自动升降车库门文档2

1、单片机课程设计报告系部：机电工程系班级组别：机电六班（五）组组长：熊训成员：徐凡付延松设计题目：自动升降车库门的设计指导教师：龙芬老师设计日期：2012.12.172012.12.20实例一 自动升降车库门的设计自动车库门简介 自动车库门从理论上 讲应该是 车库门的概念的延伸，自动车库门的功能根据人的需 要所进行的发展和完善。自动门是指可以将人或车接 近门的动作或将某种入门授权识别为开门信号的控制 单元通过驱动系统将门开启,在人或车离开后再将门 自动关闭并对开启和关闭的过程实现控制的系统。随 着经济的发展和人们生活水平的提高自动门的应用也 越来越广泛。它现在为许多宾馆、超市、百货大楼等 现代建

2、筑所必备，不仅可以美化出入口环境而且具有 节能、防尘、隔音等功能，同时也是建筑物智能化的 重要指标。自动车库门的设计实质就是在适当的时候 控制电机的正转和反转。要实现自动控制首先要具备 以下功能部件电动机、超声波开关、光电开关、限位 开关。目的学会通 过 51 系列 单 片机控 制 电 机。 利用 主控 芯 片 80C51 来控制车库门的开启和和关闭。二 设计要求与内容1设计内容：设计一自动升降车门库，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 ）。 利用组态软件 ,搭建适应的模型、编写相应的控制程序实现对 自动车库的控制。2设 计要求： （

3、1）车 行驶至门前，车 传感器接收特定 的信 号， 并向 车库 门 发 开门信 号 。 （ 2） 经 延时一 段 时间 ， 车库自动开门，此 时开门指示灯亮。 （3）车库门全部打开 时，开 门 指示 灯灭 ，门 停止 运 作 。 （ 4）车 进 入 车库内 ，车 位传感器感测到车停到停车位置，向车库门发关门信号。 （ 5 ）经 延 时 一 段 时 间 ，车 库 自 动 关 门 ，此 时 关 门 指 示 灯 亮 。 （6）车库门全部 关闭时，关门指示灯灭，门停止运作。3设 计 思 路搭建 好车 库 模 拟模块 ，车 库 门 设置 为 利用组态画面的坐标，当车行驶到某一坐标 值时，车停止运动， 此

4、时车库门开始开门，当门上移到某一坐 标时，门停止运动， 而此时车开始驶入车库内。当车完全进入出库后，车停止， 车库门开始下移即关门。4 项目 原理 ：系统 采 用 80C51 单 片 机。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 5S 指令 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 三单片机的选择：本次设计我用

5、到的单片机 是 MCS-51 系列单片机中的 AT80C51 。FM QPI 1PT W P 1 J34PT苍 &PI JZ FIST (RXO> R3.O <TXO> F>3,1 (INTO) iF»3.2 (1MT1 ) F»3 3 (TO> F*3 .A (T1 ) P3 S (WR> P3.6(F1D> F*3 /ZXTAL2 XTAL1GIMD12 3LJUUULI UUULIULJiiunnnnnnnnnnnnnnnnnnnaC8051四，相关知识1. PWM基本原理PWM 时通过控制固定电压的直流电源开关频率，

6、从而改变 负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电业调整方法。PWM 可以应用在许多的方面，如电机调速、温度控制、压 力控制等。在PWM驱动控个制的调整系统中，按一固定的 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驱上电压的占空比来 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， 当电机通过时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只 要按一定规律改变通、断电的时间，即可控制电机转速。设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，占空比为D=tl/T=t1/ ( t1+t2)，则电机的平均

7、速度为Vd=Vma x x D式中：Vd-电机的平均速度：Vmax-电机全球通电时的速度(最大);D=ti/T=t1/ (t1+t2 )- 占空比。由上式可见，当改变占空比D=t1/T=t1/(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 来讲，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是改变了控制脉宽 的周期，当 控制脉冲的频率与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

8、的值，从 而改变 直流电动机电驱两端电压。定频调宽法的频率一般在 800-1000HZ 比较 合 适。2. 实 现 方 法PWM言号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法；一种 是硬件的方法。硬 件方法的实现已有很多文章介绍。51 系列典型产品 8051 具有两个定时器 t0 和 t1 。通过控制 定时器初值，从而可以实现从AT89C51的任意输出口输出不 同占空比的脉冲波形。由于PWM信号的软件的核心是单片机 内部的定时器，而 不同的单片机定时器具有不同的特点，即 使是同一台单片机由于选用的晶振不同，选择的定时器工作 方式不同， 其定时器的定时初值与定时时间的关系也不同。 因此， 首先必须明

