家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計【7張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計

46頁 13000字數(shù)+論文說明書+7張CAD圖紙【詳情如下】

上軸承座.dwg

下軸承座.dwg

剖面圖.dwg

家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計論文.doc

車庫門.dwg

軸的零件圖.dwg

齒圈零件圖.dwg

齒輪圖.dwg

  家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計

目  錄

摘要…………………………………………………………………………………………………3

英文摘要……………………………………………………………………………………………3

第1章 引言…………………………………………………………………………..…………4

1.1選題背景............................................................4

1.2研究意義………………………………………………………………………………….4

1.3本設計的主要特色……………………………………………………………………...4

第2章  家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計方案……………………………..5

2.1 總體設計方案選擇……………………………………………………………………..5

2.2 各模塊方案的選擇與論證……………………………………………………………6

2.2.1電機模塊的選擇與論證………………………………………………………….6

2.2.2電機驅動模塊方案的選擇與論證……………………………………………...6

2.2.3避障模塊方案的選擇與論證……………………………………………………7

2.2.4光源檢測方案的選擇與論證……………………………………………………7

2.2.5.電源模塊方案的選擇與論證：………………………………………………..8

第3章  相關硬件資料介紹………………………………………………………………….9

3.1單片機AT89C51簡介…………………………………………………………………...9

3.2單片機AT89C2051簡介……………………………………………………………….11

第四章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的硬件設計……………………………..13

4．1系統(tǒng)硬件的基本組成部分…………………………………………………………..13

4.2 主要單元電路的設計………………………………………………………………..14

4.2.1小車電機驅動電路……………………………………………………………...14

4.2.2攔柵電機控制電路……………………………………………………………...15

4.2.3避障模塊…………………………………………………………………………16

4.2.4光源檢測模塊……………………………………………………………………18

4.2.5電源供電模塊……………………………………………………………………18

4.2.6最小系統(tǒng)…………………………………………………………………………..19

第五章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的軟件設計……………………………..21

5.1 單片機的選擇………………………………………………………………………….21

5.2  軟件設計流程框圖………………………………………………………………….21

第六章  系統(tǒng)調試與分析…………………………………………………………………...22

6.1  使用的儀器儀表  ………………………………………………………………….22

6.2系統(tǒng)調試………………………………………………………………………………..22

6.2.1 系統(tǒng)總體調試及分析………………………………………………………….22

6.2.2各個模塊電路調試及分析…………………………………………………….22

6.2.2.1小車直流電機驅動模塊：………………………………………………22

6.2.2.2趨光模塊…………………………………………………………………….23

6.2.2.3攔柵控制模塊………………………………………………………………23

第七章 總結……………………………………………………………………………………24

參考文獻………………………………………………………………………………………...24

家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計

摘要：設計利用AT89C51控制為核心、利用紅外傳感器尋庫，光線為引導。其功能有自動尋找車庫，避障，在汽車到達車庫門前時，自動打開車庫門，報警等功能。汽車主要由兩個直流電機控制左右車輪，用PWM波分別控制電機轉動速度，實現(xiàn)左轉、右轉和前進。用各種傳感器采集信號，經單片機處理后，完成各種功能。其中利用光敏三極管對光源進行檢測，引導汽車到達車庫門口；通過檢測障礙，發(fā)射開門信號，啟動電機開啟車庫門，汽車停止運動，等待車庫門完全開啟，再利用接近開關判斷汽車是否到達庫。報警電路用蜂鳴器報警。本設計采用單片機對各信號進行處理和控制，提高了汽車的智能化程度，但是如果用光電池檢測光源，效果可能會更好。

關鍵字:單片機  紅外傳感器  光敏三極管  接近開關  電機

The automobile goes into the storage 

& Gated device                  

Abstract: In this design, the controller center of this dolly is based on AT89C51.It uses the infrared sensor to seek the storehouse and the light guidance. Its function has the automatically seek the garage, evades bonds, when the automobile arrived the garage, the garage gate will automatically open and report to the police. so on these function. The automobile mainly controls the wheel by two direct current machines. Separately controls the electrical machinery rotation speed with the PWM wave, and realization the counter of the automobile turn left, turn right and advance. It used each kind of sensor gathering signal, after monolithic integrated circuit processing, completes each kind of function. It used photosensitive triode carries on the examination to the photo source, guides the automobile to arrive the garage entrance; Through the examination barrier, launches the gate signal, starts theel ectrical machinery to open the garage gate, the automobile stops the movement, waited for the garage gate completely opens, Again uses the approaching switch judgement automobile whether arrives the storehouse. The alarm circuit reports to the police with the buzzer. 

Keywords: MCU   Infrared sensor   Photosensitive triode   approach switch capacity control motor

第一章  引言

1.1  選題背景

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、汽車保有量的增多，各式各樣具有各種功能的小車車庫門不斷被研發(fā)、生產、走向市場，選用自動車庫門的也越來越多,然而根據(jù)市場調查及查閱資料可知，目前市場上的車庫門或多或少存在這樣或那樣的不足之處，且?guī)缀醵即嬖谥煌笟獠煌L的問題，尤其是很多家庭的車庫不僅僅是作為車庫用。所以，為了能讓人們入車、出車更加便利，也為了讓車庫能具有讓人們小憨（酣）的功能，設計這種自動車庫門具有實際應用和推廣的價值。

