毕业设计（论文）
智能家居中的智能车库设计
前 言
随着经济的发展和社会的进步，人民对物质生活与精神生活的要求也逐日高涨，对生产、生活场所的条件越来越要求方便、舒适、高效、安全以及环保节能，这些需求极大地促进了智能家居的应用。智能家居这个概念的形成并引入国内不过十来年的时间，但已在国内兴起持续的浪潮，它的应用范围包括了各个行业。 智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
智能家居也可以定义为一个过程或者一个系统，即利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家具生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位且谊人的家庭生活空间，而且还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节省资金。
本次设计主要设计智能家居中的智能车库，第一章介绍了智能建筑的发展情况。第二章大概的介绍了智能建筑的部分功能，也阐述了智能家居与智能建筑的关系。第三章重点讲述了本次设计的主题：智能车库的设计。第四章通过PLC实现了对整个智能车库的控制。全文由王文清编写，万周老师详细审阅，并提出了很好的建议。
尽管如此，由于编者水平有限和时间仓促，难免有不足之处，欢迎老师、同学批评指正。
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目 录
摘要----------------------------------------------------------------1 Abstract------------------------------------------------------------2 第一章分析当前智能建筑的发展情况------------------------------------3 1.1智能建筑--------------------------------------------------------3 1.2智能家居--------------------------------------------------------5 第二章 分析当前智能建筑的部分功能----------------------------------9 2.1智能建筑的基本功能----------------------------------------------9 2.2 BA系统在智能建筑中的应用--------------------------------------10 2.3嵌入式系统在智能家居中的应用-----------------------------------13 第三章 智能车库的设计----------------------------------------------20 3.1设计目标-------------------------------------------------------20 3.2智能车库门-----------------------------------------------------20 3.3智能车库内检测系统的重要作用-----------------------------------24 3.4车辆移动装置与轮胎压力检测-------------------------------------28 3.5车辆的温度检测-------------------------------------------------33 3.6库内恒温系统---------------------------------------------------38 3.7库内报警装置---------------------------------------------------39 第四章 PLC控制----------------------------------------------------42 4.1 PLC在车库中的应用---------------------------------------------42 4.2 PLC实现控制---------------------------------------------------43 第五章 总结与体会-------------------------------------------------47 5.1毕业设计小结---------------------------------------------------47 5.2毕业设计体会---------------------------------------------------47
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摘要
智能车库是智能家居中不可缺少的一个部分，它是现代智能家居中的一个缩影，它可以智能化的帮助人们完成取车、收车的过程，并且精确的检测车的各方面参数，使得人和车的安全得到了很大的保证。本次设计中主要亮点为对车辆的检测维护，所有的动作通过目前使用最广泛的PLC来控制，提高了控制效率。此外论文还介绍了智能建筑的一些功能。
关键词：智能建筑, 智能家居，PLC ,智能车库
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Abstract
The intelligent garage is a section that should not be short of in the intelligent stay idle at home, it is the miniature in the contemporary intelligent stay idle at home, it can help people complete putting and getting the vehicle intelligent, and examine various sides parameters of bus exact, causes that man and bus’ security obtains the very great guaranty. Examining and protecting vehicle is chiefly shines in this design , all the movement is under the control of the most wide-ranging PLC , lifts the control effectiveness .Moreover , intellect structure some functions is still introduced in the thesis.
Keyword: Intellect Structure , The Intelligent Stay Idle At Home, PLC, Intelligent Garage
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第一章 分析当前智能建筑的发展情况
1.1智能建筑
20世纪80年代，一个新的名词“智能建筑”在建筑界诞生。智能建筑（Intelligent Buildings）的概念是美国人最早提出的。1984年1月美国CONNETICUT洲HARTFORD市，建成了世界上第一座智能大厦-City Place Building。该大楼采用计算机技术对楼内的空调、供水、防盗、防火、及供配电系统等进行自动化综合管理，并为大楼的用户提供语言、文字、数据等各类信息服务，使客户真正感受到了舒服、方便和安全。随后日本、德国、英国、法国等西方国家的智能建筑相继发展。我国智能建筑的建设起使于1990年，随着国民经济的发展和科学技术的进步，人们对建筑的功能要求越来越高，尤其是随着国民经济信息化的发展和互联网技术的应用，社会经济的各个环节都受益于信息网络，智能建筑作为信息高速公路上的一个节点，90年代中后期在我国形成建设高潮。互联网络技术的发展和应用在改变人们工作、商务模式的同时，也改变着人们居家生活的模式，从而推动智能建筑技术的应用从商务办公大楼发展到住宅小区，智能化住宅小区和智能大厦同属于智能建筑。
目前，国内已建与在建的楼宇中，带有“智能建筑”色彩的有数千幢，仅上海就有400幢。这些工程在智能化设备上的费用一般占总投资的4%~8%。从智能建筑物用户分布的行业来看，目前主要用于金融、行政机构、商业、公共建筑、住宅小区、信息枢纽、交通枢纽等。由此可见，智能建筑的建筑规模是相当惊人的。
但是由于智能建筑设定的标准与规范不齐全，管理制度尚未建立，因而在建设过程中出现了一些问题。某些重要工程项目的智能化设备因种种原因不能正常工作，上亿的项目无法竣工，导致工区的延误，投资浪费。有的建筑物虽然已投入使用，但智能化设备名存实亡，不能正常工作。
通过对已建成与在建的智能建筑项目的调查与分析，目前智能建筑中主要存
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在以下三个问题：
