【正文】 變化，以始終保持較高的遇障保護靈敏度等。還將增加一些新的功能如和住宅安防系統(tǒng)配合使用等。 免維護：采取多種措施，減少使用過程中的維護工作。 多樣化：將會有各種各樣不同外觀和功能的產(chǎn)品，滿足用戶的不同需要。 高安全性：隨著用戶安全意識的提高，安全性將是用戶非常注重的一項指標(biāo)，也將是一項基本要求。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2 章 方案論證 設(shè)計任務(wù)及基本要求 系統(tǒng)的基本設(shè)計要求 本設(shè)計要求學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)車庫門的智能化使用。具體要求如下： 車行駛至門前，車感傳感器接收特定的信號，并向車庫門發(fā)開門信號； 接收到開門信號后，車庫自動開門，此時開門指示燈亮；車庫門全部打開時，開門指示燈滅，門停止運作； 車進(jìn)入車庫內(nèi)，車位傳感器感測到車停到停車位置，并且門口的紅外傳感器判斷車主走出車庫后，向車庫門發(fā)關(guān)門信號；經(jīng)延時一段時間，車庫自動關(guān)門，此時關(guān)門指示燈亮 車庫門全部關(guān)閉時，關(guān)門指示燈滅，門停止運作； 在傳感器失效時，可手動開關(guān)車庫門。 主要功能及技術(shù)指標(biāo) 使用電源： 180240/5060Hz 最大負(fù)載功率： 120W 控制器自身消耗功率： 5W 控制方式： 無線遙控：頻率 315MHz/433MHz，采用編碼加密控制 信號轉(zhuǎn)換時間： 自動停機：具有限位停機和 35S 報警控制： 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 輸出接口：控制器報警探頭可提供 5V 或 12V 直流電源 輸入借口：報警器輸出為繼電器觸點 報警器探頭：可使用紅外線熱釋、光電對射、聲波振動、多普勒雷達(dá)探測、電磁感應(yīng)等類型。門體開關(guān)時報警功能自動解 除。探頭監(jiān)測距離不小于 6―7m 。 結(jié)構(gòu)示意圖 圖 21車庫門自動控制 硬件的選擇方案 微控制器的選擇方案 方案一： At89s51 單片機是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗 ,高性能 CMOS 8 位單片機 ,片內(nèi)含 4K bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度 ,非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn) ,兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash程序存儲器 ,既可在線編程 (ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中 ,ATMEL公司的功能強大 ,低價 at89s51單片機可為您提供許多高性價比 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 的應(yīng)用場合 ,可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 方案二： PLC PLC 不需要大量的活動元件和連線電子元件。它的連線打打減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 PlC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計。對PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程 序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。 PlC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、應(yīng)用而拓展。 所以，鑒于單片機性價比比較高，可進(jìn)行在線編程等優(yōu)點，采用方案一。 傳感器的選擇方案 方案一： MC2833 和 MC3363 無線通信芯片， MC2833 內(nèi)置了可變電抗器、射頻震蕩器，輸入型號放大器和功率放大電路； MC3363 內(nèi)置了高頻放大器， 2 個混頻器與振蕩器、中頻限幅放大器、頻率解調(diào)器、音頻前置 放大器和幅度比較器等電路．只要很少的外圍器件就可以實現(xiàn)語音通信和短消息通信，而且提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性． 方案二： PT2262 和 PT2272 發(fā)射部分由，按鍵，編碼芯片， 315M 調(diào)制器，功率放大電路等構(gòu)成接收部分由無線信號接收電路，解碼芯片構(gòu)成， D0,D1,D2,D3 為按鍵狀態(tài)輸出端，當(dāng)某個按鍵按下后，相應(yīng)的數(shù)據(jù)端口就輸出高電平，在這幾個端口加一級放大就可以驅(qū)動繼電器，功率三極管，進(jìn)行負(fù)載遙控開關(guān)控制。也可以直接連到單片機的 I/O 腳上，通過單片機采集數(shù)據(jù)端口狀態(tài)，然后進(jìn)行外部控制。 所以， PT2262/PT2272 就比較簡單了 ,更適合作簡單遙控用 ，采用方案二。 電機的選擇方案 方案一：直流電機 減速電機結(jié)合國際技術(shù)要求制造，具有很高的科技含量 ,節(jié)省空間，可靠耐用，承受過載能力高，功率可達(dá) 95KW 以上 ,能耗低，性能優(yōu)越，減速機效率高達(dá) 95%以 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 上 ,振動小，噪音低，節(jié)能高，選用優(yōu)質(zhì)段鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理 ,經(jīng)過精密加工，確保定位精度，這一切構(gòu)成了齒輪傳動總成的齒輪減速電機配置了各類電機，形成了機電一體化，完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特征。 方案二：交流電機 體積大、笨重，搬運不方 便 ， 耗能 電費多 ， 一般只能焊酸性焊條 422， 電流調(diào)節(jié)不方便，得使勁搖手柄 ， 單相供電，造成電網(wǎng)不平衡，影響其他設(shè)備工作。 所以，綜上所述采用方案一。 電機驅(qū)動方案 方案一： 光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是 70 年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、 驅(qū)動電路 、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、 固態(tài)繼電器 (SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。 方案二： MOS 的導(dǎo)通壓降下，導(dǎo)通電阻小，柵極驅(qū)動不需要電流，損耗小，驅(qū)動電路簡單，自帶保護二極管，熱阻特性好 ，適合大功率并聯(lián)，缺點開關(guān)速度不高，比較昂貴 方案三： 三極管開關(guān)速度高，大型三極管的 Ic 可以做的很大，缺點損耗大，驅(qū)動復(fù)雜 。 所以，采用方案一。