汽車的發(fā)展日益復雜，汽車的發(fā)展周期的要求也越來越短，在新型汽車進行批量生產前，可能時刻要更改設計方案，一味更改汽車部件已經不能夠滿足時代要求，可自由編程微處理器的引入使汽車發(fā)展具有更大的靈活性。汽車駕駛自動化的發(fā)展趨勢據(jù)奔馳汽車研究所使用模擬系統(tǒng)進行的調查結果，有85%的用戶希望轎車具有自動巡航的功能，有80%的用戶希望轎車具有自動道路跟蹤功能，有95%的用戶希望轎車具有自動起步、自動停車的功能，有80%的用戶希望轎車具有高速公路自動駕駛的功能?？梢娮詣油＼囌嫉谋壤罡?。本設計就是利用了單片機AT89S52作為控制核心、紅外傳感尋庫，光線引導，制作了一個汽車自動尋找到車庫，在汽車到達車庫門前時，自動打開車庫門，在準確入庫后，利用裝在車上的接近開關接收信號通過單片機處理后，使小車自動停車。本系統(tǒng)可以應用到家庭自備車上，自動將汽車挺入車庫內，既節(jié)省時間，又可以保障家用車的安全。

1.2研究意義

電子控制技術與信息技術引入汽車，對汽車電子技術的發(fā)展起到了里程碑的促進作用,電子控制系統(tǒng)已經由局部控制發(fā)展到了整車系統(tǒng)控制,以及信息化、智能化、交通控制網(wǎng)絡化、汽車信息化、智能化是當今汽車研究的重點,已經成為衡量各國汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。

本設計的意義也是比較遠大的，就安全而言，汽車自動入庫一方面替代了汽車駕駛的大部分基本操作，使得駕駛員有更多的時間去思考、反應甚至是修正其自身；另一方面，在自動入庫系統(tǒng)控制下的車輛其運行軌跡更加精確。

1.3本設計的主要特色：

（1）高效的H型PWM電路，提高電源的利用率。

（2）控制電路電源和電動機電源隔離，信號通過光電耦合器傳輸。

（3）紅外檢測路面，軟件糾錯，免受路面雜質干擾。

（4）優(yōu)化軟件算法，智能化的自動控制，反應迅速。

主要內容如下：

1.通氣式自動車庫門設計研究的目的、意義，分析現(xiàn)有設計、現(xiàn)有產品的特

點和不足。

2.參考相關設計和資料，分析幾種方案，比較不同原理裝置的優(yōu)點和缺點，進行電路設計

3. 總體結構設計、計算和材料的選擇，元器件選擇與確定。

4.用電機自動伸縮，最好設計出無線遙控功能并具有交流220V、直流12V

及手動功能。

5.設計圖（總裝、零部件、電路）的繪制（AUTOCAD繪制）。

6.設計說明書的編寫。

第2章  家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計方案

2.1 總體設計方案選擇

方案一：采用各類數(shù)字電路來組成小車的控制系統(tǒng)，對外圍避障信號，黑帶檢測信號，鐵片檢測信號，各路趨光信號進行處理。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。

方案二：用繼電器來控制電機的停與轉，但是轉速不可調。用紅外傳感器實現(xiàn)尋軌運動，紅外傳感器發(fā)出了紅外光，經反射后，接收到不同強度的光線，傳感器輸出的信號不同，將信號送入A/D轉換電路后送入單片機，控制小車的左傳、右轉。用接近開關檢測金屬，送單片機處理，判斷是否停止。所有采集的信息都是傳給單片機處理，再作出相應的判斷，完成要求。本方案采用紅外避障檢測車庫的入口需要運行到離車庫很近的地方時，才能檢測到障礙，降低了智能化程度。

整機焊接完畢，首先對硬件進行檢查聯(lián)線有無錯誤，再逐步對各模塊進行調試。首先寫入電機控制小程序，控制其正反轉，停機均正常。首先進入尋光子程序發(fā)現(xiàn)光敏電阻對光的零敏度很高，小車速度太快，后來利用變位器調節(jié)尋光電路，調整兩個光敏電阻的角度同時測試軟件，以最佳效果完成趨光功能才達到比較理想的效果。進入避障子程序，避障我們用紅外線收發(fā)對管，效果時好時壞，經判斷是因為紅外線收發(fā)對管靈敏度不高，調整靈敏度后仍然達不到滿意效果，疑是受環(huán)境影響，利用塑料套包圍紅外線收發(fā)后問題基本解決。小車運轉正常，調整靈敏度達最佳效果。攔柵控制效果非常好，能夠自如上升與下降。

整機綜合調試，上電后對系統(tǒng)進行初始化，接著控制電機使小車向前行駛。在調試開始時，就遇到了當把單片機芯片燒制好接入電路中，同時接上電源時，小車卻不會動，重復多次測試，結果是電機的驅動力不夠。后來經改進電路，問題得到解決，同時應采用雙電源供電，即電機和電路應分開供電，P521與單片機之間采用隔離信號控制。這樣就不會出現(xiàn)小車啟動時程序出錯和LCD顯示閃爍的問題。在計程精度上，運用紅外線原理獲得較高精度。

6.2.2各個模塊電路調試及分析

6.2.2.1小車直流電機驅動模塊：

調試時碰到驅動力不夠，導致小車無法運行，后來經過改善驅動電路來增大驅動能力，問題得到了很好的解決。此電路設計注意應采用雙電源供電，即電機和電路應分開供電，P521與單片機之間采用隔離信號控制。這樣防止電機對單片機的影響。

