智能车库门控制系统.docx

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智能车库门控制系统

毕业设计（论文）

题目：

智能车库门控制系统

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摘要

随着汽车行业和社会经济的迅速发展，人类对于汽车的依赖性越来越强。

当然，越来越多的私家车的出现，就需要涉及车库门的问题，针对车库门目前的发展现状，我们结合了AT89S51单片机和PT2262/PT2272的无线收发功能，在之前的普通车库门控制的基础上，又添加了红外发射、接收电路以及防盗报警电路等等。

从而设计出一种智能车库门控制系统，此系统具有结构非常简单、可靠性高、价格低廉等诸多优点。

本篇智能车库门控制系统的门控装置，它的显著特征就在车库内和车库外设置有主控制器和在车辆内安装的密码标识器，主控制器是由单片机、解码器、315M无线接收器以及红外对管组成，密码标识器又是由编码器及无线发射器组成。

PT2272及PT2262的地址和数据状态是一模一样的，而PT2262的电源端平时是断开的，如果快到车库门的时候按下按钮通电，则编码器PT2262就会将数据和地址发射出去借助于无线发射模块，与此同时，无线接收器输出端和解码器的输入端相连接，解码器输出端VT和单片机相接，如果数据完全准确那么车库中的单片机就会自动启动电机打开车库门，而红外对管此时感应次数计数，汽车离开车库门之后门就会自动下降。

关键词：

单片机，红外对管，无线接收模块PT2272/PT2262

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentoftheautomobileindustryandthesocialeconomy,thedependenceontheautomobileismoreandmorestrong.ofcourse,theemergenceofmoreandmoreprivatecars,youneedtoproblemsinvolvingthegaragedoor,inviewofthecurrentdevelopmentstatusofthegaragedoor,wecombinetheAT89S51andPT2262/PT2272wirelesstransceiverfunction,priortotheordinarygaragedoorcontrolbasedon,andaddtheinfraredemittingandreceivingcircuitandtheanti-theftalarmcircuitandsoon.Todesignakindofintelligentgaragedoorcontrolsystem,thestructureofthissystemisverysimple,highreliability,lowprice,andmanyotheradvantages.

Theintelligentgaragedoorcontrolsystemofgatingdevice.Itsobviouscharacteristicisinthegarage,andthegaragesetmaincontrollerandinstalledinthevehiclecodeidentifier,themaincontrollerisbythemicrocontroller,decoder,315mwirelessreceiverandinfraredtopipeandpasswordidentificationdeviceiscomposedofencoderandthewirelesstransmitter.PT2262andPT2272addressanddatastateisexactlythesame,andapowersupplyterminalofthePT2262isusuallybroken,ifapproachingthegaragedoorwhenpressthebuttonenergized,encoderPT2262willwilladdressdataandtransmittedbywirelesstransmittingmodule.Atthesametime,wirelessreceiveroutputendandthedecoderisconnectedtotheinputterminal,decoderoutputendofVTandMCUisconnected,ifthedataiscompletelyaccuratesogarageinSCMwillautomaticallystartsthemotoropenthegaragedoorandinfraredtubeatthispointcountsofinduction,thecarleftthegaragedoorafterdoorwillautomaticallydecrease.

Keywords:

SCM,infraredwireless,receivingmodulePT2272/PT2262

2.2.2

2.2.3

2.2.4

2

3.2.12

4

5

6

6

6

6

7

8

9

9

1

结论3

4

5

6

附录二：

系统源程序8

第1章绪论

1.1车库门研究现状

从第一辆汽车诞生以来，车库门的发展就随之不断产生和更新。

根据公安部门交通局的调查统计显示，到2006年底，我国的汽车已经达到2420万两，相比于2005年，增加了有279万两，其增长率为13%。

然而汽车逐年的快速增长趋势，势必会让“停车难”这一问题越来越严重。

就拿长春市的情况来说，截止到2006年年底，长春市已经拥有了150万辆机动车辆，其中有80万辆是汽车。

但是，目前统计全市的各种停车场停车位总共大约49万个。

就这种情况也不能抵挡长春市的机动车辆数量每年在以7万辆的数目惊人的增长。

针对当下的汽车发展状况，停车位的发展现状以及发展速度已经远远不能满足汽车增加的需求，对于快速发展的中国各大城市，随着城市经济的迅速发展及汽车产业的发展，停车难这一问题也日益变得严重。

