态采集装置，所述红外光电开关工作控制模块（102）和红外光电开关（103）相连；所述红外光电开关（103）的输出端和电压调理模块（104）的输入端相连；所述电压调理模块（104）的输出端和中央处理器（105）的IO接口相连；所述电源模块（106）中交流电源和电源滤波器的输入端相连，电源滤波器的输出和开关电源输入端相连，开关电源的输出端和线性电源芯片输入端相连，线性电源芯片输出端和中央处理器（105）的电源输入端口相连；所述flash存储器模块（107）直接和中央处理器（105）的SPI接口相连；所述故障指示灯模块（108）直接和中央处理器（105）的I/O接口相连。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。