【正文】 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體方案設(shè)計(jì) 3 1 車庫(kù)防盜門單片機(jī)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 (1) 開 /關(guān)門邏輯控制主控制系統(tǒng)，無(wú)線接收便攜 式遙控密碼發(fā)送器，有線密碼控制器，有線控制的紅外異物感應(yīng)器； (2) 有線密碼控制器或便攜式遙控器發(fā)送密碼給主板控制器； (3) 主板控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)開 /關(guān)門、修改密碼、鎖定開門器等功能； (4) 主線路板、便攜式遙控器及壁掛式有線密碼控制器的控制程序加密。 (3) 系 統(tǒng) 的完整性 一 個(gè) 完成的 車庫(kù) 防 盜門 系 統(tǒng) 是 車庫(kù) 智能化形象的重 要標(biāo) 志。 (6) 系 統(tǒng) 的易 維護(hù)性 防 盜 系 統(tǒng) 在 運(yùn) 行 過(guò) 程中的 維護(hù)應(yīng)盡 量做到 簡(jiǎn)單 易行。 研究的主要 內(nèi) 容及 擬 解 決 的 問(wèn)題 (1)主要 內(nèi) 容就是如何通 過(guò)單 片機(jī)等自 動(dòng) 控制 領(lǐng) 域的知 識(shí)應(yīng) 用， 實(shí)現(xiàn)車庫(kù) 防 盜 系統(tǒng) 的管理與 運(yùn) 行。 系 統(tǒng)總 體 設(shè)計(jì) 方案 當(dāng)汽車用戶要打開車庫(kù)時(shí)，來(lái)到卷簾門口，可以用遙控上的按鍵開啟卷簾門，在同時(shí)系統(tǒng)關(guān)閉紅外線報(bào)警和震動(dòng)防盜報(bào)警，或者在主板上按要求輸入預(yù)先設(shè)置好的密碼輸入密碼，也可以開啟卷簾門， 如果在沒(méi)有關(guān)閉紅外線就靠近卷簾門或者撬卷簾門，系統(tǒng)都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 軟 件部分 對(duì)應(yīng) 的由 主程序、開 機(jī)初始化程序、 鍵盤掃 描程序 、無(wú)線發(fā)射 與接收程序等 組 成。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AT89C51 芯片 10 2. 車庫(kù)防盜門硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在本章中分模塊 說(shuō) 原 理圖 的 設(shè)計(jì)原則 、主控芯片的介 紹 ，以及 實(shí)現(xiàn)車庫(kù) 防 盜門硬件系 統(tǒng) 的原 理圖 ，并做了分模塊仔 細(xì) 介 紹 。 該 器件采用 ATMEL 高密度非易失 內(nèi) 存制造技 術(shù) 制造，與 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和 輸 出管 腳 相兼容。同 時(shí) AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯 操作，并支持 兩 種 軟 件可 選 的 節(jié)電 工作方式。 P0 口： P0口 為 一 個(gè) 8位漏 級(jí)開 路 雙向 I/O 口，每 腳 可吸 收 8TTL 門電 流。 P1 口： P1 口是一 個(gè)內(nèi) 部提供上拉 電阻 的 8位 雙向 I/O 口， P1口 緩沖 器能接收輸 出 4TTL 門電 流。并因此作 為輸 入 時(shí) ， P2 口的管 腳被 外部拉低， 將輸 出 電 流。 P2 口在 FLASH 編 程和校 驗(yàn)時(shí) 接收高八位地址信 號(hào) 和控制信 號(hào) 。 P3 口也可作 為 AT89C51 的一些特殊功能口，菜 單 如表 21： 表 21 P3 口特殊功能 引 腳 第二功能 RXD （串行 輸 入口） TXD （串行 輸 出口） /INT0（外部中 斷 0） /INT1（外部中 斷 1） T0 （記時(shí) 器 0外 部輸 入） T1 （記時(shí) 器 1外 部輸 入） /WR （外部 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器 寫選 通） /RD （外部 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器 讀選 通） P3 口同 時(shí)為閃爍編 程和 編 程校 驗(yàn) 接收一些控制信 號(hào) 。