家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì)

46頁(yè) 13000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)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(kù)門的設(shè)計(jì)論文.doc

車庫(kù)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(kù)門的設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)的主要特色……………………………………………………………………...4

第2章  家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì)方案……………………………..5

2.1 總體設(shè)計(jì)方案選擇……………………………………………………………………..5

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

2.2.1電機(jī)模塊的選擇與論證………………………………………………………….6

2.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(cè)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(guān)硬件資料介紹………………………………………………………………….9

3.1單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介…………………………………………………………………...9

3.2單片機(jī)AT89C2051簡(jiǎn)介……………………………………………………………….11

第四章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的硬件設(shè)計(jì)……………………………..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(shè)計(jì)………………………………………………………………..14

4.2.1小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路……………………………………………………………...14

4.2.2攔柵電機(jī)控制電路……………………………………………………………...15

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

4.2.4光源檢測(cè)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(kù)門的軟件設(shè)計(jì)……………………………..21

5.1 單片機(jī)的選擇………………………………………………………………………….21

5.2  軟件設(shè)計(jì)流程框圖………………………………………………………………….21

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

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

6.2系統(tǒng)調(diào)試………………………………………………………………………………..22

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

6.2.2各個(gè)模塊電路調(diào)試及分析…………………………………………………….22

6.2.2.1小車直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jié)……………………………………………………………………………………24

參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………...24

家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)利用AT89C51控制為核心、利用紅外傳感器尋庫(kù)，光線為引導(dǎo)。其功能有自動(dòng)尋找車庫(kù)，避障，在汽車到達(dá)車庫(kù)門前時(shí)，自動(dòng)打開車庫(kù)門，報(bào)警等功能。汽車主要由兩個(gè)直流電機(jī)控制左右車輪，用PWM波分別控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和前進(jìn)。用各種傳感器采集信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后，完成各種功能。其中利用光敏三極管對(duì)光源進(jìn)行檢測(cè)，引導(dǎo)汽車到達(dá)車庫(kù)門口；通過(guò)檢測(cè)障礙，發(fā)射開門信號(hào)，啟動(dòng)電機(jī)開啟車庫(kù)門，汽車停止運(yùn)動(dòng)，等待車庫(kù)門完全開啟，再利用接近開關(guān)判斷汽車是否到達(dá)庫(kù)。報(bào)警電路用蜂鳴器報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)各信號(hào)進(jìn)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(cè)光源，效果可能會(huì)更好。

關(guān)鍵字:單片機(jī)  紅外傳感器  光敏三極管  接近開關(guān)  電機(jī)

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(kù)門不斷被研發(fā)、生產(chǎn)、走向市場(chǎng)，選用自動(dòng)車庫(kù)門的也越來(lái)越多,然而根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查及查閱資料可知，目前市場(chǎng)上的車庫(kù)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(fēng)的問題，尤其是很多家庭的車庫(kù)不僅僅是作為車庫(kù)用。所以，為了能讓人們?nèi)胲?、出車更加便利，也為了讓車?kù)能具有讓人們小憨（酣）的功能，設(shè)計(jì)這種自動(dòng)車庫(kù)門具有實(shí)際應(yīng)用和推廣的價(jià)值。

汽車的發(fā)展日益復(fù)雜，汽車的發(fā)展周期的要求也越來(lái)越短，在新型汽車進(jìn)行批量生產(chǎn)前，可能時(shí)刻要更改設(shè)計(jì)方案，一味更改汽車部件已經(jīng)不能夠滿足時(shí)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(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)據(jù)奔馳汽車研究所使用模擬系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果，有85%的用戶希望轎車具有自動(dòng)巡航的功能，有80%的用戶希望轎車具有自動(dòng)道路跟蹤功能，有95%的用戶希望轎車具有自動(dòng)起步、自動(dòng)停車的功能，有80%的用戶希望轎車具有高速公路自動(dòng)駕駛的功能。可見自動(dòng)停車占的比例最高。本設(shè)計(jì)就是利用了單片機(jī)AT89S52作為控制核心、紅外傳感尋庫(kù)，光線引導(dǎo)，制作了一個(gè)汽車自動(dòng)尋找到車庫(kù)，在汽車到達(dá)車庫(kù)門前時(shí)，自動(dòng)打開車庫(kù)門，在準(zhǔn)確入庫(kù)后，利用裝在車上的接近開關(guān)接收信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理后，使小車自動(dòng)停車。本系統(tǒng)可以應(yīng)用到家庭自備車上，自動(dòng)將汽車挺入車庫(kù)內(nèi)，既節(jié)省時(shí)間，又可以保障家用車的安全。

1.2研究意義

電子控制技術(shù)與信息技術(shù)引入汽車，對(duì)汽車電子技術(shù)的發(fā)展起到了里程碑的促進(jìn)作用,電子控制系統(tǒng)已經(jīng)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(luò)化、汽車信息化、智能化是當(dāng)今汽車研究的重點(diǎn),已經(jīng)成為衡量各國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

本設(shè)計(jì)的意義也是比較遠(yuǎn)大的，就安全而言，汽車自動(dòng)入庫(kù)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(shí)間去思考、反應(yīng)甚至是修正其自身；另一方面，在自動(dòng)入庫(kù)系統(tǒng)控制下的車輛其運(yùn)行軌跡更加精確。

1.3本設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)電源隔離，信號(hào)通過(guò)光電耦合器傳輸。

（3）紅外檢測(cè)路面，軟件糾錯(cuò)，免受路面雜質(zhì)干擾。

（4）優(yōu)化軟件算法，智能化的自動(dòng)控制，反應(yīng)迅速。

主要內(nèi)容如下：

1.通氣式自動(dòng)車庫(kù)門設(shè)計(jì)研究的目的、意義，分析現(xiàn)有設(shè)計(jì)、現(xiàn)有產(chǎn)品的特

點(diǎn)和不足。

2.參考相關(guān)設(shè)計(jì)和資料，分析幾種方案，比較不同原理裝置的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)

3. 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算和材料的選擇，元器件選擇與確定。

4.用電機(jī)自動(dòng)伸縮，最好設(shè)計(jì)出無(wú)線遙控功能并具有交流220V、直流12V

及手動(dòng)功能。

5.設(shè)計(jì)圖（總裝、零部件、電路）的繪制（AUTOCAD繪制）。

6.設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫。

第2章  家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)方案選擇

方案一：采用各類數(shù)字電路來(lái)組成小車的控制系統(tǒng)，對(duì)外圍避障信號(hào)，黑帶檢測(cè)信號(hào)，鐵片檢測(cè)信號(hào)，各路趨光信號(hào)進(jìn)行處理。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴(kuò)展，對(duì)各路信號(hào)處理比較困難。

方案二：用繼電器來(lái)控制電機(jī)的停與轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)速不可調(diào)。用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)尋軌運(yùn)動(dòng)，紅外傳感器發(fā)出了紅外光，經(jīng)反射后，接收到不同強(qiáng)度的光線，傳感器輸出的信號(hào)不同，將信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換電路后送入單片機(jī)，控制小車的左傳、右轉(zhuǎn)。用接近開關(guān)檢測(cè)金屬，送單片機(jī)處理，判斷是否停止。所有采集的信息都是傳給單片機(jī)處理，再作出相應(yīng)的判斷，完成要求。本方案采用紅外避障檢測(cè)車庫(kù)的入口需要運(yùn)行到離車庫(kù)很近的地方時(shí)，才能檢測(cè)到障礙，降低了智能化程度。

整機(jī)焊接完畢，首先對(duì)硬件進(jìn)行檢查聯(lián)線有無(wú)錯(cuò)誤，再逐步對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試。首先寫入電機(jī)控制小程序，控制其正反轉(zhuǎn)，停機(jī)均正常。首先進(jìn)入尋光子程序發(fā)現(xiàn)光敏電阻對(duì)光的零敏度很高，小車速度太快，后來(lái)利用變位器調(diào)節(jié)尋光電路，調(diào)整兩個(gè)光敏電阻的角度同時(shí)測(cè)試軟件，以最佳效果完成趨光功能才達(dá)到比較理想的效果。進(jìn)入避障子程序，避障我們用紅外線收發(fā)對(duì)管，效果時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)判斷是因?yàn)榧t外線收發(fā)對(duì)管靈敏度不高，調(diào)整靈敏度后仍然達(dá)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(yùn)轉(zhuǎn)正常，調(diào)整靈敏度達(dá)最佳效果。攔柵控制效果非常好，能夠自如上升與下降。