首先，设计质量低。许多建设单位对智能建筑的期望过高，通常都号称要“跨世纪”“世界一流”、“十五年不落后”，过分听从设备供应商的导向，提出大大超过建筑物功能与规模实际的智能化要求。国内有些设计人员因不熟悉智能化设备的技术与智能建筑的方法，而不能完备地完成智能建筑的设计。于是有些业主转而请境外设计单位承担设计，希望完成的好一些。但是出了高价，多数也未能取得满意的效果，因为有不少境外设计单位也并非真是智能建筑设计的行家，图纸与设计文件低于国内设计的水平，而且境内外的设计方法与国内的工程施工、承包方式有较大差别，结果拿到境外设计的图纸却无法实施的情况屡见不鲜。 其次施工规范、验收标准不全。智能建筑中的BA系统、车库管理系统、安保系统、OA系统等都与计算机、通信等新技术有关，由于这些技术的发展很快有关的设备与系统的规范与标准在国内外都尚不齐全，不少工程的智能化设备是在无测试、无规范、无标准的情况下验收的，再加上人情关系的影响，一些工程“竣工”后智能化设备不能正常工作，便是十分自然的事情。
第三，系统集成商的技术水平与职业道德良秀不齐。智能建筑中的智能化系统，目前主要还是采用进口设备。应该说大部分进口设备的技术与质量的水平是高的，在国外运行的业绩也是良好的，但是，同样的设备安装到国内却不能正常工作。近年来，上海就发生不少一留的设备经承包商安装后出现不能正常工作情况。
这三个问题的主要原因之一就是智能建筑的工程建设标准不完备，在设计、订购设备、安装施工、竣工验收等各个工程环节中，缺少标准与规范来正确操作，因而严重影响了智能建筑的工程建设质量。因此就目前来说在智能建筑的工程建设过程中，十分迫切需要完整的标准与规范，尤其是设备验收的标准，智能化系统施工的规范与智能化系统验收的标准。从我们国家现行的有关标准与规范来看，在有些内容仍位能反映最新的技术发展，有的甚至走了弯路。智能建筑中设置最普遍的设备如BA系统、停车库管理系统、通道管理系统、楼内移动通信系
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统、集成管理系统等至今无法完善的设计、施工、验收的规范与标准。中国智能建筑的建设规模是很大的，将有一大批在世界上影响的智能大楼竣工投用，因此如何结合国情，迅速地编制相关的规范、标准，以满足工程建设的西药，这是十分重要的工作。
1.2智能家居
在智能建筑中，从目前来看，智能家居是发展最快和稳定的。
智能家居，或称为智能住宅，在英文中常称为Smart Home。与智能家居含义近似的还有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic Home）、数字家园（Digital family）、家庭网络（Home networking）、网络家居（Network Home）及智能家庭建筑（Intelligent home/building）。
智能家居以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。 智能家居也可以定义为一个过程或者一个系统，即利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家具生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位且谊人的家庭生活空间，而且还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节省资金。 要完整地理解智能家居，有必要先对几个智能家居发展过程中有着重大影响的系统进行了解。它们分别是家庭自动化、家庭网络、网络家电和信息家电。 家庭自动化 （Home Automation）。家庭自动化系指利用微处理电子技术，集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯，咖啡炉，保安系统和冷暖气系统等。家庭自动化系统主要是以一个微处理器CPU接收来自某一电子电器产品的信息后，再以既定的程序发送适当的信息给其他电子电器产品。微
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处理器必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸屏幕、按扭、电脑、电话及遥控器等。消费者可以发送信号至微处理器，也可以接收来自微处理器的信号。
家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智能家居刚出现的 时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍然是智能家居的核心之一。但随着网络技术的普遍使用，网络家电。信息家电的成熟，家庭自动化产品的许多功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品越来越少，其核心地位也将被家庭网络所代替，在家庭网络中的控制网络部分发挥作用。
家庭网络 （Home networking）。家庭网络是在家庭范围内，将电脑，家电，安全系统，照明系统和网络相连接的一种新技术。家庭网络是一个多子网结构的分别采用不同底层协议的混合网络，与局域网和广域网相比，在系统构成、网络协议及用户群体方面都具有自己的特点，实现家庭网络必须具有完整的系统集成方案、高度的互操作性和灵活的网络接口。
家庭网络所采用的连接技术可以分为“有线”和“无线”两大类。有线方案主要包括：双绞线或同柱电缆连接、电话线连接及电力线连接等；无线方案主要包括：红外线连接、无线电连接、基于射频技术的连接和基于PC的无线连接等。 家庭网络分为家庭控制网络和家庭信息网络，家庭控制网络通常以总线控制协议为主，主要是对家庭自动化产品，如安防报警系统、遥控系统、家用电器控制系统；家庭信息网络通过以太网方式组网，完成与外界的网络连接和家庭内部设备与信息的管理。
网络家电是利用数字技术、网络技术及智能控制技术将普通家用电器进行设计改进的新型家电产品。网络家电可以实现互联，组成一个家庭内部网络，同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。
网络家电技术包括两 层面：第一个层面是家电之间的互联问题，也就是使不同家电之间能够互相识别，协同工作；第二个层面是解决家电网络与外部网络的通信，使家庭中的家电网络真正成为外部网络的延伸，如图所示：
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Internet主机冰箱洗衣机
要实现家电间的互联和信息交换，就西药解决：（1） 描述家电工作特性的产品模型，使得数据的交换具有特定含义：（2）信息传输的网络媒介。在解决网络媒介这一难点中，可选择的方案有：电力线、无线射频、双交线、同轴电缆、红外线及光纤。
由于网络同志为网络家电的关键部分，所以基于家庭网络互联的网络加电是将来的一个发展趋势。
信息家电是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有PC主要功能的家电产品，是将电脑网络技术和通信技术与传统家电相结合的创新产品，是为数字化与网络技术更广泛地深入到家庭生活而设计的新型家用电器。信息家电包括电脑、DVD、超级VCD、无线数据通信设备、视频游戏设备、网络电视、Internet电话等等，即所有能够通过网络系统交互信息的家电产品，都可以称之为信息家电。 信息家电由嵌入式处理器、相关硬件、嵌入式操作系统以及应用层的软件包组成。
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信息家电把电脑的某些功能分解出来，设计成应用性强、更家电化的产品，使普通居民步入信息时代的步伐更为快速，是具备高性能、低价格、易操作特点的Internet工具。信息家电的出现将推动家庭网络市场的兴起，同时家庭网络市场的发展又反过来推动信息家电的普及和应用的深入。
广义的信息家电应该包括网络家电。在我们通常的理解中，信息家电主要指带有嵌入式处理器的小型家用信息设备，它的基本特征是与网络相连而有一些具体功能，可以是成套产品，也可以是一个辅助配件。而网络家电则指一个具有网络操作功能的家电类产品，这种家电可以理解为是我们原来普通家电产品的升级。 通过对以上几个系统名称的介绍我们可以看出，实际上家庭自动化产品、家庭网络产品、网络家电产、信息家电产品都只是智能家居系统产品里的一种，它们有各自不同的产品特征，不能简单地将它们划等号。当然也有许多概念交叉的产品，如即顶盒可以理解为是一个家庭网络的产品，但同时又是一个信息家电的产品。
还有一点需要说明的是，目前国内很多媒体和厂家有意无意地将智能家居和信息家电这两个概念混淆了。有些厂家干脆将一两件信息家电的功能放大，称拥有了这些信息家电的家庭也就实现了智能家居，这显然是不可取的，这会给行业带来一些不利的影响，使消费者最终对智能家居产生怀疑。因此规范化是将来一段时间内智能家居发展的趋势。
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第二章 分析当前智能建筑的部分功能
2.1智能建筑的基本功能
智能建筑并不是特殊的建筑物，而是以最大限度激励人的创造力、提高工作效率的中心，配置了大量智能型设备的建筑。在这里广泛地应用了数字通信技术、控制技术、计算机网络技术、电视技术、光纤技术、传感器技术及数据库技术等高新技术，构成各类智能化系统。就目前的技术发展水平来说，智能建筑的核心可归纳为4A+GCS+BMS，即：