門庫攔柵步進機驅動模塊：調試沒有什么大問題，驅動效果能滿足步進機的正反轉，從而實現(xiàn)上升與下降自如，唯一缺陷就是L298N這塊芯片的引腳排比很密，所以在調試電路時容易導致引腳碰撞而燒壞芯片。后來經改裝，優(yōu)化了電路，克服了這一缺陷。

6.2.2.2趨光模塊

由于設計中采用了光敏電阻，所以對光的要求比較高，可在調試時由于紅外對管也對光非常敏感，所以設計中有用到紅外傳感的電路，都得不到理想效果，也就是設計失敗，遇到這個問題后，我們又設計了其他電路，以避免光對紅外傳感的影響。后經改造電路，其基本達到了小車能安全到達車庫。

6.2.2.3攔柵控制模塊

    這部分調試主要集中在開啟時間與關門時間上的控制，如果選擇時間上與小車行使過程不能協(xié)調一致，那么就無法完成小車入庫。在經過與小車相互的調試中我們才將攔柵的開啟與關閉控制在一定的時間內，而在這個時間內，小車又完成入庫操作。根據(jù)小車的行使速度，可以預測攔柵控制時間，時間大概為4S。

第七章 總結

電子控制技術與信息技術應用于汽車,極大地提高的汽車的各項性能、駕駛的安全性、乘坐的舒適性,使其信息化、智能化、網(wǎng)絡化,這是信息社會發(fā)展的必然,是信息社會快節(jié)奏生活方式的必需.

在完成本設計的過程中，我把注意力主要集中在編程電路調試上。合理地運用軟件設計模塊電路可以節(jié)省很多功夫，但完全照搬也不能達到預想的效果，因為實際參數(shù)無法與設計精確匹配，因此做到精益求精，盡量達到指標要求。本次設計綜合運用了各類傳感器。同時查閱了大量相關資料，包括查閱相關書籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關信息。

通過這次的設計與制作，讓我了解設計電路的程序與設計理念，要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的作品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，在實際接線中有著各種各樣的條件制約著。通過這次學習，讓我們對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。

通過本次設計，我不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我的創(chuàng)新精神。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。設計過程，也好比是我們人類成長的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我而敲響。

