自动车库门的设计毕业的设计Word文件下载.docx

1、本设计使用编解码芯片PT2262/PT2272以及315MHZ的无线收发模块实现车辆的唯一识别，并且控制单片机自动关和开启车库门以及车库内灯的照明系统，单片机动态扫描键盘，只有在密码输入正确的情况下才能使单片机控制电机启动车库门，否则蜂鸣报警器。单片机在各个技术领域中的迅猛发展，我也想通过自己的能力充分发挥它的效用，在这个设计中，我选用的是51系列单片机，除了学以致用，当然与单片机应用的很多特点分不开：可靠性高，因为芯片是按工业测控环境要求设计的,故抗干扰的能力优于PC机.系统软件（如:程序指令,常数,表格）固化在ROM中,不易受病毒破坏.许多信号的通道均在一个芯片内,故运作时系统稳定可靠。便

2、于扩展，片内具有计算机正常运行所必需的部件,片外有很多供扩展用的（总线,并行和串行的输入/输出）管脚,很容易组成一定规模的计算机应用系统。控制功能强，具有丰富的控制指令:如:条件分支转移指令,I/O口的逻辑操作指令,位处理指令。1 自动车库门介绍1.1 设计内容与要求利用单片机、无线接收器、解码器、键盘、数码管和红外对管设计一个置于车库内与车库外主控制器。用无线发射器和编码器组成一个安装车内密码标识器。若车快到了车库门则按下按钮通电，编码器PT2262将地址和数据通过无线发射模块发射，同时无线接受器的输出端接解码器输入端，解码器的输出端VT接单片机的P3.3,若数据完全正确则车库内的单片机开启

3、车库门，否则蜂鸣。红外管对管感应次数计数，出车库门后门自动下降，也可以通过按钮屏蔽红外对管，实现手动放下车库门。取车时通过输入密码控制电机启动开门。1.2意义可靠性高:因为芯片是按工业测控环境要求设计的,故抗干扰的能力优于PC机.系统软件（如:程序指令,常数,表格）固化在ROM中,不易受病毒破坏.许多信号的通道均在一个芯片内,故运作时系统稳定可靠.便于扩展:片内具有计算机正常运行所必需的部件,片外有很多供扩展用的（总线,并行和串行的输入/输出）管脚,很容易组成一定规模的计算机应用系统.控制功能强:具有丰富的控制指令:条件分支转移令,I/O口的逻辑操作指令,位处理指令. 车库门打开后自动熄灭，无

4、需遥控器，可自动识别和开启，安全.便捷。1.3 要求利用按钮控制，无线发射模块发射信号通过无线接收器和解码器与单片机的P3.3的数据完全正确，车内单片机开启车库门，否则车库门不能开启，且蜂鸣报警器报警。利用红外管对管感应次数计数，出车库门后门自动下降，也可以通过按钮屏蔽红外对管，实现手动放下车库门。取车时输入密码控制电机启动开门，否则蜂鸣报警器报警。2 系统的总体设计2.1 单片机同时红外管对管感应次数计数，出车库门后门自动下降，也可以通过按钮屏蔽红外对管，实现手动放下车库门。基本组成：单片机 、 44行列式键盘 、 PT2262/PT2272编解码芯片 、数码管 、红外对管等。2.2 单片机

5、的说明及应用单片机也被称为微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一种微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，价钱也比较低。目前单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的

6、智能化管理及过程控制等领域，现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。尤其用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科程师。2.3 单片机的结构特点本次设计我用到的单片机MCS-51系列单片机中的AT89S52,下面通

7、过与通用微机的比较，来简单介绍MCS-51系列单片机的结构特点。就CPU的结构来说，通用微机的CPU内部有一定数量的通用或专用寄存器，而MCS-51系列单片机则在数据RAM区开辟了一个工作寄存器区。该区共有4组，每组8个寄存器，共计可提供32个工作寄存器，相当于通用微机CPU中的通用寄存器。除此之外，MCS-51系列单片机还有颇具特色的21个特殊功能寄存器SFR。要理解MCS-51系列单片机的工作，就必须对特殊功能寄存器SFR的工作有清楚的了解。SFR使仅具有40条引脚的单片机系统的功能有很大的扩展。由于这些SFR的作用，每个通道在程序控制下，都可有第二功能，从而使得有限的引脚能衍生出更多的功