CNS 通信网络系统 （Communication Networks System） OA 办公自动化系统 （Office Automation System） BA 建筑设备监控系统 （Building Automation System） SA 安全防范系统 （Security Automation System） GCS 综合布线系统 （Generic Cabling System） BMS 建筑物管理系统 （Building Management System）
CNS——是通过数字程控交换机PABX来转接声音、数据和图象，借助公共通信网与建筑物内部PDS的接口来进行多媒体通信的系统。目前，公共通信网在我国有城市电话网，可租用卫星转发器以实现C波段到CU波段的卫星通信。为消除公共无线通信的盲区，楼内设置无线通信微蜂窝系统。随着上海信息港工程的建设与全国通信基础设施装备水平的提高，光纤进大楼（FTTB）、光纤进小区（FTTZ）已成为现实，于是各种宽带接入的驻地网更为拓展通信新业务提供了发展基础。
OA——按计算机技术来说是一个计算机网络与数据库技术结合的系统，利用计算机多媒体技术，提供集文字、声音、图象为一体的图文式办公手段，为各种行政、经营的管理与决策提供统计、规划、预测支持，实现信息库资源共享与高效的业务处理，OA系统已在、金融机构、科研单位、企业、新闻单位等的日常工作中起着极为重要的作用。在智能建筑中OA常由两部分构成：物业管理公司为租户提供的信息服务和物业管理公司内部事物处理的OA系统，大楼使用
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机构与租用单位的业务专用OA系统。虽然两部分的OA系统是各自建立的，而且要在工程后期才实施，但它们的计算机网络系统的结构应在工程前期做出规划，以便设计PDS。
BA——系统是通过计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，以分层分布式控制结构来完成集中操作管理和分散控制的综合监控系统。BA系统运行的目标是对建筑物内所有建筑设备进行全面有效监控和管理，以保证建筑物内所有设备处于高效、节能和最佳运行状态。通常在BA系统管辖下的有空调、给排水、冷热源、变配电、照明、电梯、停车库等设备。 SA——系统主要有两类。一类为消防系统，另一类为安保系统。消防系统具有火灾自动报警与消防联动控制功能，是一专用计算机系统。安保系统常设有闭路电视监控系统（CCTV）、通道控制（门禁）系统、纺盗报警系统、巡更系统等。SA系统24小时连续工作，监视建筑物的重要区域与公共场所，一旦发现危险情况或事故灾害预兆，立即报警并采取对策，以确保建筑物内人员与财物的安全。 GCS——是在智能建筑中构筑信息通道的设施。它采用光纤通信电缆、铜蕊通信电缆及同轴电缆，布置在建筑物的垂直管井与水平线槽内，一直通到每一层面的每个用户终端。PDS可以以各种速率（从9600b/s到1000mb/s）传送话音、图象、数据信息。OA，CNS，BA及SA的信号从理论上都可由PDS传输。因而，有人称之为智能建筑的神经系统。
BMS——是为了对建筑设备实现管理自动化而设置的计算机系统，它把相对的BA系统、SA系统和OA系统采用网络通信的方式实现信息共享与互相联动，以保证高效的管理和快速的应急响应。这一系统目前尚无统一的定义，有称其为系统集成，有称为IBMS（I-Intelligent）。
2.2 BA系统在智能建筑中的应用
设备智能化集中监控管理系统是智能建筑智能化系统的重要子系统，它能自动化集中监控智能建筑的电梯、供电、供水、供暖等设备，设备故障时能及时发出故障报警，并提供故障点、故障类型等量化数据，摒弃了传统的故障－报修－
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接修－查故障点－修理－排除故障低效模式，极大地缩短了发现故障－排除故障的时间。它还具有故障预警功能，通过系统统计数据、报表，及时发现潜在故障点，为设备的维护保养、大修更新提供科学依据，减少设备故障，提高完好率，是物业管理的好帮手。
智能建筑设备智能化集中监控管理系统是住宅小区智能化系统的重要子系统，其主要功能如下： 1．实时监测
只需一个人在监控室就能实时地监测整个小区所有的电梯、供电、供水、供暖等设备的运行情况，可免去大量的设备运行巡视人员； 2．自动报警
无需专业人员在场，即可实现二十四小时设备故障智能诊断、自动报警，并提供故障点、故障类型等量化数据，摒弃了传统的发生故障→发现故障→报修→接修→查故障点→修理→排除故障低效模式，极大地缩短了发生故障→排除故障的时间； 3．远程控制
在监控室的电脑上即可对整个小区的所有设备运行进行合理的调配。并可在设备故障时，及时切换启动备用设备，将设备故障给用户带来的不便降到最低限度。 4．科学管理
系统自动记录每台设备的运行时间、运行次数、故障发生类型及次数等参数，提供统计数据、报表，为设备的维护、保养、大修、更新等提供科学合理的依据。减少设备故障，提高完好率，是物业管理的好帮手。
它的特点为：
①系统需具有较高的可靠性
②系统需结合智能化住宅小区实际需求。 ③系统需可靠、成熟
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④系统需具有较强开的放性，通讯协议和接口按照国际标准和国家标准设计，标准的接口、协议、技术，通过数据库开放，可以方便地与其他开放式系统兼容、集成。
5．系统具有中文/图形人机界面的上位机应用软件，适应性强、操作容易（操作人员不需要具备很强的专业知识）、维护方便。 它的功能为：
①系统需对智能建筑的公共设备运行实行计算机集中自动监测控制。
②系统能实时自动判别设备故障，及时将故障点/故障性质向上级计算机总站报警（故障时触发语音报警，直至操作员干预），缩短故障－维修时间。 ③具有远距离对设备运行（电梯、水泵、照明…）的切入/切出功能，在故障时将备用设备及时投入。
④系统能自动记录设备运行情况，建立数据库、趋势图、统计报表等，为设备的维修、保养提供科学依据。并能按要求打印。
⑤系统采用国际标准接口和协议设计，具有开放性、可扩展特点，还可以将其它信号（如：防盗报警、煤气泄漏报警、消防报警、家庭紧急求助，…）加入系统。 6．系统软件在WINDOWS98/NT/2000平台开发、运行，具有中文/图形人机界面，形象直观，具有易学、易维护、操作方便特点。其示意图为：
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2.3嵌入式系统在智能家居中的应用
根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是 “用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置[3]。
一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的几个重要特征：
1．系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如 ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5KB，而Windows的内核则要大得多。
2．专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时，针对不同的任务，往往需要对系统进行较大的更改；程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通过软件的“升级”是完全不同的概念。
3．系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
4．高实时性OS。这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。
5．嵌入式软件开发走向标准化。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行；但为了合理的调度多任务，利用系统的资源、系统函数以及专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（Real-Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。
6．嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境。由于嵌入式系统本身不具
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备自主开发的能力，即使设计完成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，因此必须有一套开发工具和环境才能进行开发，这些工具和环境一般是基于通用计算机的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行[4]。
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备以下4个特点：
1．对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。