參考文獻

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家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………………………… 3 英文摘要 …………………………………………………………………………………………… 3 第 1章 引言 ………………………………………………………………………… ..………… 4 ....................................................................................................................... ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… .. 2章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門 的設計方案 …………………………… .體設計方案選擇 …………………………………………………………………… .模塊方案的選擇與論證 …………………………………………………………… 6 …… ………………………………………………… 電機驅動模塊方案的選擇與論證 …………………………………………… ..避障模塊方案的選擇與論證 …………………………………………………… 7 ………………………………………………… 7 ……………………………………………… . 3章 相關硬件資料介紹 ………………………………………………………………… …………………………………………… ………………… ..…………………………………………………………… 四章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門 的硬件設計 …………………………… .． 1系統(tǒng)硬件的基本組成部分 ………………………………………………………… .要單元電路的設計 ……………………………………………………………… .小車電機驅動電路 …………………………………………………………… ..攔柵電機控制電路 ……………………………………………………… …… ..避障模塊 ………………………………………………………………………… 16 ………………………………………………………………… 18 ………………………………………………………………… 18 ……………………………………………………………………… .五章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門 的軟件設計 …………………………… .片機的選擇 ………………………………………………………………………… 軟件設計流程框圖 ………………………………………………………………… 六章 系統(tǒng)調試與分析 ………………………………………………………………… ..使用的儀器儀表 ………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… . 系統(tǒng)總體調試及分析 ………………………………………………………… 各個模塊電路調試及分析 …………………………………………………… 流電機驅動模塊 ： ……………………………………………… 22 ………………………………………………………………… …………………………………………………………… 23 第七章 總結 …………………………………………………………………………………… 24 參考文獻 ……………………………………………………………………………………… ..用小車伸縮板通氣式遙控車庫門的設計 摘要 ： 設計利用 制為核心、利用紅外傳感器尋庫，光線為引導。 其功能有自動尋找車庫，避障，在汽車到達車庫門前時，自動打開車庫門，報警等功能。汽車主要由兩個直流電機控制左右車輪，用 分別控制電機轉動速度，實現(xiàn)左轉、右轉和前進。用各種傳感器采集信號，經單片機處理后，完成各種功能。其中利用光敏三極管對光源進行檢測，引導汽車到達車庫門口；通過檢測障礙，發(fā)射開門信號，啟動電機開啟車庫門，汽車停止運動，等待車庫門完全開啟，再利用接近開關判斷汽車是否到達庫。報警電路用蜂鳴器報警。本設計采用單片機對各信號進行處理和控制，提高了汽車的智能化程度，但是如果用光電池檢測光源，效果可能 會更好。 關鍵字 :單片機 紅外傳感器 光敏三極管 接近開關 電機 & In of is to to so on by WM of It of of It on to to to to 第一章 引言 選題背景 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、汽車保有量的增多，各式各樣具有各種功能的小車車庫門不斷被研發(fā)、生產、走向市場，選用自動車庫門的也越來越多 ,然而根據(jù)市場調查及查閱資料可知，目前市場上的車庫門或多或少存在這樣或那樣的不足之處，且?guī)缀醵即嬖谥煌笟獠?通風的問題，尤其是很多家庭的車庫不僅僅是作為車庫用。所以，為了能讓人們入車、出車更加便利，也為了讓車庫能具有讓人們小憨（酣）的功能，設計這種自動車庫門具有實際應用和推廣的價值。 汽車的發(fā)展日益復雜，汽車的發(fā)展周期的要求也越來越短，在新型汽車進行批量生產前，可能時刻要更改設計方案，一味更改汽車部件已經不能夠滿足時代要求，可自由編程微處理器的引入使汽車發(fā)展具有更大的靈活性。 汽車駕駛自動化的發(fā)展趨勢據(jù)奔馳汽車研究所使用模擬系統(tǒng)進行的調查結果，有 85%的用戶希望轎車具有自動巡航的功能，有 80%的用戶希望轎車具有自動 道路跟蹤功能，有95%的用戶希望轎車具有自動起步、自動停車的功能，有 80%的用戶希望轎車具有高速公路自動駕駛的功能。 可見自動停車占的比例最高。本設計就是利用了單片機 外傳感尋庫，光線引導，制作了一個汽車自動尋找到車庫，在汽車到達車庫門前時，自動打開車庫門， 在準確入庫 后，利用裝在車上的接近開關接收信號通過單片機處理后，使小車自動停車。本系統(tǒng)可以應用到家庭自備車上，自動將汽車挺入車庫內，既節(jié)省時間，又可以保障家用車的安全。 究意義 電子控制技術與信息技術引入汽車，對汽車電子技 術的發(fā)展起到了里程碑的促進作用 ,電子控制系統(tǒng)已經由局部控制發(fā)展到了整車系統(tǒng)控制 ,以及信息化、智能化、交通控制網(wǎng)絡化、汽車信息化、智能化是當今汽車研究的重點 ,已經成為衡量各國汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。 本設計的意義也是比較遠大的， 就安全而言，汽車自動 入庫 一方面替代了汽車駕駛的大部分基本操作，使得駕駛員有更多的時間去思考、反應甚至是修正其自身；另一方面，在自動 入庫系統(tǒng) 控制下的車輛其運行軌跡更加精確。 