8、能。而且，利用SFR可完成对定时器、串行口、中断逻辑的控制，这就使得单片机可以把定时/计数器、串行口、中断逻辑等集成在一个芯片上。MCS-51系列单片机在存储器结构上与通用微机也有不同之处，通用微机中程序存储器和数据存储器是一个地址空间，而单片机把程序存储器和数据存储器分成两个独立的地址空间，采用不同的寻址方式，使用两个不同的地址指针，PC指向程序存储器，DPTR指向数据存储器。采用这种结构主要是考虑到工业控制的特点。一般工业控制系统中，需要较大的程序存储器空间和较小的随机存储器空间，不同于通用微机需要较大的数据存储器空间。MCS-51系列单片机在输入输出接口方面的特点是，通道口引线在程序的控

9、制下都可有第二功能，可由用户系统设计者灵活选择。比如数据线和地址线低8位可分时合用通道0，而地址线高8位与其它信号线也可合用通道2。由于存储器和接口都在片内，就给应用提供了方便，往往只在其引脚处增加驱动器即可简化接口设计工作，提高单片机与外设数据交换的处理速度。同时，功能变换和选择由相应的指令来控制实现，而不是靠硬件上的跳线短接等方法实现。MCS-51系列单片机I/O引脚一线多功能的特点方便了用户，但在组成应用系统时，也应根据其特点分时使用。MCS-51系列单片机的另一个显著特点是内部有一个全双工串行口，即可同时发送和接收；有两个物理上独立的接收、发送缓冲器。发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓

10、冲器只能读出不能写入。在程序的控制下，串行口能工作于四种方式，用户可根据需要，设定为移位寄存器方式以扩展I/O口和外接同步输入输出设备，或用作异步通信口，以实现双机或多机通信，极为方便地组成分布式控制系统。2.4 单片机的引脚配置51系列单片机采用40Pin封装的双列直接DIP结构，并且采用方形封装工艺。下图是它们的引脚配置:40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。图2-1是MCS-51中AT89S52的引脚图图2.4-1 AT89SC51引脚图51单片机引脚功能： MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分

11、布请参照-图2-1：l P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子） l P1.0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子） l P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）l P3.0P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的1017号端子）这4个I/O口具有不完全相同的功能,大家可得学好了,其它书本里虽然有,但写的太深,对于初学者来说很难理解的,我这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解的。P0口有三个功能：外部扩展存储器时,当做数据总线（如图1中的D0D7为数据总线接口）外部扩展存储器时,当作地址总线（如图1中的A0A7为地址总线接口）不

12、扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻 P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻P2口有两个功能：扩展外部存储器时,当作地址总线使用做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻）,还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。有内部EPROM的单片机芯片（例如8751）,为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源,这些信号也是由信号引脚的形式提供的, 即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG） 编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp） 接触过工业设备的印刷线路板上会有一个电池,这

13、个电池就是单片机的备用电源,当外接电源下降到下限值时,备用电源就会经第二功能的方式由第9脚（即RST/VPD）引入,以保护内部RAM中的信息不会丢失。在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”，上拉电阻当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入为低电平则可提供电流源;所以如果P0口如果作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上拉电阻才能有效。ALE 地址锁存控制信号：在系统扩展时,ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来,以实现低位地址和数据的隔离。参见图2（8051扩展2KB EEPROM电路,在图中ALE与4LS373锁存器的G相连接,当CPU对外部进行存取时,用以锁住地址

14、的低位地址,即P0口输出。由于ALE是以晶振六分之一的固定频率输出的正脉冲,当系统中未使用外部存储器时,ALE脚也会有六分之一的固定频率输出,因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效,以实现外部ROM单元的读操作。内部ROM读取时,PSEN不动作外部ROM读取时,在每个机器周期会动作两次外部RAM读取时,两个PSEN脉冲被跳过不会输出外接ROM时,与ROM的OE脚相接 EA/VPP 访问和序存储器控制信号 接高电平时，CPU读取内部程序存储器（ROM），扩展外部ROM：当读取内部程序存储器超过0FFFH（8051）1FFFH（

15、8052）时自动读取外部ROM。接低电平时，CPU读取外部程序存储器（ROM）。8751烧写内部EPROM时,利用此脚输入21V的烧写电压。RST 复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效,用以完成单片机的复位初始化操作。XTAL1和XTAL2 外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时,此二引脚用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。VCC：电源+5V输入 VSS：GND接地。图2.4-1 P1.0P1.7内部结构图 图2.4-2 P3.0P3.7内部结构图3 行列式键盘3.1 键盘的工作原理行列式键盘电路原理如图所示。安键设置在行列式交点上，行列线分