2．具有功能很强的存储区保护功能。由于嵌入式系统的软件结构已模块化，为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。
3．可扩展的处理器结构，以能开发出满足应用最高性能的嵌入式微处理器。
4．嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此。
如图所示：一般可以将嵌入式处理器分为4类，即嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式控制器（MCU）、嵌入式DSP处理器（DSP）和嵌入式片上系统（SOC）。
嵌入式微控制器(MCU） 嵌入式DSP处理器 （DSP） 嵌入式处理嵌入式微处理器 （MPU） 嵌入式片上系统（System On Chip）
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嵌入式实时操作系统
在嵌入式应用系统的设计中，实时操作系统的应用越来越受到重视。μC-OSⅡ[6]是一个免费的源代码公开的实时嵌入式内核，它提供了实时系统所需要的基本功能。其包含全部功能的核心部分代码只占用8.3K字节，而且由于μC-OSⅡ是可裁剪的，所以用户系统中实际的代码最少可达2.7K字节，可谓短小精悍，μC-OSⅡ不仅使用户得到廉价的解决方案，而且由于μC-OSⅡ的开源特性，用户还可以对自己的硬件优化代码，以获得更好的性能。
μC-OSⅡ实际上是一个实时操作系统内核，只包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等基本功能。没有提供输入输出管理、文伴系统、网络之类的额外服务。但是由于μC-OSⅡ的可移植性和开源性，用户可以自己添加所需的各种服务。目前，已经出现了第三方为开发的文件系统、TCP/IP协议栈、用户显示接口等。 1．任务调度
μC-OSⅡ的任务调度是按抢占式多任务系统设计的，即它总是执行处于就绪条件下优先级最高的任务。为了简化系统的设计，μC-OSⅡ规定所有任务的优先级必须不同，任务的优先级同时也唯一地标识了该任务。即使两个任务的重要性是相同的，它们也必须有优先级上的差异，这也就意味着高优先级的任务在处理完成后必须进入等待或挂起状态，否则低优先级的任务永远也不可能执行。系统通过两种方法进行任务调度：一是时钟节拍或其它硬件中断到来后，系统会调用函数OSIntCtxsw（）执行切换功能．二是任务主动进入挂起或等待状态，这时系统通过发软中断命令或依靠处理器执行陷阶指令来完成任务切换，中断服务例程或陷阱处理程序的向量地址必须指向函数OSCtxSw（）。 2．任务管理
μC-OSⅡ最多可以管理 个任务，这些任务通常都是一个无限循环的函数。在目前的版本中，作者保留了忧先级为0、l、2、3、OS_LOWEST_PRIO_3、OS_LOWEST_PRIO_2、OS_LOWEST_PRIO_1、OS_LOWEST_PRIO的任务，所以用户可
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以同时拥有56个任务。μC-OSⅡ提供了任务管理的各种函数调用，包括创建任务、删除任务、改变任务的优先级、挂起和恢复任务等。系统初始化时会自动产生两个任务：一是空闲任务，它的优先级最低为，该任务只是不停地给一个32位的整型变量加1；另一个是统计任务OSTaskstat（），它的优先级为OS_LOWEST_PRIO_1，该任务每秒运行一次，负责计算当前CPU的利用率。
3．时间管理
μC-OSⅡ要求用户提供一个称为时钟节拍的定时中断，该中断每秒发生10至100次，时钟节拍的实际频率是由用户控制的。任务申请延时或超时控制的计时基准就是该时钟节拍。该时钟节拍同时还是任务调度的时间基准。提供了与时钟节拍相关的系统服务，允许任务延时一定数量的时钟节拍或按时、分、秒、毫秒进行延时。
4．任务间的通信与同步
对于一个多任务操作系统来说，任务间的通信与同步是必不可少的。μC-OSⅡ提供了四种同步对象，分别是信号量、邮箱、消息队列和享件。通过邮箱和消息队列还可以进行任务间的通信。所有的同步对象都有相应的创建、等待、发送的函数。但这些对象一旦创建就不能删除．所以要避免创建过多的同步对象以节约系统资源。 5．内存管理
为了消除多次动态分配与释放内存所引起的内存碎片，把连续的大块内存按分区来管理。每个分区中都包含整数个大小相同的内存块，但不同分区之间内存块的大小可以不同。用户需要动态分配内时，选择一个适当的分区，按块来分配内存。释放内存时将该块放回它以前所属的分区。这样，就能有效解决内存碎片的问题。
μC-OSⅡ的大部分代码是用 ANSIC写成的，只有与处理器硬件相关的一部分代码用汇编语言编写。所以μC-OSⅡ的移植性很强，可以在绝大多数8位、16位、32位微处理器、数字信号处理器上运行。μC-OSⅡ的移植并不复杂，只要
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编写4个汇编语言的函数、6个C函数再定义3个宏和1个常量，这些宏和函数都非常简单，其中的5个C函数甚至只需声明不必包含代码。用户可以根据需要自己编写移植代码。μC-OSⅡ的网站上（www．μC-OSⅡ．com）有针对不同微处理器的移植代码可供下载。目前网站上提供的移植实例包括Intel公司的8Ox86、8051、80196等，Motorola公司的PowerPC、68K、CPU32等，TI公司的TMS320系列，Zilog公司的z-80、z-180，还包括Analog Device公司、 ARM公司、日立公司、三菱公司、飞利浦公司和西门子公司的各种微处理器。
μC-OSⅡ是在PC机上开发的，C编译器使用的是Borland C/C++ 3.l版，而且PC机是大家最熟悉的开发环境，所以在PC机上学习和使用以μC-OSⅡ是非常方便的。KC／OS—11的网站上也提供了在PC机上运行μC-OSⅡ的源代码。但是由干C/C++运行库和 DOS本身的，在 PC 上运行以μC-OSⅡ时需要注意两个问题。
第一，由于DOS下的C编译器提供的运行库没有考虑多线程应用的问题，运行库中的全局变量和部分函数只适用于单线程。这些变量和函数包括：errno、_doserrno、strtok、strerror、tmpnam、tmpfile、asctime、 gmtime、 ecvt、 fcvt等。在μC-OSⅡ中使用这些函数时要小心，要避免两个任务同时调用这些函数，或者用信号量同步对这些函数的调用。
第二，DOS是不能重入的，就是说正在调用DOS服务期间，是不能再次调用DOS的，如果又进行了DOS调用，那么肯定会引起系统崩溃。μC-OSⅡ启动多任务后，如果两个以上的任务进行了DOS调用或者调用了需要DOS的C/C++运行库（如：Printf，scanf等等），就有可能引起DOS重人。所以在*中，可以调用BIOS或直接操纵硬件，但要尽量减少DOS调用。如果必须要用DOS，最好只有一个调用DOS的任务，或者用信号量进行同步。
嵌入式系统的应用领域
嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括[7]：
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1．工业设计
基于嵌入式芯片的工业自动化设备具有很大的发展空间，目前已经有大量的8、16、32位嵌入式微控制器应用在工业过程控制、数控机床等领域。
2. 交通管理
在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业成功运用。目前，GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭。
3．信息家电
这将成为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。
⒋ 机器人
嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化、智能化方面的优势更加明显，同时会大幅度的降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。
⒌ 家庭智能管理系统
水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌入式的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高、更准确和更安全的性能。目前在服务领域中，一些手持设备已经体现出嵌入式系统的优势。
目前针对建立高效率、低成本和网络化的智能家居终端，国内外的许多公司都提出了相应的解决方案，其中嵌入式Internet系统由于包括工业控制和IP网络接入的功能，而成为其中较令人关注的技术。
嵌入式Internet技术是指设备通过嵌入式模块，而非PC系统，直接接入Internet及城域网，以Internet为介质实现信息交互的过程。目前国外许多大公司，如 EM WARE，Microchip、SII等联合成了嵌入式Internet联盟，来专门讨论和制定嵌入式Internet的标准和相关的技术开发，而IBM、微软、SUN也早就开始涉足相关软件、操作平台的开发。但应该看到的是， 目前中国国内市场相关产品还较
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少，国际上的产品价格较高且还没有进入国内市场，随着市场在2001年度的高速膨胀，产生的商机将是非常巨大的。令人欣喜的是，第一代的国产嵌入式智能家居终端已经推出，目前正在向第二代过渡。