設計的主要特色： （ 1）高效的 高電源的利用率。 （ 2）控制電路電源和電動機電源隔離， 信號通過光電耦合器傳輸。 （ 3）紅外檢測路面，軟件糾錯，免受路面雜質干擾。 （ 4）優(yōu)化軟件算法，智能化的自動控制，反應迅速。 主要內容如下： 動車庫門設計研究的目的、意義，分析現(xiàn)有設計、現(xiàn)有產品的特 點和不足。 析幾種方案，比較不同原理裝置的優(yōu)點和缺點，進行電路設計 3. 總體結構設計、計算和材料的選擇，元器件選擇與確定。 好設計出無線遙控功能并具有交流 220V、直流 12V 及手動功能。 裝、零部件、電路）的繪制（ 制）。 第 2 章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門 的設計方案 體設計方案選擇 方案一：采用各類數(shù)字電路來組成小車的控制系統(tǒng)，對外圍避障信號，黑帶檢測信號，鐵片檢測信號，各路趨光信號進行處理。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。 方案二：用繼電器來控制電機的停與轉，但是轉速不可調。用紅外傳感器實現(xiàn)尋軌運動，紅外傳感器發(fā)出了紅外光，經反射后，接收到不同強度的光線，傳感器輸出的信號不同，將信號送入 A/制小車 的左傳、右轉。用接近開關檢測金屬，送單片機處理，判斷是否停止。所有采集的信息都是傳給單片機處理，再作出相應的判斷，完成要求。本方案 采用紅外避障檢測車庫的入口需要運行到離車庫很近的地方時，才能檢測到障礙，降低了智能化程度。 紅 外 傳 感 器 尋 跡繼 電 器電 機M C 檢 測繼 電 器電 機Ａ ／ Ｄ 轉 換圖 2案二原理框圖 方案三：采用單片機 2]，直流電機控制汽車運動。利用光源檢測電路，檢測車庫所在地，并對其不斷檢測，引導汽車到達車庫門口，用紅外對管檢測是否到達車庫門口，用步進電機控制卷閘 門，汽車進入車庫后，通過裝在車上的接近開關接收裝在車庫中的磁性物質經單片機處理后將小車自動停車。 這種方案應用面更廣，也更接近實用化，智能化。重要的是單片機可以通過對感應器信號的檢測來控制電機運作，從而大大提高了運行過程中的實時性，準確性、使得電動車能夠輕松的完成整個過程。 本次設計不僅能實現(xiàn)自動運行控制，還設有可以手動的開關按鈕，工作人員可以根據(jù)實際情況而進行對車庫門的手動開關控制。 控制程序編寫如下： 移動參數(shù) 5 ,0) !) 移 動參數(shù) =740 移動參數(shù) = !) 數(shù)器 > 5 ,0) !) 手動按鈕初始值均為 0,當有按鍵動作時置 1。當車在車庫內而人需要進入車庫取車時按下外開門按鈕使車庫開門。而當車進入車庫停車位置后，不希望車庫關門時，課按下停止按鈕使門停止運動。 綜合上述三個方案，比較以上三種方案的優(yōu)缺點，方案三的系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類 功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。 所以本次設計采用方案三。 2. 2 各模塊方案的選擇與論證 2． 機模塊的選擇與論證 方案一：采用直流電機 [16]控制汽車運動和卷閘門運動，在控制卷閘門運動時，直 流電動機具有優(yōu)良的調速特性，調速平滑、方便，調整范圍廣，過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無數(shù)快速啟動、制動和反轉。 但由于存在機械觸點，直流電機容易產生燥聲，而且單獨使用時不能完成位置控制，需要配以傳感器才能控制定位。 方案二：采用直流電機控制汽車運動和步進電機控制卷閘門運動，在控制汽車運動時， 直流電機具有優(yōu)良的調速特性，調速平滑、方便，調整范圍廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉；能滿足生產過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求。在控制卷閘門時，步進電機不需通過傳感器就可以直接進行精確定位，且可以通過調節(jié)脈沖周期，能夠以任何速度轉動，定矩運動較精確，而且運轉速度教慢，剛好達到了預期的要求。 因此綜合上面兩個方案，本設計選擇方案二。 機驅動模塊方案的選擇與論證 方案一：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調整。這個方案的 優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應速度慢，機械結構易損壞，壽命短，可靠性差。 方案二：小車行走 電路采用兩對互補型晶體管 8550（ 和 8050 型（ 成橋式電路。用 別對應電機的正轉與反轉，同時為了達到效果我們將控制電路電源和電動機電源隔離開來，在橋式電路之前加了光電耦合器（ 該電路的優(yōu)點是電路簡單，通過單片機的軟件控制互補型晶體管的導通與截止，方便的調整電動機的運動狀態(tài)。缺點是當兩個輸入端都為高電平時，驅動電路的三極管同時導 通，容易燒壞晶體管。 方案三：（ 1） 車庫 攔柵控制部分采用集成電路 原理如同 方案二，同樣利用 晶體管的導通與截止來驅動電機的轉動。 通道邏輯驅動電路。是一種二相和四相電機的專用驅動器，即內含二個 收標準 驅動 46V、 2A 以下的電機。 1 腳和 15 腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信 ，因此對步進機來說，可以非常好的對其驅動。 （ 2）采用驅動步進機專用芯片 芯片電路簡單 ，容易控制，但驅動力比較大。 在本次設計中的小車行走電路，由于繼電器對設計中的種種限制，所以采用方案二中的 8050和 8550組成的橋電路。對車庫攔柵控制部分，由于電機能夠自如提起放下攔柵（重量比較重），又由于沒能找到 達林頓管 此我們采用驅動力比較大的 此采用方案三（ 1）。 障模塊方案的選擇與論證 方案一：采用超聲波避障，超聲波受環(huán)境影響較大，電路復雜，而且地面對超聲波的反射，會影響系統(tǒng)對障礙物的判斷。 方案二：采用紅外線避障， 電路中帶有集成鎖相環(huán)路解碼 器 使用當紅外發(fā)射管檢測到障礙物時， 出端輸出低電平，否則輸出高電平，并將信號傳給單片機來控制小車避障和前行的動作。 利用單片機來產生的信號對紅外線發(fā)射管進行調制發(fā)射，發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回來信號進行解調，輸出 界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現(xiàn)，價格也比較便宜。紅外線發(fā)射接受電路原理圖如下圖2 2外線發(fā)射接受電路原理圖 外界對紅外信號的干擾比較小，性價比高。