16、别连接按键开关的两端。行线通过单片机输出高电平，第一次扫描时置第一条列线为低电平，判断有无键按下，有则获取键值，进行相应的键值处理，无则继续扫描。使第二列为低电平，其它均为高电平，就这样依次判断键盘中有无按键按下。键盘中哪一键按下可由列线逐渐、列置低电平后，检查行输入状态来判断。 图3.1-1 行列式键盘电路原理图3.2 键盘的工作方式在单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。通常，键盘的工作方式有三种，即编

17、程扫描、定时扫描和中断扫描3.3 PT2262/PT2272编解码芯片编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，汽车干扰器解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当汽车干扰器发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间3

18、15MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。图3.3-1 PT2262外形图及测试应用图表3.3-1 管脚说明名称A0-A11管脚18、1013说明地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”“1”“1”（悬空）D0-D578、1013数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉VCCVSS189电源正端（+）电源负端（-）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；DOU

19、T17编码输出端（正常时为低电平）解码芯片原理PT2272是一款用以解码的芯片，编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz

20、的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。PT2262/PT2272特点及应用CMOS工艺制造，低功耗，外部元器件少，RC振荡电阻，工作电压范围宽：2.615v ，数据最多可达6位，地址码最多可达531441种。应用范围：车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。3.4 数码管数码管是一种应用十分广泛的显示器件，常用于定时控制、仪器仪表中数字显示等场合。它是由多个LED发光二极管排列而成。常用的是由8个LED组成如的数码管。其中7个led排成8字型，另外一个则是圆点状（小数

21、点）。从结构上看比较简单，正好跟单片机的8个端口相对应。根据led灯点亮的条件，即端口在高电平时亮还是低电平时亮，数码管又可分为共阴极和共阳极两种类型。要想显示某个数字，则数码管的a、b、c、d、f、g这几个led灯点亮，对应的二进制编码如下由于1个数码管需占用一组I/O口（静态显示），为了节约端口，将所有位数码管的段选线（a、b、c、d、e、f、g、dp）并联在一起，它们的公共端分别接其他的一组端口，要想使某个数码管显示数字，先把该数字的码段发出，然后将相应的接公共端的端口置“1”（共阴型）或置“0”（共阳型）即可，这就是动态显示。3.5 红外对管红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外

22、线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。 红外线发射管 在LED封装行业中有三个主要且常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备、875NM主要用于医疗设备、940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG：红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等： 它是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此时光敏管不导通。当光照时,饱和反向漏电流马上增加，形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。4 系统的软硬件设计4.1 主要

23、电路图单片机最小系统电路：车库门自动关闭的设计是在小系统电路上进行的，在此设计中此模块的作用是控制输出、数据采集处理，系统设计在单片机最小系统上进行构建，可以让整个电路控制变得更加就简便，单片机最小系统电路图如图4-1所示。 图4.1-1单片机最小系统电路仿真图键盘电路：键盘电路在次设计中起机操作界面作用，这里采用44矩阵键盘电路。键盘工作方式为编程扫描方式，通过对单片机的P1的第四位P1.0-P1.3作为进行编程输出，定时输出行扫描高电平脉冲，当键盘上有按键按下时，对应的P1.4-P1.7列输入线就有相应的高电平输入。例如，当按下S1时候，列输入端P1.4就能够接受到一个高电平触发信号。数码

24、显示电路：8位LED数码管显示电路时本系统设计的一个重要人机交流界面，在这里采用共阴极显示，P0口作为数据输入端口至数码管的8段，P2口作为显示电路的位选信号，电路中芯片74LS245作为输出驱动作用，保证P0口输出数据的驱动能力。图4.1-2 44矩阵键盘电路图4.1-3 数码管显示仿真电路无线发射编码电路和接受解码电路，要让车库门能够自动实现关闭，需要当汽车在进入车库前发射一个车库门打开信号，入库泊好车后发射一个关闭车库门信号。在这里我们选用信号编码芯片PT2262和一个315MHZ接受模块作为信号接受电路。其模块电路原理如图3-4所示。接受到了一个发射来的信号后根据编码解码规则进行信息处理后，输入到单片机中进行判断处理。图4.1-4无线发射及编解码电路蜂鸣器及继电器电路：蜂鸣器及继电器电路如图4.1-3所示。由于蜂鸣器和继电器都需要很大的电流才能驱动，因此须在前级接一个三极管，起到电流放大作用。当P3.4为低电平时，三极管Q1导通，蜂鸣器响；为高电平时