目前，家居智能化管理是信息社会发展的必然趋势，而家庭局域子网则是实现这一任务的必要载体。无论是在国外还是国内，这一市场都将是巨大的。一个混合型的家庭局域子网将成为数字家庭的主流，各种智能设备和家庭自动化系统都将与之相连。
因此以UP-NETARM3000为开发平台设计的智能家居监控系统，不仅具有嵌入式系统的众多优点，结构精简、专用性强，而且通过智能家庭网关的控制，很好的实现系统对家电和室内环境的实时监控，并且具备了远程访问功能和自动报警功能，基本满足了现在人们在日常生活中的各种需要，解决了人们的后顾之忧，使人们的生活更加安逸舒适。
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第三章 智能车库的设计
本次设计的总体目标是设计一个现代别墅的智能化车库，首先对车库各部分的功能块进行设计，最后通过PLC和PC实现总体的控制，形成一个智能车库。 3.1设计目标
智能车库是智能家居的一个重要组成部分，从现今的智能家居来说，如果一个别墅缺少了一个智能车库就好像一幅美丽的画像少画了眼神一样。可见智能车库在今天智能家居中所处的重要地位。
智能车库的总体部分包括建筑部分、车库门部分和车辆检测维护系统。而他们三部分又是相互联系的。
本次设计所选的为别墅的智能车库，所以为小型的家庭智能车库，而并非是大型车库，使用立体式的控制。由于是家庭型车库，所以智能车库体现出来的功能为贴心、实用、便捷。考虑到这一点，本次设计采用了杭州天宇车库公司所制作的WD-KMJ03/04型智能车库门控制器对车库门进行控制。智能车库门控制器控制可以实现对库门的智能化控制，它受PLC的控制可以做到对车库门的控制。其次本次设计的智能车库主要亮点为对进库的车辆实现全方位的检测，对可能出现的车辆情况和已经出现的情况进行及时的检测，如果出现情况如：（辆轮胎压力不足或者过高）并且把这些检测到的信号传送到车主的PC上，及时的提醒车主对车辆进行有必要和针对性的进行车辆维护，以达到车辆维护和安全的目的。并且本次智能车库的设计还对进库的车辆进行全方面的维护，例如装有恒温控制器，保护了车辆的水箱和油箱，装有报警装置，可以很好的对库内物品进行保护和防火作用。
3.2智能车库门
本次设计的车库门主要安装了防盗卷联门和智能车库门控制器。车库门的宽度和高度均采用国家标准，如：
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门侧空间≥150mm 门顶空间≥200mm
洞口宽度、洞口高度、应与所选型号门体尺寸相一致或略小于门体尺寸。 车库净宽≥门侧空间*2+所选型号门体宽度。 车库净宽≥门顶空间+所先型号门体高度 车库进深应大于3.5mm 观察车库有无门垛（立柱），如有门垛，测量门洞净尺寸，在此基础上加上80mm，就是门体的净宽度。（如图一） 车库如无门垛，测量门洞净尺寸，在此基础上减去80mm，就是门体的净宽度。（如图二）
随着人民生活水平的不断提高，迅速发展智能化楼寓已是房地产业发展的必然趋势。同时随着人们安全防范意识的逐渐增强，对居住环境的要求也越来越高。因此房地产业由“量”向“质”的转变也是大势所趋。所以，生态、环保、健康、节能、智能的门窗将受到广大房地产开发商和消费者的青睐。
本次毕业设计所采用的WD-KMJ03/04型智能车库门控制器正是一种集计算机软硬件系统控制的机电一体化产品。整个系统应用微电脑，高精度地进行多级分段扫描和受力分析，并通过软硬件配合实现全过程运行中，
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无需采用任何传感器，就可达到高灵敏度的八级等力遇阻反弹，确保自动门运行过程的安全可靠
这种智能车库门控制器通过电机编码扫描精确控制定位，开关门位置可精确到毫米级。柔性启动，平滑过度，使门体运行更加迅速、平稳、安静，减低电机
起步对门体冲击，延长电机的使用寿命。
电脑实时监控阻力，应用核心反弹力检测技术，进行高精度多级步进受力分析，在门体运行过程中，即使遇到极小的障碍，也能轻松识别，具备高灵敏度的等力遇阻反弹和双向保护功能。
紧急双锁离合器，在停电时，离合器可快速松开，门可手动操作，可在任意位置离合，并能安全上锁。
关门提醒，当用户忘记关门时，10分钟后会发出提示音，自动关门。 开关门时照明灯自动点亮，开门后3分钟自动熄灭，关门后即熄灯，遥控开灯3分钟后自动关闭。
简单的用户设定和系统智能学习功能，使调试及使用更为简便。 控制器带有UPS（后备电源）和红外线检测接口，可随时扩展功能。
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自动监控运行，故障判别分析，实时LED显示。并且可以与PLC相连，以实现PLC对它的控制。
停电记忆。来电后系统自动恢复并检测运行状态。
适用范围。在-40度～70度内安全运行。
型号 技术参数 输入电压 输出功率 待机功率 工作力矩 行程距离 传动方式 照明 WD-KMJ03型 110V/220V 100W 2W 800N.CM 2M-4M 导轨、链条 24V/10W WD-KMJ04型 110V/220V 150W 2W 1200N.CM 2M-4M 导轨、链条 24V/10W 最新精品资料整理推荐，更新于二〇二一年一月一日2021年1月1日星期五07:28:34
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适应温度 安装方式
-40°～70° 置于室内 -40°～70° 置于室内 3.3智能车库内检测系统的重要作用
近十几年来，养护汽车的材料、机具设备、手段以及与此密切相关的现代化汽车检测设备等均有了较大发展，汽车的整体质量有了大幅度提高，从而使传统意义上的汽车保养发生了重要变化。然而，由于受国家现行车辆管理维修、传统汽车维修。观念等诸因素的影响，至今有许多人对汽车养护意义的认识还滞留在传统的“保养”上，如换换机油、换换“三滤”、检查和排除故障隐患，搞搞一般的清洁调整等。这正如过去人们只知道有病时再吃药、住院、动手术，而平时不注意对自身的保养，忽略了对人体亚健康状态的认识一样，对汽车全方位养护的重要意义认识不足，对与汽车养护密切相关的基本知识知之甚少，这是人们对汽车养护认识的一个误区。
亚健康是人体处于健康与非健康之间的一种状态，是人体将要发病的前奏。在人体出现亚健康状态之前或已出现亚健康状态之初，如果能对此有足够的认识，经常参加运动，适时进行心理调整，定期进行体检和必要的保健性医疗，就可以保持良好的健康状态，以充沛的精力投入到工作中去。汽车的养护亦与此同理，从新车投入使用时开始，就有计划地、强制性地对汽车进行全方位的养护，汽车零部件的磨损就可减少到最低程度，油料消耗就可大大降低，汽车的使用可靠性就可大大增强，汽车的使用寿命就可成倍提高。
《中国汽车报》刊登过这样一个事例很能说明这一问题。出租车司机韩晓辉1997年购买了一辆夏利轿车，在新车开始使用时参加了“JB一路行”(JB一路行养护中心向用户承诺：参加该养护中心养护的新车确保40万km不大修)，他的车只在行驶33万km时进行过一次换环保养，其它哪也没有动过。他每行驶1万km，
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就到“JB一路行”养护中心保养一次。报纸报道时该车已行驶38万km，车况仍然处于良好状态。据此推断，这辆车行驶40万km不会有什么问题。 汽车修理是为了消除已出现的故障或查明隐患，使丧失工作能力的车辆、总成和零部件恢复技术性能，以保证车辆继续使用而进行的恢复性修理作业的总称。现在有一种“以养代修”的提法，实际上养护代替不了修理，汽车修理在汽车管理中是一个相对的专业技术性概念，有它的特定内容和成因。修理和养护二者之间虽有密不可分的紧密联系，但谁也不能代替谁。就某一辆汽车而言，搞好汽车养护，可以把汽车的修理次数最大限度地减少，甚至免于修理也是可能的，但即使如此，“以养代修”的提法亦不够科学，实际上是抹杀和降低了汽车养护应有的性地位。
“汽车保养”、“汽车维护”、“汽车护理”、“汽车养护”四种提法相比较，就现代汽车技术、汽车维修技术水平和其发展趋势而论，还是“汽车养护”的提法更为科学，更为确切，更符合现在的实际情况。“汽车养护”就是对汽车全方位的保养和维护，“养”在这里就像人对自己的肌肤特别是五脏六腑精心保养一样，有着它更深层的内涵，对能否延长车辆的使用寿命起着决定性作用。汽车养护与汽车修理相比，其主要优点基本上有两点。
其一，能较好地保持汽车部件原有的“配合”状态。机件在正常工作情况下，一经拆卸后再重新装配，就会破坏原有的“配合”状态。拆卸装配的次数越多，机件的“配合”状态就越差；拆卸装配零部件的数量越多，对汽车的正常使用影响也越大。这是汽车修理无法回避，也无法解决的主要问题之一。而汽车养护的大量技术作业是在汽车不解体的状态下实施的，可以省去汽车机件的频繁拆装，因而可以最大程度地保持机件原有的“配合”状态，这一点也正是汽车养护最大的优势所在，为成倍地延长车辆使用寿命奠定了基础。
其二，大大简化了修理拆装程序。由于在实施养护时使用不解体保修机具，大量