調試時主要是調制發(fā)射頻率為接收頭能接收的頻率，采用單片機程序解決。發(fā)射信號強弱的調節(jié)，由可調精密電阻調節(jié)。因此選擇 方案二中紅外對管電路比較合理。 源檢測方案的選擇與論證 方案一：利用光敏電阻組成的電路。當光敏電阻檢測到光源時，光敏電阻對是否接受到光源時會產生高低不同的信號脈沖，這樣將信號傳給單片機從而控制小車向光源行使到達車庫。 方案二：利用紅外發(fā)射、接收器組成的電路，具有可大幅度減少外界干擾，靈敏度高，信噪比強等優(yōu)點 ,但是，電路復雜、調試難度大。另外，電動車進入車庫后，要求小汽車能夠立即停車，通過紅外發(fā)射、接收器檢測車庫障礙物，然后通過單片機動作使電動車立即剎車。但容易車身壓線，不符合題目要求。因此，不采用此方案。 基于上述理論分析， 我們選擇方案一。 方案一：采用雙電源供電。用兩個電源分別給控制系統(tǒng)和電機系統(tǒng)供電，將兩個系統(tǒng)完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號，將電動機驅動所造成的干擾徹底消除，這樣就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 方案二：用單電源給電機系統(tǒng)供電，但是控制系統(tǒng)對電流需求量大，因為電機啟動瞬間電流會很大，會造成控制系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，干擾較大，嚴重時可能造成單片機系統(tǒng)掉電。 綜上所述，我們采用方案一且用 5節(jié) 干電磁組成 1 節(jié) 9V 的干電磁與 7805 組成輸出 恒為 5V 的電源給控制系統(tǒng)供電。 第 3 章 相關硬件資料介紹 片機 介 一種高性能低功耗的采用 藝制造的 8 位微控制器，擁有8它提供下列標準特征： 8K 字節(jié)的閃速存儲器 ， 56 字節(jié)的 2 條 I/O 線 ,3 個16位定時器 /計數(shù)器 , 一個六中斷源兩個優(yōu)先級的中斷結構，一個雙工的串行口 , 片上震蕩器和時鐘電路。 引腳 說明： · 源電壓 · · ： 是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，作為輸出口用時，每個引腳能驅動 8個 對 0端口寫入 1時，可以作為高阻抗輸入端使用。 當 訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，它還可設定成地址數(shù)據(jù)總線復用的形式。在這種模式下， 在 程時， 接收指令字節(jié)，同時輸出指令字節(jié)在程序校驗時。程序校驗時需要外接上拉電阻。 · 位雙向 I/ 個 輯門電 路。當對 寫 1 時，它們被內部的上拉電阻拉升為高電平，此時可以作為輸入端使用。當作為輸入端使用時， 因為內部存在上拉電阻，所以當外部被拉低時會輸出一個低電流（ 另外， 計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ 2）和觸發(fā)輸入（ 2,如表 1所示。 位地址。 表 3口號 功能特性 2（外部計數(shù)器輸入到定時 /計數(shù)器 2）時鐘輸出 2時 /計數(shù)器 2捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制 ) · 位雙向的 I/ 個 輯門電路。當向 寫 1 時，通過內部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。作為輸入口，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（ 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如 ， 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下， 使用強大的內部上拉電阻功能當輸出 1時。當利用 8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時（例 ,。 當 位地址和一些控制信號。 · 位雙向的 I/ 個 輯門電路。當向 寫 1 時，通過內部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。作為輸入口，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（ 體如下表 2所示。 此外， 表 3端口引腳 第二功能 串行輸入口 ) 行輸出口） (外部中斷 0) 外部中斷 1） 0（定時器 0） 1（定時器 1） R （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） D （外部數(shù)據(jù)存儲器都選通） · 位輸入。當振蕩器工作時， 的高電平將使單片機復位。 · 當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低 8位字節(jié)。當在 。 一般情況下， 以晶振頻率的 1/6 輸出，可以用作外部時鐘或定時目的。但也要注意，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 如有必要，通過向 能使 位置位后只有在 令下 外，在該 引腳被微弱拉高時，如果單片機在執(zhí)行外部程序模式時，應設置 · 部訪問允許。為了使單片機能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲器從 0000須同 要主要的是，如果加密位 1被編程，復位時 執(zhí)行內部編程指令時， 該接到 處于 引腳接 12 12電壓是允許的情況下。 · 振蕩器反相放大器以及內部時鐘電路的輸入端。 · 振蕩器反相放大器的輸出端。 性能 位單片機，片內含 2k 可反復擦寫的只讀 序存儲器和 128 隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ 器件采用 易失性存儲技術生產，兼容標準 令系統(tǒng)，片內置通用 8位中央處理器和 能強大 片機可為您提供許多高性價比的應用場合。 片機 介 它只有 20個引腳， 15 個雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，其中 位雙向 I/個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器 ,兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。 