自动升降车库门.doc
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1、单片机课程设计报告系 部: 机电工程系机电一体化 班级组别: 机电六班 四组 组 长: 汪碧军 成 员: 柳松 李柏林 设计题目: 自动升降车库门的设计 指导教师: 龙芬 设计日期: 2012.12.172012.12.21 摘 要车库门全自动门控装置,其特征在于设有置于车库内和车库外的主控制器以及安装在车辆内的密码标识器,主控制器由单片机、315M无线接收器、解码器、键盘、数码管和红外对管组成,密码标识器由无线发射器和编码器。PT2262与PT2272地址和数据状态一模一样,PT2262电源端平时断开,若快到了车库门则按下按钮通电,编码器PT2262将地址和数据通过无线发射模块发射,同时无线
2、接收器的输出端接解码器的输入端,解码器的输出端VT接单片机的P3.3,若数据完全正确则车库内的单片机启动电机开启车库门,同时红外对管感应次数计数,出车库门后门自动下降,也可以通过按钮屏蔽红外对管,实现手动放下车库门。目 录一、设计目的1二、设计要求1三、相关知识1 1、PWM基本原理1 2、单片机的应用及说明2 3、单片机的结构特点2 4、实现方法3四、键盘41、键盘工作原理 42、键盘工作方式4五、系统软硬件设置51、单片机最小电路52、键盘电路63、硬件电路7六、总结8附录一、系统总体电路图9附录二、程序清单1012一、设计目的学会通过51系列单片机控制电机。二、设计要求设计一自动升降车库
3、门,当入库时,车库门打开(电机正转),当出库时,车库门关闭(电机反转)。 三、相关知识1、PWM基本原理 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率,从而改变负载两端的电压,进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面,如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小,从而控制电动机的转速。因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。如图8-1所示,在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加;电机断电时,速度逐渐减少,只要按一定规
4、律改变通、断电的时间,即可控制电机转速 设电机始终接通电源时,电机最大转速为Vmax,占空比为D=t1/T=t1/t1+t2,则电机的平均剫为 Vd=Vmax*D式中:Vd电机的平均速度: Vmax电机全通电时的速度(最大):D=t1/T=t1/t1+t2占空比由上式可见,当改变占空比D=t1/T=t1/t2时,就可以得到不同的电机平均速度Vd,从而达到调速的目的。严格地讲,平均速度Vd与占空比D=t1/T=t1/t1+t2并不是严格的线性关系,在一般的应用中,可以将其近似地看成线性关系。一般可以采用定宽调频、调宽调频、定频调宽三种方法改变占空比的值,但是前两种方法在调速时改变了控制脉宽的周期
5、,当控制脉冲的频率和系统的固有频率接近时将会引起振荡,因此常采用定频调宽法改变占空比的值,从而改变直流电动机电枢两端电压。定频调宽法的频率一般在8001000Hz比较合适。 2、单片机的应用及说明单片机的原名叫Microcontroller,即微型控制器。 顾名思义,单片机有别于通用微型计算机,它是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。其控制功能强,有优异的性能/价格比,有很高的可靠性。因而,单片机的应用范围在不断的扩大,它已经成了生产中和人类生活中不可缺少的工具。单片机的应用体现在多个方面,如在控制过程中的应用、智能仪器中的应用、在机电一体化产品中的应用、在家用电器中的应用以
6、及在计算机网络及通信中的应用等等。本设计主要应用了单片机在控制过程中的应用。过程控制是微型机应用最多、最有效的方面之一,单片机广泛的用于过程控制。它既可以作为主机控制,也可以作为分布式控制系统的前端机,对现场的信息进行实时的测量和控制。单片机可用于开关量控制、顺序控制及逻辑控制等。如锅炉控制、电机控制、机器人控制、交通信号灯控制、造纸纸浆浓度控制、纸张定量水分及厚薄控制、雷达与导弹控制以及航天导航系统鱼雷制导系统控制等。 3、单片机的结构特点本次毕业设计我用到的单片机是MCS-51系列单片机中的AT89S51,下面通过与通用微机的比较,来简单介绍MCS-51系列单片机的结构特点。就CPU的结构
7、来说,通用微机的CPU内部有一定数量的通用或专用寄存器,而MCS-51系列单片机则在数据RAM区开辟了一个工作寄存器区。该区共有4组,每组8个寄存器,共计可提供32个工作寄存器,相当于通用微机CPU中的通用寄存器。除此之外,MCS-51系列单片机还颇具特色的21个特殊功能寄存器SFR.要理解MCS-51系列单片机的工作,就必须对特殊功能寄存器SFR的工作有清楚地了解。SFR使具有40条引脚的单片机系统的功能有很大的扩展。由于这些SFR的作用,每个通道在程序控制下,都可有第二功能,从而使得有限的引脚能衍生出更多的功能。而且,利用SFR可完成对定时器、串行口、中断逻辑的控制,这就使得单片机可以把定
8、时/计数器、串行口、中断逻辑等集成在一个芯片上。MCS-51系列单片机在存储器结构上与通用微机也有不同之处,通用微机中程序存储器和数据存储器时一个地址空间,而单片机把程序存储器和数据存储器分成两个独立的地址空间,采用不同的寻址方式,使用两个不同的地址指针,PC指向程序存储器,DPTR指向数据存储器。采用这种结构主要是考虑到工业控制的特点。一般工业控制系统中,需要较大的程序存储器空间和较小的随机存储器空间,不同于通用微机需要较大的数据存储器空间。MCS-51系列单片机在输入输出接口方面的特点是,通道口引线在程序的控制下都可有第二功能,可由用户系统设计者灵活选择。比如数据线和地址线8位分时合用通道
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