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四川师范大学成都学院现代通信原理课程设计
基于单片机的自动车库门的设计
前言
随着科学技术的发展,全国拥有汽车的人数越来越多,人们把对汽车的维护和管理
看得越来越重,当然对于车库门的要求也逐步提高了,国外先进的车库门不断进驻中国
市场,国内车库门行业滞后。自动车库门主要分为卷帘车库门和翻板车库门。本文主要
针对卷帘车库门的自动化和控制系统作了具体说明,运用单片机和红外传感控制的方
法,实现自动车库门的具体功能。考虑到车库的光线度,在车库内部安装了自动照明灯
设置,当车库门启动以后灯自动亮自动熄灭,且具有自动识别的功能,为用户提供了安
全方便的服务。也有利于国产自动车库门的发展。
本设计运用编解码芯片 PT2262/PT2272 以及 315MHZ 的无线收发模块来实现对车辆
的识别,并控制单片机自动关和车库门的自动开启以及控制车库内部灯的照明系统,单
片机对键盘上面输入的数据进行动态扫描,只有密码输入正确方能使单片机控制电机将
车库门打开,反之蜂鸣报警器发出报警。单片机本身是一个嵌入式系统,并且是其他嵌
入式系统的核心,在各个领域运用广泛发展迅速,为了更好的掌握单片机的工作原理,
在此设计中,我采用 51 系列单片机来完成对自动车库门的一些控制。达到学以致用的
目的。并且单片机存在以下优点:体积小、性能高;结构简单,方便使用;处理速度快;
低功耗且适应能力强;性价比较高。
1 自动车库门
1.1 自动车库门功能分析
自动车库门是一种以遥控方式为系统控制的车库门,主要控制方式有手动控制、红
外感应、无线遥控等。大体上分为卷帘式和滑板式车库门。卷帘式车库门安全装置附加
有红外线对射和无线遥控系统,安全且防盗。滑板式车库门内置扭簧,扭力与门重力相
当,门可以说是处于一个“零重量”状态,靠滑轮在内置轨道上面滑动,阻力小,耗能
少,安全耐用。
1.2 自动车库门的应用
车库门在大型停车场的运用较广,且是停车场管理系统的核心部分,能够高效的管
理车库以及疏导交通流量,使用价值高。自动车库门,大多数用在小型的私人别墅和豪
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华住宅,自动关闭效率高,采用专业的防盗安全技术,保障用户财产等安全。
2 设计任务
2.1 自动车库门的无线自动门电路(结构框图如图 2.1-1 所示)
图 2.1-1 车库门自动开闭系统电路结构框图
4*4 矩
阵 键
盘
编 码 芯
PT2262
片
315M 无线
发射模块
315M 无线
接收模块
解 码 芯 片
PT2272
数 码
管 显
示
电 机
和 照
明
AT89S51
单片机
2.2 基本模块
➢ 单片机的最小系统电路部分。
➢ 编码芯片 PT2262 和 315M 的无线发射模块装置。
➢ 编码芯片 PT2272 和 315M 的无线接收模块装置。
➢ 4*4 行列式扫描键盘电路部分。
➢ 红外数码管显示电路部分。
➢ 蜂鸣器、继电器、照明部分。
3 系统总体设计
3.1 单片机
3.1.1 单片机的概述以及应用
单片机全称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),简写 MCU 微型控制器。
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它专为工业控制、测量而设计,具有集成度高、可靠性高、性价比高的三高优势,体积
小、功能全的特点,主要应用于计算机外设、智能仪器仪表、家用电器、工业检测与控
制、通信设备等,嵌入式工程师能够根据应用对象的需求,选择合适的单片机,进行各
种系统设计以及程序设计,系统按照程序指令完成规定工作。
3.1.2 MCS51 单片机的内部结构
单片机是在芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器、多功能接口等基本功能
部件的大规模集成电路。
MCS51 单片机包由以下九部份构成:
一个 8 位 CPU
4KB ROM 程序存储器;
一个片内振荡及时钟电路;
128 字节 RAM 数据存储器;
可寻址 64KB 外部数据存储器和 64KB 内部程序存储空间的控制电路;
两个十六位的定时/计数器;
一个可编程全双工串行口;
5 个中断源、两个优先级嵌套中断结构;
32 条可编程的 I/O 线。
3.1.2.1 单片机的结构特点
3.1.2.1.1 单片机的 CPU
单片机的核心部件是 CPU,主要由运算器和控制器等部件组成。CPU 内部有一定数
量的通用和专用寄存器,单片机在 RAM 数据存储器区开辟了一个工作寄存区,该区分为
四组,每组八个寄存器,共计 32 个工作寄存区,起通用寄存器的作用。另外单片机还
有 21 个特殊功能寄存器 SFR(Special Function Register),起专用寄存器作用,用
来设置片内电路的运行方式和电路运行状态的记录。特殊功能寄存器的存在使得定时 /
计数器、串行口、中断逻辑等能够集成在同一块芯片上。
3.1.2.1.2 单片机的存储器
单片机的存储器用于存放数据和程序,数据存储器和程序存储器分成两个不同的地
址空间,利用不同的寻址方式和不同的地址指针进行寻址。
3.1.2.1.3 单片机的输入输出接口
单片机的输入输出接口由 P0-P3 四个 8 位双向 I/O 口组成 。外设能够直接通过这
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几个口线接入,无需外加接口芯片。P0-P3 的各个端口能按字节和位输入输出,总共 32
个接口,位控制极其方便。P0 口为三态双向口,能够带 8 个 TTL 电路,P1-P3 口为准双
向口,能带 4 个 TTL 电路,因此在外设驱动电流大的情况下可加接驱动器。
3.1.2.1.4 单片机的通信方式
51 系列单片机自身有全双工的异步通信接口,两机之间发送与接收能够同时进行。
用户可根据不同的需求选择合理的工作方式实现双机或多机通信。
3.1.3 单片机的引脚配置
单片机的引脚可分为可总线扩展和不可总线扩展两种。MCS-51 系列单片机 AT89S52
的引脚图如下图:
图 3.1.3-1 AT89S52 的引脚图
可总线扩展的单片机有 44 个引脚,常见的 40 个引脚配置及功能说明如下:
Vss:接地端。
Vcc:电源端,接+5V 电源。
XTAL1:接外部晶体的一个引脚,当单片机 CHMOS 采用外部时钟信号时,
由此引脚引入时钟信号。
XTAL2:接外部晶体的一个引脚,当单片机 HMOS 采用外部时钟信号时,由
此引脚接入外部时钟信号。
RSTVpD:复位、备用电源输入端。Vcc 掉电后,由此引脚接入备用电源,
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苦茶子12138
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