同時 具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 時 /計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內 鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復位方可繼續(xù)運行。 主要功能特性 ： · 兼容 · 2>1000 次 ) 15個雙向 I/· 6個中斷源 · 兩個 16位可編程定時 /計數(shù)器 · · 時鐘頻率 0 128· 兩個外部中斷源 · 兩個串行中斷 · 可直接驅動 兩級加密位 · 低功耗睡眠功能 · 內置一個模擬比較放大器 · 可編程 · 軟件設置睡眠和喚醒功能 第四章 家用小車伸縮板通氣 式遙控車庫門 的硬件設計 4． 1 系統(tǒng)硬件的基本組成部分 本系統(tǒng)由單片機作為小車的控制核心，利用紅外傳感器檢測障礙物信號、光電二極管檢測到的車庫光信號將其轉換為可被控制器辨認的電信號，控制器根據(jù)這些電信號進行邏輯判斷，控制電機轉動 ,實現(xiàn)小車自動尋找車庫以及自動入庫停車。主要分為汽車入庫系統(tǒng)與門控裝置系統(tǒng)。有如下幾個部分電路組成：單片機控制電路，小車電機驅動電路，障礙物檢測電路，電源部分 , 單片機最小系統(tǒng)，攔柵電機控制，等幾個部分?？傮w系統(tǒng)原理框圖如下圖 44 圖 4車入庫系統(tǒng)框圖 其中傳 感器流程圖如圖 4 4感器流程圖 4控裝置系統(tǒng)框圖 4． 2 主要單元電路的設計 車電機驅動電路 此部分是整個小車的大腦，是整個小車運行的核心部件，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用。通常選用單片機作為小車的核心控制單元，小車驅動電機一般利用現(xiàn)成的玩具小車上 的配套直流電機?？紤]到小車必須能夠前進、倒退、停止，并能靈活轉向，在左右兩輪各裝一個電機分別進行驅動。當左輪電機轉速高于右輪電機轉速時小車向右轉，反之則向左轉。為了能控制車輪的轉速，所以采取 由單片機輸出一系列頻率固定的方波來驅動電機，在單片機中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到電機上的平均電壓，從而可以改變電機的轉速。左右輪兩個電機轉速的配合就可以實現(xiàn)小車的前進、倒退、轉彎等功能。 本電路采用的是基于 型驅動控制電路。如下圖 4 12 N 25 0 5 0 41 48 41 48 41 48 41 481 U 3 3 1 1 7 D 3 D 3057 05 05 0 T O I S O 1_ 1 T O I S O 1_ 112 N 2機驅動原理圖 該電路的工作原理 如下所示：電動機驅動由單片機兩路輸入，可分為四種情況討論： （ 1）當 3管導通，電動機正轉。 （ 2）當 過光電傳輸，使 動機不運轉。 （ 3）當 3管截止，電動機反轉。 （ 4）當 過光電傳輸，使 在電路中是不允許出現(xiàn)的現(xiàn)象 . 考慮到電動機的啟動時電流很大，而且電 動機波動較大，容易造成電壓不穩(wěn)、等干擾，我們運用了 控制部分與電動機的驅動電路隔離開來，確保安全。 柵電機控制電路 電路主要是步進機驅動電路，由于攔柵有一定的重量，所以驅動電動機的驅動力就必須大，因此采用驅動力大的專用芯片 腳圖如 4驅動。其原理圖如圖 4 4柵 電機驅動原理圖 S E N S E N S E T 1O U T 2O U T 3O U T 4123456789101112131415 298管腳圖 障模塊 在此模塊中是使用紅外對管和集成電路 過紅外發(fā)射管是否檢測到障礙物情況，經過 輸出電平的高低，將此信號送給單片機，使之執(zhí)行相應的動作，其電路原理圖如圖 4 0 1 4 0 O T 7 74 7 4 1 4 0 3O U f i f i 5 6 7 4 4 N 3V C 避障檢測的電路原理圖 精度電壓比較器組成的集成電路，失調電壓低，最大為 以單電源供電，輸入共模電壓范圍接近地電平，當有雙電源供電時，能兼容 輯電路。其管腳圖與管腳功能如下 4 4 12348657O U T A A +G N D I N B +I N B T 表 4管腳功能表 引出端序號 符號 功能 1 出 A 2 相輸入 A 3 同相輸入 A 4 地端 5 同相輸入 B 6 相輸入 B 7 出 B 8 源電壓 源檢測模塊 設計中，我們在車頭安裝了兩個光敏電阻，把電動車引到有光源的車庫，原理是這樣的：當左邊的光敏電阻檢測到光源時，小車會往左轉，當左邊的光敏電阻檢測到光源時，小車會往左轉。加上其他傳感器的信息采集，從而讓小車準確如庫，其電路原理圖如圖 4 0 0到 R 增加）7 7 47 0 0到 R 增加）7 7 47 N 2V C N 2O U T 1O U T 2 N T 111 T 1圖 4光源檢測電路原理圖 源供電模塊 本 設計考慮到小車所能承受的壓力有限，所以采用比較簡單的由 7805組成的電源對小車系統(tǒng)進行供電。其電路圖如圖 4 圖 4源供電模塊 小系統(tǒng) 單片機系統(tǒng)是整個智能系統(tǒng)的核心部分，它對各路傳感信號的采集、處理、分析及對各部分整體調整。主要是組成是：小車電機驅動單片機 4攔柵電機驅動單片機 4,小車驅動系統(tǒng)芯片 圖 4車電機驅動單片機 圖 4柵電機驅動單片機 小系統(tǒng)原理圖 第五章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫門 的軟件設計 片機的選擇 方案一：采用一片單片機。整體由一片單片機控制，驅動卷閘門的電機由光控電路自行控制。用一片單片機控制，使軟件編程簡單化，但是卷閘門控制電路不能精確輸送控制信號，且報警功能也不好實現(xiàn)。 方案二：采用兩片單片機。小車運動及其一系列功能實現(xiàn)由 制，卷閘門及報警功能則由 樣就可以將兩者分開編程和控制 ，雖然軟件編程復雜化，但是對單片而言，程序仍不復雜，且信號更好控制。 綜合以上所述，本設計選擇方案二。 軟件設計流程框圖 根據(jù)設計要求，可得本系統(tǒng)的程序流程圖如圖 2系統(tǒng)的控制器采用常用的 為控制小車比較模塊化，所以使用匯編語言進行軟件編寫 . 圖 2序流程圖 第六章 系統(tǒng)調試與分析 使用的儀器儀表 儀器 用途 偉福 仿真器 用于程序編程、調試 用于程序燒制，將程序燒入單片機 用于提供電路穩(wěn)定的電源 萬用表 用于檢查電路的接線正確與否 統(tǒng)調試 統(tǒng)總體調試及分析 整機焊接完畢，首先對硬件進行檢查聯(lián)線有無錯誤，再逐步對各模塊進行調試。首先寫入電機控制小程序，控制其正反轉，停機均正常。首先進入尋光子程序發(fā)現(xiàn)光敏電阻對光的零敏度很高，小車速度太快，后來利用變位器調節(jié)尋光電路，調整兩個光敏電阻的角度同時測試軟件，以最佳效果完成趨光功能才達到比較理想的效果。