据有关资料统计，全国包括36个大中型城市的停车位的满足率低于20%，那也就预示着，当下，我国城市中基本上是每五辆机动车中只有一个停车位。

国内私家车的数量迅速增加，给城市道路交通带来了严重的负担，各个大城市每天的上下班高峰期堵车已经成为了公路上一道亮丽的风景线。

私家车的停放问题也逐渐变成了一个大问题。

我国目前大城市中的土地本来就比较紧缺，停车位又少，所以停车位的价格非常的贵，因此，为了解决大城市中的停车难的问题，必要的一个出路就是家用车库。

我们国家的私家车库的发展历史虽然已有近几十年了，但是依然处在初级的水平，还是最原始的简单使用阶段，它的整体设计水平、使用价值和经济价值还有待我们进一步的提高的完善。

所以说，私家车库设计方案的优化对于社会和人类的发展具有重大的实际意义。

1.2车库门研究意义

随着科学技术的不断提高，人类的日常生活和平时的生产活动都追求自动化和智能化，这样不仅节省了人力资源，并且在一定程度上还提高了生产效率，同时，更进一步促使生产力得到快速发展，使人们的生活更加丰富多彩。

近20年以来，我国城市的建设速度发展越来越快，城市交通方面的需求量也是只增不减，城市里人口相对比较集中，不管是私家车还是其他机动车辆都满足不了正常的停放，其中，公交车的需求量特别大，故而，市民们最关注的问题还是车辆停放问题。

私家车的数目与日俱增，人们谈论的最多的话题当然是车库了。

各个小区里的车库，原来是没惹要的被丢弃的，而现在，慢慢的成为了紧缺产品，大家都争着抢着要，所以价格自然是不断创新了，买车、买房、买车库必不可少的。

车库门存在的诸多问题怎么办？

卷闸门特别容易坏、防盗性能低下、噪声太大、铁门及其容易生锈、还需要手动开关铁门，特别的麻烦，平时的话还好，但是如果碰到大热天或者雨雪天气，经过这样一番折腾，都已经筋疲力尽了，哪还有乐趣驾车出去，在这种情况下，智能车库门就诞生了。

一栋房子盖的再漂亮，没有一套坚实实用的支架支撑起来，并没有什么用处。

车库门做的再坚固好看。

没有一个高质量高标准的开门机来辅助他，不但会黯然失色而且还会降低车库门的使用寿命得不偿失。

所以，有很多人在选择车库门的开门机时就会格外谨慎小心。

在十几年前，遥控车库门流传入我国，现在据统计，全国大概有开门机生产厂家50多家。

我们国家虽然能独立生产开门机，但是总体上技术还是不够成熟。

伴随着车库门市场的不断发展，进口车库门由于其高质量且技术先进高端而出现了供不应求的状态，就像许多大公司，需要提前一两个星期预定才可以。

目前，由于车库门开门机的启动情况没有相关的技术标准来约束鞭策，各大厂家的开门机都是按照他们各自的企业要求进行生产，对于各项技术指标和测量方法都是不一样的，就像提升力等参数差别太大，就会造成市场上的混乱，给用户的选择和维修带来一定的麻烦，更加不利于该行业的未来发展方向。

所以，我们国家现在十分有必要制定一个技术标准，必须明确制定车库门开门机主要的几个技术指标和测试方法，合理的引导市场公平有序竞争，促进行业稳定的发展。

目前车库门的开门机的发展方向如下：

1.多功能和智能化：

以后的车库门开门机还会不断的提高其智能化程度，比如开关门行程位置的自动检测，智能适应门体阻力的改变，以此来保持车库门能有较高的遇障保护灵敏度等等。

此外，还可能会增加新的其他功能像和住宅安全防护系统结合在一起使用等。

2、免维护：

采用尽可能多的措施，尽量减少使用过程中不必要的维护工作。

3、多样化:

将会根据客户群体的不同，设计出各式各样的不同外形和功能的高质量产品，满足客户的不同需求，服务客户。

4、高安全性：

客户对于产品首要关注的问题就是安全性，所以说安全性也是非常重要的而且是最基本的指标要求。

第二章方案论证

2.1设计任务及基本要求

2.1.1系统的基本设计要求

本次设计要求我们实现智能车库门的控制系统。

具体要求如下所述：

1、汽车行驶到车库门前面，车上面的传感器接收到特定信号，同时向车库门发出开门的信号：

2、车库门接收到开门信号之后，车库门会自动打开，与此同时开门指示灯会变亮；当车库门完全打开时，开门指示灯自动灭掉，门就会停止运行；

3、车入库之后，车位传感器自动检测到车停到正确的位置，而且门口的红外传感器检测到车主离开车库之后，会给车库门发出一个关门信号；经过一段时间的延时，车库门就自动关闭，而在此时，关门指示灯变亮；