整機(jī)綜合調(diào)試，上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，接著控制電機(jī)使小車向前行駛。在調(diào)試開始時(shí)，就遇到了當(dāng)把單片機(jī)芯片燒制好接入電路中，同時(shí)接上電源時(shí)，小車卻不會(huì)動(dòng)，重復(fù)多次測(cè)試，結(jié)果是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力不夠。后來(lái)經(jīng)改進(jìn)電路，問題得到解決，同時(shí)應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開供電，P521與單片機(jī)之間采用隔離信號(hào)控制。這樣就不會(huì)出現(xiàn)小車啟動(dòng)時(shí)程序出錯(cuò)和LCD顯示閃爍的問題。在計(jì)程精度上，運(yùn)用紅外線原理獲得較高精度。

6.2.2各個(gè)模塊電路調(diào)試及分析

6.2.2.1小車直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：

調(diào)試時(shí)碰到驅(qū)動(dòng)力不夠，導(dǎo)致小車無(wú)法運(yùn)行，后來(lái)經(jīng)過(guò)改善驅(qū)動(dòng)電路來(lái)增大驅(qū)動(dòng)能力，問題得到了很好的解決。此電路設(shè)計(jì)注意應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開供電，P521與單片機(jī)之間采用隔離信號(hào)控制。這樣防止電機(jī)對(duì)單片機(jī)的影響。

門庫(kù)攔柵步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：調(diào)試沒有什么大問題，驅(qū)動(dòng)效果能滿足步進(jìn)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)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(diào)試電路時(shí)容易導(dǎo)致引腳碰撞而燒壞芯片。后來(lái)經(jīng)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(shè)計(jì)中采用了光敏電阻，所以對(duì)光的要求比較高，可在調(diào)試時(shí)由于紅外對(duì)管也對(duì)光非常敏感，所以設(shè)計(jì)中有用到紅外傳感的電路，都得不到理想效果，也就是設(shè)計(jì)失敗，遇到這個(gè)問題后，我們又設(shè)計(jì)了其他電路，以避免光對(duì)紅外傳感的影響。后經(jīng)改造電路，其基本達(dá)到了小車能安全到達(dá)車庫(kù)。

6.2.2.3攔柵控制模塊

    這部分調(diào)試主要集中在開啟時(shí)間與關(guān)門時(shí)間上的控制，如果選擇時(shí)間上與小車行使過(guò)程不能協(xié)調(diào)一致，那么就無(wú)法完成小車入庫(kù)。在經(jīng)過(guò)與小車相互的調(diào)試中我們才將攔柵的開啟與關(guān)閉控制在一定的時(shí)間內(nèi)，而在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，小車又完成入庫(kù)操作。根據(jù)小車的行使速度，可以預(yù)測(cè)攔柵控制時(shí)間，時(shí)間大概為4S。

第七章 總結(jié)

電子控制技術(shù)與信息技術(shù)應(yīng)用于汽車,極大地提高的汽車的各項(xiàng)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(luò)化,這是信息社會(huì)發(fā)展的必然,是信息社會(huì)快節(jié)奏生活方式的必需.

在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我把注意力主要集中在編程電路調(diào)試上。合理地運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)模塊電路可以節(jié)省很多功夫，但完全照搬也不能達(dá)到預(yù)想的效果，因?yàn)閷?shí)際參數(shù)無(wú)法與設(shè)計(jì)精確匹配，因此做到精益求精，盡量達(dá)到指標(biāo)要求。本次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了各類傳感器。同時(shí)查閱了大量相關(guān)資料，包括查閱相關(guān)書籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關(guān)信息。

通過(guò)這次的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解設(shè)計(jì)電路的程序與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的作品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，在?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。

通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我的創(chuàng)新精神。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)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(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過(guò)，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我而敲響。

參考文獻(xiàn)

[1]何立民，MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1998

[2]張毅坤等，單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，[M].西安電子科技大學(xué)出版社，1998

[3]蘇凱等，MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)，[M].冶金工業(yè)出版社，2003

[4]張立科,單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航,[M].人民郵電出版社,2004年5月第一版P212-P219

[5]李群芳  肖看編著  單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用——嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京  清華大學(xué)出版社  2005.3出版

[6]沈慶陽(yáng)等，8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用，[M].清華大學(xué)出版社，2003.8

[7]http://www.21ic.com/ 21IC中國(guó)電子網(wǎng).[EB/OL].2006

[8]張?chǎng)蔚?，單片機(jī)原理及應(yīng)用，[M]電子工業(yè)出版社，2005.8

[9] 何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù) ，[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1990 

[10] 任濤等.閃速存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)及應(yīng)用簡(jiǎn)明速查手冊(cè)，[M].電子工業(yè)出版社，1997 

[11] 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編（8），[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2000 

[13] 鄔寬明.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)，[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1998 

[14]  馮建華、趙亮編著，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)，[M].北京，人民郵電出版社，ISBN7-115-12681-X/TP?4233

[15] 張凱等.MCS-51單片機(jī)綜合系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)開發(fā)，[M].科學(xué)出版社，1996 

[16] 張友德等.單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)，[M].復(fù)旦大學(xué)出版社，1996 

[17] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編，[M].北京：北就理工大學(xué)出版社，2004.8

[18]  凌陽(yáng)單片機(jī)在大學(xué)生電子競(jìng)賽中的應(yīng)用，[M].北京，北京航空航天大學(xué)出版社ISBN 7-81077-711-4，2005年出版