在 FLASH 編 程期 間 ，此引 腳 用于 輸 入 編 程 脈沖 。如想禁止 ALE 的 輸 出可在 SFR8EH 地址上置 0。 /PSEN：外部程序 內(nèi) 存的 選 通信 號(hào) 。注意加密方式 1時(shí) ， /EA 將內(nèi) 部 鎖定為 RESET； 當(dāng) /EA 端保持高 電平時(shí) ，此 間內(nèi) 部程序 內(nèi) 存。 振 蕩 器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分 別為 反向放大器的 輸 入和 輸 出。有 余輸 入至 內(nèi) 部 時(shí)鐘 信 號(hào) 要通 過(guò) 一 個(gè) 二分 頻 觸 發(fā) 器，因此 對(duì) 外部 時(shí)鐘 信 號(hào) 的脈寬無(wú) 任何要求， 但必 須 保 證脈沖 的高低 電平 要求 的寬 度。 PT2262/PT2272 特點(diǎn) : CMOS 工藝制造，低功耗 外部元器件少 RC 振蕩電阻 工作電壓范圍寬： 資料最多可達(dá) 6 位 地址碼最多可達(dá) 531441 種 PT2262 常用震蕩電阻（直接接在 OSC1OSC2 端）： PT2272 常用震蕩電阻（直接接在 OSC1OSC2 端）： 200K 680K 820K 應(yīng) 用范 圍 ： 車輛 防 盜 系 統(tǒng)、 家庭防 盜 系 統(tǒng)、遙 控玩具、其它 電 器 遙 控。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 晶振電路設(shè)計(jì) 16 . 分模 塊詳 述系 統(tǒng) 各部分的 實(shí)現(xiàn) 方法 本課題設(shè)計(jì)是分模塊進(jìn)行的，有晶振電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、報(bào)警電路設(shè)計(jì)、復(fù)位電路設(shè)計(jì)、鍵盤電路設(shè)計(jì)、防盜電路設(shè)計(jì)、無(wú)線遙控電路設(shè)計(jì)、三線異步電動(dòng)機(jī)的選擇、電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等，下面主要是說(shuō)明電路原理圖中的各部分電路分模塊介 紹。 AT89C51 引 腳 XTAL1 和 XTAL2 與晶體振 蕩 器及 電 容 C C6 按 圖 25所示的方式連 接。 圖 25 晶振 電 路原 理 圖 . 電源電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是采用 AT89C51 芯片，該芯片的是 +5V 直流電源驅(qū)動(dòng)，所以需要把 220V的交流電變成 +5V 的直流電源。利用具有 單 向 導(dǎo)電 特性的器件，可以把方向和大小交 變的 電 流 變換為 直流 電 。 電 路中構(gòu)成 U Dl、Rfz 、 D3 通 電 回路，在 Rfz 上形成上正下 負(fù) 的半波整洗 電壓 ， U2為負(fù) 半周 時(shí) ， 對(duì)D D4 加正向 電壓 ， D D4 導(dǎo) 通； 對(duì) D D3 加反向 電壓 ， D D3 截止。 從圖 中 還 不 難看 出， 橋 式 電 路中每只二極管承受的反向 電壓 等于 變壓 器次 級(jí)電壓 的最大值，比全波整洗 電 路小一半。 換 句 話說(shuō) ， 濾 波的任 務(wù) ，就是把整流 器輸 出 電壓 中的波 動(dòng) 成分 盡 可能地 減 小，改造成接近恒 穩(wěn) 的直流 電 。 電 容器的容量越大， 負(fù)載電阻 值越大，充 電 和放 電 所需要的 時(shí)間 越 長(zhǎng) 。整流器把交流 電變?yōu)?直流 電 。它最適合做 實(shí)驗(yàn) 用 電 源。 D12為 保 護(hù) 二極管，用以防止 輸 入端短路 時(shí) 容性 負(fù)載 上 積 存的 電 荷向 L7805C放 電 。 在電子電路及設(shè)備中，一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電。 