4、车库门完全关闭后，关门指示灯灭，门也就停止运行；

5、当自动开关门出现故障的时候，可以进行手动操作开关车库门。

2.1.2主要功能及技术指标

1、所使用电源：

180-240/50-60Hz

2、最大负载：

120w

3、控制器本身所消耗的功率：

<5W

4、控制方式：

无线遥控：

频率为315MHz/433MHz,选用编码加密控制方式

信号转换的时间:

1-0.5S

自动停机：

包括有限位停机及35S

5、报警控制:

输出：

控制器的报警探头可以提供两个直流电源即5V或12V；

输入：

报警器的输出是继电器的接触点；

报警器的探头:

可以使用光电对射、红外线热释、多普勒雷达探测、声波震动、电磁感应等等类型。

车库门开关时会自动解除报警功能。

探头所检测到的距离应不小于6-7m。

2.2结构示意图

图2-1车库门自动控制

2.3硬件的选择方案

2.2.1微控制器的选择方案

方案一：

单片机

AT89S51是美国ATMEL公司的产品，功耗低，性能高的CMOS8位单片机。

单片机内含有4Kbytes的系统可编程Flash可读的程序存储器，该元器件是ATMEL公司采用他们的高密度和非易失性的存储技术生产出来的，其兼容了8051标准指令系统和引脚。

Flash程序存储器，不但可以在线编程（ISP）而且可以采用传统方法编程以及存在于单片机中的通用的8位微处理器，ATMEL公司是非常强大的，价格低廉的单片机AT89S51可以为我们带来高性价比的应用环境，也能灵活的应用在各种各样的控制领域。

方案二：

PLC

利用PLC控制车库门，可以避免大量的电子元器件，同时它的连线也会减少。

并且，它的系统一旦出现故障，则维修简便，维修所花时间较短。

PLC设计采用的是具有一系列可靠性的设计方法来实施的。

PLC的操作也很简单，其包括程序的输入和更改两种操作。

程序输入可以直接连接显示，可以直接依据所需的地址编码或者接入点的号来搜索或者程序寻找来实现更改程序的操作，最后再进行更改。

PLC所使用的编程语言有很多，如梯形图、功能表图、布尔助记符、语言描述编程语言及功能模块。

其多样性的编程方法使得技术简便、应用广泛而且拓展面比较广。

因此，单片机和PLC二者的综合比较来看，还是单片机的性价比相对较高，可以采用在线编程等诸多优点，选用方案一。

2.2.2传感器的方案选择

方案一：

无线通信芯片MC2833和MC3363，芯片MC2833内置有可变电抗器、输入信号放大器、射频振荡器和功率放大电路；MC3363内置有2个混频器、高频放大器、振荡器、解调器、中频限幅放大器、幅度比较器和音频前置放大电器等电路，要完成短消息通信和语言通信只需要很少的一部分外围器件，也让整个系统的稳定性得到提高。

方案二：

PT2272和PT2262的发射部分组成是由编码芯片、按键、功率放大电路和315M调制器等，他是由无线信号来接收电路的解码芯片来构成的，按键状态的输出端为D0，D1，D2，D3，当其中任何一个按键按下之后，对应的数据输出端口就会自动输出高电平，要想驱动继电器只需要在这几个端口上增加一级放大电路就可以，利用三极管来控制负载遥控开关。

也能直接与单片机的I/O引脚相连，数据端口的状态用单片机来采集，最后再对外部进行控制。

因此，二者权衡之下，PT2272/PT2262比较简单一些，当做简单遥控来做更加适合，选用方案二。

2.2.3电机的选择方案

方案一：

直流电机

利用国际高技术要求制造的减速电机，科技含量非常的高，可以节省很多空间、承受过载力强、耐用可靠、能耗低、功率可达到95KW以上、性能好、振动小、减速机的效率一般超过95%、噪音低、节能高、箱体是刚性铸铁，齿轮外表经高频热处理，精密加工，保证了定位精度，这些特点综合组成配置了各类电机，实现了机电一体化，产品的使用特质量特征得了一定的保证。