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的汽车养护作业都是在汽车不解体状态下进行的，与传统的汽车维修工作相比，它把汽车修理的检测—判定—清洁——拆卸—清洗—检验—修复或更换总成、零部件—装配—调试等必经的繁杂程序大大简化了，从而大大缩短了车辆的待修、在修时间，也减少了大量的无效劳动，节约了人力、物力和费用，大大增强了经济效益。
随着科学技术的迅猛发展，进入20世纪90年代以来，电子技术已经全面应用于汽车，汽车已经成为集微电脑、传感器、计算机网络技术、液力伺服传动技术、数字通信技术、新材料技术等为一体的高科技的组合体，加之汽车制造加工设备的加工精度和自动化程度大幅度提高，汽车的性能愈来愈先进。而且，随着人们质量观念的改变，其质量保证体系亦逐步健全和完善，国产汽车的保证期、保修期成倍地延长，这一切都使得汽车的可靠性越来越高。我国通过国际ISO9000系列质量体系认证汽车企业越来越多，我国各主要汽车生产厂都已经通过了ISO9000系列质量体系国际认证，且主要生产厂的A级供应商，大多也完成了质量认证工作。从这一点上讲，我国汽车产品质量，无论是在使用性能上，还是在其可靠性上，都有了大幅度的提高。
总之，汽车总体质量的提高，为我国搞好汽车养护工作提供了最基本的技术条件。随着汽车技术的发展和汽车保有量的迅速增加，用于汽车养护的养护用品，也随之有了快速全面的发展。以美国通用、福特、克莱斯勒车公司指定的“赛龙”牌汽车、机械养护用品为例，从水箱系列，清洁系列，刹车系列，轮胎清洁、补胎、亮光系列，电池清洁、止漏、保护系列，到车底防锈剂，变速器止漏保养剂，风扇皮带润滑剂，方向盘润滑剂，车窗浓缩清洗液等，应有尽有。从这些养护用品的功用可以看出，汽车的主要部件均可以得到良好而全面的养护，使其经常处于良好的运行状态。
从对诸多汽车养护材料使用性能的综合分析可以看出，尽管不像厂家宣传的那样神奇，但只要正确选用汽车养护材料。就可以解决汽车维修中的如下问题：
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对汽车的养护可以是全方位的，需要养护修复的项目可以说全包容了；一些需要润滑的总成、部件使用添加剂后，可以从根本上改善润滑状况，大大减缓机械磨损速度，延长机械使用寿命；对于磨损超值的在用车辆，使用润滑抗磨剂后，磨损部件可以迅速得以修复，近似恢复原有性能；对密封要求很高的壳体类总成，如发动机、变(差)速器、油箱、水箱等养护时，可以采取不解体方式，使汽车维修工作效率成倍地提高。
随着汽车保有量的快速增长，汽车技术水平的迅速提高，为之服务的汽车维修检测设备、仪器已经日趋成熟先进，在不解体的情况下，已能较准确地检测、诊断发动机等主要总成、部件的技术状况。电子技术在汽车上的广泛应用，推动了汽车维修检测设备也朝着电子化的方向发展，在车辆寿命、质量、安全性和可靠性迅速提高的同时，更多的维修工作，已从传统的机械修理变为电子诊断，如：微电脑发动机检测仪、读码解码器等。
网络一体化的构想，将检测、维修、服务发展成一套全方位的汽车维修思路。能快速地对汽车整体技术状况进行诊断，为用户提供最佳维修方案。我国少数维修企业，已经实现了企业的智能化。这就是说，日趋先进的检测技术，已能准确地检测判定汽车主要总成乃至全车的技术状况，为正确实施汽车养护提供了科学依据。
以上谈到的三项基本条件。是促成我国汽车养护业赖以生存、发展的客观条件和坚实的物质基础。除此之外，随着汽车技术的飞速发展和汽车质量的大幅度提高，专门从事汽车养护的汽车养护中心、场站、连锁店，像雨后春笋一样，遍布中国大地，加之我国汽车个体用户数量的迅速增多，为汽车养护新的定位和迅猛发展提供了诸多有利的条件，展示了全方位实施汽车养护的美好前景。
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综上所述，在汽车技术、汽车质量、汽车检测技术、汽车保修机具设备、汽车养护用品等均己发生重大变化的今天，只要我们对汽车进行正确的检测和维护，那么车辆的寿命以及对自己的人生财产和生命安全都可能得到很改善。
由此可见对车辆的检测是多么的重要，也必然会是智能化车库所重视的一个环节。因此本次毕业设计对车辆的检测做了全方面的部署。
3.4车辆移动装置与轮胎压力检测
本次设计的车辆移动装置是一个小车式的移动装置，主要作用为把库外的车辆传送到库内，实现收车作用和固定车位以达到对车辆检测的目。并且有精确的定位能力，当把车辆传送入库的时候可以准确的把车辆进行定位以提高检测的质量。本次设计的移动装置下还安置了一个压力检测器，可以检测到移动装置上是否有小车，当小车开入移动装置，压力会增大到一定区域。因此，移动装置下的压力检测器判定小车已经驶入移动传送装置，移动装置就像一个平板小车一样通过固定的轨道和动力设备可以自由控制移动，当车库门打开的时候，移动装置接受PLC控制移动出库外，次时车辆驶入移动装置，移动装置停留规定的时间后自动回位，把车辆移动入库内，并且通过设置在移动装置底部的压力检测装置进行检测是否载了车辆，如果已经载回小车，则开始对车辆进行标准定位，以实现对车辆的检测，如果并没有载回小车，说明刚刚的动作为取车动作，则不进行对车
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车库墙壁侧门移动装置移动轨道辆的定位和检测。
本次设计所使用的移动装置的动力系统主要为可逆电动机，电动机可以实现正转和反转以实现移动装置的移出和回位。其原理如如图所示：
电动机可逆运行控制线路(a)辅助触头作联锁(b)按钮作联锁FRFRSB1KM2KM3KM3(a)SB2KM2KM2QSFRFUSB3KM2KM3SB1SB2KM3KM2M3~SB3KM3KM3(b)最新精品资料整理推荐，更新于二〇二一年一月一日2021年1月1日星期五07:28:34
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检查汽车的安全性能，不少人只注意制动系统和转向系统的性能，较少留意轮胎，认为轮胎只需打足气就可以了，岂不知在当前的道路条件下，轮胎的技术状况与制动、转向系统一样是直接关系到汽车安全的重要因素之一。千里之行始于足，车主对轮胎应有所了解才能安全使用轿车。
现在的常用轮胎主要有两种：低压胎和真空胎。低压胎含有内胎，多用于普通汽车和摩托车；真空胎没有内胎，外胎兼起了内胎的作用，多用于轿车和轻型车。真空胎是法国米其林轮胎公司在1959年发明的，都是子午线轮胎结构，胎内壁紧贴一层内膜令车胎在高速运转时不易聚热，内膜有一层密封自粘层，轮胎受到钉予或尖锐物穿破后不易立即泄完气可使汽车继续行驶一段距离。
轮胎的规格由断面宽度B、断面高度H和轮辋直径d表示。低压胎断面近似圆形，B～H，因此仅标注B一d就可以了，如常用的7.50—14、9.00—20等，单位是英寸，其中“—”表示低压轮胎。而真空胎的断面多是扁形，B＞H，两者的比值反映了轮胎的形状，为了表述这种关系就以H／B的百分比作为一个参数，称为扁平率，数字越小轮胎的形状越扁平。
轿车真空胎的规格标注除了尺寸参数还有用途参数，用代号规定轮胎的最高安全时速和最大安全负荷量。例如真空胎P165/70R1481T表示是轿车专用轮胎(P），胎宽165毫米，扁平率70，子午线轮胎（R），轮辋直径14英寸，轮胎最大负荷462公斤（代号81），最高安全时速190公里（代号T）。其中负荷代号有六十多个，速度代号有十六个，它们都对应有关限值。
现代轿车的最高时速一般都达150公里以上，车速越快或载重越大轮胎变形就越大，变形越大与地面摩擦所产生的温度就越高，汽车高速运行时轮胎的表面温度有时可达100摄氏度以上，对轮胎的性能有极大的影响，直接关系到轿车的安全性，因此轿车轮胎都有安全极速代号和最大负荷代号，不同代号的轮胎所采用的混合胶不同，承受高温和负荷的能力也会不同，因此车辆进库检测时必须要对轮胎进行检测。
本次设计所采用的轮胎检测为物理量检测，当车被传送装置送入库内，移动装置
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对车辆进行标准定位，然后PLC控制可变电阻箱升出升降尺，顶到车轮的车轴，因为标准气压下的车轮从地面到车柱的距离是一定的，当轮胎压力增大时其距离就会增大，若轮胎压力过小时则其距离减小，根据这个原理，可以把车轮气压看成是电阻，也就是当气压是标准的时候，电阻是一个标准的额定电阻，当气压降低或者升高时，电阻箱的电阻都不是额定电阻，如图所示：本次设计把测量出来的电阻值通过可变电阻转化为电阻信号，在把电阻信号转化为电压信号，通过标准
变
送
电
路
转
化
为
标
准
信
号
输
入
PC
。
车轮车轮卡锁装置车轮车轮车轮车轮升降尺车轴齿轮区可变电移 动 装 置阻箱地 面
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恒流源电阻信号转换电压信号如图所示：电
阻信号转化成电压信号以后，通过标准变送电路变送为标准电压信号输入PC，以达到检测车胎压力的目的。变送电压信号如图所示：
+U1- D1 12UFR1R2D2WiR5UZC1R3R4R6Rf2UzR730-+UTUf0+A2000C2WfRf1Uf
标准电压变送电路
3.5车辆的温度检测
本次设计的车辆检测还包括车辆的温度检测，主要检测车辆底部的发动机温度
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和水箱温度以及刹车盘温度。由于以上车辆的器件对于车辆来是是非常重要的部件，如果其中一样发生故障都很可以对车辆的安全性能造成非常大的影响。因此对这些部件进行初步的检测是非常有必要的。
