【文章內(nèi)容簡介】 ， 以防車輛停在車位上時(shí) ， 由于誤操作使車位鎖升起而卡在車底 ,造成不必要的麻煩和損失。經(jīng)過閱讀相關(guān)資料和親 自實(shí)踐 ， 通過比較決定選用超聲波測距傳感作為本文的車輛在位傳感器。超聲波其實(shí)是一種在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械震蕩 ， 其震蕩頻率在 50KHZ 左右 ,由于高于人類聽到的最高頻率 20KHZ 而命名為超聲波。其在空氣傳播速度為 340 米 /秒。由于超聲波具有指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離較遠(yuǎn)等特點(diǎn) ， 所以非常適合測量非接觸距離。超聲波工作原理是利用超聲波發(fā)射器產(chǎn)生并發(fā)射出去 ， 超聲波如在一定范圍內(nèi)碰到物體 ， 就會(huì)有反射波返回到超聲波傳感器的表面 ， 人們利用發(fā)射波和反射波之間的延遲時(shí)間計(jì)算出它們之間的距離。超聲波傳感器頻率目前常用的有 ：40 kHz,48 kHz, 58 kHz 等。 傳感器的工作過程如下 ： 40kHz 的超聲波頻率由單片機(jī)產(chǎn)生 ， 經(jīng)放大后送給超聲波發(fā)射器 ， 發(fā)射器發(fā)射超聲波 ， 若遇到障礙物超聲波被反射回來 ， 傳感器接收到信號(hào) ， 經(jīng)放大后送給單片機(jī) ， 單片機(jī)先計(jì)算出發(fā)送接收的時(shí)間差 ， 再利用公式 S=(T V) /1 (S 表示距離 ， T 表示發(fā)射接收時(shí)間差 ,， V表示超聲波傳播速度 340 米 /秒 )計(jì)算出障礙物距離 ， 若距離在 10cm— 60cm 之間 ， 則車輛在位 ， 否則車輛不在位。 整體結(jié)構(gòu) 整體構(gòu)成 智能遙控車位鎖以 STC12C2052 單片機(jī)為核心 ， 由遙發(fā)射接收電路、電機(jī)起降控制電路、電源控制電路、位置傳感器電路、車輛在位傳感器電路、通信電路和時(shí)鐘電路等部分組成。圖 為智能遙控車位鎖的硬件電路原理框 安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁 圖表 基于單片機(jī)的智能遙控車位鎖整機(jī)的工作過程如下 ： 車位鎖在待機(jī)狀態(tài)下 ， 除遙控系統(tǒng)外 ， 包括單片機(jī)在內(nèi)的所有電路都處在斷電狀態(tài) ， 當(dāng)遙控發(fā)射器發(fā)出起降信號(hào)后 ， 遙控接收電路把遙控信號(hào)同時(shí)送給電源控制電路和單片機(jī)端口 ， 電源控制電路收到信號(hào)后接通電源給單片機(jī)供電 ， 單片機(jī)開始工作并判斷收到的信號(hào)是升起還是 下降信號(hào)。 若是遙控升起信號(hào) ,單片機(jī)調(diào)用升起子程序 ： 首先通過車輛 在位傳感器系統(tǒng)判斷車輛是否在位 ， 若在位 ， 再通過位置傳感器判斷起降桿是否在升起位置 ， 若不在 ， 單片機(jī)啟動(dòng)電機(jī)控制部分 ， 電機(jī)動(dòng)作升起起降桿。在起降桿升起過 程中 ， 單片機(jī)掃描過流保護(hù)信號(hào)、遙控器起降信號(hào)和位置傳感器信號(hào) ， 當(dāng)掃到過流保護(hù)信號(hào)時(shí) ， 單片機(jī)停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并發(fā)出報(bào)警信號(hào) ：當(dāng)掃描到遙控下降信號(hào)時(shí) ， 單片機(jī)停止上升動(dòng)作 ， 開 始下降動(dòng)作 ： 當(dāng)掃描到位置傳感器信號(hào)顯示到達(dá)升起位置 ,單片機(jī)停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) ,結(jié)束起降桿升起動(dòng)作。 若是遙控下降信號(hào) ， 單片機(jī)調(diào)用下降子程序 ： 首先通過位置傳感器判斷起降打是 否在落下位置 ， 若不在 ， 單片機(jī)啟動(dòng)電機(jī)控制部分 ， 電機(jī)動(dòng)作下降起降桿。