為 可靠起 見 ， 電 源 穩(wěn) 定 后還 要 經(jīng) 一定的延 時(shí) 才撤 銷 復(fù)位信 號(hào) ，以防 電源 開關(guān) 或 電 源插 頭 分 合 過(guò) 程中引起的抖 動(dòng) 而影 響 復(fù)位。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)功能鍵不很多時(shí)，采用該種方式比較合適。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。只要有一列的電平為 低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)?，F(xiàn)在一般均用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開抖動(dòng)階段，這一延時(shí)過(guò)程一般大于 5MS， 例如 10~12MS。由于按 鍵 是機(jī)械觸 點(diǎn) ， 當(dāng) 機(jī)械觸 點(diǎn)斷開、閉 合 時(shí)會(huì) 有抖 動(dòng) ， KEY 輸 入端的波形如 圖 213 所示。 . 防盜電路設(shè)計(jì) 防盜是保護(hù)物品的一種措施，本系統(tǒng)采用紅外線防盜和震蕩防盜來(lái)完成防盜功能。 紅外發(fā)光二極管是在正向電壓下工作的，它的正向特性與普通的二極管一樣。一般來(lái)說(shuō)， IF 在 10mA 時(shí)， UF 都應(yīng)小于 . 圖 214 紅 外 線發(fā) 光二極管的伏安特性 發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。常見的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率 (1mW10mW)、中功率（ 20mW50mW)和大功率（ 50mW100mW 以上 )東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 防盜電路設(shè)計(jì) 22 三大類。 紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。正常情況下能夠成功發(fā)射、接收，如果 有人闖入，中斷紅外線，將接收不到紅外線，此時(shí)判斷為應(yīng)當(dāng)報(bào)警，有單片機(jī)控制報(bào)警。近年來(lái)出現(xiàn)的玻璃水銀導(dǎo)電開關(guān)，是用玻璃密封一些水銀液體（球體），并將兩根粗銅線的一端穿過(guò)玻殼也密封在玻殼內(nèi)，導(dǎo)線另一段露在玻殼外面，作為開關(guān)的引線。 無(wú)線電 波 開關(guān) 由 發(fā)射 機(jī)和接收機(jī) 組 成， 卻 有任何方向下的控制及隔 墻 有“眼 ’, 其能 遠(yuǎn) 距離操作 遙 控的功能。值得注意的是，接收 譯碼 器所 設(shè) 置的地址與 發(fā) 射 機(jī) 編碼所編 排的地址相符 時(shí) ， 譯碼 器才有相 應(yīng)的 輸 出信 號(hào) 。由于旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 以n1轉(zhuǎn) 速旋 轉(zhuǎn) ， 轉(zhuǎn) 子 導(dǎo) 體 開始時(shí) 是 靜 止的，故 轉(zhuǎn) 子 導(dǎo) 體 將切 割定子旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn) 生感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的方向用右手定 則 判定）。 通過(guò)上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（ 各相差 120 度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。 （ 2） 電 機(jī) 類 型的 選擇與使 用要求、 運(yùn) 行地 點(diǎn)環(huán) 境污染情 況 和氣候 條 件等有 關(guān) 。 構(gòu)造：定子 鐵 心一般由 ~ 毫米厚表面具有 絕緣層的 硅 鋼 片 沖制 、迭 壓 而成，在 鐵 心的 內(nèi)圓沖 有均 勻 分布的槽，用以嵌放定子 繞組 。所 謂 成型繞組 即 繞組 可事先 經(jīng)過(guò)絕緣處 理后再放入槽 內(nèi) 。 