家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì) 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(kù)門 的設(shè)計(jì)方案 …………………………… .體設(shè)計(jì)方案選擇 …………………………………………………………………… .模塊方案的選擇與論證 …………………………………………………………… 6 …… ………………………………………………… 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(guān)硬件資料介紹 ………………………………………………………………… …………………………………………… ………………… ..…………………………………………………………… 四章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門 的硬件設(shè)計(jì) …………………………… .． 1系統(tǒng)硬件的基本組成部分 ………………………………………………………… .要單元電路的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… .小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 …………………………………………………………… ..攔柵電機(jī)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(kù)門 的軟件設(shè)計(jì) …………………………… .片機(jī)的選擇 ………………………………………………………………………… 軟件設(shè)計(jì)流程框圖 ………………………………………………………………… 六章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 ………………………………………………………………… ..使用的儀器儀表 ………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… . 系統(tǒng)總體調(diào)試及分析 ………………………………………………………… 各個(gè)模塊電路調(diào)試及分析 …………………………………………………… 流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ： ……………………………………………… 22 ………………………………………………………………… …………………………………………………………… 23 第七章 總結(jié) …………………………………………………………………………………… 24 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………… ..用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì) 摘要 ： 設(shè)計(jì)利用 制為核心、利用紅外傳感器尋庫(kù)，光線為引導(dǎo)。 其功能有自動(dòng)尋找車庫(kù)，避障，在汽車到達(dá)車庫(kù)門前時(shí)，自動(dòng)打開車庫(kù)門，報(bào)警等功能。汽車主要由兩個(gè)直流電機(jī)控制左右車輪，用 分別控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和前進(jìn)。用各種傳感器采集信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后，完成各種功能。其中利用光敏三極管對(duì)光源進(jìn)行檢測(cè)，引導(dǎo)汽車到達(dá)車庫(kù)門口；通過(guò)檢測(cè)障礙，發(fā)射開門信號(hào)，啟動(dòng)電機(jī)開啟車庫(kù)門，汽車停止運(yùn)動(dòng)，等待車庫(kù)門完全開啟，再利用接近開關(guān)判斷汽車是否到達(dá)庫(kù)。報(bào)警電路用蜂鳴器報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)各信號(hào)進(jìn)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(cè)光源，效果可能 會(huì)更好。 關(guān)鍵字 :單片機(jī) 紅外傳感器 光敏三極管 接近開關(guān) 電機(jī) & 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(kù)門不斷被研發(fā)、生產(chǎn)、走向市場(chǎng)，選用自動(dòng)車庫(kù)門的也越來(lái)越多 ,然而根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查及查閱資料可知，目前市場(chǎng)上的車庫(kù)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(fēng)的問題，尤其是很多家庭的車庫(kù)不僅僅是作為車庫(kù)用。所以，為了能讓人們?nèi)胲?、出車更加便利，也為了讓車?kù)能具有讓人們小憨（酣）的功能，設(shè)計(jì)這種自動(dòng)車庫(kù)門具有實(shí)際應(yīng)用和推廣的價(jià)值。 汽車的發(fā)展日益復(fù)雜，汽車的發(fā)展周期的要求也越來(lái)越短，在新型汽車進(jìn)行批量生產(chǎn)前，可能時(shí)刻要更改設(shè)計(jì)方案，一味更改汽車部件已經(jīng)不能夠滿足時(shí)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(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)據(jù)奔馳汽車研究所使用模擬系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果，有 85%的用戶希望轎車具有自動(dòng)巡航的功能，有 80%的用戶希望轎車具有自動(dòng) 道路跟蹤功能，有95%的用戶希望轎車具有自動(dòng)起步、自動(dòng)停車的功能，有 80%的用戶希望轎車具有高速公路自動(dòng)駕駛的功能。 可見自動(dòng)停車占的比例最高。本設(shè)計(jì)就是利用了單片機(jī) 外傳感尋庫(kù)，光線引導(dǎo)，制作了一個(gè)汽車自動(dòng)尋找到車庫(kù)，在汽車到達(dá)車庫(kù)門前時(shí)，自動(dòng)打開車庫(kù)門， 在準(zhǔn)確入庫(kù) 后，利用裝在車上的接近開關(guān)接收信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理后，使小車自動(dòng)停車。本系統(tǒng)可以應(yīng)用到家庭自備車上，自動(dòng)將汽車挺入車庫(kù)內(nèi)，既節(jié)省時(shí)間，又可以保障家用車的安全。 究意義 電子控制技術(shù)與信息技術(shù)引入汽車，對(duì)汽車電子技 術(shù)的發(fā)展起到了里程碑的促進(jìn)作用 ,電子控制系統(tǒng)已經(jīng)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(luò)化、汽車信息化、智能化是當(dāng)今汽車研究的重點(diǎn) ,已經(jīng)成為衡量各國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 本設(shè)計(jì)的意義也是比較遠(yuǎn)大的， 就安全而言，汽車自動(dòng) 入庫(kù) 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(shí)間去思考、反應(yīng)甚至是修正其自身；另一方面，在自動(dòng) 入庫(kù)系統(tǒng) 控制下的車輛其運(yùn)行軌跡更加精確。 設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)電源隔離， 信號(hào)通過(guò)光電耦合器傳輸。 （ 3）紅外檢測(cè)路面，軟件糾錯(cuò)，免受路面雜質(zhì)干擾。 （ 4）優(yōu)化軟件算法，智能化的自動(dòng)控制，反應(yīng)迅速。 主要內(nèi)容如下： 動(dòng)車庫(kù)門設(shè)計(jì)研究的目的、意義，分析現(xiàn)有設(shè)計(jì)、現(xiàn)有產(chǎn)品的特 點(diǎn)和不足。 析幾種方案，比較不同原理裝置的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，進(jìn)行電路設(shè)計(jì) 3. 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算和材料的選擇，元器件選擇與確定。 好設(shè)計(jì)出無(wú)線遙控功能并具有交流 220V、直流 12V 及手動(dòng)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(kù)門 的設(shè)計(jì)方案 體設(shè)計(jì)方案選擇 方案一：采用各類數(shù)字電路來(lái)組成小車的控制系統(tǒng)，對(duì)外圍避障信號(hào)，黑帶檢測(cè)信號(hào)，鐵片檢測(cè)信號(hào)，各路趨光信號(hào)進(jìn)行處理。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴(kuò)展，對(duì)各路信號(hào)處理比較困難。 方案二：用繼電器來(lái)控制電機(jī)的停與轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)速不可調(diào)。用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)尋軌運(yùn)動(dòng)，紅外傳感器發(fā)出了紅外光，經(jīng)反射后，接收到不同強(qiáng)度的光線，傳感器輸出的信號(hào)不同，將信號(hào)送入 A/制小車 的左傳、右轉(zhuǎn)。用接近開關(guān)檢測(cè)金屬，送單片機(jī)處理，判斷是否停止。所有采集的信息都是傳給單片機(jī)處理，再作出相應(yīng)的判斷，完成要求。本方案 采用紅外避障檢測(cè)車庫(kù)的入口需要運(yùn)行到離車庫(kù)很近的地方時(shí)，才能檢測(cè)到障礙，降低了智能化程度。 紅 外 傳 感 器 尋 跡繼 電 器電 機(jī)M C 檢 測(cè)繼 電 器電 機(jī)Ａ ／ Ｄ 轉(zhuǎn) 換圖 2案二原理框圖 方案三：采用單片機(jī) 2]，直流電機(jī)控制汽車運(yùn)動(dòng)。利用光源檢測(cè)電路，檢測(cè)車庫(kù)所在地，并對(duì)其不斷檢測(cè)，引導(dǎo)汽車到達(dá)車庫(kù)門口，用紅外對(duì)管檢測(cè)是否到達(dá)車庫(kù)門口，用步進(jìn)電機(jī)控制卷閘 門，汽車進(jìn)入車庫(kù)后，通過(guò)裝在車上的接近開關(guān)接收裝在車庫(kù)中的磁性物質(zhì)經(jīng)單片機(jī)處理后將小車自動(dòng)停車。 這種方案應(yīng)用面更廣，也更接近實(shí)用化，智能化。重要的是單片機(jī)可以通過(guò)對(duì)感應(yīng)器信號(hào)的檢測(cè)來(lái)控制電機(jī)運(yùn)作，從而大大提高了運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性、使得電動(dòng)車能夠輕松的完成整個(gè)過(guò)程。 本次設(shè)計(jì)不僅能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行控制，還設(shè)有可以手動(dòng)的開關(guān)按鈕，工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況而進(jìn)行對(duì)車庫(kù)門的手動(dòng)開關(guān)控制。 控制程序編寫如下： 移動(dòng)參數(shù) 5 ,0) !) 移 動(dòng)參數(shù) =740 移動(dòng)參數(shù) = !) 數(shù)器 > 5 ,0) !) 手動(dòng)按鈕初始值均為 0,當(dāng)有按鍵動(dòng)作時(shí)置 1。當(dāng)車在車庫(kù)內(nèi)而人需要進(jìn)入車庫(kù)取車時(shí)按下外開門按鈕使車庫(kù)開門。而當(dāng)車進(jìn)入車庫(kù)停車位置后，不希望車庫(kù)關(guān)門時(shí)，課按下停止按鈕使門停止運(yùn)動(dòng)。 綜合上述三個(gè)方案，比較以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案三的系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來(lái)解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類 功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。 所以本次設(shè)計(jì)采用方案三。 2. 2 各模塊方案的選擇與論證 2． 機(jī)模塊的選擇與論證 方案一：采用直流電機(jī) [16]控制汽車運(yùn)動(dòng)和卷閘門運(yùn)動(dòng)，在控制卷閘門運(yùn)動(dòng)時(shí)，直 流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)數(shù)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 但由于存在機(jī)械觸點(diǎn)，直流電機(jī)容易產(chǎn)生燥聲，而且單獨(dú)使用時(shí)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(jī)控制汽車運(yùn)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)控制卷閘門運(yùn)動(dòng)，在控制汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)， 直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。在控制卷閘門時(shí)，步進(jìn)電機(jī)不需通過(guò)傳感器就可以直接進(jìn)行精確定位，且可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖周期，能夠以任何速度轉(zhuǎn)動(dòng)，定矩運(yùn)動(dòng)較精確，而且運(yùn)轉(zhuǎn)速度教慢，剛好達(dá)到了預(yù)期的要求。 因此綜合上面兩個(gè)方案，本設(shè)計(jì)選擇方案二。 機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案的選擇與論證 方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的 優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)速度慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞，壽命短，可靠性差。 方案二：小車行走 電路采用兩對(duì)互補(bǔ)型晶體管 8550（ 和 8050 型（ 成橋式電路。用 別對(duì)應(yīng)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，同時(shí)為了達(dá)到效果我們將控制電路電源和電動(dòng)機(jī)電源隔離開來(lái)，在橋式電路之前加了光電耦合器（ 該電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，通過(guò)單片機(jī)的軟件控制互補(bǔ)型晶體管的導(dǎo)通與截止，方便的調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。