方案二：

交流电机

体积庞大、笨重，移动不方便，消耗大，电费多，一般情况下只能焊接酸性的焊条422，调节电流不方便，必须用力摇手柄，供电是单相的，所以电网不太平衡，其他设备的工作会受到严重影响。

故而，综上的两个比较，我们选择方案一。

2.2.4电机驱动方案

方案一：

光耦合器优点：

抗干扰能力强，信号单向传输，工作稳定，输入输出端整个实现了电气隔离，无触点，输出信号不会影响输入端的信号，传输效率高，使用寿命长。

70年代光耦合器才发展起来的，目前早已经广泛应用在电平转换、电气绝缘、驱动电路、极间耦合、斩波器、开关电路、信号隔离、多谐振荡器、脉冲放大电路、极间隔离、远距离数字信号传输、数字仪表、固态继电器（SSR）、脉冲放大、仪器仪表、微机接口及通信设备中。

单片机的开关电源里，采用线性光耦合器来组成光耦反馈电路，占空比的改变是要通过调节控制端电流，以此来达到精确稳压的目的。

方案二：

在MOS的导通压降之下，其导通电阻较小，驱动电路简单，栅极的驱动不用电流，消耗小，热阻特性好，自身带有保护二极管，大功率并联适合，但是缺点是价格昂贵，开关速度也不高。

方案三：

三极管的开关速度比较高，大型三极管的Ic（集电极）可以设计的非常大，但是缺点就是驱动复杂，损耗太大。

所以，综合比较采用方案一更加合理。

第三章系统硬件设计

3.1单片机最小系统电路

单片机AT89S51是ATMEL公司生产的8051相容单芯片，是可电器烧录清洗的，它内部程序的代码容量大小为4KB。

3.1.1AT89S51的主要功能如下

1.一般是控制应用的8位芯片；

2.芯片内部具有时钟振荡器；

3.内部ROM（程序存储器）是4KB；

4.内部RAM（数据存储器）是128B；

5.外部数据存储器可以扩展到64KB；

6.外部数据存储器可以扩展至64KB；

7.5个中断源；

8.具有32条双向输入线和输出线，每一条都可以单独做I/O口的控制；

9.独立的16位定时器两组；

10.全双工串行通信端口1个；

11.8751和8752芯片都具有保密功能；

12、单芯片可以提供位逻辑运算指令；

3.1.2AT89S51各引脚功能的介绍

图3-1AT89S51单片机

VCC：

AT89S51接+5V,电源正端输入；

VSS：

源地端；

XTAL1：

单芯片系统时钟反相放大器输入端；

XTAL2：

系统时钟反相放大器输出端，一般情况下，在设计时，只需要在XTAL1和XTAL2上面接上石英震荡器就可以动作了，除此之外，还可以在地和两引脚之间加入一个20PF的小电容，这样可以使系统更加稳定，也能避免因噪声干扰而死机的情况；

RESET：

AT89S51的重置引脚，在高电平下发挥作用，如果要进行重置，就需要将这个引脚的电平改为高电平并且保证两个机器周期以上的时间，这样才能保证系统重置的各项动作顺利完成，将内部特殊功能寄存器里边的内容全部设置成已知的状态，而且从地址0000H处开始读取程序代码来执行程序；

EA/Vpp：

EA（ExternalAccess）,意思是存取外部程序代码，低电平有效，意思就是当这个引脚接低电平时，系统会读取外部程序代码（存储于外部的EPROM）执行程序。

ALE/PROG:

“AddressLatchEnable”的缩写是“ALE”，意思是地址锁存器启用信号。

单片机AT89S51可以使用此引脚触发片外的8位锁存器（74LS373）,将0端口地址总线（即A0-A7）锁入锁存器，由于AT89S51是以全多功的方式输出地址及数据的。

PSEN：

“PSEN”是英文“ProgramStoreEnable”缩写，表示为程序存储启用，当EA=0时，即8051的工作模式设置成为读取外部程序代码时，此时就会发送这个信号来获取程序代码，一般情况下，这个引脚是接在EPROM的OE脚上的。

