基于单片机的智能遥控车位锁毕业论文

基于单片机的智能遥控车位锁毕业论文内容摘要：

， 以防车辆停在车位上时 ， 由于误操作使车位锁升起而卡在车底 ,造成不必要的麻烦和损失。 经过阅读相关资料和亲 自实践 ， 通过比较决定选用超声波测距传感作为本文的车辆在位传感器。 超声波其实是一种在弹性介质中传播的机械震荡 ， 其震荡频率在 50KHZ 左右 ,由于高于人类听到的最高频率 20KHZ 而命名为超声波。 其在空气传播速度为 340 米 /秒。 由于超声波具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等特点 ， 所以非常适合测量非接触距离。 超声波工作原理是利用超声波发射器产生并发射出去 ， 超声波如在一定范围内碰到物体 ， 就会有反射波返回到超声波传感器的表面 ， 人们利用发射波和反射波之间的延迟时间计算出它们之间的距离。 超声波传感器频率目前常用的有 ：40 kHz,48 kHz, 58 kHz 等。 传感器的工作过程如下 ： 40kHz 的超声波频率由单片机产生 ， 经放大后送给超声波发射器 ， 发射器发射超声波 ， 若遇到障碍物超声波被反射回来 ， 传感器接收到信号 ， 经放大后送给单片机 ， 单片机先计算出发送接收的时间差 ， 再利用公式 S=(T V) /1 (S 表示距离 ， T 表示发射接收时间差 ,， V表示超声波传播速度 340 米 /秒 )计算出障碍物距离 ， 若距离在 10cm— 60cm 之间 ， 则车辆在位 ， 否则车辆不在位。 整体结构 整体构成 智能遥控车位锁以 STC12C2052 单片机为核心 ， 由遥发射接收电路、电机起降控制电路、电源控制电路、位置传感器电路、车辆在位传感器电路、通信电路和时钟电路等部分组成。 图 为智能遥控车位锁的硬件电路原理框 安徽三联学院毕业论文 第 12 页 图表 基于单片机的智能遥控车位锁整机的工作过程如下 ： 车位锁在待机状态下 ， 除遥控系统外 ， 包括单片机在内的所有电路都处在断电状态 ， 当遥控发射器发出起降信号后 ， 遥控接收电路把遥控信号同时送给电源控制电路和单片机端口 ， 电源控制电路收到信号后接通电源给单片机供电 ， 单片机开始工作并判断收到的信号是升起还是 下降信号。 若是遥控升起信号 ,单片机调用升起子程序 ： 首先通过车辆 在位传感器系统判断车辆是否在位 ， 若在位 ， 再通过位置传感器判断起降杆是否在升起位置 ， 若不在 ， 单片机启动电机控制部分 ， 电机动作升起起降杆。 在起降杆升起过 程中 ， 单片机扫描过流保护信号、遥控器起降信号和位置传感器信号 ， 当扫到过流保护信号时 ， 单片机停止电机运转并发出报警信号 ：当扫描到遥控下降信号时 ， 单片机停止上升动作 ， 开 始下降动作 ： 当扫描到位置传感器信号显示到达升起位置 ,单片机停止电机运转 ,结束起降杆升起动作。 若是遥控下降信号 ， 单片机调用下降子程序 ： 首先通过位置传感器判断起降打是 否在落下位置 ， 若不在 ， 单片机启动电机控制部分 ， 电机动作下降起降杆。 在起降杆下降过程 ， 单片机同样扫描过流保护信号、遥控器起降信号和位置传感器信号 ，当扫到过流保护信号时 ,单片机停止电机运转 并发出报警信号 ； 当扫描到遥控上升信 单 片 机 遥控电路 电机控制 电源控制 过流保护 欠压保护 车辆 在位传感器 位置传感器 ISP 通信 时钟 安徽三联学院毕业论文 第 13 页 号时 ， 单片机停止下降动作 ， 开始上升动作 ， 当扫描到位置传感器信号显示到达升起位置 ,单片机停止电机运转 ， 结束起降杆下降动作。 在起降杆停止升起或下降动作后 ， 单片机会进入计时程序 ， 计时结束 ， 然后单片机再次检测检测位置传感器和车辆在位传感器 ， 若起降杆在升起位置 ， 单片机发出指令给除遥控电路外的部分断电 ， 进入待机状态。 若单片机在降下位置并车辆不再位 ， 则单片机调用升起子程序升起起降杆 ， 但此时不是进入计时状态 ,而是切断除遥控电路外的电源 ， 进入待机状态。 车位锁在电机动作前和运转时进行电压检测 ，当电机动作前电压低于设定值时 ， 欠压指示灯亮 ， 且不再进行电机动作而是进入计时程序。 