本次设计所使用的检测器为红外线测温仪。红外线测温仪接受PLC的控制。红外线测温仪安装在库内移动专置下，可对车辆底盘任何位置进行温度测量，红外线测温仪测量汽车底盘发动机温度，水箱温度，刹车盘温度及轮胎温度，次红外线测温仪为多极发射组成，可同时测量不同的方位。
红外线测温仪属于非接触式测温，非接触式测温仪是目前测量中应用广泛的一种仪表，任何物体处于绝对零度以上时，因其内部带电粒子的运动，都会以一定波长电磁波的形式向外辐射能量，只是在低温段这种能量很微弱。非接触式测温仪表就是利用物体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的。在测量时，只需要把温度计光学接收系统对准被测物体，而不必与物体接触，因此可以测量运动物体的温度并不会破坏物体的温度场。另外由于感温元件只接收辐射能，它不必达到被测物体的实际温度，从理论上讲测量上限是没有的，因此可以测量高温。非接触测温仪分两大类，一为光学高温仪，射温度计。现所使用的红外线测温仪属于辐射温度计，近来随着红外技术的发展，测温的下限已经下移到了长温区，大大扩展了非接触式测温方法的使用范围。红外
辐射理论基础
辐射换热是三种基本的热交换形式之一，热辐射电磁波具有以关速传播、反射、折射、散射、干涉和吸收等特性。它是由波长相差很远的红外线、可见光及紫外线所组成的，它们的波长防卫从1/1000m到1/100000000m。可见光只是群众很小一部分，约为0.38~0.78µm，比0.38µm更短的称为紫外线，比0.78µm长的称为红外线。在低温时，物体辐射能量很小，主要发射的是红外线。随着温度的升高辐射能量急剧增加，辐射光谱也向短的方向移动，在500度左右时，辐射光谱包括部分可见光；到800度时可见光大大增加，即呈现“红热”；如果到3000度时，辐射光谱则包含更多的短波成分，使得物体呈现“白热”。有经验的人员
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从观察烁热物体表面的颜色来大致判断物体的温度，这就是辐射测量温度的基本原理。但这种判断是相当粗糙的，精确地判定物体的温度的热辐射及温度之间的定量关系是辐射的重要研究内容。
（1） 热辐射的重要参数 ①
热辐射能Q 以辐射的形式发射、传播或接受的能量称为辐射能。单位为焦耳J 。
②
辐射能通过ф ф是辐射能随着时间的变化率，又称为辐射率，为 ф=dQ/dt其单位为瓦特（W）。
③
辐射强度I 在给顶方向上的立体角单元内，离开点辐射源（或辐射源面单元）的辐射功率除以该立体角单元，称为该方向上的辐射强度，其单位为瓦/球面度（W/sr）。
④
辐射出射度M 离开辐射源表面一点处的面单元上的辐射能量除以该单元面积，称为该点的辐射出射度，即ф=dQ/dt
⑤
辐射亮度L和光谱辐射亮度Lג 表面一点处的面元在给顶方向上的辐射强度，除以该面元在垂直于给顶方向平面上的正投影面积，称为该方向的辐射亮度L。 辐射亮度实际上是包括所有波长的辐射能量。如果是辐射光谱中某一 波长的辐射能量则称为在次波长下的光谱辐射亮度L。ג
（2） 辐射能的分配
当物体接收到辐射能以后，根据物体本身的性质，会发生部分能量吸收、透射和反射的现象，设落在物体上的总辐射能量为Q，被吸收的部分为Qa，透射的部分为Qd，反射部分为Qr，则有 Q=Qa+Qd+Qr 或者
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1=Qa/Q+Qd/Q+Qr/Q=a+۲+p
其中 a---吸收率，表示吸收的能量所占的比率； ۲ ；透射率，表示透射的能量所占的比率------- p----反射率，表示反射的能量所占的比率。
当Qa/Q=a=1时，则۲=0，p=0。这说明照射到物体上的辐射能全被吸收，既无反射也无透射，具有这种性质的物体称为“绝对黑体”。
当Qd/Q=1=۲时，说明照射到物体上的辐射能全部透射过去。既无吸收又无反射。既有这样性质的物体称为透明体。
当Qd/Q=p=1时，说明照射到物体上的辐射能全部被反射出去。若物体表面平整光滑，反射一定有规律，则称该物体为镜体。若无反射一定无规律，则该物体称为：绝对白体。
在自然界中实际上的黑体、白体都是不存在的。物体的a,۲,p值主要决于物体本身的性质，物体表面的状况、波长和物体的温度条件。
一般固体和液体的۲值很小或者为零，而气体的۲值则较大。对于一般工程材料来讲，0而=۲a+p=1,称为灰体。
在自然界中黑体是不存在的，从传热角度看，可以认为制造黑体。 红外辐射的理论基础
红外辐射的物理本质是热辐射，这种热辐射是由于内外原因使物体内部带电粒子不断运动，使物体具有一定的温度而产生的一种辐射现象，称为热辐射，又称为红外辐射。这种热辐射效应，其波长和频率是在电磁波谱中间隔为0.76~100µm
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的其间内，被物体吸收后可以显著的转换为热能，通常称为红外光谱区。它是一种不可见的光，但红外光的本质与可见光或者电磁波性质一样，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性，它在真空中也以光速传播，并具有明显的波粒二象性。 红外辐射源
当物体的温度高于绝对温度时，都有红外光向周围的空间辐射出来。根据辐射源几何尺寸大小、距离探测器的远近，红外辐射源可分为点源和面源，当对同一个辐射源，在不同场合，既可以是点源，又可以是面源。一般情况下，把能充满红外光学系统瞬时视场的大面积辐射叫做面源，而将没有冲满红外光学系统瞬时视场的小面源叫做点源。理想的点源被认为是没有面积的几何点，
点源的辐射强度（J）定义：点源辐射强度是点源在某一指定方向，单位立体角内发射的辐射功率，所以，点源的辐射强度J仅与方向有关，而与源面积无关。红外辐射是遵守以下定律进行的，他们都是建立在热平衡的基础上完成的。
一、 基尔霍夫定律
基尔霍夫实验指出：物体的辐射发射量R和吸收率a有一定的关系：在它们既有相同温度时，由于辐射表面不同，则发射出的能量就不同。只有辐射出的能量多，吸收能量也多的情况下，才能具有相同的温度，所以物体的发射量与吸收量存在一定的比例关系，都等于在同一温度下的绝对黑体的辐射发射量Rb。 二、黑体辐射定律 ① 普朗克定律 ② 维恩公式
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红外测温仪工作原理
红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号放大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经传送到PC上进行换算转变为被测目标的温度值。
使用红外测温仪的益处
- -
便 捷!
红外测温仪可快速提供温度测量，在用热偶读取一个渗漏连接点的时间内，用红外测温仪几乎可以读取所有连接点的温度。另外由于红外测温仪坚实.轻巧.（都轻于10盎司），所以在车辆底部占用空间不大，不会影响车辆的正常传送。
-
精确!
- 红外测温仪的另一个先进之处是精确，通常精度都是1度以内。这种性能使
得预防性特别重要，用红外测温仪可以精确的判断出车辆的水箱，发动机和刹车盘的温度，对车辆的维护取了关键性作用。
-
安全!
安全是使用红外测温仪最重要的益处。不同于接触测温仪，红外线测温仪是非接触式测温仪，因此在对车辆底部的部件检测时不必要接触到发动机，水箱，刹车盘等部件，测量时只用把发射头瞄准所要测量的部件就可以安全的测出温度
- 本车库所使用的为Raytek产品
下列为Raytek非接触红外测温仪的三种测温技术： 点测量： 测定物体全部表面温度，像发动机或其他设备
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温差测量：比较两个点的测量温度，像连接器或断路器
扫描测量：探测在宽的区域或连续区域目标变化。象制冷管线或配电室。本次设计所使用的Raytek产品的温度范围为-50~200度（分段），每种型号的红外测温仪都有其特定的测温范围。所选仪器的温度范围应与具体应用的温度范围相匹配。
目标尺寸: 测温时，被测目标应大于测温仪的视场，否则测量有误差。所以被测目标尺寸超过测温仪视场的50%为好。
-光学分辨率（D: S）: 即测温仪探头到目标直径之比。如果测温仪远离目标，而目标又小，应选择高分辨率的测温仪。
线测温仪器传输的信号为标准电压信号，因此可以直接传送到PC上，及时的让车主了解到自己车的情况，并且所测量的三个部件都有一定的温度上限，如果测量出的温度超过上限，则PC会及时的进行报警，用来提示车主要对以上部件进行维护。
3.6库内恒温系统
智能化的车库不仅仅是对车辆的检测，而且还应该对车辆进行一定的维护。本次设计从这一点出发 设计了对整个车库内进行恒温保护。
对车库内进行恒温控制主要是由于考虑到在冬天如果不对车辆进行恒温控制，那么早晨起来使用车辆时车辆启动会变的非常困难，主要是由于车辆水箱的温度由于一夜的降温的结果，而且如果不对车辆进行恒温控制，任由车辆降温，有可能损坏车辆的水箱，而且考虑到我国北方地区冬天气温非常的低，因此在库内做一个恒温保护装置是非常有必要的。
本次设计所使用的恒温控制其主要功能就如一个空调，可以保持对库内温度，防止在低温天气下冻坏水箱和库内一些物品。此次设计的恒温控制器为WTQ-288型温度控制器。
工作原理如下：ST是WTQ-288型电接点压力式温度计，当恒温箱内的温度