PROT0（P0.0-P0.7）：

0端口是一个8位的开路基极（OpenDrain）双向输入输出端口，一共有8位，P0.0表示第0位，P0.1表示第1位，P0.2表示第2位，以此类推。

PORT2（P2.0-P2.7）：

端口2的内部具有可以提升电路的双向的I/O口，每个引脚都可以驱动4个LS的TTL负载，如果将端口2的输出设置为高电平，此时这个端口就可以被用作输入端口。

PORT1（P1.0-P1.7）：

端口1的内部也具有可以提升电路的双向的I/O口，它的输出缓存器能够推动4个LS的TTL负载，同样的，如果将端口1的输出设置成高电平时，这个端口也能被用作输入端来使用，即由此端口来输入数据，但是若使用8052或者是8032，P1.0可以当成定时器2的外部脉冲输入引脚，P1.1也能有T2EX的功能，能用做外部中断的输入的触发引脚位。

PORT3（P3.0-P3.7）：

端口3的内部也具有可以提升电路的双向的I/O口，它的输出缓存器能够推动4个TTL负载，同时还具有其他额外的特殊功能，其中包括串行通信、计时计数控制、外部中断控制及外部的数据存储器的写入或者读取等控制功能。

引脚分配如下所示：

P3.0：

RXD,串行通信输入。

P3.1：

TXD,串行通信输出。

P3.2；INT0，外部中断0输入。

P3.3：

INT1，外部中断1输入。

P3.4：

T0，计时计数器0输入。

P3.5：

T1，计时计数器1输入。

P3.6:

WR:

外部数据存储器的写入信号。

P3.7：

RD,外部数据存储器的读取信号。

智能车库门自动关闭系统的设计是基于单片机最小系统上实现的，在此，该模块是起到控制输出、数据的采集处理等作用，在单片机最小系统上进行系统设计，这样能让电路的控制变得简单，后面的编程设计也会更加的方便。

单片机最小系统如图3-2所示。

图3-2最小系统电路图

3.2无线遥控模块PT2262/PT2272控制电路图

所谓的无线电遥控，是采用无线电波的形式对被控制对象来进行远距离的操作控制，在工业控制、家电邻域以及航空航天邻域应用都比较广泛。

3.2.1无线遥控模块的构成

由发射和接收两个部分组成。

发射部分：

编码芯片、按键、315M调制器等

图3-3发射模块

接收部分：

解码芯片、无线信号接收电路。

图3-4接收模块

按键的输出端状态为D0，D1，D2，D3，当任意一个按键按下之后，对应的端口就会输出一个高电平，这几个端口加一级放大电路就能够驱动继电器以及功率三极管，来实现负载遥控开关的控制。

当然也能直接连在单片机的I/O引脚上面，单片机通过采集数据端口的状态来对外部进行控制。

3.2.2编解码芯片PT2262/PT2272

PT2262/PT2272是一对带有数据编码功能和带有地址的无线遥控收发芯片。

发射芯片PT2262-TR将编码器。

载波振荡器以及发射单元集于一身，使得发射电路变得很简单。

接收芯片PT2272数据的输出位依据其后缀的不同而不同，数据输出有两种方式，“锁存”和“暂存”，用户使用起来方便。

后缀是“M”的是“暂存型”，后缀是”l“的是”锁存型“，它幽游白不同的数据输出分为0、2、4、6，比如：

PT2272-M4表示的是数据输出是4位的暂存型无线遥控接收芯片。

在一般的使用中，我们通常采用4位数据码和8位地址码，此时解码芯片PT2272和编码芯片PT2262的1-8引脚是地址设定脚，有悬空、接正电源、接地三种状态可供选择，其地址编码不重复度有3^8=6561组，而只有发射端PT2262与接收端PT2272有完全相同的地址编码，才可以配对使用，生产厂家为了便于对遥控模块的管理，在出厂时遥控模块PT2272和PT2262的八位地址编码一端都是悬空的，这样可以便于用户自己根据需要选择各种编码状态，如果想要改变地址编码，只需将PT2272和PT2262的第1-8号引脚设置成一样的就可以，比如

给接收机的PT2272的2号引脚接地，第3号引脚接正电源，剩下的引脚都悬空就可以实现配对接收。

地址的跳线设置见图7，用户也可以在PCB板上直接把地址引脚（即PCB板中间8个过孔焊盘）和L（低电平）或者H（高电平）相连，以此来实现地址额设置。

PT2272和PT2262两个地址设置必须完全一样。

只有当两个的地址编码完全一样时，接收机所对应的输出端口D0-D4大约为4V的互锁高电平控制信号，与此同时，VT端也会输出有效高频解码信号。

3.3直流稳压电路图

直流稳压系统的组成包括有滤波器、整流器、高频滤波器和直流稳压器等，最常用的直流稳压电路见图1-4。