9、确定时器的定时初值与定时时间的关系。 如果单片机的时钟频率为f，定时器/计时器为n位，则定时 器初值与定时时间的关系为t1= ( 2-no) x N/f式中： t1 定时时间；n 定时器的位置；no 定时器的计数初值；N 单片机一个机器周期需要时钟数， 8o51 需要12个时钟； f 单片 机 晶 振频率 。N随着机型的不同而不同。在应用中，应根据具体的机型给 出相应的值。这 样，可以通过设不同的定时初值 t1 ，从 而改 变占空比 D， 进而达到控制电机转速的 目的 。根据占空比 D=t1/T=t1/（ t1+t2 ），需 要两个定时器，一个用 来控制高电平时间，另 一个控制低电平时间，但

10、这样 的话比较浪费单片机的 定时器的 资源。为 此这里介绍一种可 以利 用 一 个定 时 器 来 分别 控 制 高 电 平和 低电 平 持续 的 时 间 来调 整占 空比 D。3. PWMPWM实际上是在单片机的某个引脚输出一系列的矩型波、 其周期一般是固定的 ；而其高电频、低电频所占用 的时间、 是可以受控调整的 。高 电平与周期占用 的 时间之比、称 为占 空比、其值为0-1之间。PWM的应用很广，简单地说，他可 以控制灯光的 亮度、可 以控制直流电机的 转速，甚 至还可以 输出语音信号。新型的单片机，往往都含有硬件的PWM模块, 编写程序就很简单；而老式的 MCS-51 系 列， 就不具

11、备这个 条件，其实在没有PWM硬件的单片机上实现PWM也并不难 只需一个定时器，令其工作在中 断方式即可。四，硬件选择1. 步进电动机：采 用 交 流驱动， 按正负方 向介入电源，电动机正传（门上升），反之，电动机反转（门下降）。如下图为电动机图1CCV图1:电动机2. L293D步进电动机驱动芯片L293D 采用16脚pip封装，其内部集成双极型 H桥电路，H桥电路的 输入量可以用来设置马达转动方向，从而控制电机的运转。L293DU20UT4GNDGNDIN40UT3IN 3EN2EN10UT2IN 20UT1VSVSSIN114T7638161H2H3HL293DD电动机驱动芯片2按键电路

12、：通过下图2所示的按键电路我们可以控制电 机的正传和反转.电机的转速.和电机的关断，操作方便简 单。于“0P-1U711 1P2P ”bw 3P 图2:按键电路3.系统工作原理图车库门升降停止模块五.总结拿到这个课题时，我第一次读过去，脑袋里就留下了大概 的设计要求。就是电动机正反转控制自动门的打开与关闭， 还有就是限制开关控制自动门电动机的到位停止。这就是汽 车进出车库必须的要求。还有就是室照明灯的要求。这些都 是一些简单的控制。看一下就可以想象出来车的进出情况。 但是到了真正编写程序的时候，发现并不是那么的容易。车 库门电子锁打开，如果光线差的话照明等也打开。然后车进 入车库，门自动关闭。

13、到了这一环节，我开始是考虑用两个 压力传感器。但 反复修改后我也想到了另一个方案，这 期间 多亏了小组的默契，我们互相探讨想出了目前的这一套方 案，我 们 采用 了传 感 器 课上所 学 的来解 决 了这 个 问 题。用 超 声波 和光 电开 关控 制 自 动门的 关 闭，结 果 可行 并 且 能达 到 控 制的要求。附录一 .自动升降门的设计程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<sbsacc.h>#define uchar unsigned char#define unit unsigned ints

14、bit in仁 p1A0;sbit in 2=p1Al；sbit in2=p1A2;sbit sheng=p1A3;sbit jiang=p1A4;sbit shengting=p1A5;sbit jiangting=p1A6;void delay(unit k)unit i,j;for(i=k;i>0;i-)for(i=100;j>0;j-); void key()if(sheng=0)delay(20);if(sheng=0)en1=1;in1=0;in2=1;while(shengting=1);en1=0;in1=0;in2=1;while(sheng=0)if(jiang

15、=0)delay(20);if(jiang=0)en1=1;in1=1;in2=0;while(jiangting=1);en1=0;in1=1;in2=0;while(jiang=0);void main()while(1)key();附录二，系统电路图1BC1U1140B 61B 3M1OUT4 GNDOUT3OUT2書10IN4IN3EN2X1CRYSTALEN1IN219182930VCC 311H 1XIAL1XTAL2RSTPSEN ALE EAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3