缺點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)輸入端都為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路的三極管同時(shí)導(dǎo) 通，容易燒壞晶體管。 方案三：（ 1） 車庫(kù) 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(dǎo)通與截止來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) 收標(biāo)準(zhǔn) 驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的電機(jī)。 1 腳和 15 腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信 ，因此對(duì)步進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō)，可以非常好的對(duì)其驅(qū)動(dòng)。 （ 2）采用驅(qū)動(dòng)步進(jìn)機(jī)專用芯片 芯片電路簡(jiǎn)單 ，容易控制，但驅(qū)動(dòng)力比較大。 在本次設(shè)計(jì)中的小車行走電路，由于繼電器對(duì)設(shè)計(jì)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(duì)車庫(kù)攔柵控制部分，由于電機(jī)能夠自如提起放下攔柵（重量比較重），又由于沒能找到 達(dá)林頓管 此我們采用驅(qū)動(dòng)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(fù)雜，而且地面對(duì)超聲波的反射，會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)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(dāng)紅外發(fā)射管檢測(cè)到障礙物時(shí)， 出端輸出低電平，否則輸出高電平，并將信號(hào)傳給單片機(jī)來(lái)控制小車避障和前行的動(dòng)作。 利用單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)紅外線發(fā)射管進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時(shí)候反射回來(lái)，紅外線接收管對(duì)反射回來(lái)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出 界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，且易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)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(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，性價(jià)比高。調(diào)試時(shí)主要是調(diào)制發(fā)射頻率為接收頭能接收的頻率，采用單片機(jī)程序解決。發(fā)射信號(hào)強(qiáng)弱的調(diào)節(jié)，由可調(diào)精密電阻調(diào)節(jié)。因此選擇 方案二中紅外對(duì)管電路比較合理。 源檢測(cè)方案的選擇與論證 方案一：利用光敏電阻組成的電路。當(dāng)光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，光敏電阻對(duì)是否接受到光源時(shí)會(huì)產(chǎn)生高低不同的信號(hào)脈沖，這樣將信號(hào)傳給單片機(jī)從而控制小車向光源行使到達(dá)車庫(kù)。 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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) ,但是，電路復(fù)雜、調(diào)試難度大。另外，電動(dòng)車進(jìn)入車庫(kù)后，要求小汽車能夠立即停車，通過(guò)紅外發(fā)射、接收器檢測(cè)車庫(kù)障礙物，然后通過(guò)單片機(jī)動(dòng)作使電動(dòng)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(gè)電源分別給控制系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)供電，將兩個(gè)系統(tǒng)完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號(hào)，將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)系統(tǒng)供電，但是控制系統(tǒng)對(duì)電流需求量大，因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)瞬間電流會(huì)很大，會(huì)造成控制系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，干擾較大，嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)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(guān)硬件資料介紹 片機(jī) 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(biāo)準(zhǔn)特征： 8K 字節(jié)的閃速存儲(chǔ)器 ， 56 字節(jié)的 2 條 I/O 線 ,3 個(gè)16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 , 一個(gè)六中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口 , 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。 引腳 說(shuō)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(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) 對(duì) 0端口寫入 1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。 當(dāng) 訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下， 在 程時(shí)， 接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。 · 位雙向 I/ 個(gè) 輯門電 路。當(dāng)對(duì) 寫 1 時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)， 因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（ 另外， 計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ 2）和觸發(fā)輸入（ 2,如表 1所示。 位地址。 表 3口號(hào) 功能特性 2（外部計(jì)數(shù)器輸入到定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2）時(shí)鐘輸出 2時(shí) /計(jì)數(shù)器 2捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制 ) · 位雙向的 I/ 個(gè) 輯門電路。當(dāng)向 寫 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（ 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如 ， 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下， 使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出 1時(shí)。當(dāng)利用 8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例 ,。 當(dāng) 位地址和一些控制信號(hào)。 · 位雙向的 I/ 個(gè) 輯門電路。當(dāng)向 寫 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)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(shí)器 0） 1（定時(shí)器 1） R （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） D （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通） · 位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， 的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 · 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(dāng)在 。 一般情況下， 以晶振頻率的 1/6 輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) 如有必要，通過(guò)向 能使 位置位后只有在 令下 外，在該 引腳被微弱拉高時(shí)，如果單片機(jī)在執(zhí)行外部程序模式時(shí)，應(yīng)設(shè)置 · 部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從 0000須同 要主要的是，如果加密位 1被編程，復(fù)位時(shí) 執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)， 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(nèi)部時(shí)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(jī)，片內(nèi)含 2k 可反復(fù)擦寫的只讀 序存儲(chǔ)器和 128 隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ 器件采用 易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 能強(qiáng)大 片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。 片機(jī) 介 它只有 20個(gè)引腳， 15 個(gè)雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，其中 位雙向 I/個(gè)外中斷口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。 同時(shí) 具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) 鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。 主要功能特性 ： · 兼容 · 2>1000 次 ) 15個(gè)雙向 I/· 6個(gè)中斷源 · 兩個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 · · 時(shí)鐘頻率 0 128· 兩個(gè)外部中斷源 · 兩個(gè)串行中斷 · 可直接驅(qū)動(dòng) 兩級(jí)加密位 · 低功耗睡眠功能 · 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器 · 可編程 · 軟件設(shè)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(kù)門 的硬件設(shè)計(jì) 4． 1 系統(tǒng)硬件的基本組成部分 本系統(tǒng)由單片機(jī)作為小車的控制核心，利用紅外傳感器檢測(cè)障礙物信號(hào)、光電二極管檢測(cè)到的車庫(kù)光信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為可被控制器辨認(rèn)的電信號(hào)，控制器根據(jù)這些電信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) ,實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)尋找車庫(kù)以及自動(dòng)入庫(kù)停車。主要分為汽車入庫(kù)系統(tǒng)與門控裝置系統(tǒng)。有如下幾個(gè)部分電路組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，障礙物檢測(cè)電路，電源部分 , 單片機(jī)最小系統(tǒng)，攔柵電機(jī)控制，等幾個(gè)部分。總體系統(tǒng)原理框圖如下圖 44 圖 4車入庫(kù)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(shè)計(jì) 車電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 此部分是整個(gè)小車的大腦，是整個(gè)小車運(yùn)行的核心部件，起著控制小車所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。通常選用單片機(jī)作為小車的核心控制單元，小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般利用現(xiàn)成的玩具小車上 的配套直流電機(jī)?？紤]到小車必須能夠前進(jìn)、倒退、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)左輪電機(jī)轉(zhuǎn)速高于右輪電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)小車向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車輪的轉(zhuǎn)速，所以采取 由單片機(jī)輸出一系列頻率固定的方波來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在單片機(jī)中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到電機(jī)上的平均電壓，從而可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的配合就可以實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎等功能。 本電路采用的是基于 型驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 該電路的工作原理 如下所示：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)由單片機(jī)兩路輸入，可分為四種情況討論： （ 1）當(dāng) 3管導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。 （ 2）當(dāng) 過(guò)光電傳輸，使 動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 3）當(dāng) 3管截止，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 （ 4）當(dāng) 過(guò)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)電流很大，而且電 動(dòng)機(jī)波動(dòng)較大，容易造成電壓不穩(wěn)、等干擾，我們運(yùn)用了 控制部分與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路隔離開來(lái)，確保安全。 柵電機(jī)控制電路 電路主要是步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，由于攔柵有一定的重量，所以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力就必須大，因此采用驅(qū)動(dòng)力大的專用芯片 腳圖如 4驅(qū)動(dòng)。其原理圖如圖 4 4柵 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(duì)管和集成電路 過(guò)紅外發(fā)射管是否檢測(cè)到障礙物情況，經(jīng)過(guò) 輸出電平的高低，將此信號(hào)送給單片機(jī)，使之執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)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(cè)的電路原理圖 精度電壓比較器組成的集成電路，失調(diào)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(dāng)有雙電源供電時(shí)，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(hào) 符號(hào) 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(cè)模塊 設(shè)計(jì)中，我們?cè)谲囶^安裝了兩個(gè)光敏電阻，把電動(dòng)車引到有光源的車庫(kù)，原理是這樣的：當(dāng)左邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車會(huì)往左轉(zhuǎn)，當(dāng)左邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車會(huì)往左轉(zhuǎn)。加上其他傳感器的信息采集，從而讓小車準(zhǔn)確如庫(kù)，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(cè)電路原理圖 源供電模塊 本 設(shè)計(jì)考慮到小車所能承受的壓力有限，所以采用比較簡(jiǎn)單的由 7805組成的電源對(duì)小車系統(tǒng)進(jìn)行供電。其電路圖如圖 4 圖 4源供電模塊 小系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)智能系統(tǒng)的核心部分，它對(duì)各路傳感信號(hào)的采集、處理、分析及對(duì)各部分整體調(diào)整。主要是組成是：小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 4攔柵電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 4,小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)芯片 圖 4車電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 圖 4柵電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 小系統(tǒng)原理圖 第五章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門 的軟件設(shè)計(jì) 片機(jī)的選擇 方案一：采用一片單片機(jī)。整體由一片單片機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)卷閘門的電機(jī)由光控電路自行控制。用一片單片機(jī)控制，使軟件編程簡(jiǎn)單化，但是卷閘門控制電路不能精確輸送控制信號(hào)，且報(bào)警功能也不好實(shí)現(xiàn)。 方案二：采用兩片單片機(jī)。小車運(yùn)動(dòng)及其一系列功能實(shí)現(xiàn)由 制，卷閘門及報(bào)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(fù)雜化，但是對(duì)單片而言，程序仍不復(fù)雜，且信號(hào)更好控制。 綜合以上所述，本設(shè)計(jì)選擇方案二。 軟件設(shè)計(jì)流程框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)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(yǔ)言進(jìn)行軟件編寫 . 圖 2序流程圖 第六章 系統(tǒng)調(diào)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(diào)試 用于程序燒制，將程序燒入單片機(jī) 用于提供電路穩(wěn)定的電源 萬(wàn)用表 用于檢查電路的接線正確與否 統(tǒng)調(diào)試 統(tǒng)總體調(diào)試及分析 整機(jī)焊接完畢，首先對(duì)硬件進(jìn)行檢查聯(lián)線有無(wú)錯(cuò)誤，再逐步對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試。首先寫入電機(jī)控制小程序，控制其正反轉(zhuǎn)，停機(jī)均正常。首先進(jìn)入尋光子程序發(fā)現(xiàn)光敏電阻對(duì)光的零敏度很高，小車速度太快，后來(lái)利用變位器調(diào)節(jié)尋光電路，調(diào)整兩個(gè)光敏電阻的角度同時(shí)測(cè)試軟件，以最佳效果完成趨光功能才達(dá)到比較理想的效果。進(jìn)入避障子程序，避障我們用紅外線收發(fā)對(duì) 管，效果時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)判斷是因?yàn)榧t外線收發(fā)對(duì)管靈敏度不高，調(diào)整靈敏度后仍然達(dá)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(yùn)轉(zhuǎn)正常，調(diào)整靈敏度達(dá)最佳效果。攔柵控制效果非常好，能夠自如上升與下降。 整機(jī)綜合調(diào)試，上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，接著控制電機(jī)使小車向前行駛。在調(diào)試開始時(shí)，就遇到了當(dāng)把單片機(jī)芯片燒制好接入電路中，同時(shí)接上電源時(shí)，小車卻不會(huì)動(dòng)， 重復(fù)多次測(cè)試，結(jié)果是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力不夠。后來(lái)經(jīng)改進(jìn)電路，問題得到解決，同時(shí)應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開供電， 單片機(jī)之間采用隔 離信號(hào)控制。這樣就不會(huì)出現(xiàn)小車啟動(dòng)時(shí)程序出錯(cuò)和 示閃爍的問題。在計(jì)程精度上，運(yùn)用紅外線原理獲得較高精度。 個(gè)模塊電路調(diào)試及分析 車直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ： 調(diào)試時(shí)碰到驅(qū)動(dòng)力不夠，導(dǎo)致小車無(wú)法運(yùn)行，后來(lái)經(jīng)過(guò)改善驅(qū)動(dòng)電路來(lái)增大驅(qū)動(dòng)能力，問題得到了很好的解決。此電路設(shè)計(jì)注意 應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開供電， 單片機(jī)之間采用隔離信號(hào)控制。這樣防止電機(jī)對(duì)單片機(jī)的影響。 門庫(kù)攔柵步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：調(diào)試沒有什么大問題，驅(qū)動(dòng)效果能滿足步進(jìn)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)上升與下降自如，唯一缺陷 就是 以在調(diào)試電路時(shí)容易導(dǎo)致引腳碰撞而燒壞芯片。后來(lái)經(jīng)改裝，優(yōu)化了電路，克服了這一缺陷。 光模塊 由于設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻，所以對(duì)光的要求比較高，可在調(diào)試時(shí)由于紅外對(duì)管也對(duì)光非常敏感，所以設(shè)計(jì)中有用到紅外傳感的電路，都得不到理想效果，也就是設(shè)計(jì)失敗，遇到這個(gè)問題后，我們又設(shè)計(jì)了其他電路，以避免光對(duì)紅外傳感的影響。后經(jīng)改造電路，其基本達(dá)到了小車能安全到達(dá)車庫(kù)。 柵控制模塊 這部分調(diào)試主要集中在開啟時(shí)間與關(guān)門時(shí)間上的控制，如果選擇時(shí)間上與 小車行使過(guò)程不能協(xié)調(diào)一致，那么就無(wú)法完成小車入庫(kù)。在經(jīng)過(guò)與小車相互的調(diào)試中我們才將攔柵的開啟與關(guān)閉控制在一定的時(shí)間內(nèi)，而在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，小車又完成入庫(kù)操作。根據(jù)小車的行使速度，可以預(yù)測(cè)攔柵控制時(shí)間，時(shí)間大概為 4S。 第七章 總結(jié) 電子控制技術(shù)與信息技術(shù)應(yīng)用于汽車 ,極大地提高的汽車的各項(xiàng)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(luò)化 ,這是信息社會(huì)發(fā)展的必然 ,是信息社會(huì)快節(jié)奏生活方式的必需 . 在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我把注意力主要集中在編程電路調(diào)試上。合理地運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)模 塊電路可以節(jié)省很多功夫，但完全照搬也不能達(dá)到預(yù)想的效果，因?yàn)閷?shí)際參數(shù)無(wú)法與設(shè)計(jì)精確匹配，因此做到精益求精，盡量達(dá)到指標(biāo)要求。 本次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了各類傳感器。同時(shí)查閱了大量相關(guān)資料，包括查閱相關(guān)書籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關(guān)信息。 通過(guò)這次的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解設(shè)計(jì)電路的程序與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的作品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，在?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是 應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我的創(chuàng)新精神。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)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(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過(guò)，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我而敲響。 參考文獻(xiàn) [1]何立民， [M]1998 [2]張毅坤等，單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用， [M]1998 [3]蘇凱等， [M]2003 [4]張立科 ,單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航 ,[M]2004年 5月第一版5]李群芳 肖看編著 單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用 —— 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ) [M] 清華大學(xué)出版社 版 [6]沈慶 陽(yáng)等， 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用， [M]7][L]8]張?chǎng)蔚?，單片機(jī)原理及應(yīng)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)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(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編， [M]就理工大學(xué)出版社， 18] 凌陽(yáng)單片機(jī)在大學(xué)生電子競(jìng)賽中的應(yīng)用， [M]京航空航天大學(xué)出版社 2005年出版 附 錄 A 車庫(kù)門設(shè)計(jì)系統(tǒng) C 源程序清單 系統(tǒng)源程序： #={1,2,3,4,5}; ={0 //動(dòng)態(tài)掃描 8 位位選 0 ={0 0 0 //0陰 0 // 0 "-" ， 0 P //16 對(duì)應(yīng) 0刪除時(shí) 讓數(shù)碼管熄滅， 19 對(duì)應(yīng) 0顯示該位密碼數(shù)據(jù)時(shí)讓數(shù)碼管連著小數(shù)點(diǎn)一起全亮即 "8." ]={18,16,16,16,16,16,16,16}; // 此處 18 對(duì)應(yīng) "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?yàn)槭?，相當(dāng)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(dāng) ，即超過(guò)密碼長(zhǎng)度時(shí)，令 并且 ，報(bào)警標(biāo)志位 } } if(12)// // 若鍵值為 12，則此鍵是刪除鍵 { if() { //密碼長(zhǎng)度減一 0; ///////////////////////////////////////// ]=16; //6 } { // 時(shí)即當(dāng)前沒有一位 密碼數(shù)據(jù)顯示時(shí)卻按下了 發(fā)出警報(bào) ; } } if(15)//，鍵值 =12 的情況外的另外一種情 況，即 if( //當(dāng)密 碼長(zhǎng)度與設(shè)定的值不同時(shí)，密碼錯(cuò)誤標(biāo)志 位置 1，密碼正確標(biāo)志位置 0，并且 ，響警報(bào) { ; ; ; } { 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) && ( { ; 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì) 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(kù)門 的設(shè)計(jì)方案 …………………………… .