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降低到下限时，ST的指针与下限接点接触，双向可控硅通过R被强制触发导通，接通加热器RL的电源，于是恒温箱内温度上升。ST的指针转动，与下限触点脱离。这时虽然触发回路已断开，但由于电容C的移相作用，当电源电压过零时，电容电流却不为零，这样，当电源反相后，仍能为双向可控硅提供触发电流而使可控硅导通。
当恒温箱内的温度上升到上限温度值时，ST电接点温度计的指针与上限接点接触，双向可控硅失去触发电流，在电源电压过零时关断。这时恒温箱温度开始下降，当温度下降到下限值时，双向可控硅又被触发导通，接通加热器RL的电源，使恒温箱内温度上升，如此循环达到恒温的目的。
可控硅的功率可根据负载大小选取，功率加大时，应适当加大电容C的容量，以保证足够的触发电流。通过以上设计，实现了对车库内温度恒定。
3.7库内报警装置
下面来介绍一下本次设计所使用的火灾报警器。本次设计所使用的火灾报警器是感烟式火灾探测器。离子感烟火灾探测器是应用烟雾粒子改变电离室电离电流原理的感烟火灾探测器。电离电流形成如图
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在图中，P1和P2
是一相对的电极。在电极之间放有α放射源，由于它持续不断地放射出α粒子以高速运动撞击分子，从而使极板间空气分子电离为正离子和负离子，这样电极之间原来不导电的空气具有了导电性，实现这个过程的装置称为电离室。 如果在极板P1和P2 间加上电压V，极板间原来做杂乱无章运动的正负离子，此时在电场作用下做有规律的运动。正离子向负极运动，负离子向正极运动，从而形成了电离电流I。施加的电压V越高，则电离电流越大。当电离电流增加到一定值时，外加电压再增高，电离电流也不会增加，次电流称为饱和和电流Is，
如图：
当火灾发生时，烟雾粒子进入检测电离室后，被电离的部分正离子和负离子
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被吸附到烟雾离子上去。因此，离子在电场中运动速度比原来的降低，而且在运动过程中正离子和负离子互相中和的概率增加。这样就使到达电极的有效离子数更少。这些微观的变化反映在宏观上，电离电流减少，相当于检测电离室的空气等效阻抗增加，因而引起施加在两电离室两端分压比的变化。两电离室电压-电
流变化特性曲线如图：
从图可知，在正常情况下，探测器两端的外加电压Vo，即回路电压等于两电离室电压之和，即Vo=V1+V2
当火灾发生后，烟雾进入检测电离室后，电离电流从正常状态的I1减小到
I`1，相当于检测电离室阻抗增加，检测室两端的电压从V2增加到了V`2，٥V=V`2-V`1，当该增加两增加到一定值时，开关控制电路动作，发出报警信号。次报警信号给报警器和PL主机，实现了车库内的火灾自动报警。
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第四章 PLC控制
4.1 PLC在车库中的应用
本次设计所使用的控制手段为PLC控制，在设计中，使用的是三菱公司出品的FX300型。设计如下：
首先控制启动PLC的启动信号为感应装置信号。设计中，使用了美国凯瑞KERI公司出品的PXL-500型感应系统，PXL-500能准予的感应出20米外的信号，并快速的进行动作，而且它还提供额外的串口增加报警系统控制能力（用卡控制报警系统设防和撤防，报警系统可用密码键盘分区管理） 当车主把车开到距离车库20米的时候感应装置感应到了感应卡的信号，并通过确认以后给予PLC一个启动信号，启动PLC，
启动了PLC以后PLC开始工作，首先PLC控制WD-KMJ03/04型智能车库门控制器打开车库门，然后通过一个计数器20秒以后启动移动传送装置，把移动装置移出库门外，通过一个计数器120秒以后PLC控制移动装置移回库内，从而把轿车移回库内达到收车的作用，移动装置回位之后会有一个回位信号，PLC通过这个信号确认移动装置已经移回库内，所以开始关门，并且车库门返回一个关门信号和移动装置返回一个检测车辆信号：次信号决定了车库的下一步动作，因为当检测到移动装置上有小车则说明本次动作为收车，当检测到移动装置上没有小车则说明本次动作为使用车，所以PLC下一步使用一个常开常闭开关进行控制，当检测到有小车时PLC进行下一步，对车辆进行检测启动温度检测装置，压力检测装置和恒温控制器并等待300秒检测装置检测完毕之后直接通过变送器把标准信号传送到用户的PC上，使用户知道自己车的情况，并进行有目的的维护，PLC通过一个300秒的计数器之后开始关闭PLC以达到省电和完成一个周期的目
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的，如果移动装置没有检测到有小车，则说明本次为用车过程，所以PLC不控制检测装置进行检测，而是直接跳到最后一步，关闭PLC完成一个周期。
4.2 PLC实现控制
PLC I/O图
X0 X1Y1开门T1K20T1Y2移动小车移出T2K20T2Y3移动小车停T3K120T3Y4X2移动小车回移动小车回位X2Y5X3关门关门信号X4检测是否有小车X3 X4Y6启动红外线测温仪Y6`T4启动胎压测量仪K300sX4Y7关闭PLC
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PLC状态图
X0M8002S0X1S20T1Y1开门T1K20sY2移动小车移出T2T2Y3T3T3Y4X2X2Y5X3X4X3X4Y6T4T4Y7K120s移动小车停K120s移动小车回小车回位关门关门检测是否有小车启动红外线测温仪K300s关闭PLCS21S22S23S24X3X4S25Y6`启动胎压测量仪S26
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PLC梯形图
X0M8002SETS0X1SETS20S20SOY1 开门T1K20SETS21T1S21Y1小车出T2T2SETS22K20S22Y3小车停T3K120T3SETS23S23Y4小车回X2小车回位SETS24X2S24Y5关门X3关门信号X3X3X4X4SETS26X4检测是否有小车SETS25S25Y6Y6`Y6``T4T4SETS26关闭S26Y7
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PLC编程
LD X0 LD T3 OUT T4 AND M8002 SET S23 K300 SET S0 STL S23 LD T4 STL S0 OUT Y4 SET S26 LD X1 OUT X2 STL S26 SET S20 LD X2 OUT Y7 STL S20 SET S24 OUT Y1 STL S24 OUT T1 OUT Y5 K20 OUT X3 LD T1 OUT X4 SET S21 LD X3 STL S21 AND X4 OUT Y2 SET S25 OUT T2 LD X3 K20 AND X4 LD T2 SET S26 SET S22 STL S25 STL S22 OUT S25 OUT Y3 OUT Y6 OUT T3 OUT Y6` K120 OUT Y6``
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第五章 总结与体会
在本次毕业设计中，我们遇到过很多困难，但是在组员们的努力下和指导老师的指导下，我们最终战胜了这些困难，完成了智能车库的设计。这一过程中我学到了很多东西，同时也感慨良多。
5.1毕业设计小结
一、目标完成情况。
通过我们全体组员的努力和老师的指导，开始对智能家居的研究，然后分题目，组员一人一个题目，我的题目是智能车库，首先是确定对车库的研究，通过指导老师的知道，从对车辆的检测方面入手，对智能车库进行了分块化，然后一块一块的完成了本次毕业设计，实现了一个先进的智能车库，所以本次毕业设计基本上完成了当初设计的目标。 二、存在不足
第一， 对个部分的联系都由PLC来实现控制，但是，由于本人对PLC的了
解并不是很多，贸然的使用了PLC给自己带来了心里压力。
第二， 由于时间的关系，和本人水平的有限，没有细致的写出各个检测部
分的过程。
第三， 所使用的有些仪器和设计在现实过程中如果投资，可能成本太高。
5.2毕业设计体会
通过这次毕业设计，我学到了很多东西，同时也感慨良多。
首先：对于智能家居有了更多的认识。这是我第一次接触到智能家居，在大学四年里，由于很少接触到这方面的知识，通过这次设计，使得我对整个的智能建筑有了全面的了解。
其次：通过自己的完成设计，提高了自己的自学能力，和接触到了许多前缘科学，充实了自己，并且掌握了压力传感器的原理，红外线温度仪的原理和火灾报警的原理
最后：通过此次设计，使我深刻的认识到只有不断学习，才能更全面的了解智
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能建筑这门学科，人的一生就是一个不断学习的过程，活到老，学到老在这个知识爆炸的年代已经成为现实。学校以做毕业设计的方式，让我们为大学四年的大学生涯画上句号，可谓是用心良苦，通过毕业设计使我从一开始的思维混沌，不知道该从那入手到后来的逐渐明朗到最后的设计完成，实际是对我们大学生的一种能力的训练，也是一种总结。
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