当电机动作后电压低于设定值时 ， 欠压指示灯亮其它程序照常运行。 工作原理 通过智能遥控车位锁整机的工作过程可知各部分构成电路需要达到的设计目的。 电源控制和遥控电路部分在第三章和第四章中详细阐述。 下面分别给出其它各部分的工作原理和电路。 时钟电路 : 车位锁采用图 23所示的 STC12C2052AD系列单片机的最小应用系统的时钟电路和上电复位电路。 XI 选用 6MHz 无源晶振。 STC12C2052AD 系列单片机虽然 指令代码完全兼容传统 8051， 但速度快 812 倍。 这是因为 STC12C2052AD 是本时钟 /机器周期单片机 ， 而传统的 51 系列单片机是时钟周期 12 分频后作为机器周期的。 但为什么 STC12C2052AD系列单片机比传统的 51系列单片机不是快 12 倍 ， 而是 812倍呢。 举例说明如下 ， 寄存器寻址指令 MOV A,Rn 在传统的 51 系列单片机是单机器周期指令 ， 也就是需要 12个时钟周期 ,在 STC12C2052AD系列单片机中也是单机器周期指令 ，也就是只需要 1个时钟周期 ， 间接寻址指令 MOV A,@RI 在传统的 51系列单片机是单机器周期指令 ， 也就是需要 12 个时钟周期 ， 而在 STC12C2052AD 系列单片机中是两机器周期指令 ,也就是需要 2个时钟周期 ,这条指令比传统的 51 系列单片机快 6倍。 STC12C2052AD 系列单片机使用手册中说快 812倍也许是综合考虑的原因吧。 ISP 通信电路 ISP 通信电路主要用于车位锁的软件升级 ， 含 GND/，安徽三联学院毕业论文 第 14 页 接到电路板上的四针插座上 ， 通过电脑 RS232 接口进行软件升级。 电路可参考图。 位置传感器 位置传感器电路由霍尔集成传感器 IC IC 1C3， 幵关管 T1,限流电阻 R1，上拉电阻 R R3组成 ,IC3 是六反相器 CD4069， 用来加强驱动能力。 电路原理图如下。 磁性材料固定在起降打上，霍尔集成传感器 IC IC2分别固定在升起位置和落下位置。 当单片机需要扫描位置传感器信号时 ,先将 PLO 置 0，反相器输出 1，开关管 TI 导通， IC IC2 开始工作，当起降杆到达升起位置时 IC1 动作， IC1 的 3 脚值0；当起降打到达落下位置时 IC2 动作， IC2 的 3 脚置 0。 的值由单片机读取获知。 车辆在位传感器 电路车辆在位传感器电路由发射电路和接收电路两部分 组成。 发射电路如下图。 它由多反相器 IC1 (由低功耗 CMOS集成电路 CD4069构成 )、超声波发射换能器 TX (F)和电源控制三极管 T1 构成。 发射电路工作时 ,单片机 端口置 0,反相器取反输出 1,开 关管 T1 导通 ,然后 PL4 端口输出 40kHz 的方波信号，一路进入 IC]的 5 脚和10 脚，经两个反向器取反后并联送到超声波换能器的一脚；另一路送入 1 脚 ,取反后送到 3脚和 8脚 ,再经过第 16二次取反后并联送到超声波换能器的 2脚，这样换能器的一端是方波信号的取反信号，另一端是经过两次取反后的原信号，且都是以并联方式连接， 这样可以大大提闻超声波的发射功率。 超声波接收电路主要由 IC1 CX20206A、超声波换能器 RX(S)和电源控制三极管T1三部分构成。 CX20206A 是红外接收专用集成电路 ， 其性能稳定可靠、使用广泛 ，安徽三联学院毕业论文 第 15 页 还因为红外线常用的载波频率为 38KHZ,与超声波发射频率 40KHZ 十分接近 ， 且其价格比超声波专用接收芯片便宜很多 ， 所以在此把它作为超声波检测接收电路 ， 其内部原理图如下 : 开 关管 T1导通 ， CX20206 通电工作 ， 超声波换能器 RX(S)将接收到的超声波信号转换成电信号输入 1 脚 ， 经过 CX20206 的前置放大、限幅放大、带通滤波、检波、积分器积分 ， 最后通过施密特触发器从 7脚输出 ， 输出后接单片机 脚。 电机控制电路 电机控制电路由单片机控制起降杆电机的正转与反转。 