在起降桿下降過程 ， 單片機(jī)同樣掃描過流保護(hù)信號(hào)、遙控器起降信號(hào)和位置傳感器信號(hào) ，當(dāng)掃到過流保護(hù)信號(hào)時(shí) ,單片機(jī)停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 并發(fā)出報(bào)警信號(hào) ； 當(dāng)掃描到遙控上升信 單 片 機(jī) 遙控電路 電機(jī)控制 電源控制 過流保護(hù) 欠壓保護(hù) 車輛 在位傳感器 位置傳感器 ISP 通信 時(shí)鐘 安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁 號(hào)時(shí) ， 單片機(jī)停止下降動(dòng)作 ， 開始上升動(dòng)作 ， 當(dāng)掃描到位置傳感器信號(hào)顯示到達(dá)升起位置 ,單片機(jī)停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) ， 結(jié)束起降桿下降動(dòng)作。 在起降桿停止升起或下降動(dòng)作后 ， 單片機(jī)會(huì)進(jìn)入計(jì)時(shí)程序 ， 計(jì)時(shí)結(jié)束 ， 然后單片機(jī)再次檢測檢測位置傳感器和車輛在位傳感器 ， 若起降桿在升起位置 ， 單片機(jī)發(fā)出指令給除遙控電路外的部分?jǐn)嚯?， 進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。若單片機(jī)在降下位置并車輛不再位 ， 則單片機(jī)調(diào)用升起子程序升起起降桿 ， 但此時(shí)不是進(jìn)入計(jì)時(shí)狀態(tài) ,而是切斷除遙控電路外的電源 ， 進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。車位鎖在電機(jī)動(dòng)作前和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行電壓檢測 ，當(dāng)電機(jī)動(dòng)作前電壓低于設(shè)定值時(shí) ， 欠壓指示燈亮 ， 且不再進(jìn)行電機(jī)動(dòng)作而是進(jìn)入計(jì)時(shí)程序。當(dāng)電機(jī)動(dòng)作后電壓低于設(shè)定值時(shí) ， 欠壓指示燈亮其它程序照常運(yùn)行。 工作原理 通過智能遙控車位鎖整機(jī)的工作過程可知各部分構(gòu)成電路需要達(dá)到的設(shè)計(jì)目的。電源控制和遙控電路部分在第三章和第四章中詳細(xì)闡述。下面分別給出其它各部分的工作原理和電路。 時(shí)鐘電路 : 車位鎖采用圖 23所示的 STC12C2052AD系列單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)的時(shí)鐘電路和上電復(fù)位電路。 XI 選用 6MHz 無源晶振。 STC12C2052AD 系列單片機(jī)雖然 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051， 但速度快 812 倍。這是因?yàn)?STC12C2052AD 是本時(shí)鐘 /機(jī)器周期單片機(jī) ， 而傳統(tǒng)的 51 系列單片機(jī)是時(shí)鐘周期 12 分頻后作為機(jī)器周期的。但為什么 STC12C2052AD系列單片機(jī)比傳統(tǒng)的 51系列單片機(jī)不是快 12 倍 ， 而是 812倍呢 ？舉例說明如下 ， 寄存器尋址指令 MOV A,Rn 在傳統(tǒng)的 51 系列單片機(jī)是單機(jī)器周期指令 ， 也就是需要 12個(gè)時(shí)鐘周期 ,在 STC12C2052AD系列單片機(jī)中也是單機(jī)器周期指令 ，也就是只需要 1個(gè)時(shí)鐘周期 ， 間接尋址指令 MOV A,@RI 在傳統(tǒng)的 51系列單片機(jī)是單機(jī)器周期指令 ， 也就是需要 12 個(gè)時(shí)鐘周期 ， 而在 STC12C2052AD 系列單片機(jī)中是兩機(jī)器周期指令 ,也就是需要 2個(gè)時(shí)鐘周期 ,這條指令比傳統(tǒng)的 51 系列單片機(jī)快 6倍。STC12C2052AD 系列單片機(jī)使用手冊(cè)中說快 812倍也許是綜合考慮的原因吧 。 ISP 通信電路 ISP 通信電路主要用于車位鎖的軟件升級(jí) ， 含 GND/，安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文 第 14 頁 接到電路板上的四針插座上 ， 通過電腦 RS232 接口進(jìn)行軟件升級(jí)。電路可參考圖 。 位置傳感器 位置傳感器電路由霍爾集成傳感器 IC IC 1C3， 幵關(guān)管 T1,限流電阻 R1，上拉電阻 R R3組成 ,IC3 是六反相器 CD4069， 用來加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。