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)電路 AT89S51 為 ATMEL 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，其內(nèi)部程序代碼容量為 4KB AT89S51 主要功能列舉如下 為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片 晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 內(nèi)部程式存儲器（ ROM）為 4KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 128B 外部程序存儲器可擴充至 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至 64KB 32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做 I/O 的控制 5 個中斷向量源 2 組獨立的 16 位定時器 1 個全多工串行通信端口 1 8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能 1單芯片提供位邏輯運算指令 AT89S51 各引腳功能介紹 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 VCC： AT89S51 電源正端輸入，接 +5V。 VSS： 電源地端。 XTAL1： 單 芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。 XTAL2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。 RESET： AT89S51 的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而 執(zhí)行程序。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM中）來執(zhí)行程序。 ALE/PROG： ALE是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。 AT89S51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 （ A0～ A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因為 AT89S51 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。 PSEN： 此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng) 8051 被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（ EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。 PORT0（ ～ ）： 端口 0是一個 8位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8個位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。 PORT2（ ～ ）： 端口 2是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的TTL 負(fù)載，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時，此端口便 能當(dāng)成輸入端口來使用。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當(dāng)做定時器 2 的外部脈沖輸入腳，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 PORT3（ ～ ）： 端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4個 TTL負(fù)載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中 斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT0，外部中斷 0 輸入。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 ： T0，計時計數(shù)器 0 輸入。 ： T1，計時計數(shù)器 1 輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 車庫門自動關(guān)閉系統(tǒng)的設(shè)計是在單片機最小系統(tǒng)電路上進(jìn)行，在這里此模塊的作用是控制輸出、數(shù)據(jù)采集處理，系統(tǒng)設(shè)計在單片機最小系統(tǒng) 上進(jìn)行構(gòu)建，可以讓整個電路控制變得更加簡便，后續(xù)編程設(shè)計更加方便。單片機最小系統(tǒng)電路圖見圖34所示。 圖 34最小系統(tǒng)電路 PT2262/PT2272 控制 電路圖 無線電遙控，就是利用無線電波對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 無線遙控模塊的構(gòu)成 由發(fā)射部分和接收部分組成。 發(fā)射部分由，按鍵，編碼芯片， 315M 調(diào)制器等構(gòu)成。 圖 31發(fā)射模塊 接收部分由無線信號接收電路，解碼芯片構(gòu)成。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 32接收模塊 D0,D1,D2,D3 為按鍵狀態(tài)輸出端，當(dāng)某個按鍵按下后，相應(yīng)的數(shù)據(jù)端口就輸出高電平，在這幾個端口加一級放大就可以驅(qū)動繼電器，功率三極管，進(jìn)行負(fù)載遙控開關(guān)控制。也可以直接連到單片機的 I/O 腳上，通過單片機采集數(shù)據(jù)端口狀態(tài)，然后進(jìn)行外部控制。 編碼解碼芯片 PT2262/PT2272 PT2262/2272 是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無線遙控發(fā)射 /接收芯片。其中發(fā)射芯片 PT2262IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變 得非常簡潔。 接收芯片 PT2272 的數(shù)據(jù)輸出位根據(jù)其后綴 不同而不同，數(shù)據(jù)輸出具有“暫存”和“鎖存”兩種方式，方便用戶使用。后綴為“ M”為“暫存型”，后綴為“ L”為“鎖存型”，其數(shù)據(jù)輸出又分為 0、 6不同的輸出，例如： PT2272M4 則表示數(shù)據(jù)輸出為 4位的暫存型無線遙控接收芯片。 在通常使用中，我們一般采用 8位地址碼和 4 位數(shù)據(jù)碼，這時編碼芯片 PT2262和解碼芯片 PT2272 的第 1～ 8 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，地址編碼不重復(fù)度為 38=6561 組，只有發(fā)射端 PT2262 和接收端 PT2272 的地址編碼完全相同，才能配對使 用，遙控模塊的生產(chǎn)廠家為了便于生產(chǎn)管理，出廠時遙控