體設(shè)計(jì)方案選擇 …………………………………………………………………… .模塊方案的選擇與論證 …………………………………………………………… 6 …… ………………………………………………… 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(guān)硬件資料介紹 ………………………………………………………………… …………………………………………… ………………… ..…………………………………………………………… 四章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門 的硬件設(shè)計(jì) …………………………… .． 1系統(tǒng)硬件的基本組成部分 ………………………………………………………… .要單元電路的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… .小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 …………………………………………………………… ..攔柵電機(jī)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(kù)門 的軟件設(shè)計(jì) …………………………… .片機(jī)的選擇 ………………………………………………………………………… 軟件設(shè)計(jì)流程框圖 ………………………………………………………………… 六章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 ………………………………………………………………… ..使用的儀器儀表 ………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… . 系統(tǒng)總體調(diào)試及分析 ………………………………………………………… 各個(gè)模塊電路調(diào)試及分析 …………………………………………………… 流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ： ……………………………………………… 22 ………………………………………………………………… …………………………………………………………… 23 第七章 總結(jié) …………………………………………………………………………………… 24 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………… ..用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門的設(shè)計(jì) 摘要 ： 設(shè)計(jì)利用 制為核心、利用紅外傳感器尋庫(kù)，光線為引導(dǎo)。 其功能有自動(dòng)尋找車庫(kù)，避障，在汽車到達(dá)車庫(kù)門前時(shí)，自動(dòng)打開車庫(kù)門，報(bào)警等功能。汽車主要由兩個(gè)直流電機(jī)控制左右車輪，用 分別控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和前進(jìn)。用各種傳感器采集信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后，完成各種功能。其中利用光敏三極管對(duì)光源進(jìn)行檢測(cè)，引導(dǎo)汽車到達(dá)車庫(kù)門口；通過(guò)檢測(cè)障礙，發(fā)射開門信號(hào)，啟動(dòng)電機(jī)開啟車庫(kù)門，汽車停止運(yùn)動(dòng)，等待車庫(kù)門完全開啟，再利用接近開關(guān)判斷汽車是否到達(dá)庫(kù)。報(bào)警電路用蜂鳴器報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)各信號(hào)進(jìn)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(cè)光源，效果可能 會(huì)更好。 關(guān)鍵字 :單片機(jī) 紅外傳感器 光敏三極管 接近開關(guān) 電機(jī) & 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(kù)門不斷被研發(fā)、生產(chǎn)、走向市場(chǎng)，選用自動(dòng)車庫(kù)門的也越來(lái)越多 ,然而根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查及查閱資料可知，目前市場(chǎng)上的車庫(kù)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(fēng)的問題，尤其是很多家庭的車庫(kù)不僅僅是作為車庫(kù)用。所以，為了能讓人們?nèi)胲?、出車更加便利，也為了讓車?kù)能具有讓人們小憨（酣）的功能，設(shè)計(jì)這種自動(dòng)車庫(kù)門具有實(shí)際應(yīng)用和推廣的價(jià)值。 汽車的發(fā)展日益復(fù)雜，汽車的發(fā)展周期的要求也越來(lái)越短，在新型汽車進(jìn)行批量生產(chǎn)前，可能時(shí)刻要更改設(shè)計(jì)方案，一味更改汽車部件已經(jīng)不能夠滿足時(shí)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(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)據(jù)奔馳汽車研究所使用模擬系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果，有 85%的用戶希望轎車具有自動(dòng)巡航的功能，有 80%的用戶希望轎車具有自動(dòng) 道路跟蹤功能，有95%的用戶希望轎車具有自動(dòng)起步、自動(dòng)停車的功能，有 80%的用戶希望轎車具有高速公路自動(dòng)駕駛的功能。 可見自動(dòng)停車占的比例最高。本設(shè)計(jì)就是利用了單片機(jī) 外傳感尋庫(kù)，光線引導(dǎo)，制作了一個(gè)汽車自動(dòng)尋找到車庫(kù)，在汽車到達(dá)車庫(kù)門前時(shí)，自動(dòng)打開車庫(kù)門， 在準(zhǔn)確入庫(kù) 后，利用裝在車上的接近開關(guān)接收信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理后，使小車自動(dòng)停車。本系統(tǒng)可以應(yīng)用到家庭自備車上，自動(dòng)將汽車挺入車庫(kù)內(nèi)，既節(jié)省時(shí)間，又可以保障家用車的安全。 究意義 電子控制技術(shù)與信息技術(shù)引入汽車，對(duì)汽車電子技 術(shù)的發(fā)展起到了里程碑的促進(jìn)作用 ,電子控制系統(tǒng)已經(jīng)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(luò)化、汽車信息化、智能化是當(dāng)今汽車研究的重點(diǎn) ,已經(jīng)成為衡量各國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 本設(shè)計(jì)的意義也是比較遠(yuǎn)大的， 就安全而言，汽車自動(dòng) 入庫(kù) 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(shí)間去思考、反應(yīng)甚至是修正其自身；另一方面，在自動(dòng) 入庫(kù)系統(tǒng) 控制下的車輛其運(yùn)行軌跡更加精確。 設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)電源隔離， 信號(hào)通過(guò)光電耦合器傳輸。 （ 3）紅外檢測(cè)路面，軟件糾錯(cuò)，免受路面雜質(zhì)干擾。 （ 4）優(yōu)化軟件算法，智能化的自動(dòng)控制，反應(yīng)迅速。 主要內(nèi)容如下： 動(dòng)車庫(kù)門設(shè)計(jì)研究的目的、意義，分析現(xiàn)有設(shè)計(jì)、現(xiàn)有產(chǎn)品的特 點(diǎn)和不足。 析幾種方案，比較不同原理裝置的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，進(jìn)行電路設(shè)計(jì) 3. 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算和材料的選擇，元器件選擇與確定。 好設(shè)計(jì)出無(wú)線遙控功能并具有交流 220V、直流 12V 及手動(dòng)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(kù)門 的設(shè)計(jì)方案 體設(shè)計(jì)方案選擇 方案一：采用各類數(shù)字電路來(lái)組成小車的控制系統(tǒng)，對(duì)外圍避障信號(hào)，黑帶檢測(cè)信號(hào)，鐵片檢測(cè)信號(hào)，各路趨光信號(hào)進(jìn)行處理。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴(kuò)展，對(duì)各路信號(hào)處理比較困難。 方案二：用繼電器來(lái)控制電機(jī)的停與轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)速不可調(diào)。用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)尋軌運(yùn)動(dòng)，紅外傳感器發(fā)出了紅外光，經(jīng)反射后，接收到不同強(qiáng)度的光線，傳感器輸出的信號(hào)不同，將信號(hào)送入 A/制小車 的左傳、右轉(zhuǎn)。用接近開關(guān)檢測(cè)金屬，送單片機(jī)處理，判斷是否停止。所有采集的信息都是傳給單片機(jī)處理，再作出相應(yīng)的判斷，完成要求。本方案 采用紅外避障檢測(cè)車庫(kù)的入口需要運(yùn)行到離車庫(kù)很近的地方時(shí)，才能檢測(cè)到障礙，降低了智能化程度。 紅 外 傳 感 器 尋 跡繼 電 器電 機(jī)M C 檢 測(cè)繼 電 器電 機(jī)Ａ ／ Ｄ 轉(zhuǎn) 換圖 2案二原理框圖 方案三：采用單片機(jī) 2]，直流電機(jī)控制汽車運(yùn)動(dòng)。利用光源檢測(cè)電路，檢測(cè)車庫(kù)所在地，并對(duì)其不斷檢測(cè)，引導(dǎo)汽車到達(dá)車庫(kù)門口，用紅外對(duì)管檢測(cè)是否到達(dá)車庫(kù)門口，用步進(jìn)電機(jī)控制卷閘 門，汽車進(jìn)入車庫(kù)后，通過(guò)裝在車上的接近開關(guān)接收裝在車庫(kù)中的磁性物質(zhì)經(jīng)單片機(jī)處理后將小車自動(dòng)停車。 這種方案應(yīng)用面更廣，也更接近實(shí)用化，智能化。重要的是單片機(jī)可以通過(guò)對(duì)感應(yīng)器信號(hào)的檢測(cè)來(lái)控制電機(jī)運(yùn)作，從而大大提高了運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性、使得電動(dòng)車能夠輕松的完成整個(gè)過(guò)程。 本次設(shè)計(jì)不僅能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行控制，還設(shè)有可以手動(dòng)的開關(guān)按鈕，工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況而進(jìn)行對(duì)車庫(kù)門的手動(dòng)開關(guān)控制。 控制程序編寫如下： 移動(dòng)參數(shù) 5 ,0) !) 移 動(dòng)參數(shù) =740 移動(dòng)參數(shù) = !) 數(shù)器 > 5 ,0) !) 手動(dòng)按鈕初始值均為 0,當(dāng)有按鍵動(dòng)作時(shí)置 1。當(dāng)車在車庫(kù)內(nèi)而人需要進(jìn)入車庫(kù)取車時(shí)按下外開門按鈕使車庫(kù)開門。而當(dāng)車進(jìn)入車庫(kù)停車位置后，不希望車庫(kù)關(guān)門時(shí)，課按下停止按鈕使門停止運(yùn)動(dòng)。 綜合上述三個(gè)方案，比較以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案三的系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來(lái)解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類 功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。 所以本次設(shè)計(jì)采用方案三。 2. 2 各模塊方案的選擇與論證 2． 機(jī)模塊的選擇與論證 方案一：采用直流電機(jī) [16]控制汽車運(yùn)動(dòng)和卷閘門運(yùn)動(dòng)，在控制卷閘門運(yùn)動(dòng)時(shí)，直 流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)數(shù)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 但由于存在機(jī)械觸點(diǎn)，直流電機(jī)容易產(chǎn)生燥聲，而且單獨(dú)使用時(shí)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(jī)控制汽車運(yùn)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)控制卷閘門運(yùn)動(dòng)，在控制汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)， 直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。在控制卷閘門時(shí)，步進(jìn)電機(jī)不需通過(guò)傳感器就可以直接進(jìn)行精確定位，且可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖周期，能夠以任何速度轉(zhuǎn)動(dòng)，定矩運(yùn)動(dòng)較精確，而且運(yùn)轉(zhuǎn)速度教慢，剛好達(dá)到了預(yù)期的要求。 因此綜合上面兩個(gè)方案，本設(shè)計(jì)選擇方案二。 機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案的選擇與論證 方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的 優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)速度慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞，壽命短，可靠性差。 方案二：小車行走 電路采用兩對(duì)互補(bǔ)型晶體管 8550（ 和 8050 型（ 成橋式電路。用 別對(duì)應(yīng)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，同時(shí)為了達(dá)到效果我們將控制電路電源和電動(dòng)機(jī)電源隔離開來(lái)，在橋式電路之前加了光電耦合器（ 該電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，通過(guò)單片機(jī)的軟件控制互補(bǔ)型晶體管的導(dǎo)通與截止，方便的調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。