進入避障子程序，避障我們用紅外線收發(fā)對 管，效果時好時壞，經判斷是因為紅外線收發(fā)對管靈敏度不高，調整靈敏度后仍然達不到滿意效果，疑是受環(huán)境影響，利用塑料套包圍紅外線收發(fā)后問題基本解決。小車運轉正常，調整靈敏度達最佳效果。攔柵控制效果非常好，能夠自如上升與下降。 整機綜合調試，上電后對系統(tǒng)進行初始化，接著控制電機使小車向前行駛。在調試開始時，就遇到了當把單片機芯片燒制好接入電路中，同時接上電源時，小車卻不會動， 重復多次測試，結果是電機的驅動力不夠。后來經改進電路，問題得到解決，同時應采用雙電源供電，即電機和電路應分開供電， 單片機之間采用隔 離信號控制。這樣就不會出現(xiàn)小車啟動時程序出錯和 示閃爍的問題。在計程精度上，運用紅外線原理獲得較高精度。 個模塊電路調試及分析 車直流電機驅動模塊 ： 調試時碰到驅動力不夠，導致小車無法運行，后來經過改善驅動電路來增大驅動能力，問題得到了很好的解決。此電路設計注意 應采用雙電源供電，即電機和電路應分開供電， 單片機之間采用隔離信號控制。這樣防止電機對單片機的影響。 門庫攔柵步進機驅動模塊：調試沒有什么大問題，驅動效果能滿足步進機的正反轉，從而實現(xiàn)上升與下降自如，唯一缺陷 就是 以在調試電路時容易導致引腳碰撞而燒壞芯片。后來經改裝，優(yōu)化了電路，克服了這一缺陷。 光模塊 由于設計中采用了光敏電阻，所以對光的要求比較高，可在調試時由于紅外對管也對光非常敏感，所以設計中有用到紅外傳感的電路，都得不到理想效果，也就是設計失敗，遇到這個問題后，我們又設計了其他電路，以避免光對紅外傳感的影響。后經改造電路，其基本達到了小車能安全到達車庫。 柵控制模塊 這部分調試主要集中在開啟時間與關門時間上的控制，如果選擇時間上與 小車行使過程不能協(xié)調一致，那么就無法完成小車入庫。在經過與小車相互的調試中我們才將攔柵的開啟與關閉控制在一定的時間內，而在這個時間內，小車又完成入庫操作。根據(jù)小車的行使速度，可以預測攔柵控制時間，時間大概為 4S。 第七章 總結 電子控制技術與信息技術應用于汽車 ,極大地提高的汽車的各項性能、駕駛的安全性、乘坐的舒適性 ,使其信息化、智能化、網(wǎng)絡化 ,這是信息社會發(fā)展的必然 ,是信息社會快節(jié)奏生活方式的必需 . 在完成本設計的過程中，我把注意力主要集中在編程電路調試上。合理地運用軟件設計模 塊電路可以節(jié)省很多功夫，但完全照搬也不能達到預想的效果，因為實際參數(shù)無法與設計精確匹配，因此做到精益求精，盡量達到指標要求。 本次設計綜合運用了各類傳感器。同時查閱了大量相關資料，包括查閱相關書籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關信息。 通過這次的設計與制作，讓我了解設計電路的程序與設計理念，要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的作品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，在實際接線中有著各種各樣的條件制約著。通過這次學習，讓我們對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是 應該自己動手實際操作才會有深刻理解。 通過本次設計，我不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我的創(chuàng)新精神。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。設計過程，也好比是我們人類成長的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我而敲響。 參考文獻 [1]何立民， [M]1998 [2]張毅坤等，單片微型計算機原理及應用， [M]1998 [3]蘇凱等， [M]2003 [4]張立科 ,單片機典型模塊設計實例導航 ,[M]2004年 5月第一版5]李群芳 肖看編著 單片機原理、接口及應用 —— 嵌入式系統(tǒng)技術基礎 [M] 清華大學出版社 版 [6]沈慶 陽等， 8051單片機實踐與應用， [M]7][L]8]張鑫等，單片機原理及應用， [M]電子工業(yè)出版社， 9] 何立民 ， [M]1990 [10] 任濤等 [M]1997 [11] 何立民 8）， [M]2000 [13] 鄔寬明 [M]1998 [14] 馮建華、趙亮編著，單片機應用系統(tǒng)設計與產品開發(fā)， [M]民郵電出版社，P· 4233 [15] 張凱等 [M]1996 [16] 張友德等 [M]1996 [17] 全國大學生電子設計競賽獲獎作品匯編， [M]就理工大學出版社， 18] 凌陽單片機在大學生電子競賽中的應用， [M]京航空航天大學出版社 2005年出版 附 錄 A 車庫門設計系統(tǒng) C 源程序清單 系統(tǒng)源程序： #={1,2,3,4,5}; ={0 //動態(tài)掃描 8 位位選 0 ={0 0 0 //0陰 0 // 0 "-" ， 0 P //16 對應 0刪除時 讓數(shù)碼管熄滅， 19 對應 0顯示該位密碼數(shù)據(jù)時讓數(shù)碼管連著小數(shù)點一起全亮即 "8." ]={18,16,16,16,16,16,16,16}; // 此處 18 對應 "P"讓其他 7 位數(shù)碼管熄滅 //?為什么 16 就熄滅，我輸 9， 12，就顯示 9 和 8 就是顯示 "P",因為是 ，相當于 8]]=0 ; ]; aa, 3^6; 3^2; 3^7; T=; z)//1 x,y; x=z;x>0;y=110;y>0; } { i; ; 1; 0 0 { ); 1; 0 0 { 1; 0 { ; ; ; //第一列 7， 8， 9， 10 0; } 1; // 0) && ( { ; ;// //當 ，即超過密碼長度時，令 并且 ，報警標志位 } } if(12)// // 若鍵值為 12，則此鍵是刪除鍵 { if() { //密碼長度減一 0; ///////////////////////////////////////// ]=16; //6 } { // 時即當前沒有一位 密碼數(shù)據(jù)顯示時卻按下了 發(fā)出警報 ; } } if(15)//，鍵值 =12 的情況外的另外一種情 況，即 if( //當密 碼長度與設定的值不同時，密碼錯誤標志 位置 1，密碼正確標志位置 0，并且 ，響警報 { ; ; ; } { i=0;i=0) && ( { ; ;// } } if(12)//{ if() { 0; ]=16; } { ; } } if(15)//{ if( { ; ; ; } { i=0;i=0) && ( { ; ;// } } if(12)//{ if() { 0; ]=16; } { ; } } if(15)//{ if( { ; ; ; } { i=0;i=0) && ( { ;