基于单片机的自动车库门设计

单片机综合实验实习报告基于单片机自动车库门的设计专业 机械电子工程 班级 姓名 指导教师 提交日期_年_月_日摘 要本设计主要利用单片机控制车库门的自动开启与关闭。系统采用80C51单片机和L298N驱动芯片。自动门的控制按钮信号通过单片机并行接口P3输入到单片机内进行数据处理，在通过并行口P1输出，控制自动门的动作，当执行车库门前进指令5S后自动门开始前进，直到接触到前进限位开关时，车库门停止前进。当执行车库门后退指令5S后，车库门向后运动到接触后限位开关是停止其控制电路简单、实用、可靠性好。具体设计如下所述。关键词：80C51单片机 L298N驱动芯片 限位开关目 录一. 实验目的和内容.2二. 系统总体设计.2 1 总电路图.2 2单片机.3 2.1单片机的概述以及应用.3 2.2 MCS51单片机的内部结构.4 2.3 单片机的引脚分配.5 3 L298N驱动芯片.10 4单片机并行口分配.135功能流图.13三. 实验结果和分析.14四.总结与体会.19五. 参考文献.226 附录.23一 实验目的和内容本设计主要利用单片机控制车库门的自动开启与关闭。系统采用80C51单片机和L298N驱动芯片。自动门的控制按钮信号通过单片机并行接口P3输入到单片机内进行数据处理，在通过并行口P1输出，控制自动门的动作，当执行车库门前进指令5S后自动门开始前进，直到接触到前进限位开关时，车库门停止前进。当执行车库门后退指令5S后，车库门向后运动到接触后限位开关是停止其控制电路简单、实用、可靠性好。具体设计如下所述。二 系统总体设计1 总电路图2单片机2.1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。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。2.2 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：l 一个8位CPUl 4KB ROM程序存储器；l 一个片内振荡及时钟电路；l 128字节RAM数据存储器；l 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；l 两个十六位的定时/计数器；l 一个可编程全双工串行口；l 5个中断源、两个优先级嵌套中断结构；l 32条可编程的I/O线。2.2.1单片机的结构特点2.2.1.1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。2.2.1.2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。2.2.1.3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。2.2.1.4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。2.3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2.3-1 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，低功耗时保持内部RAM数据的完整。 ALE/PORG：地址锁存允许；在8751单片机内当EPROM编程时，由该脚引入编程脉冲。 PSEN:程序存储器允许。 EA/Vpp:EA=0时，单片机只访问外部程序存储器；在8751单片机片内EPROM编程期间，由此引脚引入21V编程电压。 P0.0P0.7：P0数据/低8位地址复用总线端口。结构图如图（2.3-2） P1.0P1.7：P1静态通用端口。结构图如图（2.3-3） P2.0P2.7：P2高8位地址总线动态端口。结构图如图（2.3-4） P3.0P3.7：P3双功能静态端口。结构图如图（2.3-5）图2.3-2 P0口位结构图2.3-3 P1口位结构图2.3-4 P2口位结构图2.3-5 P3口位结构3 L298N驱动芯片4 单片机并行口分配输入输出单片机并行口自动车库门控制按钮按钮功能单片机并行接口自动车库门控制按钮按钮功能P2.3SB1关门开关P1.0Y1关门P2.2SB2开门开关P1.1Y2开门P2.1SB3停止开关P3.4SQ1限位开关P3.5SQ2限位开关5