缺點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)輸入端都為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路的三極管同時(shí)導(dǎo) 通，容易燒壞晶體管。 方案三：（ 1） 車庫(kù) 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(dǎo)通與截止來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) 收標(biāo)準(zhǔn) 驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的電機(jī)。 1 腳和 15 腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信 ，因此對(duì)步進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō)，可以非常好的對(duì)其驅(qū)動(dòng)。 （ 2）采用驅(qū)動(dòng)步進(jìn)機(jī)專用芯片 芯片電路簡(jiǎn)單 ，容易控制，但驅(qū)動(dòng)力比較大。 在本次設(shè)計(jì)中的小車行走電路，由于繼電器對(duì)設(shè)計(jì)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(duì)車庫(kù)攔柵控制部分，由于電機(jī)能夠自如提起放下攔柵（重量比較重），又由于沒能找到 達(dá)林頓管 此我們采用驅(qū)動(dòng)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(fù)雜，而且地面對(duì)超聲波的反射，會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)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(dāng)紅外發(fā)射管檢測(cè)到障礙物時(shí)， 出端輸出低電平，否則輸出高電平，并將信號(hào)傳給單片機(jī)來(lái)控制小車避障和前行的動(dòng)作。 利用單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)紅外線發(fā)射管進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時(shí)候反射回來(lái)，紅外線接收管對(duì)反射回來(lái)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出 界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，且易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)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(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，性價(jià)比高。調(diào)試時(shí)主要是調(diào)制發(fā)射頻率為接收頭能接收的頻率，采用單片機(jī)程序解決。發(fā)射信號(hào)強(qiáng)弱的調(diào)節(jié)，由可調(diào)精密電阻調(diào)節(jié)。因此選擇 方案二中紅外對(duì)管電路比較合理。 源檢測(cè)方案的選擇與論證 方案一：利用光敏電阻組成的電路。當(dāng)光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，光敏電阻對(duì)是否接受到光源時(shí)會(huì)產(chǎn)生高低不同的信號(hào)脈沖，這樣將信號(hào)傳給單片機(jī)從而控制小車向光源行使到達(dá)車庫(kù)。 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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) ,但是，電路復(fù)雜、調(diào)試難度大。另外，電動(dòng)車進(jìn)入車庫(kù)后，要求小汽車能夠立即停車，通過(guò)紅外發(fā)射、接收器檢測(cè)車庫(kù)障礙物，然后通過(guò)單片機(jī)動(dòng)作使電動(dòng)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(gè)電源分別給控制系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)供電，將兩個(gè)系統(tǒng)完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號(hào)，將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)系統(tǒng)供電，但是控制系統(tǒng)對(duì)電流需求量大，因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)瞬間電流會(huì)很大，會(huì)造成控制系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，干擾較大，嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)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(guān)硬件資料介紹 片機(jī) 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(biāo)準(zhǔn)特征： 8K 字節(jié)的閃速存儲(chǔ)器 ， 56 字節(jié)的 2 條 I/O 線 ,3 個(gè)16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 , 一個(gè)六中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口 , 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。 引腳 說(shuō)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(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) 對(duì) 0端口寫入 1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。 當(dāng) 訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下， 在 程時(shí)， 接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。 · 位雙向 I/ 個(gè) 輯門電 路。當(dāng)對(duì) 寫 1 時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)， 因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（ 另外， 計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ 2）和觸發(fā)輸入（ 2,如表 1所示。 位地址。 表 3口號(hào) 功能特性 2（外部計(jì)數(shù)器輸入到定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2）時(shí)鐘輸出 2時(shí) /計(jì)數(shù)器 2捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制 ) · 位雙向的 I/ 個(gè) 輯門電路。當(dāng)向 寫 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（ 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如 ， 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下， 使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出 1時(shí)。當(dāng)利用 8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例 ,。 當(dāng) 位地址和一些控制信號(hào)。 · 位雙向的 I/ 個(gè) 輯門電路。當(dāng)向 寫 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)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(shí)器 0） 1（定時(shí)器 1） R （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） D （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通） · 位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， 的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 · 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(dāng)在 。 一般情況下， 以晶振頻率的 1/6 輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) 如有必要，通過(guò)向 能使 位置位后只有在 令下 外，在該 引腳被微弱拉高時(shí)，如果單片機(jī)在執(zhí)行外部程序模式時(shí)，應(yīng)設(shè)置 · 部訪問允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從 0000須同 要主要的是，如果加密位 1被編程，復(fù)位時(shí) 執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)， 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(nèi)部時(shí)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(jī)，片內(nèi)含 2k 可反復(fù)擦寫的只讀 序存儲(chǔ)器和 128 隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ 器件采用 易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 能強(qiáng)大 片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。 片機(jī) 介 它只有 20個(gè)引腳， 15 個(gè)雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，其中 位雙向 I/個(gè)外中斷口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。 同時(shí) 具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) 鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。 主要功能特性 ： · 兼容 · 2>1000 次 ) 15個(gè)雙向 I/· 6個(gè)中斷源 · 兩個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 · · 時(shí)鐘頻率 0 128· 兩個(gè)外部中斷源 · 兩個(gè)串行中斷 · 可直接驅(qū)動(dòng) 兩級(jí)加密位 · 低功耗睡眠功能 · 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器 · 可編程 · 軟件設(shè)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(kù)門 的硬件設(shè)計(jì) 4． 1 系統(tǒng)硬件的基本組成部分 本系統(tǒng)由單片機(jī)作為小車的控制核心，利用紅外傳感器檢測(cè)障礙物信號(hào)、光電二極管檢測(cè)到的車庫(kù)光信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為可被控制器辨認(rèn)的電信號(hào)，控制器根據(jù)這些電信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) ,實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)尋找車庫(kù)以及自動(dòng)入庫(kù)停車。主要分為汽車入庫(kù)系統(tǒng)與門控裝置系統(tǒng)。有如下幾個(gè)部分電路組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，障礙物檢測(cè)電路，電源部分 , 單片機(jī)最小系統(tǒng)，攔柵電機(jī)控制，等幾個(gè)部分?？傮w系統(tǒng)原理框圖如下圖 44 圖 4車入庫(kù)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(shè)計(jì) 車電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 此部分是整個(gè)小車的大腦，是整個(gè)小車運(yùn)行的核心部件，起著控制小車所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。通常選用單片機(jī)作為小車的核心控制單元，小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般利用現(xiàn)成的玩具小車上 的配套直流電機(jī)。考慮到小車必須能夠前進(jìn)、倒退、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)左輪電機(jī)轉(zhuǎn)速高于右輪電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)小車向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車輪的轉(zhuǎn)速，所以采取 由單片機(jī)輸出一系列頻率固定的方波來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在單片機(jī)中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到電機(jī)上的平均電壓，從而可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的配合就可以實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎等功能。 本電路采用的是基于 型驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 該電路的工作原理 如下所示：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)由單片機(jī)兩路輸入，可分為四種情況討論： （ 1）當(dāng) 3管導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。 （ 2）當(dāng) 過(guò)光電傳輸，使 動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 3）當(dāng) 3管截止，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 （ 4）當(dāng) 過(guò)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)電流很大，而且電 動(dòng)機(jī)波動(dòng)較大，容易造成電壓不穩(wěn)、等干擾，我們運(yùn)用了 控制部分與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路隔離開來(lái)，確保安全。 柵電機(jī)控制電路 電路主要是步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，由于攔柵有一定的重量，所以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力就必須大，因此采用驅(qū)動(dòng)力大的專用芯片 腳圖如 4驅(qū)動(dòng)。其原理圖如圖 4 4柵 電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(duì)管和集成電路 過(guò)紅外發(fā)射管是否檢測(cè)到障礙物情況，經(jīng)過(guò) 輸出電平的高低，將此信號(hào)送給單片機(jī)，使之執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)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(cè)的電路原理圖 精度電壓比較器組成的集成電路，失調(diào)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(dāng)有雙電源供電時(shí)，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(hào) 符號(hào) 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(cè)模塊 設(shè)計(jì)中，我們?cè)谲囶^安裝了兩個(gè)光敏電阻，把電動(dòng)車引到有光源的車庫(kù)，原理是這樣的：當(dāng)左邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車會(huì)往左轉(zhuǎn)，當(dāng)左邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車會(huì)往左轉(zhuǎn)。加上其他傳感器的信息采集，從而讓小車準(zhǔn)確如庫(kù)，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(cè)電路原理圖 源供電模塊 本 設(shè)計(jì)考慮到小車所能承受的壓力有限，所以采用比較簡(jiǎn)單的由 7805組成的電源對(duì)小車系統(tǒng)進(jìn)行供電。其電路圖如圖 4 圖 4源供電模塊 小系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)智能系統(tǒng)的核心部分，它對(duì)各路傳感信號(hào)的采集、處理、分析及對(duì)各部分整體調(diào)整。主要是組成是：小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 4攔柵電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 4,小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)芯片 圖 4車電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 圖 4柵電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 小系統(tǒng)原理圖 第五章 家用小車伸縮板通氣式遙控車庫(kù)門 的軟件設(shè)計(jì) 片機(jī)的選擇 方案一：采用一片單片機(jī)。整體由一片單片機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)卷閘門的電機(jī)由光控電路自行控制。用一片單片機(jī)控制，使軟件編程簡(jiǎn)單化，但是卷閘門控制電路不能精確輸送控制信號(hào)，且報(bào)警功能也不好實(shí)現(xiàn)。 方案二：采用兩片單片機(jī)。小車運(yùn)動(dòng)及其一系列功能實(shí)現(xiàn)由 制，卷閘門及報(bào)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(fù)雜化，但是對(duì)單片而言，程序仍不復(fù)雜，且信號(hào)更好控制。 綜合以上所述，本設(shè)計(jì)選擇方案二。 軟件設(shè)計(jì)流程框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)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(yǔ)言進(jìn)行軟件編寫 . 圖 2序流程圖 第六章 系統(tǒng)調(diào)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(diào)試 用于程序燒制，將程序燒入單片機(jī) 用于提供電路穩(wěn)定的電源 萬(wàn)用表 用于檢查電路的接線正確與否 統(tǒng)調(diào)試 統(tǒng)總體調(diào)試及分析 整機(jī)焊接完畢，首先對(duì)硬件進(jìn)行檢查聯(lián)線有無(wú)錯(cuò)誤，再逐步對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試。首先寫入電機(jī)控制小程序，控制其正反轉(zhuǎn)，停機(jī)均正常。首先進(jìn)入尋光子程序發(fā)現(xiàn)光敏電阻對(duì)光的零敏度很高，小車速度太快，后來(lái)利用變位器調(diào)節(jié)尋光電路，調(diào)整兩個(gè)光敏電阻的角度同時(shí)測(cè)試軟件，以最佳效果完成趨光功能才達(dá)到比較理想的效果。進(jìn)入避障子程序，避障我們用紅外線收發(fā)對(duì) 管，效果時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)判斷是因?yàn)榧t外線收發(fā)對(duì)管靈敏度不高，調(diào)整靈敏度后仍然達(dá)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(yùn)轉(zhuǎn)正常，調(diào)整靈敏度達(dá)最佳效果。攔柵控制效果非常好，能夠自如上升與下降。 整機(jī)綜合調(diào)試，上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，接著控制電機(jī)使小車向前行駛。在調(diào)試開始時(shí)，就遇到了當(dāng)把單片機(jī)芯片燒制好接入電路中，同時(shí)接上電源時(shí)，小車卻不會(huì)動(dòng)， 重復(fù)多次測(cè)試，結(jié)果是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力不夠。后來(lái)經(jīng)改進(jìn)電路，問題得到解決，同時(shí)應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開供電， 單片機(jī)之間采用隔 離信號(hào)控制。這樣就不會(huì)出現(xiàn)小車啟動(dòng)時(shí)程序出錯(cuò)和 示閃爍的問題。在計(jì)程精度上，運(yùn)用紅外線原理獲得較高精度。 個(gè)模塊電路調(diào)試及分析 車直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ： 調(diào)試時(shí)碰到驅(qū)動(dòng)力不夠，導(dǎo)致小車無(wú)法運(yùn)行，后來(lái)經(jīng)過(guò)改善驅(qū)動(dòng)電路來(lái)增大驅(qū)動(dòng)能力，問題得到了很好的解決。此電路設(shè)計(jì)注意 應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開供電， 單片機(jī)之間采用隔離信號(hào)控制。這樣防止電機(jī)對(duì)單片機(jī)的影響。 門庫(kù)攔柵步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：調(diào)試沒有什么大問題，驅(qū)動(dòng)效果能滿足步進(jìn)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)上升與下降自如，唯一缺陷 就是 以在調(diào)試電路時(shí)容易導(dǎo)致引腳碰撞而燒壞芯片。后來(lái)經(jīng)改裝，優(yōu)化了電路，克服了這一缺陷。 光模塊 由于設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻，所以對(duì)光的要求比較高，可在調(diào)試時(shí)由于紅外對(duì)管也對(duì)光非常敏感，所以設(shè)計(jì)中有用到紅外傳感的電路，都得不到理想效果，也就是設(shè)計(jì)失敗，遇到這個(gè)問題后，我們又設(shè)計(jì)了其他電路，以避免光對(duì)紅外傳感的影響。后經(jīng)改造電路，其基本達(dá)到了小車能安全到達(dá)車庫(kù)。 柵控制模塊 這部分調(diào)試主要集中在開啟時(shí)間與關(guān)門時(shí)間上的控制，如果選擇時(shí)間上與 小車行使過(guò)程不能協(xié)調(diào)一致，那么就無(wú)法完成小車入庫(kù)。在經(jīng)過(guò)與小車相互的調(diào)試中我們才將攔柵的開啟與關(guān)閉控制在一定的時(shí)間內(nèi)，而在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，小車又完成入庫(kù)操作。根據(jù)小車的行使速度，可以預(yù)測(cè)攔柵控制時(shí)間，時(shí)間大概為 4S。 第七章 總結(jié) 電子控制技術(shù)與信息技術(shù)應(yīng)用于汽車 ,極大地提高的汽車的各項(xiàng)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(luò)化 ,這是信息社會(huì)發(fā)展的必然 ,是信息社會(huì)快節(jié)奏生活方式的必需 . 在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我把注意力主要集中在編程電路調(diào)試上。合理地運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)模 塊電路可以節(jié)省很多功夫，但完全照搬也不能達(dá)到預(yù)想的效果，因?yàn)閷?shí)際參數(shù)無(wú)法與設(shè)計(jì)精確匹配，因此做到精益求精，盡量達(dá)到指標(biāo)要求。 本次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了各類傳感器。同時(shí)查閱了大量相關(guān)資料，包括查閱相關(guān)書籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關(guān)信息。 通過(guò)這次的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解設(shè)計(jì)電路的程序與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的作品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，在?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是 應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我的創(chuàng)新精神。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)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(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過(guò)，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我而敲響。 參考文獻(xiàn) [1]何立民， [M]1998 [2]張毅坤等，單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用， [M]1998 [3]蘇凱等， [M]2003 [4]張立科 ,單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航 ,[M]2004年 5月第一版5]李群芳 肖看編著 單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用 —— 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ) [M] 清華大學(xué)出版社 版 [6]沈慶 陽(yáng)等， 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用， [M]7][L]8]張?chǎng)蔚?，單片機(jī)原理及應(yīng)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)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(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編， [M]就理工大學(xué)出版社， 18] 凌陽(yáng)單片機(jī)在大學(xué)生電子競(jìng)賽中的應(yīng)用， [M]京航空航天大學(xué)出版社 2005年出版 附 錄 A 車庫(kù)門設(shè)計(jì)系統(tǒng) C 源程序清單 系統(tǒng)源程序： #={1,2,3,4,5}; ={0 //動(dòng)態(tài)掃描 8 位位選 0 ={0 0 0 //0陰 0 // 0 "-" ， 0 P //16 對(duì)應(yīng) 0刪除時(shí) 讓數(shù)碼管熄滅， 19 對(duì)應(yīng) 0顯示該位密碼數(shù)據(jù)時(shí)讓數(shù)碼管連著小數(shù)點(diǎn)一起全亮即 "8." ]={18,16,16,16,16,16,16,16}; // 此處 18 對(duì)應(yīng) "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?yàn)槭?，相當(dāng)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(dāng) ，即超過(guò)密碼長(zhǎng)度時(shí)，令 并且 ，報(bào)警標(biāo)志位 } } if(12)// // 若鍵值為 12，則此鍵是刪除鍵 { if() { //密碼長(zhǎng)度減一 0; ///////////////////////////////////////// ]=16; //6 } { // 時(shí)即當(dāng)前沒有一位 密碼數(shù)據(jù)顯示時(shí)卻按下了 發(fā)出警報(bào) ; } } if(15)//，鍵值 =12 的情況外的另外一種情 況，即 if( //當(dāng)密 碼長(zhǎng)度與設(shè)定的值不同時(shí)，密碼錯(cuò)誤標(biāo)志 位置 1，密碼正確標(biāo)志位置 0，并且 ，響警報(bào) { ; ; ; } { 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) && ( { ;