電 角度、 隊(duì)稱 排列的 結(jié) 構(gòu)完全相同 繞組連接而成， 這 些 繞組的各個(gè)線 圈按一定 規(guī) 律分 別 嵌放在定子各槽 內(nèi) 。 c:匝 間絕緣 ：每相定子 繞組各線 匝 間 的 絕緣 。 構(gòu)造：機(jī)座通常 為鑄鐵 件，大型異步 電動(dòng) 機(jī)機(jī)座一般用 鋼 板焊成，微 型電動(dòng) 機(jī)的機(jī)座采用 鑄鋁 件。通常用定子 鐵 心 沖 落后的硅鋼片內(nèi)圓來(lái)沖制轉(zhuǎn) 子 鐵 心。 a:鼠籠 式 轉(zhuǎn) 子： 轉(zhuǎn) 子 繞組 由插入 轉(zhuǎn) 子槽中的多根 導(dǎo)條 和 兩個(gè)環(huán) 行的端 環(huán)組成。 特 點(diǎn) ： 結(jié)構(gòu)較 復(fù) 雜， 故 繞線 式 電動(dòng) 機(jī)的 應(yīng) 用不如 鼠籠 式 電動(dòng) 機(jī) 廣 泛。 軸 承端 蓋 ：保 護(hù)軸 承。功率等 級(jí) 和安 裝 尺寸 對(duì)應(yīng)。 三相異步 電動(dòng) 機(jī)的 選 定 Y290L6 本系 統(tǒng) 根據(jù) 實(shí)際 情 況 ， 選用 Y290L6 型 號(hào) 的三相異步 電動(dòng) 機(jī)，其 選 定理由如下： （ 1） Y2系列 IP54 三相異步 電動(dòng) 機(jī)是一般用途的 封閉 式自扇冷式 鼠籠 型三相異步 電動(dòng) 機(jī)，是 Y系列（ IP44） 電動(dòng) 機(jī)的更新 換代產(chǎn) 品。 (3）三相異步 電動(dòng) 機(jī)的其它附件 端 蓋 ：支 撐 作用。小型 籠型東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 三相異步電動(dòng)機(jī) 27 電動(dòng) 機(jī)采用 鑄鋁轉(zhuǎn) 子 繞組，對(duì) 于 100KW 以上的 電動(dòng) 機(jī)采用 銅條 和 銅 端 環(huán) 焊接而成。 三相異步 電動(dòng) 機(jī)的 轉(zhuǎn) 子 繞 組 作用：切割定子旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng)產(chǎn) 生感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電 流，并形成 電磁轉(zhuǎn)矩 而使 電動(dòng) 機(jī)旋 轉(zhuǎn) 。 (2）轉(zhuǎn) 子（旋 轉(zhuǎn) 部分） 三相異步 電動(dòng) 機(jī)的 轉(zhuǎn) 子 鐵 心： 作用：作 為電 機(jī)磁路的一部分以及在 鐵 心槽 內(nèi) 放置 轉(zhuǎn) 子 繞組 。凡制造和 維 修 時(shí) 均 應(yīng)按這個(gè)序號(hào) 排列。 a:對(duì) 地 絕緣 ：定子 繞組整體 與定子 鐵心間 的 絕緣 。 定子 繞組 作用：是 電動(dòng) 機(jī)的 電 路部分，通入三相交流 電 ， 產(chǎn) 生旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 。一般用于小型低 壓電 機(jī)中。 電 機(jī)外 殼 防 護(hù) 等 級(jí) 由字母 IP加二位元特征 數(shù) 字 組 成，第一位特征 數(shù) 字表示防固體，第二位特征 數(shù) 字表示防液體。 a、目前我 國(guó)供電電 網(wǎng) 頻 率 為 50Hz，主要常用 電壓 等 級(jí) 110V、 220V、 380V、 660V、1000（ 1140V）、 3000V、 6000V、 10000V。 轉(zhuǎn) 子的 載流導(dǎo) 體在定子磁 場(chǎng) 中受到 電 磁力的作用（力的方向用左手定 則 判定）。無(wú)線遙控接收電路如圖 219 圖 219 無(wú)線遙 控接收 電 路 當(dāng) AT89C51 中 的接收到信號(hào)，并且 或 有效是才可以判斷密碼的對(duì)否，從而進(jìn)行下一步工作。 發(fā) 射機(jī) 無(wú)線遙 控 發(fā)射 機(jī)的 線 路 簡(jiǎn)單 ，體 積 很小， 僅 一只打 火機(jī)大小，平 時(shí) 不耗 電 ，有的 設(shè) 有 鑰 匙扣，可以 隨 身 攜帶 。震蕩防盜電路如圖 216