电机控制电路由反相器IC 开 关三极管 T1 和 T单刀双掷继电器 J双刀双掷继电器 J2 和驱动电机组成。 图 25 是电机控制的电路原理图。 工作过程如下 :起降杆要升起时 ， 单片机 口置 1,幵关管 T2处于关闭状态 ， 继电器 J2 处于常闭状态 ， 然后单片机 口置0， 开关管 T1导通 ,继电器 J1 吸合 ， 电源 VCC 导通 ， 电机转动 ,起降杆 升起 ， 需要停止时 置 1， 置 1,电机停止。 起降杆要下降时 ， 单片机 口置 0， 开关管 T2 导通 ， 继电器 J2处于吸合 ,然后单片机 口置 0， 开关管 T1 导通 ,继电器J1吸合 ， 电源 VCC导通 ,电机转动 ,起降杆下降 ， 需要停止时 先置 1， 然后 置 1， 电机停止。 G 点连接 ,过流保护电路， 下图 26是超声波接收电路原理图 ， 接收电路工作时 ， 单片机 端口置 0。 安徽三联学院毕业论文 第 16 页 图 25 图 26 安徽三联学院毕业论文 第 17 页 第三章遥控系统设计与实现 遥控发射和接收电路的设计和实现 遥控发射电路 遥控发射电路原理图遥控发射电路采用 315MHz 声表面谐振器稳频 ,它用树脂封装 ， 频率稳定性较好 ， 免调试。 此处若选用普通的 LC 振荡电路 ， 在温度变化较大或者遭受到剧烈振动时已调好的频点就会发生漂移 ， 因此 LC 振荡器的频率稳定度较差 ， 不适合用在此处。 此遥控发射电路具有较低的功耗和较宽的工作电压范围 ， 但当工作电压为 12V时能发挥其最大效率 ， 此时发射电流约为 58mA,且能达到电路的最大发射功率。 当工作电压为 3V时 ， 虽然发射电流较小 ， 约为 2mA， 但发射功率也较小 ， 不适合进行中远距离的遥控。 当工作电压大于 12V时 ， 发射电流会增 ， 但发射功率不会明显提高。 因此本文选用 12V 叠层电池作为遥控电路的电源。 此遥控发射电路用调幅方式调制以降低功耗 ,当没有数据信号输入时 ， 发射管 2SC3356 处于截止状态 ， 此时电流降为零。 数据信号与遥控发射电路之间采用 47K 电阻而不能采用电容稱合 ， 否则遥控发射电路由于没有偏置电流而不能正常工作。 此发射电路对输入数据信号的电平和脉冲宽度都有一定的要求 ， 否则会影响调制效果 ， 出现发射距离变近、遥控失灵等情况。 输入信号电平当接近电源电压时电路的调制效果最好。 同时发射电路对输入信号的脉冲宽度也有严格的要求 ,脉冲高电平宽度应控制在在~1ms 之间 ， 脉冲低电平宽度应控制在 10ms 之内。 遥控发射电路对过宽的调安徽三联学院毕业论文 第 18 页 制信号易出现调制效率下降、收发距离变近的现象。 当脉冲高电平的宽度高于 1ms时发射效率会下降 ， 当脉冲低电平的宽度大于 10ms 时 ， 会出现零电平干扰而引起不能解码。 此发射电路的发射距离与可靠性不仅跟电源电压、调制信号的 电平与脉冲宽度有关 ， 还与接收电路的灵敏度、外部环境、天线长度等有关。 遥控发射电路发射天线长度可在 0~25cm 之间 ,也可以不用天线发射 ， 但发射效率会下降。 本文遥控发射电路配合 PT2262 编码器加印制板波浪型 8cm 天线发射 ， 在开阔地最大发射距离约为 160m， 在障碍区相对要近些 ， 对于遥控车位锁产品来说这个距离比较适合。 遥控接收电路 遥控接收电路的设计是智能遥控车位锁能否实现其设计目标的关键所在。 车位锁在待机状态下 ， 唯有遥控接收电路处于正常工作状态 ， 因此遥控接收电路的功耗问题是关键所在 ， 不但要求 电路具有超低功耗又能够保证其稳定性和灵敏度。 美国Mic rel 半导体公司最新推出的 MICRF002 是应用于无线遥控方面的单片无线OOK(ONOFF Keyed)接收扫频芯片 ， 其高频信号接收功能全部集成于片内 ， 以达到用最少的外围器件和最低的成本 ， 并获得最可靠的接收效果。 所以说 MICRF002 是真正意义上的“天线高频 AM信号输入” ， “数字信号输出”的单片接收器件。 同时片内自动完成所有的 RF 及 IF 调谐 ， 这样在开发和生产中就省略了手工调节的工艺过程 ，自然也降低了成。