電路原理圖如下。 磁性材料固定在起降打上，霍爾集成傳感器 IC IC2分別固定在升起位置和落下位置。當(dāng)單片機(jī)需要掃描位置傳感器信號(hào)時(shí) ,先將 PLO 置 0，反相器輸出 1，開關(guān)管 TI 導(dǎo)通， IC IC2 開始工作，當(dāng)起降桿到達(dá)升起位置時(shí) IC1 動(dòng)作， IC1 的 3 腳值0；當(dāng)起降打到達(dá)落下位置時(shí) IC2 動(dòng)作， IC2 的 3 腳置 0。 的值由單片機(jī)讀取獲知。 車輛在位傳感器 電路車輛在位傳感器電路由發(fā)射電路和接收電路兩部分 組成。發(fā)射電路如下圖。它由多反相器 IC1 (由低功耗 CMOS集成電路 CD4069構(gòu)成 )、超聲波發(fā)射換能器 TX (F)和電源控制三極管 T1 構(gòu)成。發(fā)射電路工作時(shí) ,單片機(jī) 端口置 0,反相器取反輸出 1,開 關(guān)管 T1 導(dǎo)通 ,然后 PL4 端口輸出 40kHz 的方波信號(hào)，一路進(jìn)入 IC]的 5 腳和10 腳，經(jīng)兩個(gè)反向器取反后并聯(lián)送到超聲波換能器的一腳；另一路送入 1 腳 ,取反后送到 3腳和 8腳 ,再經(jīng)過第 16二次取反后并聯(lián)送到超聲波換能器的 2腳，這樣換能器的一端是方波信號(hào)的取反信號(hào)，另一端是經(jīng)過兩次取反后的原信號(hào)，且都是以并聯(lián)方式連接， 這樣可以大大提聞超聲波的發(fā)射功率。 超聲波接收電路主要由 IC1 CX20206A、超聲波換能器 RX(S)和電源控制三極管T1三部分構(gòu)成。 CX20206A 是紅外接收專用集成電路 ， 其性能穩(wěn)定可靠、使用廣泛 ，安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁 還因?yàn)榧t外線常用的載波頻率為 38KHZ,與超聲波發(fā)射頻率 40KHZ 十分接近 ， 且其價(jià)格比超聲波專用接收芯片便宜很多 ， 所以在此把它作為超聲波檢測接收電路 ， 其內(nèi)部原理圖如下 : 開 關(guān)管 T1導(dǎo)通 ， CX20206 通電工作 ， 超聲波換能器 RX(S)將接收到的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入 1 腳 ， 經(jīng)過 CX20206 的前置放大、限幅放大、帶通濾波、檢波、積分器積分 ， 最后通過施密特觸發(fā)器從 7腳輸出 ， 輸出后接單片機(jī) 腳。 電機(jī)控制電路 電機(jī)控制電路由單片機(jī)控制起降桿電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。電機(jī)控制電路由反相器IC 開 關(guān)三極管 T1 和 T單刀雙擲繼電器 J雙刀雙擲繼電器 J2 和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。圖 25 是電機(jī)控制的電路原理圖。工作過程如下 :起降桿要升起時(shí) ， 單片機(jī) 口置 1,幵關(guān)管 T2處于關(guān)閉狀態(tài) ， 繼電器 J2 處于常閉狀態(tài) ， 然后單片機(jī) 口置0， 開關(guān)管 T1導(dǎo)通 ,繼電器 J1 吸合 ， 電源 VCC 導(dǎo)通 ， 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) ,起降桿 升起 ， 需要停止時(shí) 置 1， 置 1,電機(jī)停止。起降桿要下降時(shí) ， 單片機(jī) 口置 0， 開關(guān)管 T2 導(dǎo)通 ， 繼電器 J2處于吸合 ,然后單片機(jī) 口置 0， 開關(guān)管 T1 導(dǎo)通 ,繼電器J1吸合 ， 電源 VCC導(dǎo)通 ,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) ,起降桿下降 ， 需要停止時(shí) 先置 1， 然后 置 1， 電機(jī)停止。 G 點(diǎn)連接 ,過流保護(hù)電路， 下圖 26是超聲波接收電路原理圖 ， 接收電路工作時(shí) ， 單片機(jī) 端口置 0。 安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁 圖 25 圖 26 安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁 第三章遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 遙控發(fā)射和接收電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 遙控發(fā)射電路 遙控發(fā)射電路原理圖遙控發(fā)射電路采用 315MHz 聲表面諧振器穩(wěn)頻 ,它用樹脂封裝 ， 頻率穩(wěn)定性較好 ， 免調(diào)試。此處若選用普通的 LC 振蕩電路 ， 在溫度變化較大或者遭受到劇烈振動(dòng)時(shí)已調(diào)好的頻點(diǎn)就會(huì)發(fā)生漂移 ， 因此 LC 振蕩器的頻率穩(wěn)定度較差 ， 不適合用在此處。此遙控發(fā)射電路具有較低的功耗和較寬的工作電壓范圍 ， 但當(dāng)工作電壓為 12V時(shí)能發(fā)揮其最大效率 ， 此時(shí)發(fā)射電流約為 58mA,且能達(dá)到電路的最大發(fā)射功率。當(dāng)工作電壓為 3V時(shí) ， 雖然發(fā)射電流較小 ， 約為 2mA， 但發(fā)射功率也較小 ， 不適合進(jìn)行中遠(yuǎn)距離的遙控。當(dāng)工作電壓大于 12V時(shí) ， 發(fā)射電流會(huì)增 ， 但發(fā)射功率不會(huì)明顯提高。因此本文選用 12V 疊層電池作為遙控電路的電源。此遙控發(fā)射電路用調(diào)幅方式調(diào)制以降低功耗 ,當(dāng)沒有數(shù)據(jù)信號(hào)輸入時(shí) ， 發(fā)射管 2SC3356 處于截止?fàn)顟B(tài) ， 此時(shí)電流降為零。數(shù)據(jù)信號(hào)與遙控發(fā)射電路之間采用 47K 電阻而不能采用電容稱合 ， 否則遙控發(fā)射電路由于沒有偏置電流而不能正常工作。此發(fā)射電路對(duì)輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的電平和脈沖寬度都有一定的要求 ， 否則會(huì)影響調(diào)制效果 ， 出現(xiàn)發(fā)射距離變近、遙控失靈等情況。輸入信號(hào)電平當(dāng)接近電源電壓時(shí)電路的調(diào)制效果最好。同時(shí)發(fā)射電路對(duì)輸入信號(hào)的脈沖寬度也有嚴(yán)格的要求 ,脈沖高電平寬度應(yīng)控制在在~1ms 之間 ， 脈沖低電平寬度應(yīng)控制在 10ms 之內(nèi)。遙控發(fā)射電路對(duì)過寬的調(diào)安徽三聯(lián)學(xué)院畢業(yè)論文 第 18 頁 制信號(hào)易出現(xiàn)調(diào)制效率下降、收發(fā)距離變近的現(xiàn)象。當(dāng)脈沖高電平的寬度高于 1ms時(shí)發(fā)射效率會(huì)下降 ， 當(dāng)脈沖低電平的寬度大于 10ms 時(shí) ， 會(huì)出現(xiàn)零電平干擾而引起不能解碼。此發(fā)射電路的發(fā)射距離與可靠性不僅跟電源電壓、調(diào)制信號(hào)的 電平與脈沖寬度有關(guān) ， 還與接收電路的靈敏度、外部環(huán)境、天線長度等有關(guān)。遙控發(fā)射電路發(fā)射天線長度可在 0~25cm 之間 ,也可以不用天線發(fā)射 ， 但發(fā)射效率會(huì)下降。本文遙控發(fā)射電路配合 PT2262 編碼器加印制板波浪型 8cm 天線發(fā)射 ， 在開闊地最大發(fā)射距離約為 160m， 在障礙區(qū)相對(duì)要近些 ， 對(duì)于遙控車位鎖產(chǎn)品來說這個(gè)距離比較適合。 遙控接收電路 遙控接收電路的設(shè)計(jì)是智能遙控車位鎖能否實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)的關(guān)鍵所在。車位鎖在待機(jī)狀態(tài)下 ， 唯有遙控接收電路處于正常工作狀態(tài) ， 因此遙控接收電路的功耗問題是關(guān)鍵所在 ， 不但要求 電路具有超低功耗又能夠保證其穩(wěn)定性和靈敏度。美國Mic rel 半導(dǎo)體公司最新推出的 MICRF002 是應(yīng)用于無線遙控方面的單片無線OOK(ONOFF Keyed)接收掃頻芯片 ， 其高頻信號(hào)接收功能全部集成于片內(nèi) ， 以達(dá)到用最少的外圍器件和最低的成本 ， 并獲得最可靠的接收效果。所以說 MICRF002 是真正意義上的“天線高頻 AM信號(hào)輸入” ， “數(shù)字信號(hào)輸出”的單片接收器件。同時(shí)片內(nèi)自動(dòng)完成所有的 RF 及 IF 調(diào)諧 ， 這樣在開發(fā)和生產(chǎn)中就省略了手工調(diào)節(jié)的工藝過程 ，自然也降低了成